• 另外, 应尽量避免多个电器元件触头依次动作才能接通某线圈的接法, 以增加可靠性,如图4. 1. 7 所示。
• (4) 在控制电路中, 采用小容量继电器的触头来接通或断开大容量接触 器线圈时, 要计算接点容量是否足够大, 不够大时, 必须加中间继电器 或小型接触器以转换, 避免造成工作不可靠。
• (5) 防止产生寄生电路。 • 在电气控制电路的动作过程中, 意外接通的电路称为寄生电路。寄生
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 使电器元件只在必要时通电, 不必要时尽量不通电, 这样做既可节约电 能, 又可延长电器元件的工作寿命。图4. 1. 4 所示是以时间原则控制 的电动机降压启动电路, 图(a) 中接触器KM2 得电后, 接触器KM1 和 时间继电器KT 就失去了作用, 不必使其继续通电, 但它们仍处于带电 状态。图(b) 合理, 因为KM2得电后, KM1 和KT 的电源已被切断。
上, 那么由于各相电位不等, 当触头断开时, 会产生电弧, 从而形成短 路, 这种现象称为飞弧现象。如图4. 1. 6 (a) 所示, 若将其改接为图4. 1. 6 (b) 所示的样子, 那么由于SQ1 两个触头间的电位相同, 就不会产 生飞弧, 且可减少导线的数量。
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
电器元件的位置, 尽可能合理安排电器柜、操作台、限位开关、按钮 等设备之间的连线。如图4. 1. 3 所示, 虽然原理上(a)、(b) 两图相同, 但由于按钮安装在操作台上, 而接触器安装在控制柜内, 图(a) 从控制 柜到操作台要引4 根导线, 而图(b) 由于启动按钮和停止按钮相连,从 而保证了两个按钮之间导线最短, 且从控制柜到操作台只要3 根导线 。 • (5) 尽量减少电器元件不必要的通电时间。
• 避免产生寄生电路的方法是: 在设计电气控制电路时, 按照“线圈、 耗能元件左边接控制触头, 右边接电源零线” 的原则, 如改为图4. 1. 8 (b) 所示电路; 则可防止寄生电路;还可以采用联锁接点进行隔离以消 除寄生电路。
• (6) 避免发生触头“竞争” 与“冒险” 现象。
上一页 下一页 返回
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 随时增减电器元件和触头, 以满足所给定的工作条件。 • 一般的生产机械设备电气控制电路设计包括主电路、控制电路和辅助
电路等的设计。通常都采用经验设计法, 这种设计的基本步骤如下。 • (1) 主电路设计: 主要考虑电动机的启动、正反转、制动和调速要求。 • (2) 控制电路设计: 主要考虑如何满足电动机各种运转功能和生产工艺
• 实训操作
• 1. 电气控制电路设计的步骤 • 1) 拟定设计任务书 • 电气设计任务书是整个电气控制电路设计的依据, 拟定电气设计任务
书, 应聚集电气、机械工艺、机械结构三方面的人员, 得出一份合理的 设计任务书。
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 对电气设计任务书的要求是, 能反映所设计机械设备的型号、用途、 工艺过程、技术性能和使用环境等。除此之外, 还应说明以下技术指 标及要求。
下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• (7) 设计电气控制柜、操作台、电气安装板及非标准电器和专用安装 零件。
• (8) 绘制装配图和接线图。 • (9) 编写设计计算说明书和使用说明书。 • 根据机电设备的总体技术要求和电气系统的复杂程度不同, 以上步骤
可有增有减, 某些图纸或技术文件的内容可适当合并或增删。 • 2. 工业电气控制系统设计的基本原则 • 在机械设备的电力拖动方案和控制方案确定后, 就可以进行电气控制
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 4) 操作、维修方便 • 电气设备应力求使用安全、维修方便。电器元件应留有备用触头, 必
要时应留有备用电器元件, 以供检修、修改接线用。应设置电器隔离, 避免带电检修。控制结构应操作简单,能迅速、方便实现控制方式的 切换, 如自动控制和手动控制的切换。 • 3. 电气控制电路设计的基本方法 • 电气控制电路的设计方法有两种: 经验设计法和逻辑设计法。经验设 计法又称一般设计法或分析设计法, 它是根据生产机械设备的工艺要 求, 选择适当的基本环节, 如单元电路或典型电路综合而成的电气控制 电路。
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 若出现tS <t1, 则时间继电器KT 线圈出现振荡得电现象, 从而不能完成 反身关断。
• 避免发生触点“竞争” 与“冒险” 现象的方法是尽量避免相互矛盾 逻辑关系的触头同时出现或相邻出现; 在多个电器依次动作才接通另 一个电器的控制电路的情况下, 要防止由电器固有特性引起的动作时 间影响控制电路的动作程序。这就需要将可能产生触头“竞争”与“ 冒险” 的触头加以联锁隔离。如图4. 1. 9 (b) 所示, 采用中间继电器 KA 代替时间继电器的瞬时触头就可消除触头“竞争” 与“冒险” 现象。
