电机与电气控制技术项目教程课件 项目6 电气控制系统设计

电气控制系统设计项目6电气控制系统设计包括：1、电气原理图设计2、电气工艺设计项目6电气控制系统设计为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产工艺设计。

简易冷库继电器－接触器控制电路设计

电气控制电路常用电器选择

电气控制电路设计

电气控制设计原则与内容任务一任务二任务三任务四项目6电气控制系统设计任务一电气控制设计原则与内容了解电气控制设计的基本原则1了解生产机械电力装备设计的主要内容2了解生产机械电力装备设计的一般程序3知识与能力目标1.生产机械电力装备设计的基本原则1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。

3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。任务一电气控制设计原则与内容2.生产机械电力装备设计的主要内容电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料等。包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。

任务一电气控制设计原则与内容（1）原理设计内容1）拟定电气设计任务书

2）选择电气拖动方案和控制方式

3）确定电动机类型、型号、容量、转速5）设计电气控制原理图6）选择电气元件，拟定元器件清单7）编写设计计算说明书4）设计电气控制方式，确定各部分之间的关系，拟定各部分技术要求任务一电气控制设计原则与内容（2）

电气工艺设计内容1)

根据设计出的电气原理图及选定的电气元件,设计电气设备的总体配置,绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。2）绘制各组件电器元件布置图和安装接线图，表明各电器元件的安装方式和接线方式。3）编写使用维护说明书。任务一电气控制设计原则与内容3.生产机械电力装备设计的一般程序1）拟定电气设计任务书

2）选择电气拖动方案和控制方式

3）确定电动机类型、型号、容量、转速5）设计电气控制原理图6）选择电气元件，拟定元器件清单7）编写设计计算说明书4）设计电气控制方式，确定各部分之间的关系，拟定各部分技术要求任务一电气控制设计原则与内容了解电气控制电路的设计要求1熟悉电气控制电路设计的方法与步骤2了解生产机械电力装备设计的一般程序3知识与能力目标任务二电气控制电路设计

电气控制电路设计方法与步骤

电气控制电路设计要求子任务一子任务二任务二电气控制电路设计1.电力拖动系统设计方案的确定原则

（1）传动方式

（2）调速方式2）在选用三相笼型异步电动机的额定转速时，应满足工艺条件要求，可选用二极、四极或更低的同步转速。（3）传动方式与其负载特性相适应（4）电动机起制动和正反转的要求1）对于重型或大型设备的主运动和进给运动，精密机械设备（如坐标镗床、数控机床等）应采用无级调速。子任务一电气控制电路设计要求1.电气控制电路设计方法子任务二电气控制电路设计方法与步骤设计方法（1）分析设计法（2）逻辑设计法子任务二电气控制电路设计方法与步骤1）根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟定出各部分的主要技术要求和主要技术参数。2）根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。3)绘制总原理图。4)正确选用原理电路中每一个电器元件，并制定元器件目录清单。2.电气控制电路设计步骤了解电器元件选择的基本原则1学会如何进行电动机的选择2学会如何进行常用电器元件的选择3知识与能力目标任务三电气控制电路常用电器选择

常用控制电器选择

电动机选择子任务一子任务二任务三电气控制电路常用电器选择1）根据对控制元器件功能的要求，确定电器元件类型。2）确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电气控制的电压、电流及功率的大小来确定元器件的规格。3）确定元器件预期的工作环境及供应情况。4）确定元器件在应用时所需的可靠性等。任务三电气控制电路常用电器选择电器元件选择的基本原则：电动机选择的基本原则1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载的负载特性相适应。2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温升尽可能达到或接近额定温升值。3）电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。4）在满足设计要求前提下，应优先采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。子任务一电动机选择（1）主拖动电动机容量的选择1）分析计算法

根据生产机械负载图预选一台电动机，再用该电动机的技术数据和生产机械负载图求出电动机的负载图。最后按电动机的负载图从发热的方面进行校验，并检查电动机的过载能力与起动转矩是否满足要求，如若不合格，另选一台电动机重新计算，直到合格为止。1.电动机容量的选择子任务一电动机选择2）统计类比法

将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析，从中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再根据国情得出相应的计算公式来确定电动机容量的一种实用方法。式中：P—电动机容量，单位为KW；

D—工件最大直径，单位为m。（1）车床子任务一电动机选择（2）立式车床式中：P—电动机容量，单位为KW；

D—工件最大直径，单位为m。式中：D—最大钻孔直径，单位为mm。（3）摇臂钻床子任务一电动机选择（4）卧式镗床式中：D——镗杆直径，单位为mm。（5）外圆磨床式中：B—砂轮宽度，单位为mm。

K—砂轮主轴用滚动轴承时，K=0.8~1.1,

砂轮主轴用滑动轴承时，K=1.0~1.3。子任务一电动机选择（6）龙门铣床式中：B——工作台宽度，单位为mm。子任务一电动机选择（2）进给拖动电动机容量的选择1.电动机容量的选择机床进给拖动的功率一般均较小，按经验，车床、钻床的进给拖动功率为主拖动功率的3﹪～5﹪，而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的20﹪～25﹪。子任务一电动机选择2.电动机额定电压的选择直流电动机的额定电压应与电源电压相一致。当直流电动机由直流发电机供电时，额定电压常用220V或110V。大功率电动机可提高到600～800V，甚至为1000V。子任务一电动机选择2.电动机额定电压的选择对于交流电动机，额定电压则与供电电网电压一致。一般车间电网电压为380V，因此，中小型异步电动机额定电压为220/380V（△/Y连接）及380/600V（△/Y连接）两种。子任务一电动机选择3.电动机额定转速的选择子任务一电动机选择1）电动机连续工作时，很少起、制动。2）电动机经常起、制动及反转，主要以过渡过程能量损耗最小为条件来选择转速比及电动机额定转速。4.电动机结构形式的选择子任务一电动机选择

