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电气原理图设计
满足产机械及工艺要求进行电气控制电路设计
电气工艺设计
电气控制装置制造,使用,运行,维修需要进行产施工设计
第节 电气控制设计原则内容
,电气控制设计原则
1)限度满足产机械产工艺电气控制要求
2)满足要求前提,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修便,安全靠
3)电器元件选用合理,确,使系统能工作
4)适应工艺改进,设备能力应留裕量
二,电气控制设计基本内容
1.电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖案控制式
3)确定电机类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2. 电气工艺设计内容
1)设计电气设备总体配置,绘制总装配图总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装式,接线式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖案确定电机选择
,电力拖案确定
1,拖式选择
2,调速案选择
3,电机调速性质应与负载特性相适应
二,拖电机选择
()电机选择基本原则
1)电机机械特性应满足产机械要求,与负载特性相适应
2)电机容量要充利用
3)电机结构形式要满足机械设计安装要求,适合工作环境
4)满足设计要求前提,优先采用三相异步电机
(二)根据产机械调速要求选择电机
般---三相笼型异步电机,双速电机
调速,起转矩---三相笼型异步电机
调速高---直流电机,变频调速交流电机
(三)电机结构形式选择
根据工作性质,安装式,工作环境选择
(四)电机额定电压选择
(五)电机额定转速选择
(六)电机容量选择
1,析计算:
外,通期运行同类产机械电机容量进行调查,并机械主要参数,工作条件进行类比,再确定电机容量.
第三节 电气控制电路设计股要求
,电气控制应限度满足产机械加工工艺要求
设计前,应产机械工作性能,结构特点,运情况,加工工艺程及加工情况充
解,并基础设计控制案,考虑控制式,起,制,反向调速要求,
安置必要联锁与保护,确保满足产机械加工工艺要求.
二,控制电路电流,电压要求
应尽量减少控制电路电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级.电气控制电
各用电压等级表10-2所示.
三,控制电路力求简单,经济
1.尽量缩短连接导线度导线数量 设计控制电路,应考虑各电器元件安装
立置,尽能减少连接导线数量,缩短连接导线度.图10-l.
2.尽量减少电器元件品种,数量规格 同用途器件尽能选用同品牌,型号产品,并且电器数量减少低限度.
3.尽量减少电器元件触数目.控制电路,尽量减少触提高电路运行
靠性.例图10-2a所示.
4.尽量减少通电电器数目,利节能与延电器元件寿命,减少故障.图10-3a所示.
四,确保控制电路工作安全性靠性
1.确连接电器线圈 交流控制电路,同作两电器线圈能串联,两电磁线圈需要同吸合其线圈应并联连接,图10-4b所示.
直流控制电路,两电值相差悬殊直流电压线圈能并联连接.
2确连接电器元件触 设计,应使布电路同位置同电器触接电源同相,避免电器触引起短路故障.
3防止寄电路 控制电路作程.意外接通电路叫寄电路.
4.控制电路控制触应合理布置.
5.设计控制电路应考虑继电器触接通与断能力.
6,避免发触"竞争","冒险"现象
竞争:控制电路状态发变换,伴随电路电器元件触状态发变换.由于电器元件总定固作间,于序电路说,往往发按序作情况,触争先吸合,几同输状态,种现象称电路"竞争".
冒险:于关电路,由于电器元件释放延作用,现关元件按要求逻辑功能输,种现象称"冒险".
7.采用电气联锁与机械联锁双重联锁.
五,具完善保护环节
电气控制电路应具完善保护环节,用漏电保护,短路,载,电流,电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等.
六,要考虑操作,维修与调试便
第四节 电气控制电路设计与步骤
,电气控制电路设计简介
设计电气控制电路两种,种析设计,另种逻辑设计.
析设计(经验设计):根据产工艺要求选择些熟典型基本环节实现些基本要求,再逐步完善其功能,并适配 置联锁保护等环节,使其组合整体,满足控制要求完整电路.
逻辑设计:利用逻辑代数数工具设计电气控制电路.