• 1) 经验设计法 • 经验设计法是根据生产机械的工艺要求和工作过程选用适当的已有典
型环节, 将它们有机地结合起来加以适当的补充和修改, 综合成所需要 的电气控制电路的设计方法。若选择不到适当的典型基本环节, 则应 根据生产机械的工艺要求和生产过程自行设计, 边分析边绘图, 将输入 的主令信号经过适当的转换, 得到执行元件所需的工作信号。
• 如图4. 1. 5 所示, 由于两个电器元件动作有先后, 不可能同时吸合, 先 吸合者电压降显著增加,远大于额定值, 造成线圈烧毁, 后吸合者线圈 电压达不到动作电压, 触头不能动作, 因此,若想让两个电器元件同时 动作, 则应当并联其线圈。
• (3) 正确连接电器元件的触头。 • 同一电器元件的常开和常闭触头靠得很近, 若分别接在电源不同的相
• 2) 逻辑设计法 • 所谓逻辑设计法, 是指参照在控制要求中由机械或液压系统设计人员
给出的执行元件及主令电器工作状态表, 找出执行元件线圈同主令电 器触头间的逻辑关系, 将主令电器的触头作为逻辑自变量, 执行元件线 圈作为逻辑因变量, 写出有关逻辑代数式; 当无法写出全部逻辑代数 式时, 只能凭经验逐个增设中间继电器, 将它们的触头也当作逻辑自变 量, 直至能写出全部逻辑代数式为止;
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 还要写出中间继电器自身的逻辑代数式; 最后, 根据逻辑代数式做出 对应电路。但是, 一般当系统较复杂时才采用逻辑设计法, 而在当前条 件下, 较复杂的系统应采用可编程序控制器(PLC) 控制, 而这种控制另 有设计方法, 故逻辑设计法本书不作详细介绍。
查清楚生产要求, 对机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况 有充分的了解; 同时应深入现场调查研究, 收集资料, 并结合技术人员 及现场操作人员的经验来考虑控制方式, 设置各种联锁及保护装置, 最 大限度地实现生产机械和工艺对电气控制的要求。 • 2) 控制电路力求简单、经济 • (1) 尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的典型环节和基本控制 电路。
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 通常分析控制电路电器的动作及触头的接通或断开时, 考虑的都是静 态分析的逻辑关系, 而未考虑电器的动作时间。电磁线圈的通断过程 固有时间一般为几十毫秒到几百毫秒,其时间是不确定、不可调的。 电路从一种状态转换到另一种状态时, 常常有几个电器的状态发生变 化, 有的未按预定时序而发生触头的争先动作(称为触头的“竞争” ), 从而导致开关电器不按要求的逻辑功能转换状态出现, 这种现象称为 “冒险”。竞争与冒险导致控制不按要求动作, 从而引起控制失灵。 图4. 1. 9 (a) 所示为由时间继电器组成的反身关断电路。当SB2 按下 时, KT 线圈得电, 瞬时动作触头KT 经t1 吸合自锁, 经延时t 常闭接点 延时断开线圈回路, 实现反身关断并解除自锁。
电路将破坏电器元件和控制电路的工作顺序或造成误动作。
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• 如图4. 1. 8 所示, 电路正常工作时, 热继电器FR不动作, 能够满足正反 转工作需要, 但当热继电器动作时, 便出现图(a) 中箭头线所示寄生回 路, 从而使信号灯和接触器错误通电。
项目4 电气控制系统的设计
• 任务4. 1 电气控制系统设计的基本内容、 基 本原则和方法
• 任务4. 2 电气控制电路设计举例
返回
任务4. 知识储备
• 1. 电气控制系统设计的基本内容 • 设计一台新设备的电气控制系统, 一般包括以下设计内容: • (1) 拟定电气设计任务书(技术条件)。 • (2) 选择电气传动形式与控制方案。 • (3) 确定电动机的容量。 • (4) 设计电气控制原理图。 • (5) 选择电器元件, 制订电机与电器元件明细表。 • (6) 画出电动机、执行部件、电气控制部件及检测元件的总布置图。
• ②在弱电直流电路中利用半导体二极管的单向导电性有效减少触头数 量, 如图4. 1. 2(b) 所示既经济又可靠。
上一页 下一页 返回
任务4. 1 电气控制系统设计的基本内 容、基本原则和方法
• ③设计完成后, 利用逻辑代数对电路进行简化, 得到最简化的电路。 • (4) 尽量缩短连接导线的数量和长度。设计控制电路时, 应合理安排各
• 3) 保证电气控制电路工作的可靠性 • (1) 选用的电器元件要可靠、牢固、动作时间短、抗干扰性能好。 • (2) 电器元件的线圈应正确连接在交流控制电路中, 必须按照电器元件
的额定电压对线圈进行供电。即使外加电压是两个线圈额定电压之和 , 也不允许两个线圈串联使用。