电气线路控制及元器件选择-PPT课件.ppt
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1、第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 n n41电气控制线路设计的主要内容n n42电气控制线路的设计n n43常用电器元件的选择1n n本章介绍本章介绍:继电接触器电控线路设计方法,包括设计内容、一般程序、继电接触器电控线路设计方法,包括设计内容、一般程序、设计原则、设计方法和步骤,电控系统的安装、调试方法。设计原则、设计方法和步骤,电控系统的安装、调试方法。n n4.14.1设计的主要内容设计的主要内容n n基基本本任任务务:根根据据控控制制要要求求,设设计计、编编制制出出设设备备制制造造和和使使用用维维修修过过程程中中所所必必须须的的图图纸纸、资资料料,包包括括电电气气原原理理图图、元
2、元件件布布置置图图、电电气气安安装装接接线线图图、电电气气箱箱图图及及控控制制面面板板等等,编编制制外外购购件件目目录录、单单台台消消耗耗清清单单、设设备备说明书等资料。说明书等资料。n n设计:设计:原理设计、工艺设计。原理设计、工艺设计。n n以电力拖动控制系统为例说明。以电力拖动控制系统为例说明。n n4.1.14.1.1原理设计内容原理设计内容n n1.1.拟定电气设计任务书拟定电气设计任务书(技术条件技术条件);n n2.2.确定电力拖动方案确定电力拖动方案(电气传动形式电气传动形式)及控制方案;及控制方案;n n3.3.选择电动机,包括类型、电压等级、容量及转速,并选择出具体型选择
3、电动机,包括类型、电压等级、容量及转速,并选择出具体型号;号;n n4.4.设计电气控制原理框图,包括主电路、控制电路和辅助控制电路,设计电气控制原理框图,包括主电路、控制电路和辅助控制电路,确定各部分间关系,拟订各部分技术要求。确定各部分间关系,拟订各部分技术要求。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 2n n5.5.设计并绘制电气原理图,计算主要技术参数;设计并绘制电气原理图,计算主要技术参数;n n6.6.选择电器元件,制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单;选择电器元件,制定电机和电器元件明细表。以及装置易损件及备用件清单;n n7.7.编写设计说明书。编写设计说明书。
4、n n4.1.24.1.2工艺设计内容工艺设计内容n n主主要要目目的的:便便于于组组织织电电气气控控制制装装置置的的制制造造,实实现现所所要要求求的的各各项项技技术术指指标标,为为设备使用、维修提供必要的图纸资料。设备使用、维修提供必要的图纸资料。n n主要内容:主要内容:n n1.1.根据原理图及选定的电器元件,设计电气设备的总体配置,绘制系统的总装根据原理图及选定的电器元件,设计电气设备的总体配置,绘制系统的总装配图及总接线图。配图及总接线图。n n2.2.按按照照电电气气原原理理框框图图或或划划分分的的组组件件,对对总总原原理理图图编编号号、绘绘制制各各组组件件原原理理电电路路图图,列
5、出元件目录表,标出各组件进出线号;列出元件目录表,标出各组件进出线号;n n3.3.根根据据各各组组件件原原理理电电路路及及选选定定元元件件目目录录表表,设设计计各各组组件件装装配配图图(包包括括电电器器元元件件布置图和安装图布置图和安装图)、接线图、接线图.n n4.4.根据组件安装要求,绘制零件图纸,并标明技术要求根据组件安装要求,绘制零件图纸,并标明技术要求.n n5.5.设计电气箱,根据组件尺寸及安装要求,确定电气箱结构与外形尺寸设计电气箱,根据组件尺寸及安装要求,确定电气箱结构与外形尺寸.n n6.6.根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料,进行汇总,分别列根据总原理图、总装配图
6、及各组件原理图等资料,进行汇总,分别列第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 3n n出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额出外购件清单、标准件清单以及主要材料消耗定额.n n7.7.编写使用说明书。编写使用说明书。n n实际操作时,根据总体技术要求和系统复杂程度实际操作时,根据总体技术要求和系统复杂程度,对上述步骤适当调整。对上述步骤适当调整。n n4.24.2电气控制线路的设计电气控制线路的设计n n4.2.14.2.1设计的基本原则设计的基本原则n n在电力拖动方案和控制方案确定后,即可着手进行电控线路具体设计。在电力拖动方案和控制方案确定后,即可着手进行电控线路具体设计。n n电
