[专题]电气技师鉴定范围5 鉴定范围8 电气控制设计知识

鉴定范围8 电气控制设计知识鉴定点1 电气设计知识鉴定要求：掌握电气的设计知识。问：电路设计的原则和内容有哪些？电气控制线路设计的步骤有哪些？答：电气线路设计的原则如下：（1）电气控制电路应最大限度地满足机械设备加工工艺的要求 一般控制线路只需满足启动、反向和制动，有些则还要求在一定范围内平滑调速和按规定改变转速；当出现事故时需要有必要的保护及报警；各部分运动要求有一定的配合和连锁关系等。如果已经有类似设备，还应了解现有控制线路的特点以及操作者对它们的反应。（2）控制电路应能安全、可靠地工作为了保证控制线路工作可靠，最主要的是选用可靠的元件，同时在具体线路设计中注意以下几点：1）正确连接电器的接点。同一电器的常开和常闭辅助触头距离很近，如果分别接在电源的不同相上，或接线的电位不相等，当触头断开时很可能在两触头间形成飞弧而造成电源短路。此外，绝缘不好也会引起电源短路。设计中应注意避免这种现象发生。2）正确连接电器的线圈。在交流控制电路中不能串联两个电器的线圈。因为每个线圈上所分配到的电压于线圈阻抗成正比，串联接入会使两个电器动作有先后，不可能同时吸合，甚至会使其中一个接触器的线圈电压达不到动作电压，以致始终不能吸合，影响电路正常工作。3）控制线路中应避免出现寄生电路。在控制线路的动作过程中，那种意外接通的电路叫寄生电路，在控制电路中应避免这种电路的出现。4）控制线路中应避免控制条件的多重性。在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路。5）频繁操作线路要有电气连锁和机械连锁。在频繁操作的可逆线路中，正、反向接触器之间不仅要有电气连锁，而且要有机械连锁。6）设计的线路应能适应所在电网的情况。电路设计时要考虑电网因素，如电网容量的大小、电压、频率的波动范围，以及允许的冲击电流数值等，据此决定电动机的启动方式是采用直接启动还是间接启动。7）关于是否采用中间继电器的考虑。在线路中采用小容量继电器的触头控制大容量接触器的线圈时，要计算继电器触头断开和接通容量是否满足需要。如果不能满足则必须加中间继电器，以保证工作可靠。8）完善保护环节，增设信号指示。控制电路中应具有完善的保护环节，保证在误操作情况下不致造成事故。一般应有过载、短路、过电流、过电压、失电压保护等，同时还应设有合闸、断开、故障所必须的指示信号。（3）控制电路应简单、可靠、造价低在保证控制功能要求的前提下，控制电路应力求简单、造价低，尽量选用标准常用的或经过实际考验的线路。1）连接线的数量和长度的要求，设计控制线路时，应考虑到各个元件之间的实际连线，特别要注意电气控制柜、操作台和限位开关之间的连接线，尽量减少连接线数量，缩短连接线的长度。2）减少电器的种类和数量设计电路时，应尽量采用标准件和尽可能选用相同型号的器件，减少电器的种类和数量。3）力求电路简化，可靠性高电路设计时应简化电路，减少电器的触头，提高可靠性。4）减少电路的空转耗电控制线路在工作时，除必要的电器通电外，其余的尽量不通电，以节约电能。（4）控制电路应便于操作和维修控制机构的操作应简单和方便，能迅速快捷地由一种形式转换到另一种形式，同时能实现多点控制和实现自动转换程序，减少人工操作。电控设备应力求维修方便，使用安全，并应有隔离电器，以免带电维修。电路设计的内容有以下几个方面：1）确定控制线路的电流种类和电压数值。2）主电路设计有电动机的启动，正反转运转，制动，变速等工作方式及其保护环节的设计。3）辅助电路设计主要有控制电路、执行电路、联锁保护环节、信号显示及安全照明等环节的设计。4）当车间一般照明设施不能达到预期效果时，需在设备上敷设照明器具。为确保人身安全，机械设备的照明应采用安全电压，根据国际电工委员会规定，电路中最安全交流电压不得超过25V（有效值）。