马小军建筑电气控制技术课件_第3章电气控制系统的设计.pdf

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1、Page:1/31第3章电气控制系统的设计第三章第三章 电气控制系统的设计电气控制系统的设计Page:2/31第3章电气控制系统的设计第一节第一节 设计的基本原则设计的基本原则 1熟悉控制对象的总体技术要求及工作过 程，弄清对电气控制系统的技术要求。2了解设备的现场工作条件、供电情况及 测量仪表的种类等。3通过技术经济分析，选择最佳传动方案 和控制方案。4设计出简单合理、工作可靠、维护方便 的电器控制电路。5保证使用的安全性。一、设计的要求Page:3/31第3章电气控制系统的设计二、设计步骤1拟定电气设计任务书及技术条件。2确定电气传动方案和控制方案。3选择传动电动机。4设计控制电路原理图。

2、Page:4/31第3章电气控制系统的设计5选择电器元件或装置，制定电器元 件或装置易损坏件及备用件的清单。6绘制电气控制系统位置图及接线图。7设置操作台、电器柜及非标准电气 元件。8编写设计计算书和使用说明书，包 括操作顺序说明、维修说明及调整方法等。根据实际情况，对上述步骤可作适当的调整。Page:5/31第3章电气控制系统的设计三、控制方式的选择控制方式时 间 控 制速 度 控 制电 流 控 制行 程 控 制Page:6/31第3章电气控制系统的设计四、控制电路的电压或电流1对于比较简单的控制电路：AC220V/380V2对于比较复杂的控制电路将控制电压降压：110V/36V3 对于操作

3、比较频繁直流拖动的控制电路：DC220V/110VPage:7/31第3章电气控制系统的设计五、保护环节 短路保护-短路保护-熔断器和低压断路器熔断器和低压断路器 过热保护-过热保护-热继电器和低压断路器的 热脱扣器热继电器和低压断路器的 热脱扣器 过流保护-过流保护-过电流继电器和低压断路 器的过电流脱扣器过电流继电器和低压断路 器的过电流脱扣器 零压、欠压保护-零压、欠压保护-接触器或电磁式电 压继电器接触器或电磁式电 压继电器 失磁保护-失磁保护-欠电流继电器欠电流继电器Page:8/31第3章电气控制系统的设计第二节第二节 电气控制系统电路设计电气控制系统电路设计经验设计法经验设计法P

4、age:9/31第3章电气控制系统的设计（一）设计依据（一）设计依据（一）设计依据（一）设计依据电动机等用电设备的起停由接触器主触 点的闭合和断开来实现；接触器主触点的动 作，由控制回路中该接触器的线圈通电和断 电所决定；且满足组成控制电流基本规律的 要求接触器线圈的通电和断电取决于所在回 路中的动合触点和动断触点的动作情况；接 触器线圈所在回路中的动合触点和动断触点 的组合关系（串并联）及其动作情况由控制 对象对控制过程的要求所决定，且满足组成 控制电路基本规律的要求。Page:10/31第3章电气控制系统的设计（二）基本步骤（二）基本步骤（二）基本步骤（二）基本步骤 1收集分析现有同类设备

5、的电器 控制电路，以便设计时的扬长避短。2根据控制对象电器控制电路的 要求，首先设计各个独立环节的控 制电路，然后由各个环节之间的关 系进一步拟定联锁控制电路及辅助 电路的设计。Page:11/31第3章电气控制系统的设计主电路设计主要考虑电动机的起动、正反 转、制动、点动及多速电动机的调速要求。控制电路设计主要考虑如何满足电动机的 各种运转功能以及控制对象的控制过程要求。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、超程、零 压、联锁、光电测试、信号及照明等等各种 保护或辅助环节。Page:12/31第3章电气控制系统的设计3全面检查所设计的控制电路，在条件 允许的情况下

6、，进行模拟试验，克服在工 作过程中因误动作而产生的事故因素，逐 步完善整个电器控制电路的设计。Page:13/31第3章电气控制系统的设计（三）基本特点（三）基本特点（三）基本特点（三）基本特点1设计过程是逐步完善的过程，一般不易 获得最佳设计方案。但经验设计法简单易行，使用很广。2需反复修改草图，故会影响设计进度。3需要一定的经验才能进行设计，在设计 中往往会因考虑不周而影响电路的可靠性。4一般需要进行模拟试验。Page:14/31第3章电气控制系统的设计（四）提高经验设计的电路可靠性的要点（四）提高经验设计的电路可靠性的要点（四）提高经验设计的电路可靠性的要点（四）提高经验设计的电路可靠性

