電氣原理圖設(shè)計(jì)原則.ppt

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3.2電氣原理圖設(shè)計(jì)的一般原則,當(dāng)電力拖動方案和控制方案確定后，就可以進(jìn)行電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)。電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)是電力拖動方案和控制方案的具體化。電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)沒有固定的方法和模式，作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)開闊思路，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，豐富自己的知識，設(shè)計(jì)出合理的、性價(jià)比高的電氣控制原理圖。一般在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：,3.2.1應(yīng)最大限度地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和工藝對控制電路的要求,生產(chǎn)機(jī)械和工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求是電氣原理圖設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖、執(zhí)行元件動作節(jié)拍表、檢測元件狀態(tài)表等形式提供，對于有調(diào)速要求的場合，還應(yīng)給出調(diào)速技術(shù)指標(biāo)。其它如起動、轉(zhuǎn)向、制動、照明、保護(hù)等要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。出現(xiàn)事故時(shí)需要有必要的保護(hù)及信號預(yù)報(bào)以及各部分運(yùn)動要求有一定的配合和聯(lián)鎖關(guān)系等。,生產(chǎn)工藝要求一般是由機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供，可能有時(shí)所提供的僅是一般性原則和意見，這時(shí)電氣設(shè)計(jì)人員就需要對同類或接近產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查、分析、綜合，然后提出具體、詳細(xì)的要求，征求機(jī)械設(shè)計(jì)人員意見后，作為設(shè)計(jì)電氣控制原理圖的依據(jù)。另外，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，對電氣控制系統(tǒng)的要求越來越高，而新的電器元件和電氣裝置，新的控制方法層出不窮，如智能式的斷路器、軟啟動器、變頻器等。,電氣控制系統(tǒng)的先進(jìn)性總是與電器元件的不斷發(fā)展、更新緊密地聯(lián)系在一起的，電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷密切關(guān)心電機(jī)、電器技術(shù)、電子技術(shù)的新發(fā)展，不斷收集新產(chǎn)品資料，更新自己的知識，以便更及時(shí)應(yīng)用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使控制系統(tǒng)在技術(shù)指標(biāo)、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進(jìn)一步提高。3.2.2在滿足控制要求的前提下，控制方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì),（1）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過實(shí)際考驗(yàn)過得電路和環(huán)節(jié)（2）盡量縮減連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度,設(shè)計(jì)電氣控制原理圖時(shí)，應(yīng)考慮到各元件之間的實(shí)際接線特別要注意電氣柜、操作臺和限位開關(guān)之間的連接線，如圖3-1所示。,圖3-1（a）所示的接線是不合理的。因?yàn)榘粹o在操作臺上，而接觸器在電氣柜內(nèi)，這樣接線就需要由電氣柜二次引出接線到操作臺的按鈕上。,一般都將起動按鈕和停止按鈕直接連接，這樣就可以減少一次出線，如圖3-1（b）所示。,（3）盡量縮減電器元件的品種、規(guī)格和數(shù)量盡可能采用性能優(yōu)良、價(jià)格便宜的新型器件和標(biāo)準(zhǔn)件，同一用途盡可能選用相同型號。（4）應(yīng)減少不必要的觸頭以簡化電路在復(fù)雜的繼電接觸控制電路中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸頭也多，電路設(shè)計(jì)應(yīng)注意：主輔觸頭的使用量不能超過限定對數(shù)，因?yàn)楦黝惤佑|器、繼電器的主副觸頭數(shù)量是一定的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡可能減少觸頭使用數(shù)量。,因控制需要觸頭數(shù)量不夠時(shí)，可以采用邏輯設(shè)計(jì)化簡方法，改變觸頭的組合方式以減少觸頭使用數(shù)量，或增加中間繼電器來解決。,圖3-2（b）比圖3-2（a）就節(jié)省一對觸頭,檢查觸頭容量是否滿足控制要求，避免因使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸頭燒壞、粘滯和釋放不了的故障，要合理安排接觸器主副觸頭的位置，避免用小容量繼電器觸頭去切斷大容量負(fù)載?？傊?，要計(jì)算觸頭斷流容量是否滿足被控制負(fù)載的要求，以保證觸頭工作壽命和可靠性。