电气控制电路设计
44页1、第一节 电气控制电路设计基础,电气控制系统设计的基本内容: 拟定电气设计任务书 确定电气传动控制方案,选择电动机 设计电气控制原理图 选择电气元件,制定明细表 设计操作台、电气柜及非标准电气元件 设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图 编写电气说明书和使用操作说明书,电气控制系统设计的原则: 1.电力拖动方案确定的原则: 无电气调速要求电力拖动方案确定:笼型异步电动机:起动不频繁的场合绕线转子异步电动机:负载静转矩大的拖动装置笼型异步电动机:起动不频繁的场合,要求电气调速电力拖动方案确定: 调速范围D23、调速级数24:改变极对数的双速或多速笼型异步电动机 调速范围D3,且不要求平滑调速:绕线转子异步电动机,短时或重复短时负载 调运范围D310,且要求平滑调速: 容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时,也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。 调速范围D10100:直流拖动系统或交流调速系统 三相异步电动机:变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻,电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应 双速笼型异步电动机,当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时,转速由低速
2、升为高速,功率却变化不大,适用于恒功率传动。由星形联结改为双星形联结时,电动机输出转矩不变,适用于恒转矩传动。 直流他励电动机,改变电枢电压调速为恒转矩调速;而改变励磁调速为恒功率调速。 恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速,将使电动机额定功率增大D倍(D为调速范围),部分转矩未得到充分利用。,2.控制方案确定: 控制方式与拖动需要相适应:以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定,采用继电器接点控制方式较为合理;经常改变加工程序或控制逻辑复杂,采用可编程序控制器较为合理。 控制方式与通用化程度相适应:加工一种或几种零件的专用设备,通用化程度低,可以有较高的自动化程度,宜采用固定的控制电路;单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备,采用数字程序控制或可编程序控制器控制,可以根据不同加工对象设定不同的加工程序,有较好的通用性和灵活性。 控制方式应最大限度满足工艺要求:自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。 控制电路的电源应可靠:简单控制电路可直接用电网电源;电路较复杂的控制装置,可将电网电压隔离降压,以降低故障率;自动化程度
3、较高的生产设备,可采用直流电源,有助于节省安装空间,便于同无触点元件连接,元件动作平稳,操作维修也较安全。,电气控制电路设计方法: 设先设计主电路,再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等,控制电路设计要求: 满足生产机械的工艺要求,能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。 电路结构力求简单,尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。 操作、调整和检修方便。 具有各种必要的保护装置和联锁环节。,控制电路设计方法: 经验设计法:根据生产工艺的要求,按照电动机的控制方法,采用典型环节电路直接进行设计。 逻辑设计法:采用逻辑代数进行设计。,通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路: 例题:某机床有左、右两个动力头,用以铣削加工,它们各由一台交流电动机拖动;另外有一个安装工件的滑台,由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始工作时,要求滑台先快速移动到加工位置,然后自动变为记速进给,进给到指定位置自动停止,再由操作者发出指令使滑台快速返回,回到原位后自动停车。要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动,而在滑台电动机正向停车时也停车。,主电路,主电路设计: 动力头拖动电动机只要求单方向旋转,为
4、使两台电动机同步起动,可用一只接触器KM3控制。滑台拖功电动机需要正转、反转,可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁YA改变机械传动链来实现,由接触器KM4来控制。,控制电路设计 滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2控制,停车则分别用SB3与SB4控制。由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动,停车时也停车,故可用接触器KM1的常开辅助触点控制KM3的线圈,如图a所示。 滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时,改变凸轮的变速比来实现。滑台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制KM4,再由KM4触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时,要求慢速进给,因而在KM1触点控制KM4的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助电路如图b所示。,控制电路草图,联锁与保护环节设计: 用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车;用限位开关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。接触器KMl与KM2之间应互相联锁,三台电动机均应用热继电器作过载保护。,控制电路,电路的完善: 电路初步设计完后,可能还有不够合理的地方,因此需仔细校
5、核。一共用了三个KMl的常开辅助触点,而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此,必须进行修改。从电路的工作情况可以看出,KM3的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA,修改后的辅助电路如图所示。,修改后的控制电路,控制电路设计时应注意的问题 : 尽量减少连接导线 。设计控制电路时,应考虑电器元件的实际位置,尽可能地减少配线时的连接导线,如图a是不合理的。,按钮一般是装在操作台上,而接触器则是装在电器柜内,这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上,所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接,就可以减少一次引出线,如图b所示。,电器连接图,正确连接电器的线圈 。a)电压线圈通常不能串联使用,如图a所示。由于它们的阻抗不尽相同,会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和,也不允许。因为电器动作总有先后,当有一个接触器先动作时,则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大,使另一个接触器不能吸合,严重时将使电路烧毁。,b)电感量相差悬殊的两个电器线圈,也不要并联连接。图b中直流电磁铁YA与继电器KA并联,在接通电源时可正常工作,但在断开电源时,
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