7、的要点1在满足功能要求的前提下尽量简化电 路，减少触点，避免不必要的联锁动 作现象。Page:15/31第3章电气控制系统的设计（1）合并同类触点 如图3-1所示（2）利用转换触点 如图3-2所示（3）在直流电路中，利用半导体二 极管的单向导电性来有效地减少触点 数目，如图3-3所示。（4）线路中应尽量减少多个电器元 件依次动作后才能接通另一个电器元 件，如图3-4所示。Page:16/31第3章电气控制系统的设计（5）应考虑电器触点的接通和分断能力（6）应考虑电器元件触点“竞争”问题，同一继电器的常开触点和常闭触点有“先 断后合”型和“先合后断”型。如下图所示。KAKAKMKAPage:17

8、/31第3章电气控制系统的设计2 2要保证控制线路工作的安全和可靠性要保证控制线路工作的安全和可靠性（1）线圈的连接（2）电器触点的连接KM1KAKM2KA1KA2SQSQSQSQKA1KA2a)b)Page:18/31第3章电气控制系统的设计3 3控制线路力求简单、经济控制线路力求简单、经济（1）尽量减少连接导线将电器元件触点的位置合理安排，可 减少导线根数和缩短导线的长度，以简化 接线。如图3-8（2）控制线路在工作时，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，以延长电器元件的使用寿命和节 约电能。Page:19/31第3章电气控制系统的设计4 4防止寄生电路防止寄生电

9、路控制线路在工作中出现意外接通的电路叫寄生电路。SB1SB2KM2KM1SB3KM2KM1KM1KM2HL2FRHL1Page:20/31第3章电气控制系统的设计举例举例-钻削加工钻削加工1)自动循环 即刀架由位置1移动到位置2进 行钻削加工后自动退回位置1，实现自动 循环。2)无进给切削 即钻头到达位置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。3)快速停车 停车时，要求快速停车以减少 辅助工时。图3-10 Page:21/31第3章电气控制系统的设计开始设计开始设计 1设计主电路因要求刀架自动循环，故电动机实现正、反向运转，故采用两 个接触器以改变电源相序。2确定控制

10、电路的基本部分，设置由 起动、停止按钮、正反向接触器组成的 控制电动机正反转的基本控制环节，以 及必要的自锁环节和互锁环节，图3-11所示基本控制线路Page:22/31第3章电气控制系统的设计3 3设计控制电路的特殊部分设计控制电路的特殊部分 1)工艺要求刀架能自动循环 2)实现无进给切削 图3-12 3)快速停车 图3-13 4）设置必要的保护环节Page:23/31第3章电气控制系统的设计KA4KA2KA2KA3a)KA4KA2KA3b)图3-1 合并同类触点Page:24/31第3章电气控制系统的设计图3-2 触点转换KA3KA2KA4KAKA1KA1KA1KA2KAKA3KA4a)b

11、)Page:25/31第3章电气控制系统的设计图3-3 利用二极管有效地减少触点数目Page:26/31第3章电气控制系统的设计KA1KAKA2KA1KA2 KA3KAKA1KA2KA1KA3KA2a)b)图3-4 减少多个电器元件依次通电Page:27/31第3章电气控制系统的设计图3-8 减少连接导线a)不合理 b)合理Page:28/31第3章电气控制系统的设计图3-10 刀架的自动循环示意图Page:29/31第3章电气控制系统的设计M 3FRKM2KM1SB1SB2KM1SB3KM2KM2KM1KM2KM1FRFUQKL1 L2 L3图3-11刀架前进、后退的控制线路Page:30/31第3章电气控制系统的设计FRKTKM2SB1KTKM1KM1SB2KM1SQ1SB3KM2SQ1KM2SQ2SQ2图3-12Page:31/31第3章电气控制系统的设计FRM 3FUKM2KM1QKKTSB3KSKSFKM2KSFSB1SB2KSRSQ2KM2KM1FRKTKM2KM1SQ1SQ1KM1KSRL1 L2 L3SQ2图3-13 完整的钻削加工时刀架自动 循环控制线路