继电接触器控制电路,表示触状态逻辑变量称输逻辑变量,表示继电
器接触器线圈等受控元件逻辑变量称输逻辑变量.输,输逻辑变量间相互关
系称逻辑函数关系,种相互关系表明电气控制电路结构.所,根据控制要求,
些逻辑变量关系写其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式运算规律逻辑函数
式进行化简,根据化简逻辑关系式画相应电路结构图,再作进步检查
优化,期获较完善设计案.
二,析设计基本步骤
析设计设计电气控制电路基本步骤:
l)按工艺要求提起,制,反向调速等要求设计主电路.
2)根据所设计主电路,设计控制电路基本环节,即满足设计要求起,制,
反向调速等基本控制环节.
3)根据各部运要求配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路特殊
环节.
4)析电路工作能现故障,加入必要保护环节.
5)综合审查,仔细检查电气控制电路作否确 关键环节做必要实验,进步
完善简化电路a
三,析设计设计举例
面横梁升降机构电气控制设计例说明析设计设计电气控制电路与
步骤.
龙门刨床装横梁升降机构,加工工件,横梁应夹紧立柱,加工工件高低
同,则横梁应先松立柱沿立柱移,移位,横梁应夹紧立柱.所
,横梁升降由横梁升降电机拖,横梁放松,夹紧作由夹紧电机,传装置与
夹紧装置配合完.
()横梁升降机构工艺要求:
(1)横梁升,自按照先放松横梁横梁升夹紧横梁顺序进行.
(2)横梁降,自按照放松横梁横梁降横梁升夹紧横梁顺序进行.
(3)横梁夹紧,夹紧电机自停止转.
(4)横梁升降应设行程限位保护,夹紧电机应设夹紧力保护.
(二)电气控制电路设计程
1.主电路设计: 横梁升降机构别由横梁升降电机MI与横梁夹紧放松电机W拖
.巴两台电机均三相笼型异步电机,均要求实现反转.采用KM1I,KM2.
KM3,KM4四接触器别控制M1M2反转,图10-9所示.
2.控制电路基本环节设计:由于横梁升降调整运,故M1采用点控制,
点按钮能控制种运,故用升点按钮犯 与降点按钮明 控制横梁升降,移前要求先松横梁,移位松点按钮要求横梁夹紧,说点按钮要控制KMI-KM4四接触器,所引入升间继电器KA1与降间继电器KA2,再由间继电器控制四接触器.于设计横梁升降电气控制电路草图,图10-9所示.
3.设计控制电路特殊环节
1)横梁升,必须使夹紧电机MZ先工作,横梁放松,发信号,使MZ停止
工作,同使升降电机MI工作,带横梁升.按升点按钮,间继电器KAI线圈通电吸合,其触闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起旋转,横梁始放松;横梁放松程度采用行程关 控制,横梁放松定程度,撞块压用 闭触断控制接触器KM4线圈断电,触闭合控制接触器KMI线圈通电,KMI主触闭合使MI转,横梁始作升运.
2)升降电机拖横梁升至所需位置,松升点按钮犯,间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电机停止工作,同
使夹紧电机始转,使横梁夹紧.夹紧程.行程关 SQI复位, KM3应加
自锁触,夹紧定程度,发信号切断夹紧电机电源.采用电流继电器控
制夹紧程度,即电流继电器KA3线圈串接夹紧电机主电路任相.横梁夹
紧,相于电机工作堵转状态,电机定电流增,电流继电器作电流整
定两倍额定电流左右;横梁夹紧电流继电器作,其闭触接触器KM3线圈电
路切断.
3)横梁降仍按先放松再降式控制,降结束需短间升运,该升运采用断电延型间继电器进行控制.间继电器KT线圈由降接触器 KMZ触控制,其断电延断触与夹紧接触器KM3触串联并接于升电路间继电器KAI触两端.,横梁降,间继电器KT线圈通电吸合,其断电延断触立即闭合,升电路工作作准备.横梁降至所需位置,松降点按钮田.KMZ线圈断电释放,间继电器KT线圈断电,夹紧接触器.
