建筑电气控制技术课件-课题六 电气控制系统的设计.ppt
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1、课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术 目目 录录继电器接触器控制系统的电路设计方法继电器接触器控制系统的电路设计方法1继电器接触器控制系统的电路安装继电器接触器控制系统的电路安装2控制线路的调试控制线路的调试3 3课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术【知识目标】【知识目标】1掌握电气控制线路
2、的设计要求和方法;2掌握电气控制线路的安装要求;3掌握电气控制线路的调试步骤及方法;4掌握常见低压电器故障及检修方法。【能力目标】【能力目标】1能够进行简单电气控制线路的设计;2能够实现简单电气控制线路的安装;3能够进行电气控制线路的调试;4能够对常见低压电器进行故障检修与排除。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术6.1 继电器接触器控制系统的电路设计方法6.1.1 6.1.1 电气控制设计概述电气控制设计概述 电气控制设计包括电气原理图设计
3、和电气工艺设计两个方面。电气原理图设计是为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制系统设计;电气工艺设计是为满足电气控制系统装置本身的制造、使用、运行以及维修的需要而进行的生产工艺设计,包括机箱(柜)体设计、布线工艺设计、保护环节设计、人体工学设计及操作、维修工艺设计等。电气原理图设计的质量决定着一台(套)设备的实用性、先进性和自动化程度的高低,是电气控制系统设计的核心。而电气工艺设计则决定着电气控制设备的制造、使用、维修等的可行性,直接影响电气原理图设计的性能目标及经济技术指标的实现。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安
4、装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术 电气设计的基本任务是根据控制要求设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必需的图纸、资料,包括总图、系统图、电气原理图、总装配图、部件装配图、电器元器件布置图、电气安装接线图、电气箱(柜)制造工艺图、控制面板及电器元件安装底板、非标准件加工图等,以及编制外购器件目录、单台材料消耗清单、设备使用维修说明书等资料。现代工业生产和生活中,所用的机电设备品种(类)繁多,其电气控制设备类型也是千变万化,但电气控制系统的设计规则和方法是有一定规律可循的,这些规则、方法和规律是人们通过长期的实践而总结和发展的。作为电气工程技术
5、人员,必须掌握这些基本原课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术则、规则和方法,并通过工作实践取得较丰富的实践经验后才能做出满意的工程设计。一项电气控制系统的设计,应根据工程需要提出的技术要求、工艺要求,拟定总体技术方案,并与机械结构设计协调,才能开始进行设计工作。一项机电一体化设计的先进性和实用性是由机电设备的结构性能及其电气自动化程度共同决定的。任何生产工艺过程、机械功能的实现主要取决于电气控制系统的正常运行,电气控制系统的任一环节的正常运行
6、都将保证生产工艺过程、机械功能的实现。相反,电气控制系统的非正常运行将会造成事故甚至重大的经济损失。任何一项工程设计的成功与否必须经过安装和运行才能证明,而设计者也只能从安装和课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术运行的结果来验证设计工作,一旦发生严重错误,必将付出代价。因此,保证电气控制系统的正常运行首先取决于严谨而正确的设计,总体设计方案和主要设备的选择应正确、可靠、安全及稳定,无安全隐患,这就要求设计者应正确理解设计任务、精通生产工艺要求
7、、准确计算、合理选择产品的规格型号并进行校验。正确的设计思想和工程意识是高质量完成设计任务的基本保证。为了保证实现设计功能,设计者还应精心设计施工图样,并进行全面的核算,有时会在其中找到纰漏,只有这样才能保证设计质量和工程质量,保证电气控制系统的正常运行。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术 完整的设计程序一般包括初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段。初步设计完成后经过技术审查、标准化审查、技术经济指标分析等工作后,才能进入技术设计和施工图
8、设计阶段。但对于比较简单的设计,可以直接进入技术设计工作。本课题讨论的是各阶段的共性问题,不涉及各阶段的设计程序。实际上根据不同行业特点,设计程序是有差异的。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术6.1.2 6.1.2 电气控制设计的一般原则及注意问题电气控制设计的一般原则及注意问题 在电气控制系统设计的过程中,通常应遵循以下几个原则:(1)最大限度地满足机械或设备对电气控制系统的要(2)求是电气设计的依据,这些要求常常以工作循环图、(3)执行