7、控系统设计一般应遵循以下原则:电控系统设计一般应遵循以下原则:n n1 1最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求n n首首先先弄弄清清设设备备需需满满足足的的生生产产工工艺艺要要求求,对对设设备备工工作作情情况况作作全全面面了了解解。深深入入现现场场调调研研,收收集集资资料料,结结合合技技术术人人员员及及现现场场操操作作人人员员经经验验,作作为为设设计计基础。基础。n n2 2在满足生产工艺要求前提下,力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下,力求使控制线路简单、经济n n(1 1)尽尽量量选选用用标标准准电电器器元元件件,减减少少电电器器
8、元元件件数数量量,选选用用同同型型号号电电器器元元件件以减少备用品数量。以减少备用品数量。n n(2 2)尽尽量量选选用用标标准准的的、常常用用的的或或经经过过实实践践考考验验的的典典型型环环节节或或基基本本电电控控线路。线路。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 4n n(3 3)尽量减少不必要的触点,以简化线路。)尽量减少不必要的触点,以简化线路。n n在满足工艺要求前提下,元件越少,触点数量越少,线路越简单。可提在满足工艺要求前提下,元件越少,触点数量越少,线路越简单。可提高工作可靠性,降低故障率。高工作可靠性,降低故障率。n n常用减少触点数目的方法:常用减少触点数目的方法:n n
9、合并同类触点合并同类触点n n见图见图4-14-1示示.n n 利用转换触点方式利用转换触点方式n n见图见图4-24-2示示。n n图图4-1 4-1 同类触点合并同类触点合并 图图4-24-2具有转换触点的中间继电器的应用具有转换触点的中间继电器的应用第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 5n n 利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。n n见图见图4-34-3示示.n n 利用逻辑代数的方法减少触点数目。利用逻辑代数的方法减少触点数目。n n如图如图4-4(4-4(a)a)示示.n n图图4-3 4-3 利用二极管简化控制电路利用二极管简化控制电路 图
10、图4-4 4-4 利用逻辑代数减少触点利用逻辑代数减少触点n n(4 4)尽量缩短连接导线的数量和长度)尽量缩短连接导线的数量和长度n n设计时,应根据实际情况,合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实设计时,应根据实际情况,合理考虑并安排电气设备和元件的位置及实际连线,使连接导线数量最少,长度最短。际连线,使连接导线数量最少,长度最短。n n图图4-54-5中中,图图(a)a)接线不合理,从电气柜到操作台需接线不合理,从电气柜到操作台需4 4根导线。图根导线。图(b)b)接线接线合理,从电气柜到操作台只需合理,从电气柜到操作台只需3 3根导线。根导线。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 6
11、n n注意:注意:同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度,如图导线段数和缩短导线长度,如图4-64-6示示.n n图图4-5 4-5 线路的合理连接线路的合理连接 图图4-6 4-6 节省连接导线的方法节省连接导线的方法n n(5 5)线路工作时,除必要的电器元件必须通电外,其余尽量不通电以)线路工作时,除必要的电器元件必须通电外,其余尽量不通电以节约电能。如图节约电能。如图4-74-7示示.n n3 3保证电控线路工作可靠保证电控线路工作可靠n n最主要的是选择可靠的电器元件。同时,设计时要注意几
12、点:最主要的是选择可靠的电器元件。同时,设计时要注意几点:n n(1 1)正确连接电器元件的触点)正确连接电器元件的触点 第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 7n n 图图4-7 4-7 减少通电电器的线路减少通电电器的线路 图图4-8 4-8 触点的正确连接触点的正确连接 n n同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近,如果分别接在电源不同相上,同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近,如果分别接在电源不同相上,当触点断开产生电弧时,可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。当触点断开产生电弧时,可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。n n图图4-8(4-8(a)a)中中SQSQ的接法错误的接法错误,应
