菱PLC41电气控制电路的设计基础

1、第四章 电气设计与CAD,电气控制电路设计基础 机床电气控制电路设计举例 电气设计的内容 电气设计CAD 计算机辅助设计通用CAD绘图 电气专业设计CAD软件,第一节电气控制电路设计基础,电气控制系统设计的基本内容和原则 电气控制电路设计方法 电气控制电路设计中元器件的选择 电气控制系统中的保护环节,一 电气控制系统设计的基本内容和原则,基本内容： 拟定电气设计任务书（技术条件） 确定电气传动方案，选择电动机 设计电气控制原理图 选择电气元件，并制定元件明细表 设计操作台电气柜及非标准电气元件 设计电气设备布置总图电气安装图和 电气接线图 编写电气说明书和使用操作说明书,电力拖动方案确定的原则

2、：,无电气调速要求的生产机械,鼠笼异步电动机,负载转矩大 绕线式异步电动机,负载平稳 容量大 起制动少,同步电动机,不调速 不频繁起动,要求电气调速的生产机械,调速要求（范围平滑性机械特性硬度 转速调节级数工作可靠性） 选择拖动方案，比较确定最佳,调速范围：23 调速级数：24,双速或多速 鼠笼异步电动机,调速范围： 3 不要求平滑,绕线式异步电动机 （短时负载和重复短时负载）,调速范围： 310 要求平滑,带滑差离合器的异步电动机 （长期低速时，用晶闸管直流拖动）,调速范围： 10100,直流拖动系统 或交流调速系统,三相异步电动机的调速： 定子绕组的级数 转子电路的电阻,变频调速和串级调速

3、,改变,电动机调速性质的确定,调速： 恒转距（调电枢电压） 恒功率（调励磁电流）,直流他励电动机,恒转距：Y双Y，输出转距不变,恒功率：双Y，转速 但功率变化不大,双速鼠笼异步电动机,例：车床,主轴为恒功率传动 进给为恒转距传动,调速性质负载性质,控制方案确定的原则 控制方式与拖动需要相适应 控制方式与通用化程度相适应 控制方式应最大限度满足工艺要求 控制电路的电源应可靠,二 电气控制电路设计方法,经验设计法 逻辑设计法,根据生产机械的工艺要求和加工过程， 利用各种典型的基本控制环节， 加以 修改、补充、完善，最后得出最佳方案 试探的方法，无固定模式 ，设计结果不唯一,1. 经验设计法,设计主

4、电路 设计控制电路 设计联锁与保护环节 电路的完善,设计控制电路的注意事项,线圈的连接 控制线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许串联使用的,两线圈吸合快慢不一致: 导致先吸合的电器磁路先闭合 阻抗 电感显著 ,其线圈 上的电压也 ,另一个不能吸合 同时电路电流 , 可能烧毁线圈,两个同时动作的线圈 应并联连接,触点的连接,同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。,电位不等, ,飞弧,等电位,避免多个电器元件依次动作后才能接通另一个电器元件,应考虑电器触头的接通和分断能力,若触头容量不够，可在线路中增加中间继电器 或增加线路中触头数目 增加接通能

5、力用多触头并联连接 增加分断能力用多触头串联连接,应考虑电器元件触头竞争”问题, 先断后合： 通电时,常闭触头先断开,常开触头后闭合 断电时,常开触头先断开,常闭触头后闭合 先合后断： 通电时,常开触头先闭合,常闭触头后断开 断电时,常闭触头先闭合,常开触头后断开,同一继电器的常开触头和常闭触头有: 先断后合型 先合后断型,应考虑电器元件触头竞争”问题,KA为先断后合型：自锁不行 KA为先合后断型：自锁可行,控制电路力求简单、经济,尽量减少触头的数目(经济，故障机会少),尽量减少连接导线,KM在控制柜，起停按钮在操作台,线路在工作时除必要的电器元件必须长期通电外， 其余电器应尽量不长期通电 (

6、延长电器元件的使用寿命和节约电能),防止寄生电路,寄生电路:控制线路在工作中出现意外接通的电路 寄生电路的缺点: 破坏线路的正常工作，造成误动作,热继电器动作时会出现寄生电路，使KM不能断电,应具有必要的保护环节,短路保护 熔断器或断路器 过流保护 过流继电器和接触器配合 起动方法不正确 & 负载转矩过大常常引起电动机的过电流故障,过电流一般比短路电流要小。 (直流电机和绕线式异步电机) 过载保护 热继电器,零电压保护 并联在起动按钮两端的接触器的自锁触头,零电压继电器,主令控制器,多功能保护器(过载断相短路),电流互感器 TA1TA3在 电动机运行时 磁路处于饱和 状态(铁磁氧体 MX0-2