9、元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供,(4)有调速要求的设备还应给出调速技术指标。其他如起(5)动、转向、制动等控制要求应根据生产需要充分考虑。(2)在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单、经济。在电气控制系统设计时,为满足同一控制要求,往往要设计几个方案,应选择简单、经济、可靠课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术和通用性强的方案,不要盲目追求自动化程度和高指标。(3)妥善处理机械与电气的关系。机械或设备与电力拖动已经紧密结合并融为一
10、体,传动系统为了获得较大的调速比,可以采用机电结合的方法实现,但要从制造成本、技术要求和使用方便等具体条件去协调平衡。(4)要有完善的保护措施,防止发生人身事故和设备损坏事故。要预防可能出现的故障,采用必要的保护措施。例如短路、过载、失压和误操作等电气方面的保护功能和使设备正常运行所需要的其他方面的保护功能。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术电气设计中应注意的问题:(1)尽量减少控制电源种类。当控制系统需要若干电(2)源种类时,应按国标电压
11、等级选择。(2)尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制线路时,应考虑各个元件之间的实际接线。特别要注意控制柜、操作台和按钮、限位开关等元件之间的连接线,如按钮一般均安装在控制柜或操作台上,而接触器安装在控制柜内,这就需要经控制柜端子排与按钮连接,所以一般都先将起动按钮和停止按钮的一端直接连接,另一端再与控制柜端子排连接,这样就可以减少一次引出线。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(3)尽量减少电器元件的品种、规格与数量。同一用途的器件尽可能
12、选用相同品牌、型号的产品。电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断发展紧密联系在一起的,因此,设计人员必须密切关注相关技术的新发展,不断收集新产品资料,以便及时应用于设计中,使控制线路在技术指标、先进性、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。(4)使设计的电气控制系统在正常工作中尽可能减少通电电器的数量,以利节能,延长电器元件寿命以及减少故障。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(5)合理使用电器触头。在复杂的电气控制系统中,各类接触器、继电器
13、数量较多,使用的触头也多,在设计中应注意尽可能减少触头使用数量,以简化线路。使用触头容量、断流容量应满足控制要求,避免使用不当而出现触头磨损、黏滞和释放不了等故障,以保证系统工作寿命和可靠性。此外应合理安排电器元件及触头位置。对一个串联回路,各电器元件或触头位置互换并不影响其工作原理,但从实际连线上有时会影响到安全、节省导线等方面的问题。如图6.1两种接法所示,两者工作原理相同,但是采用图6.1(a)的接法既不安全又浪费导线,因为限位开关SQ的常开、常闭触头靠得很近,在触头断开时,由于电弧可能造成电源短路,很不安全,课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的
14、的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术而且这种接法控制柜到现场要引出五根线,很不合理。采用图6.1(b)所示的接法只引出三根线即可,较合理。(6)正确连接电器的线圈。在交流控制电路中,电器元件的线圈不能串联接入,如图6.2所示。即使外加电压是两个线圈额定电压之和也是不允许的,因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比,由于制造上的原因,两个电器总有差异,不可能同时吸合。假如交流接触器K2先吸合,由于K2的磁路闭合,线圈的电感显著增加,因而在该线圈上的电压降也相应增大,从而使另一个接触器K1的线圈电压达不到动作电压。因此
15、,两个电器需要同时动作时其线圈应并联连接。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术图6.1 触头的连接(a)不合理;(b)合理图6.2 线圈的连接(a)不合理;(b)合理课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(7)在控制线路中应避免出现寄生电路。在电气控制线路的动作过程中,意外接通的电路叫寄生电路
16、。图6.3所示是一个具有指示灯和热继电器保护的正反向控制电路。在正常工作时,能完成正反向起动、停止和信号指示。但当热继电器FR动作时,线路就出现了寄生电路(图6.3中虚线所示),使正向接触器K1不能释放,起不了保护作用。在设计电气控制线路时,严格按照“线圈、能耗元件右边接电源(零线),左边接触头”的原则,就可降低产生寄生回路的可能性。另外,还应注意消除两个电路之间产生联系的可能性,否则应加以区分、联锁隔离或采用多触头开关分离。如将图6.3中指示灯分别用K1、K2的另外的常开触头直接连接到左边控制母线上,加以区分就可消除寄生。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统