3.设计控制电路特殊环节
1)横梁升,必须使夹紧电机MZ先工作,横梁放松,发信号,使MZ停止
IW,同使升降电机 MI工作,带横梁升.按升点按钮犯,间继电器
KAI线圈通电吸合,其触闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起旋转,横梁
始放松;横梁放松程度采用行程关 控制,横梁放松定程度,撞块压 SQI,
用明 闭触断控制接触器KM4线圈断电,触闭合控制接触器KMI线圈
通电,KMI主触闭合使MI转,横梁始作升运.
2)升降电机拖横梁升至所需位置,松升点按钮肥,间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电机停止工作,同
使夹紧电机始转,使横梁夹紧.夹紧程,行程关 复位, KM应加
自锁触,夹紧定程度,发信号切断夹紧电机电源.采用电流继电器控
制夹紧程度,即电流继电器KA3线圈串接夹紧电机主电路任相.横梁夹
紧,相于电机工作堵转状态,电机定电流增,电流继电器作电流整
定两倍额定电流左右;横梁夹紧电流继电器作,其闭触接触器KM3线圈电
路切断.KM3线圈通电吸合,横梁始夹紧.,升接触器KMI线圈通闭合间断电器KT触及KM3触通电吸合,横梁始升,经段间延,延断触KT断,KMI线圈断电释放,升运结束,横梁继续夹紧,夹紧定程度,电流继电器作,夹紧运停止.横梁升降电气控制电路设计草图图10-10
所示.
4.设计联锁保护环节
横梁升限位保护由行程关SQZ实现;降限位保护由行程关SQ3实现;
升与降互锁,夹紧与放松互锁均由间继电器KAIKAZ闭触实现;升降
电机短路保护由熔断器FUI实现;夹紧电机短路保护由熔断器FUZ实现;控制电路
短路保护由熔断器F[J3实现.
综合保护,使横梁升降电气控制电路比较完善,图10-11所示完整
横梁升降机构控制电路.
第五节 用控制电器选择
,接触器选择
般按列步骤进行:
1.接触器种类选择:根据接触器控制负载性质相应选择直流接触器交流接触器;般场合选用电磁式接触器,频繁操作带交流负载场合,选用带直流电磁线圈交流按触器.
2.接触器使用类别选择:根据接触器所控制负载工作任务选择相应使用类别接触器.负载般任务则选用AC—3使用类别;负载重任务则应选用AC-4类别,负载般任务与重任务混合,则根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,选用AC—3类,应降级使用.
3.接触器额定电压确定: 接触器主触额定电压应根据主触所控制负载电路额定电压确定.
4.接触器额定电流选择 般情况,接触器主触额定电流应于等于负载或电机额定电流,计算公式
式I.——接触器主触额定电流(A);
H ——经验系数,般取l～1.4;
P.——控电机额定功率(kw);
U.——控电机额定线电压(V).
接触器用于电机频繁起,制或反转场合,般其额定电流降等级选用.
5.接触器线圈额定电压确定: 接触器线圈额定电压应等于控制电路电源电压.保证安全,般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电.控制电路比较简单,所用接触器数量较少,省控制变压器,选用380V,220V电压.
6.接触器触数目: 三相交流系统般选用三极接触器,即三主触,需要同控制胜线,则选用四极交流接触器.单相交流直流系统则用两极或三极并联接触器.交流接触器通三主触四至六辅助触,直流接触器通两主触四辅助触.
7.接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率般600/h,1200/h等几种,般说,额定电流越,则操作频率越低,根据实际需要选择.
二,电磁式继电器选择
应根据继电器功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流选择.
1.电磁式电压继电器选择
根据控制电路作用,电压继电器电压继电器欠电压继电器两种类型.
表10-3列电磁式继电器类型与用途.
交流电压继电器选择主要参数额定电压作电压,其作电压按系统额定电压1.l-1.2倍整定.
交流欠电压继电器用般交流电磁式电压继电器,其选用要满足般要求即,释放电压值特殊要求.直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压0.3-0.5倍整定,释放电压按其额定电压0.07-0.2倍整定.
2.电磁式电流继电器选择
根据负载所要求保护作用,电流继电器欠电流继电器两种类型.
电流继电器:交流电流继电器,直流电流继电器.
欠电流继电器:直流欠电流继电器,用于直流电机及电磁吸盘弱磁保护.