,利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦詠碛行У販p少觸頭數(shù)，對于弱電控制電路，這樣做既經(jīng)濟(jì)又可靠。如圖3-3所示。,（5）控制電路在工作時(shí)，除必要的電器必須通電外，其余的盡量不通電,使這些電器處在短時(shí)工作制，延長電器的使用壽命和減少故障。以異步電動機(jī)降壓起動的控制電路為例（參看圖1-60）。,如圖3-4（a）所示，在電動機(jī)起動后時(shí)間繼電器KT就失去了作用，接成圖3-4（b）電路時(shí)可以在起動后切除KT的電源。,3.2.3保證控制電路工作的可靠和安全,為了保證控制電路工作可靠，最主要的是選用可靠的元件，如盡量選用機(jī)械和電氣壽命長、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、動作可靠、抗干擾性能好的電器。同時(shí)在具體電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）正確連接電器元件及觸頭位置對一個(gè)串聯(lián)回路，各電器元件或觸頭位置互換，并不影響其工作原理，但從實(shí)際連線上卻影響到安全、節(jié)省導(dǎo)線等方面的問題。,如圖3-5兩種接法所示。兩者工作原理相同，采用圖3-5（a）接法，同一SQ的常開和常閉觸頭靠得很近，如果分別接在電源的不同相在觸頭斷開時(shí)，產(chǎn)生電弧時(shí)很可能在兩觸頭間形成飛弧而造成電源短路，此外絕緣不好時(shí)也會引起電源短路。而且這種接法電氣箱到現(xiàn)場要引出四根線，很不合理，圖3-5（b）所示的接法較合理。,,（2）正確連接電器線圈,如圖3-6所示。假如交流接觸器KMl先吸合，由于KMl的磁路閉合，線圈的電感顯著增加，因而在該線圈上的電壓降也相應(yīng)增大，從而使另一個(gè)接觸器KM2的線圈電壓達(dá)不到動作電壓，因此，多個(gè)電器需要同時(shí)動作時(shí)其線圈應(yīng)該并聯(lián)連接。,在交流控制電路中電壓線圈通常不串聯(lián)使用，即使是兩個(gè)同型號電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和，而每個(gè)線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個(gè)電器動作總是有先有后，不可能同時(shí)吸合，引起工作不可靠。,,對于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵磁線圈等則不宜與相同電壓等級的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會造成后者的誤動作。,（3）在控制電路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路,在控制電路的動作過程中，那種意外接通的電路叫寄生電路（或叫假回路）。,圖3-7所示是一個(gè)具有指示燈和熱保護(hù)的正反向電路。正常工作時(shí)，能完成正反向起動、停止和信號指示。但當(dāng)熱繼電器FR動作時(shí)，電路就出現(xiàn)了寄生電路如圖中虛線所示，使正向接觸器KMl不能釋放，起不了保護(hù)作用。,（4）在電路中應(yīng)盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個(gè)電器的控制電路如圖3-8（a）所示，正確接線如圖3-8（b）所示。,（5）防止電路出現(xiàn)觸頭競爭現(xiàn)象電器動作過程與時(shí)間關(guān)系圖稱為時(shí)間圖,如圖3-9所示。,繼電器或接觸器線圈在點(diǎn)1時(shí)接通，但其觸頭要到點(diǎn)2才閉合（或打開）：t1=1~2—吸引時(shí)間,而線圈在3斷電，觸頭到4才打開（或閉合）：t2=3~4—釋放時(shí)間考慮電器元件的動作時(shí)間，同一信號控制幾個(gè)電器，對時(shí)序電路來說，就會得到幾個(gè)不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。,對于開關(guān)電路，由于電器元件的釋放延時(shí)作用，也會出現(xiàn)開關(guān)元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性，稱這種現(xiàn)象為“冒險(xiǎn)”?！案偁帯迸c“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象都將造成控制回路不能按要求動作，引起控制失靈。（6）防止誤操作帶來的危害對一些重要的設(shè)備應(yīng)仔細(xì)考慮每一控制程序之間必要的聯(lián)鎖，即使發(fā)生誤操作也不會造成設(shè)備事故。如在頻繁操作的可逆電路中，正、反向接觸器之間不僅要有電氣聯(lián)鎖，而且要有機(jī)械聯(lián)鎖。,（7）設(shè)計(jì)的電路應(yīng)能適應(yīng)所在電網(wǎng)情況根據(jù)電網(wǎng)容量的大小，電壓、頻率的波動范圍以及允許的沖擊電流數(shù)值等決定電動機(jī)采用直接起動還是間接起動方式。（8）考慮故障狀態(tài)下，設(shè)備的自動保護(hù)作用應(yīng)根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及使用情況設(shè)置必要的電氣保護(hù)。一般均有過載、短路、過流、過壓、失壓等保護(hù)環(huán)節(jié)。,3.2.4應(yīng)盡量使操作和維修方便,電路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便。能迅速和方便地由一種控制形式轉(zhuǎn)換到另一種控制形式。電控設(shè)備應(yīng)力求維修方便。使用安全，并有隔離電器，以免帶電維修。例如設(shè)置必要的顯示，隨時(shí)反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與關(guān)鍵參數(shù)，考慮到刀具調(diào)整與運(yùn)動機(jī)構(gòu)修理必要的單機(jī)點(diǎn)動、單步及單循環(huán)動作，必要的照明，易損觸頭及電器元件的備用等等。,