电动机选择及电路设计的一般方法

电气控制电路设计

电气设计的主要内容电气控制设计的一般原则1.从工程实践出发，广泛收集相关技术资料。2.应尽可能最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。3.在满足生产机械控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济，便于操作，维修方便。4.应始终把电气控制系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用过程中人员和设备的安全。5.妥善处理机械与电气的关系，要从工艺要求、制造成本、机械电气结构的复杂性和使用维护等方面综合考虑。上一页下一页返回电气设计的主要内容电气控制设计主要内容包括原理设计和工艺设计两部分

1.原理设计1）拟定电气控制设计任务书。2）选择电力拖动方案、控制方式和电动机。3）设计电气控制原理图。4）计算主要技术参数，选择电器元件，编制电机和电器元件明细表。2.工艺设计1）根据电气原理图以及选定的电器元件，进行电气设备总体配置设计。2）电气元件布置图的设计与绘制。3）电气接线图的绘制。4）设计电气箱。5）各类电器元件及材料清单的汇总。6）编写设计说明书和使用维护说明书。上一页下一页返回电力拖动方案的确定拖动方式的选择电力拖动方式有单独拖动与集中拖动两种。电力拖动发展趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式。如有些机床，除必需的内在联系外，主轴、刀架、工作台及其他辅助用运动机构，都分别有单独电动机拖动。在具体选择时，应根据工艺结构具体情况决定电动机的数量。其他方式:液压/气压传动；电磁驱动等上一页下一页返回电力拖动方案的确定调速方式的选择1.对于一般无特殊调速指标要求的生产机械，不要求电气调速时应首先考虑用笼型电动机；在需要重载起动时，可用高起动转矩的笼型电动机或绕线式电动机；在负载平衡且需要恒定转速时宜用同步电动机；2.要求电气调速的生产机械要求的调速范围不大（D≤3），且无平滑性要求时，可用双速或多速笼型电动机；D=3~10,且要求平滑时,容量不大时可选用带电磁滑差离合器的笼型电机;重型或大型设备的主运动及进给运动、精密机床、定位精度要求的机械手等，D>10，应采用交流或直流的电气无级调速。3.电动机调速性质应与负载特性相适应，机床的主运动为恒功率负载，进给运动为恒转矩负载。当机床要求恒功率调速时应△-YY接法的双速电机；而要求恒转矩时，应用Y-YY接法；如是短时或断续工作时可考虑用绕线式电动机；直流电动机的调压调速是恒转矩调速、弱磁调速是恒功率调速。上一页下一页返回电力拖动方案的确定电动机的选择1.电动机选择的基本原则电动机应完全满足生产机械提出的有关机械特性的要求，要与负载特性相适应，以保证良好的运行稳定性和起、制动性能。根据电动机负载的工作方式，选择电动机的容量，保证功率能被充分利用。电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境的工作条件。上一页下一页返回2.根据生产机械调速要求选择电动机类型感在感应电动机能满足生产需要的场合都采用感应电动机，仅在起制动和调速等方面不能满足要求时才考虑选用直流电动机。近年来，随着电力电子以及控制技术的发展，交流调速装置的性能与成本已能与直流调速装置相比美，越来越多的直流调速应用领域被交流调速取代。3.根据工作环境选择电动机结构型式1）在正常环境条件下，一般采用防护式电动机；在人员及设备安全有保证的前提下，也可采用开启式电动机。2）在空气中存在较多粉尘的场所，应尽量选用湿热带型电动机；若用普通型电动机，应采取相应的防潮措施。3）在露天场所，宜选用户外型电动机，若有防护措施也可采用封闭型或防护型电动机。4）在高温车间，应根据周围环境温度，选用相应绝缘等级的电动机，并加强通风，改善电动机的工作条件，提高电动机的工作容量。5）在有爆炸危险及有腐蚀性气体的场所，应相应地选用隔爆型及防腐型电动机。上一页下一页返回电动机的选择电动机的选择4.电动机容量的选择：分析计算法和经验公式法

分析计算法--以温升为依据，兼顾最大转矩和起动转矩。实际温升由发热条件和散热条件共同决定，即由负载的大小和工作方式决定。工作制：根据工作时间（tw）、停歇时间（tt）与电机固有发热时间常数（TQ）的关系进行分类：连续工作制：tw>（3~4）TQ，即一次连续的工作时间内，温升即可达到稳定值，又称长期工作制；一般的电动机都是按此方式设计的。短时工作制：tw<（3~4）TQ，而tt>（3~4）TQ，即电机的工作时间较短工作时间内达不到稳定温升，要停歇时间内温升下降到接近零；断续周期工作制：tw<（3~4）TQ，而tt<（3~4）TQ，在每次工作和停歇的时间内温升都达不到稳定值，而多次交替后，温升能稳定在一定的范围内。又称重复短时工作制。电动机的选择—容量的选择负载为连续工作制：PN=（1.0~1.3）PL；当负载不恒定时如负载为短时工作制，选用连续工作制电机：PN=PL/K选用短时工作制电机时，如实际工作时间与标准时间（tN）接近，电机的额定功率等于或略大于负载的额定功率即可。断续周期工作制：起重、冶金行业多用负载持续率：每个周期内工作时间与周期时间的比值，即：ZC=tw/tT

选用时应实际负载负载折算到标准负载持续率时的等效负载：Y系列电动机的为25%或40%，再选用该标准持续率下，功率等于或略大于P的电动机。电动机的选择—容量的选择主拖动电动机容量的选择经验公式法：查相关设计手册提供的经验公式普通车床：D--能加工工件的最大外径（：米）摇臂钻床：D--能钻的最大孔径（：毫米）外圆磨床：B--砂轮宽度，轴承系数Kz=0.8~1.1(滚动轴承)，Kz=1.0~1.3(滑动轴承)电气控制电路的设计电气控制电路有两种设计方法，一种是分析设计法，另一种是逻辑设计法。分析设计法也称经验设计法，这是一种根据生产机械的工艺要求，适当选用典型的基本控制电路，并加以自行设计使其有机地组合起来，以满足工艺要求的一种设计方法。逻辑设计法是一种利用逻辑代数进行设计的方法，其设计过程比较复杂，设计出的电路合理、精炼、可靠，但主要在设计较复杂的控制电路中采用。上一页下一页返回电气控制电路的设计分析设计法的基本步骤

在充分了解生产机械各种运动对拖动的要求以及生产过程对控制的要求后，就可以进行电气控制原理图的设计了。一般的生产机械电气控制电路设计包括主电路、控制电路和辅助电路等的设计。其基本步骤是：1）主电路设计主要考虑电动机的起动、点动、正反转、制动及多速电动机的调速。2）控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生产工艺要求，包括实现加工过程自动或半自动的控制等。3）辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括短路、过载、零压、联锁、照明、信号等各种保护环节。4）反复审核电路是否满足设计原则在条件允许的情况下，进行模