7、000型 锰锌磁环),正常情况分析 断相保护 过载保护（热保护）,经验设计法 实例,控制要求： 自动循环 刀架由1移到2进行钻削加工后，自动退回1， 实现12之间自动位置循环 无进给切削 钻头到达位置2时不再进给。但钻头继续 旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度 快速停车 停车时，要求快速以减少辅助工时,设计思路,自动循环 刀架由1移到2进行钻削加工后，自动退回1， 实现12之间自动位置循环,电动机须正、反向运转，故采用两个接触器， 以改变电源相序 (典型的正反转控制环节),加限位，控制自动循环 ，改电路,无进给切削 钻头到达位置2时不再进给，钻头继续 旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度

8、 (SQ2动作,延时产生作用KM2得电),老书：P72图2-45,快速停车 停车时，要求快速停车以减少 辅助工时(采用反接制动方式),最后设置必要的保护（FU，FR）,正转：KSF合 反转：KSR合,逻辑设计法：利用逻辑代数方法，设计电器控制线路， 或对线路简化 逻辑变量：接触器、继电器的线圈、触头 线圈：通电时,为 1 断电时,为 0 触头：闭合时,为 1 断开时,为 0 电器控制线路中，线圈的状态可用逻辑表达式表示，因而可用逻辑代数方法，设计或化简电器控制线路,二.逻辑设计法,逻辑与：,电器控制线路与基本逻辑表达式的关系,真值表,逻辑或：,真值表,常闭触头用其线圈的非表示,逻辑非：,真值表

9、,逻辑电路基本类型： 逻辑组合电路 （无反馈，如自锁电路） 逻辑时序电路 （有反馈，有记忆功能）,逻辑设计法 举例,控制线路要求： 某电动机只有在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或任何两个继电器动作时才能运转，而在其它任何情况下都不运转。电动机的运转由接触器KM控制 根据题目的要求，列出接触器通电状态的真值表,接触器通电状态的真值表,根据题目的要求，列出接触器通电状态的真值表,KA1,KA2,KA3,KA1,KA2,KA3,KM,(按基本公式和运算规律),化简,三.电气控制电路设计中元器件的选择,电动机的选择,卧式车床主电动机的功率： P=36.5D 式中: P主拖动电动机的功率(kW)

10、 D工件最大直径(m) 立式车床主电动机的功率 P=20D 式中: P B工作台宽度(mm),1.电动机功率的选择：,1.54,0.88,1.19,1.7,1.15,进给拖动功率 = 0.030.05主拖动功率,2.电动机额定电压的选择：,与供电网电压一致 220V/380V（/Y） 380V/660V（/Y）,中小型异步电动机,若380V/660V用 Y / 起动，且功率教大时， 则选用相应电压的高压电动机,3.电动机额定转速的选择：,一般同功率的电动机，额定转速愈高， 尺寸愈小，成本愈低 但生产机械转速一定，电机转速愈高，传动机构 转速比愈大，其机构愈复杂,4.电动机结构型式的选择：,以电

11、动机与工作机构的 连接方便紧凑为原则 卧式（轴是水平的） 立式（轴是垂直的）立铣龙门铣立式钻床,根据工作条件选择电动机的防护型式：,防护式 封闭式 防爆式,5.鼠笼电动机有关电阻的计算：,起动电阻的计算： 减压起动时，定子回路串联的限流电阻 反接制动电阻的计算： 反接制动时，其电流起动电流,常用低压电器的选择,1. 接触器的选用:,电源的类型,直流 交流,主触点额定电流,辅助触点,种类 数量 触点额定电流,线圈,电源种类 频率 额定电压,额定操作频率,2. 继电器的选择:,一般继电器的选用 （电磁继电器）,线圈电压或线圈电流 过/欠电流继电器 过/欠电压继电器 中间继电器,时间继电器的选择,通电延时或断电延时 延时长短 使用场合工作环境,热继电器的选用,结构形式（两相三相） 热元件额定电流： IR（0.951.05）IN（一般） IR（