电流继电器主要参数额定电流作电流,其额定电流应于或等于保护电机额定电流;作电流应根据电机工作情况按其起电流1.1.3倍整定.般绕线型转异步电机起电流按2.5倍额定电流考虑,笼型异步电机起电流按4-7倍额定电流考虑.直流电流继电器作电流接直流电机额定电流1.1-3.0倍整定.
欠电流继电器选择主要参数额定电流释放电流,其额定电流应于或等于直流电机及电磁吸盘额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路工作范围内能现励磁电流,般释放电流按励磁电流0.85倍整定.
3.电磁式间继电器选择
应使线圈电流种类电压等级与控制电路致,同,触数量,种类及容量应满足控制电路要求.
三,热继电器选择
热继电器主要用于电机载保护,应根据电机形式,工作环境,起情况,负载情况,工作制及电机允许载能力等综合考虑.
1.热继电器结构形式选择
于星形联结电机,使用般带断相保护三相热继电器能反映相断线载,电机断相运行能起保护作用.
于三角形联结电机,则应选用带断相保护三相结构热继电器.
2.热继电器额定电流选择
原则按保护电机额定电流选取热继电器.于期工作电机,热继电器热元件整定电流值电机额定电流0.95-1.05倍;于载能力较差电机,热继电器热元件整定电流值电机额定电流0.60.8倍.
于频繁起电机,应保证热继电器电机起程产误作,若电机起电流超其额定电流6倍,并且起间超6S,按电机额定电流选择热继电器.
于重复短工作制电机,首先要确定热继电器允许操作频率,再根据电机起间,起电流通电持续率选择.
四,间继电器选择
1)电流种类电压等级:电磁阻尼式空气阻尼式间继电器,其线圈电流种类电压等级应与控制电路相同;电机或与晶体管式间继电器,其电源电流种类电压等级应与控制电路相同.
2)延式:根据控制电路要求选择延式,即通电延型断电延型.
3)触形式数量:根据控制电路要求选择触形式(延闭合型或延断型)及触数量.
4)延精度:电磁阻尼式间继电器适用于延精度要求高场合,电机式或晶体管式间继电器适用于延精度要求高场合.
5)延间:应满足电气控制电路要求.
6)操作频率:间继电器操作频率宜高,否则影响其使用寿命,甚至导致延作失调.
五,熔断器选择
1.般熔断器选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体额定电流选择.
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件选择,其保护特性应与保护象载能力相匹配.于容量较照明电机,般考虑载保护,选用熔体熔化系数熔断器,于容量较照明电机,除载保护外,应考虑短路断短路电流能力,若短路电流较,选用低断能力熔断器,若短路电流较,选用高断能力RLI系列熔断器,若短路电流相,选用限流作用Rh及RT12系列熔断器.
(2)熔断器额定电压额定电流:熔断器额定电压应于或等于线路工作电压,额定电流应于或等于所装熔体额定电流.
(3)熔断器熔体额定电流
1)于照明线路或电热设备等没冲击电流负载,应选择熔体额定电流等于或稍
于负载额定电流,即 IRN≥IN
式IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A).
2)于期工作单台电机,要考虑电机起应熔断,即
IRN≥(1.5~2.5)IN
轻载系数取1.5,重载系数取2.5.
3)于频繁起单台电机,频繁起,熔体应熔断,即
IRN≥(3~3.5)IN
4)于台电机期共用熔断器,熔体额定电流
IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM
式INMmax——容量电机额定电流(A);
∑INM——除容量电机外,其余电机额定电流(A).
(4)适用于配电系统熔断器:配电系统级熔断器保护,防止越级熔断,使,级熔断器间良配合,选用熔断器应使级(干线)熔断器熔体额定电流比级(支线)熔体额定电流1-2级差.
2.快速熔断器选择
(l)快速熔断器额定电压:快速熔断器额定电压应于电源电压,且于晶闸管反向峰值电压U.,快速熔断器断电流瞬间,高电弧电压达电源电压1.5-2倍.,整流二极管或晶闸管反向峰值电压必须于电压值才能安全工作.即
UF≥KI URE
式UF-硅整流元件或晶闸管反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,般取1,5-2.