按其安装位置的不同可分为卧式、立式等。根据电动机与工作机构的连接方便和紧凑为原则来选择。另外，按电动机工作的环境条件，有不同的防护形式供选择，如防护式、封闭式及防爆式等，可根据电动机的工作条件来选择。4.电动机结构形式的选择子任务一电动机选择常用的Y系列三相异步电动机是封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是全国统一设计的基本系列，安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准和DIN42673标准。（1）按钮1.按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择子任务二常用控制电器选择选用依据主要是按需要的触点对数、动作要求、是否需要带指示灯、使用场合以及颜色等要求。例如，紧急操作一般选用蘑菇形，停止按钮通常选用红色等。1.按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择子任务二常用控制电器选择（2）刀开关刀开关主要用于接通和切断长期工作设备的电源、不经常起动及制动容量小于7.5kW的异步电动机。选用根据电源种类、电压等级、断流容量及需要极数。1.按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择子任务二常用控制电器选择（3）组合开关组合开关主要用于电源的引入，其选用依据是电源种类、电压等级、触点数量以及断流容量。当采用组合开关来控制5kW以下小容量异步电动机时，其额定电流一般为1.5～2.5IN，接通次数小于15～20次/h，常用的组合开关为HZ10系列。1.按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择子任务二常用控制电器选择（4）限位开关限位开关主要用于位置控制或有位置保护要求的场合。常用的有LX2、LX19、JLZK1型限位开关以及LXW-11、JLXW-11型微动开关。选用时，主要根据机械位置对开关形式的要求和控制电路对触点数量的要求，以及电流、电压等级来确定其型号。（5）断路器1.按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择子任务二常用控制电器选择断路器具有很好的保护作用，断路器的类型有框架式、塑料外壳式、手动操作式和电动操作式。在选用时，主要从保护特性要求（几段保护）、分段能力、电网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流及操作频率程度等几方面来确定它的型号。2.接触器的选择1）接触器种类的选择2）接触器使用类别的选择3）接触器额定电压的选择4）接触器额定电流的选择接触器的选择按以下步骤进行:5）接触器线圈额定电压的确定6）接触器触头数目的考虑7）接触器额定操作频率子任务二常用控制电器选择2.接触器的选择1）主触点额定电流IN的选择。具体选用方法:子任务二常用控制电器选择2.接触器的选择具体选用方法:子任务二常用控制电器选择2）额定电压UN应大于控制电路的额定电压。3）接触器触点数量、种类应满足控制需要，当辅助触点的对数不能满足要求时，可用增设中间继电器方法来解决。4）接触器线圈的电压种类与电压等级应根据控制电路要求选用。（1）电磁式继电器的选用（2）时间继电器的选用（3）热继电器的选用子任务二常用控制电器选择3.继电器的选择名称动作特点主要用途电压继电器当电路中的电压达到规定值时动作用于电动机失电压或欠电压保护、制动和反转制动电流继电器当电路中通过的电流达到规定值时动作用于电动机过载与短路保护，直流电动机磁场控制及失磁保护中间继电器当电路中的电压达到规定值时动作触头数量较多、容量较大，通过他增加控制回路或起信号放大作用时间继电器自得到动作信号起至触头动作有一定延时用于交流电动机，作为以时间为函数起动时切换电阻的加速继电器，笼型电动机的Y-△起动、能耗制动及控制各种生产工艺程序等（1）电磁式继电器的选用选用的依据主要是：被控制或被保护对象的特性、触点的种类、数量、控制电路的电压、电流、负载性质等因素。子任务二常用控制电器选择1、热继电器结构形式的选择（3）热继电器的选用2、热继电器额定电流的选择2、延时方式4、延时时间（2）时间继电器的选用1、电流种类和电压等级3、延时精度5、触头形式和数量6、操作频率子任务二常用控制电器选择4.熔断器的选择1、一般熔断器的选择1）熔断器类型2、快速熔断器

1）快速熔断器的额定电压

2）快速熔断器的额定电流2）熔断器额定电压和额定电流3）熔断器熔体额定电流4）配电系统的熔断器子任务二常用控制电器选择

单台电动机长期工作

多台电动机长期共用一个熔断器保护4.熔断器的选择子任务二常用控制电器选择1.主电路设计2.列出主电路中电气元件动作的要求3.选择基本控制环节并进行初步的组合4.简化电路5.对照要求，完善电路6.统计继电-接触器及触点数，并进行合理安排7.电路的分析与完善8.实践验证任务四简易冷库继电器-接触器控制电路设计了解电气控制电路的设计要求1熟悉电气控制电路设计的方法与步骤2会进行电气控制线路设计与优化3知识与能力目标任务四简易冷库继电器-接触器控制电路设计1.主电路设计

需要控制的对象有：水泵电动机、冷却塔电动机、蒸发器电动机、压缩机电动机和电磁阀5个对象。启动机组时，水泵电动机、冷却塔电动机及蒸发器电动机同时启动。主电路任务四简易冷库继电器-接触器控制电路设计2、列出主电路中电气元器