电气控制线路设计的步骤如下：1）设计各控制单元环节拖动电动机的启动，正反转运转，制动，调速、停机的主电路和执行元件的电路。2）设计满足各电动机运转功能和与工作状态相对应的控制电路。3）连接各单元环节，构成满足整机生产工艺要求，实现加工过程自动/半自动和调整的控制电路。4）设计保护、联锁、检测、信号和照明等环节的控制电路。5）全面检查所设计的电路。试题选解：控制电路的设计原则不包含（ ）。（A）正确连接电器的接点（B）控制线路中避免出现寄生电路（C）设计的电路应避免控制条件的多重性（D）控制电路中必须采用中间继电器解：根据电路的设计原则，答案A、B、C属于控制电路设计的原则，而控制电路中采用或不采用中间继电器应根据实际表现考虑，所以本题答案应选D。鉴定点2 电气设计的程序和步骤鉴定要求：掌握电气设计的程序和步骤。问：电气设计的程序包括哪些内容？电气控制原理图设计步骤和方法？电气设计的技术条件有哪些？答：电气设计的程序包括以下内容：1）拟订设计任务书。在电气设计任务书中，除简要说明所设计任务的用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件外，还应该说明以下主要技术经济指标及要求：电气传动基本要求及控制精度。项目成本及经费限额。设备布局、控制柜（箱）、操作台的布置、照明、信号指示、报警方式等的要求。工期、验收标准及验收方式。2）选择拖动方案与控制方式。3）设计电气原理图，选用元件，编制元器件目录清单。4）设计电气施工图，并以此为依据编制各种材料定额清单。5）编写设计说明书。电气控制原理图设计的基本步骤和方法如下：1）根据选定的控制方案及方式设计系统原理图，拟定出各部分的主要技术要求和技术参数。2）根据各部分的要求，设计电气原理框图及各部分单元电路对于每一部分的设计总是按主电路控制电路联锁与保护总体检查的顺序进行的，最后经反复修改与完善，完成设计。3）按系统框图结构将各部分连接成一个整体，绘制系统原理图，然后进行必要的短路电流计算，根据需要计算出相应的参数。4）根据计算数据正确选用电气元器件，必要时先进行动稳定和热稳定校验，最后制订出元器件型号、规格、目录清单。电气设计的技术条件是由参与设计的各方面人员根据设计的总体技术要求制订的。它是整个电气设计的依据，除了要说明所设计的目的、条件、用途、工艺过程、技术性能传动参数以及现场现场工作条件外，还必须说明以下内容：1）用户供电网的种类、电压、频率及容量。2）电气传动的基本特性。3）有关电气控制的特性。4）有关操作方面的要求。5）主要执行电器元件的安装位置及环境情况等。试题精选电气控制原理图设计对于每一部分的设计总是按（ ）的顺序进行的。（A） 主电路控制电路联锁与保护总体检查（B） 控制电路主电路联锁与保护总体检查（C） 主电路联锁与保护控制电路总体检查（D） 联锁与保护控制电路主电路总体检查解：根据电气控制原理图的设计步骤，每一步都是按主电路控制电路联锁与保护总体检查的顺序进行的，所以正确答案应选A。鉴定点3 电气设计时元器件的选择鉴定要求：掌握电气设计时元器件的选择方法。问：电气设计时应如何选择元器件？答：电气设计时选择元器件的方法如下：（1）熔断器的选用熔断器选用时应根据使用环境和负载性质选择适合类型的熔断器；熔体额定电流的选择应根据负载性质选择；熔断器的额定电压必须大于或等于线路的额定电压，熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流；熔断器的分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。对于不同的负载，熔体按以下原则选用：1）照明和电热线路：应使熔体的额定电流IRN稍大于所有负载的额定电流IN之和，即IRNIN2）单台电动机线路：应使熔体的额定电流不小于1.5-2.5倍电动机的额定电流IN，即IRN（1.5-2.5）IN。