17、统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术图6.3 寄生电路图6.4 触头的“竞争”与“冒险”课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(8)避免发生触头“竞争”与“冒险”现象。在电气控制电路中,在某一控制信号作用下,电路从一个状态转换到另一个状态时,常常有几个电器的状态发生变化,由于电器元件总有一定的固有动作时间,往往会发生不按预定时序动作的情况,触头争先吸合,发生振荡
18、,这种现象称为电路的“竞争”。另外,由于电器元件的固有释放延时作用,也会出现开关电器不按要求的逻辑功能转换状态的可能性,这种现象称为“冒险”。“竞争”与“冒险”现象都将造成控制回路不能按要求动作,引起控制失灵。如图6.4所示电路,当KM闭合时,K1、K2争先吸合,只有经过多次振荡吸合竞争后,才能稳定在一个状态上。同样,在KM断开时,K1、K2又会争先断开,产生振荡。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(9)电气联锁和机械联锁共用。在频繁操作的
19、可逆线路、自动切换线路中,正、反向(或两只)接触器之间至少要有电气联锁,必要时要有机械联锁,以避免误操作可能带来的危害,特别是一些重要设备应仔细考虑每一控制程序之间必要的联锁,即使发生误操作也不会造成设备事故。重要场合应选用机械联锁接触器,再附加电气联锁电路。(10)设计的线路应能适应所在电网情况。在确定电动机的起动方式是直接起动还是降压起动时,应根据电网或配电变压器容量的大小、电压波动范围以及允许的冲击电流数值等因素全面考虑,必要时应进行详细计算,否则将影响设计质量甚至发生难以预测的事故。(11)应具有完善的保护环节,提高系统运行可靠性。电气控制系统的安全运行主要靠完善的保护环节,包课课课课
20、题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术括过载、短路、过流、过压、失压等,有时还应设有工作状态、合闸、断开、事故等必要的指示信号。保护环节应工作可靠,满足负载的需要,做到动作准确。正常操作下不发生误动作,并按整定和调试的要求可靠工作,稳定运行,能适应环境条件,抵抗外来的干扰;事故情况下能准确可靠动作,切断事故回路。(12)线路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便。例如,设置必要的显示,随时反映系统的运行状态与关键参数;考虑到运动机构调整、修理,设置必要
21、的单机点动;以及必要的易损触头及电器元件的备用等。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术6.1.3 电气控制系统故障危害及保护的一些基本知识电气控制系统故障危害及保护的一些基本知识 电气控制系统对国民经济的发展和人民生活的影响都很大,因此,提高电气控制系统的可靠性和安全是从事电气工作人员的重要任务。为了提高电气控制系统运行的可靠性,在电气控制系统的设计与运行中,都必须考虑到系统有发生故障和不正常工作情况的可能性。因为发生这些情况时,会引起电流增
22、大,电压和频率降低或升高,致使电气设备和电能用户的正常工作遭到破坏。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术 在三相交流电力系统中,最常见和最危险的故障是各种形式的短路,其中包括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电机和变压器一相绕组上的匝间短路等。除此以外,配电线路、电机和变压器还可能发生一相或两相断线以及上述几种故障同时发生的复杂故障。电气系统故障可能引起下列严重后果:(1)短路电流通过短路点燃引起电弧,使电气设备烧(2)坏甚至烧毁,严重时会
23、引发火灾。(2)短路电流通过故障设备和非故障设备时,产生热和电动力的作用,致使其绝缘遭到损坏或缩短使用寿命。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术(3)造成电网电压下降,波及其他用户和设备,使正常工作和生产遭到破坏甚至使事故扩大,造成整个配电系统瘫痪。(4)最常见的不正常工作情况是过负荷。长时间过负荷会使载流设备和绝缘的温度升高,而使绝缘加速老化或设备遭受损坏,甚至引起故障。故障和不正常工作情况都可能在电气系统中引起事故,发生事故的原因是多种多
24、样的,其中大多数是由于设备缺陷、设计错误和安装、检修质量不高以及运行维护不当等引起的。为此,只要正确地进行设计、制造与安装,加强设备维修,就有可能把事故消灭在发生之前,防患于未然。课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术 电气系统各设备之间是电和磁的联系,当某一设备发生故障时,在极短的时间内就会影响到同一电气系统的非故障设备。为了防止电气系统事故的扩大,保证非故障部分仍然可靠运行,必须尽快切除故障,切除故障的时间有时甚至要求短到百分之几秒。在这样
25、短促的时间内,由运行人员来发现故障设备并将故障设备切除是不可能的。要完成这样的任务,只有借助于安装在每一电气设备上的自动保护装置。电气系统建立初期,通常采用熔断器作为保护装置。随着电气设备容量的增大,以及电气系统愈来愈复杂,熔断器已不能满足要求,因而各种电气保护装置得到了应用和发展,这些电气保护装置是能反映电气系课课课课题题题题六六六六 电电电电气气气气控控控控制制制制系系系系统统统统的的的的设设设设计计计计、安安安安装装装装、调调调调试试试试与与与与检检检检修修修修建筑电气控制技术建筑电气控制技术统各电气设备故障或不正常工作情况,并作用于自动动作电器跳闸或发出信号的一种自动装置。由此可见,电
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