13、改成图应改成图4-8(4-8(b)b)形式形式.n n(2 2)正确连接电器线圈)正确连接电器线圈n n 在交流线路中,即使外加电压是两个线圈额定电压之和,也不允许在交流线路中,即使外加电压是两个线圈额定电压之和,也不允许两个电器元件的线圈串联,如图两个电器元件的线圈串联,如图4-94-9(a a)示示。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 8n n若需两个电器同时工作,其线圈应并联连接,如图若需两个电器同时工作,其线圈应并联连接,如图4-9(4-9(b)b)示示.n n 图图4-9 4-9 线圈的正确连接线圈的正确连接 图图4-10 4-10 电磁铁与继电器线圈的连接电磁铁与继电器线圈的连
14、接n n 两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联,如图如图4-10(4-10(a)a)示示。n n解决办法:在解决办法:在KAKA线圈电路中单独串接线圈电路中单独串接KMKM的常开触点,如图的常开触点,如图4-10(4-10(b)b)示。示。n n(3 3)避免出现寄生电路)避免出现寄生电路n n线路工作时,发生意外接通的电路称为寄生电路。线路工作时,发生意外接通的电路称为寄生电路。n n寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。见图4-4-11(11(a).a).n n解决办法
15、:将指示灯与其相应的接触器线圈并联,如图解决办法:将指示灯与其相应的接触器线圈并联,如图4-11(4-11(b)b)示。示。n n(4 4)应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。)应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 9n n 图图4-14-1l l 防止寄生电路防止寄生电路n n(5 5)在可逆线路中,正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。)在可逆线路中,正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁。n n(6 6)线线路路应应能能适适应应所所在在电电网网的的情情况况,并并据据此此决决定定电电动动机机起起动动方方式式是是直直接接起起动还
16、是间接起动。动还是间接起动。n n(7 7)应应充充分分考考虑虑继继电电器器触触点点的的接接通通和和分分断断能能力力。若若要要增增加加接接通通能能力力,可可用用多触点并联;若要增加分断能力,可用多触点串联。多触点并联;若要增加分断能力,可用多触点串联。n n4 4保证电控线路工作的安全性保证电控线路工作的安全性n n应有完善的保护环节,保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、应有完善的保护环节,保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。弱磁、超速、极限保护等。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 10n n(1(1)短路保护)短路保护n n强大的短路电流
17、容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。强大的短路电流容易引起各种电气设备和元件的绝缘损坏及机械损坏。因此,短路时应迅速可靠地切断电源。因此,短路时应迅速可靠地切断电源。n n采用熔断器作短路保护的电路见图采用熔断器作短路保护的电路见图4-124-12。n n也可用断路器(自动开关)作短路保护,也可用断路器(自动开关)作短路保护,n n兼有过载保护功能。兼有过载保护功能。n n 图图4-12 4-12 熔断器短路保护熔断器短路保护n n(2 2)过电流保护)过电流保护n n不正确的启动和过大的负载引起电动机很大的过电流;过大的冲击负载不正确的启动和过大的负载引起电动机很大的过电流;过大
18、的冲击负载引起电动机过大的冲击电流,损坏电动机换向器;过大的电动机转矩使引起电动机过大的冲击电流,损坏电动机换向器;过大的电动机转矩使生产机械的机械传动部分受到损坏。生产机械的机械传动部分受到损坏。n n采用过电流继电器的保护电路见图采用过电流继电器的保护电路见图4-13(4-13(a),a),继电器动作值一般整定为电继电器动作值一般整定为电动机启动电流的动机启动电流的1.21.2倍。倍。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 11n n用于笼型电动机直接启动的过流保护见图用于笼型电动机直接启动的过流保护见图4-13(4-13(b).b).n n 图图4-13 4-13 过电流保护过电流保护n
19、 n(3 3)过载保护)过载保护n n电动机长期过载运行,其绕组温升将超过允许值,损坏电动机。电动机长期过载运行,其绕组温升将超过允许值,损坏电动机。n n多多采采用用具具有有反反时时限限特特性性的的热热继继电电器器进进行行保保护护,同同时时装装有有熔熔断断器器或或过过流流继继电器配合使用。如图电器配合使用。如图4-144-14示示。n n图图(a)a)适于三相均衡过载的保护。图适于三相均衡过载的保护。图(b)b)适于任一相断线或三相均衡过载适于任一相断线或三相均衡过载的保护。图的保护。图(c)c)为三相保护,能可靠地保护电动机的各种过载。为三相保护,能可靠地保护电动机的各种过载。n n图图(