启动系数取2.5仍不能满足时，可以放大到不超过3。3）多台电动机线路：应使熔体的额定电流满足如下关系式：IRN（1.5-2.5）INMAXIN式中INMAX最大一台电动机的额定电流（A）IN其他所有电动机的额定电流之和（A）如果电动机容量较大，而实际负载又较小时，熔体额定电流可适当选小些，小到以启动时熔体不熔断为准。根据以上计算的熔体额定电流，结合使用场合个安装条件，查表选择熔断器的型号。熔断器安装时应注意：插入式熔断器应垂直安装，螺旋式熔断器的电源线应接在瓷底座的下接线座上，负载线应接在螺旋壳的上接线座上。（2）断路器的选用1）断路器的工作电压应大于或等于线路或电动机的额定电压。2）断路器的工作电流应大于或等于线路的实际电流。3）热脱扣器的整定电流应等于所控制的电动机或其他负载的额定电流。4）电磁脱扣器的瞬时动作整定电流应大于负载电路正常工作时可能出现的峰值电流。对单台电动机主电路电磁脱扣器额定电流ILN可按下式选取：ILNKIst式中K安全系数。对DZ型取K1.7；对DW型取K1.35；Ist电动机的启动电流。5）断路器欠电压脱扣器的额定电压应等于线路额定电压。（3）封闭式负荷开关的选用选用封闭式负荷开关时应使其额定电压不小于线路工作电压；用于照明、电热负荷时，开关额定电流应不小于所有负载额定电流之和；用于控制电动机时，开关的额定电流应不小于电动机额定电流的3倍。（4）热继电器的选用1）热继电器的额定电压应大于或等于电动机额定电压。2）热继电器的额定电流应大于或等于电动机额定电流。3）在结构形式上一般都选用三相结构；对于三角形联结的电动机，可选用带断相保护装置的热继电器。对于短时工作制的电动机，如机床刀架或工作台快速进给的电动机以及长期运行、过载可能性很小的电动机，如排风扇等。可不用热继电器来进行过载保护。（5）接触器的选用1）接触器类型的选用：根据被控制电动机或负载电流类型选择相应的接触器类型，即交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可以全选用交流接触器进行控制，但是触头的额定电流应适当选择大一些。2）接触器触头额定电压的选用：接触器主触头的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。3）接触器主触头额定电流的选用：控制电阻性负载（如电热设备）时，主触头的额定电流应等于负载的工作电流。控制电动机时，主触头的额定电流应大于或等于电动机的额定电流，也可以根据所控制的电动机的最大功率查表进行选择。4）接触器吸引线圈的电压选择：一般情况下，接触器吸引线圈的电压应等于控制回路电压。5）接触器触头的数量、种类：接触器触头的数量、种类应满足控制线路的要求。如果接触器使用在频繁启动、制动和频繁可逆的场合时，一般可选用大一个等级的交流接触器。（6）开关的选用 开关可根据下列要求进行选用：1）根据使用场合选择开关种类，如正启式、保护式和防水式等。2）根据用途选用合适的形式，如一般式、旋钮式和紧急式等。3）根据控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单联钮、双联钮和三联钮等。4）按工作状态指示和工作情况要求，选择按钮和指示灯的颜色。（7）制动电磁铁的选用1）电源的性质。制动电磁铁取电应遵循就近、容易、方便的原则。此外，当制动装置的动作频率超过300次/h时，应选用直流电磁铁。2）行程的长短。制动电磁铁行程的长短，主要依据机械制动装置制动力矩的大小、动作时间的长短及安装位置来确定。3）线圈连接方式。串励电动机的制动装置都是采用串励制动电磁铁，并励电动机的的制动装置都是采用并励制动电磁铁。有时为安全起见，在一台电动机的制动中，