(2)快速熔断器额定电流:快速熔断器额定电流效值表示,整流M极管晶闸管额定电流用平均值表示.快速熔断器接交流侧,熔体额定电流
IRN≥KI IZmax
式IZmax——能使用整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况关系数,若保护整流M极管,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管,KI按表10-5取值.
快速熔断器接入整流桥臂,熔体额定电流
IRN≥1.5IGN
式IGN——硅整流元件或晶闸管额定电流(A).
六,关电器选择
()刀关选择
刀关主要根据使用场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数选择.
(1)根据刀关线路作用安装位置选择其结构形式.若用于隔断电源,选用灭弧罩产品;若用于断负载,则应选用灭弧罩,且用杠杆操作产品.
(2)根据线路电压电流选择.刀关额定电压应于或等于所线路额定电压;刀关额定电流应于负载额定电流,负载异步电机,其额定电流应取电机额定电流1.5倍.
(3)刀关极数应与所电路极数相同.
(二)组合关选择
组合关主要根据电源种类,电压等级,所需触数及电机容量选择.选择应掌握原则:
(1)组合关通断能力并高,能用断故障电流.用于控制电机逆运行组合关,必须电机完全停止转才允许反向接通.
(2)组合关接线式种,使用应根据需要确选择相应产品.
(3)组合关操作频率宜太高,般宜超300/h,所控制负载功率数能低于规定值,否则组合关要降低容量使用.
(4)组合关本身具备载,短路欠电压保护,需些保护,必须另设其保护电器.
(三)低压断路器选择
低压断路器主要根据保护特性要求,断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等面进行选择.
(1)额定电压额定电流:低压断路器额定电压额定电流应于或等于线路额定电压额定电流.
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与控制电机或负载额定电流致.
(3)电流脱扣器:电流脱扣器瞬作整定电流由式确定
IZ≥KIS
式IZ——瞬作整定电流(A);
Is——线路尖峰电流.若负载电机,则Is起电流(A);
K考虑整定误差起电流允许变化安全系数.作间于20ms,取
K=1.35;作间于 20ms,取 K=1.7.
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器额定电压应等于线路额定电压.
(四)电源关联锁机构
电源关联锁机构与相应断路器组合关配套使用,用于接通电源,断电源柜
门关联锁,达切断电源才能打门,门关闭才能接通电源效,实现安
全保护.
七,控制变压器选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路电压,保证控制电路安全靠.控制变压器主要根据二电压等级及所需要变压器容量选择.
(1)控制变压器,二电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合.
(2)控制变压器容量按列两种情况计算,依计算容量者决定控制变压器容量.
l)变压器期运行,工作负载变压器容量应于或等于工作负载所需要功率,计算公式
ST≥KT ∑PXC
式ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路负载工作电器所需总功率,其PXC电磁器件吸持功
率(W);
KT控制变压器容量储备系数,般取1.1-1.25.
2)控制变压器容量应使已吸合电器起其电器仍能保持吸状态,起电器能靠吸合,其计算公式
ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst
式 ∑Pst_同起电器总吸持功率(W).
第六节 电气控制施工设计与施工
,电气设备总体配置设计
组件划原则:
l)功能类似元件组起,构控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等.
2)接线关系密切电器元件置于同组件,减少组件间连线数量.
3)强电与弱电控制相离,减少干扰.
4)求整齐美观,外形尺寸相同,重量相近电器元件组合起.
5)便于检查与调试,需经调节,维护易损元件组合起.
电气设备各部及组件间接线式通:
l)电器控制盘,机床电器进线般采用接线端.
2)控制设备与电气箱间便于拆装,搬运,尽能采用孔接插件.
3)印刷电路板与弱电控制组件间宜采用各种类型接插件.
总体配置设计电气控制总装配图与总接线图形式表达,图用示意式反映各部主要组件位置各部接线关系,走线式及使用管线要求.总体设计要使整系统集,紧凑;要考虑发热量高噪声振电气部件,使其离操作者定距离;电源紧急控制关应安放便且明显位置.
不要多想 这样的提问没有意义
很多烦恼都是我们自己找的