20、b)b)和图和图(c)c)中,如电动机定子绕组为三角形联接,应采用差动式热继中,如电动机定子绕组为三角形联接,应采用差动式热继电器。电器。第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 12n n 图图4-14 4-14 过载保护过载保护 图图4-15 4-15 失压保护失压保护n n(4 4)失压保护)失压保护n n防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为失压保护。n n通过并联在启动按钮上接触器的常开触点通过并联在启动按钮上接触器的常开触点(图图4-15(4-15(a)a),或通过并联在或通过并联在主令控制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点主令控
21、制器的零位常开触点上的零压继电器的常开触点(图图4-15(4-15(b)b),来实现失压保护。来实现失压保护。n n(5 5)弱磁保护)弱磁保护n n直直流流并并励励电电动动机机、复复励励电电动动机机在在励励磁磁减减弱弱或或消消失失时时,会会引引起起电电动动机机“飞飞车车”。必须加弱磁保护。必须加弱磁保护。n n采用弱磁继电器,吸合电流一般为额定励磁电流的采用弱磁继电器,吸合电流一般为额定励磁电流的0 08 8倍倍.第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 13n n(6 6)极限保护)极限保护n n对对直直线线运运动动的的生生产产机机械械常常设设极极限限保保护护。如如上上、下下极极限限,前前、
22、后后极极限限等等。常用行程开关的常闭触点来实现常用行程开关的常闭触点来实现.n n(7 7)其他保护)其他保护n n根据实际情况设置,如温度、水位、欠压等保护环节。根据实际情况设置,如温度、水位、欠压等保护环节。n n5 5应使操作、维护、检修方便应使操作、维护、检修方便n n具具体体安安装装与与配配线线时时,电电器器元元件件应应留留备备用用触触点点,必必要要时时留留备备用用元元件件;为为检检修修方方便便,应应设设置置电电气气隔隔离离,避避免免带带电电检检修修;为为调调试试方方便便,控控制制应应简简单单,能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。n n设置
23、多点控制,便于在生产机械旁调试;操作回路较多时,如要求正反设置多点控制,便于在生产机械旁调试;操作回路较多时,如要求正反转并调速,应采用主令控制器,不要用许多按钮转并调速,应采用主令控制器,不要用许多按钮.n n4.2.24.2.2电气控制线路设计的基本规律电气控制线路设计的基本规律n n设计程序:设计程序:n n1.1.拟定设计任务书拟定设计任务书n n设计任务书是整个系统设计的依据,拟定时,应聚集电气、机械工艺、设计任务书是整个系统设计的依据,拟定时,应聚集电气、机械工艺、机械结构三方面设计人员,根据机械设备总体技术要求,共同商讨。机械结构三方面设计人员,根据机械设备总体技术要求,共同商讨
24、。n n任务书应简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传任务书应简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、技术性能、传动要求、工作条件、使用环境等。还应说明动要求、工作条件、使用环境等。还应说明:第4章 电气控制线路的设计及元器件选择 14n n(1 1)控制精度,生产效率要求;)控制精度,生产效率要求;n n(2 2)有有关关电电力力拖拖动动的的基基本本特特性性,如如电电动动机机的的数数量量、用用途途、负负载载特特性性、调速范围以及对反向、起动和制动的要求等;调速范围以及对反向、起动和制动的要求等;n n(3 3)用户供电系统的电源种类,电压等级、频率及容量等要求;)用户供电系
25、统的电源种类,电压等级、频率及容量等要求;n n(4 4)有有关关电电气气控控制制的的特特性性,如如自自动动控控制制的的电电气气保保护护,联联锁锁条条件件,动动作程序等;作程序等;n n(5 5)其其他他要要求求,如如主主要要电电气气设设备备的的布布置置草草图图,照照明明,信信号号指指示示,报报警方式等;警方式等;n n(6 6)目标成本及经费限额)目标成本及经费限额;n n(7 7)验收标准及方式)验收标准及方式.n n2.2.电力拖动方案与控制方式选择电力拖动方案与控制方式选择n n根据生产工艺要求,生产机械结构,运动部件数量、运动要求、负根据生产工艺要求,生产机械结构,运动部件数量、运动
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