1、1,电气控制技术,电气与电子工程学,第 10 讲,2,电气控制系统设计内容、原则 电气控制线路的设计方法 经验设计 主电路 控制电路 辅助电路 逻辑设计法 逻辑变量处理 基本逻辑表达式与控制电路,总 结,3,采用逻辑设计法设计电气控制电路大体按以下步进行：1、确定状态变量（执行元件与检测元件） 2、列出状态表满足控制要求 3、写出执行元件的逻辑表达式 4、简化逻辑表达式 5、根据逻辑函数式画出控制线路图 6、进一步检查、化简和完善电路，增加必要的联锁、保护等辅助环节。,4、逻辑设计法的一般步骤,4,逻辑电路的设计举例 1,冲床的控制要求：为了保护冲床操作者的人身安全，采用在两地有两个人同时控制
2、才能启动冲床的方案，线路中使用3个按钮，分别为SB1、SB2、SB3，控制冲床电机的接触器线圈为KM， 同时按下SB1、SB2 或同时按下SB2、SB3时，KM接通，其余情况下KM均不通电。,5, 根据功能与要求列出元件状态表,冲床的元件状态表,解：,确定状态变量 输入量： SB1、SB2、SB3 输出量： KM,6, 列出逻辑变量和输出变量的逻辑代数式并化简为式：,解：, 根据逻辑代数式绘制控 制电路 检查、完善所设计的线路。主要检查是否存在寄生电路及触头竞争，然后绘制主电路并加入必要的保护环节。,图3.15 冲床的控制电路,7,组合逻辑设计方法简单，所以作为经验设计法的辅助和补充，用于简单
3、控制电路的设计，或对某些局部电路进行简化。,例2 化简图3.16(a)所示的控制电路,解：,8,4.3 常用电气元器件的选择,9,4.3.1 常用电气元器件的选择原则,1、根据对控制元器件功能的要求，确定电气元器件的类型。2、确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。3、确定元器件预期的工作环境及供应情况。4、确定元器件在供应时所需的可靠性等。,10,4.3.2 电器件的选用,1.各种按钮、开关的选用l) 按钮依据主要是根据需要的触点对数、动作要求、结构形 式、颜色以及是否需要带指示灯等要求。 按钮的额定电压有交流500V，直流440V，额定电流为5A。2) 刀开关主要是根据电源种类、电压等级、电
4、动机容量、所需极数及使用场合来选用。当用刀开关来控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。,11,3) 组合开关依据是电源种类、电压等级、触点数量以及电动机容量。当采用组合开关来控制5kW以下小容量异步电动机时，其额定电流一般取电动机额定电流的1.53倍。4)行程开关根据控制功能、安装位置、电压电流等级、触点种类及数量来选择结构和型号。5)自动开关(自动空气开关)主要从保护特性要求、分断能力、电网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流、操作频繁程度等几方面来确定它的型号。,1.各种按钮、开关的选用,12,1）接触器种类的选择：根据使用类型选用相应产品系列； 2）接触器使用类别的选
5、择：根据使用环境选择特殊规格； 3）接触器主触点额定电压的选择：根据负载的功率； 4）接触器主触点额定电流的选择：随使用场合及控制对象； 5）接触器线圈额定电压的确定:控制回路电压； 6）接触器辅助触头种类和数量及其额定电流：由应用电路； 7）接触器额定操作频率：,2. 接触器的选择,13,（1）中间继电器的选择主要根据触点的数量及种类确定型号，同时注意吸引线圈 的额定电压应等于控制电路的电压等级。（2）电流、电压继电器的选择主要依据是被控制或被保护对象的特性、触点的种类、数量、控制电路的电压、电流、负载性质等因素，线圈电压、电流应满足控制线路的要求。,3、电磁式继电器的选用,14,1）、电流
6、种类和电压等级 2）、延时方式：根据控制电路中对延时触点的要求来选择延时方式(通电延时或断电延时) 3）、延时精度 4）、延时时间延时范围 5）、触头形式和数量 6）、操作频率 7）、使用场合、工作环境选择。 8）、外形尺寸、安装方式,3、电磁式继电器的选用,（3）时间继电器的选择,15,（1）热继电器结构形式的选择（2）热继电器额定电流的选择热元件额定电流的选取的一般可按下式：对工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取热元件选好后，还需用电动机的额定电流来调整它的整定值。,4、热继电器的选用,16,5. 熔断器的选择,熔断器的选择包括熔断器的类型、额定电压、额定 电流和熔体额定电流等。（
7、1）一般熔断器的选择1） 熔断器类型2） 熔断器额定电压和额定电流3） 熔断器熔体额定电流（Ire（1.5-2.5）Ie）（2）快速熔断器1）快速熔断器的额定电压2）快速熔断器的额定电流,17,4.4 电气控制的工艺设计,18,4.4 电气控制的工艺设计,完整的工程设计除电气原理设计以外，还包括电气控制 的工艺设计。目 的：工艺设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。依 据：工艺设计的依据是电气原理图及电气元件目录表工艺设计：电气设备总体配置设计；电气元件布置图、接线图、电气箱；非标准零件图的设计；各类元器件及材料清单的汇总；编写设计说明书和使用说明书。,19,4.5.6 各类电器元
8、件及材料清单的汇总,对设备需要的各种零件及材料进行综合统计，按类别划出：外购成件汇总清单表；标准件清单表；主要材料消耗定额表；辅助材料消耗定额表；以便采购人员，生产管理部门按设备制造需要备料，做好生产准备工作。这些资料也是成本核算的依据，特别是对于生产批量较大的产品，此项工作尤其要仔细做好。,20,4.5.7 设计说明书及使用说明书的编写,设计说明书及使用说明书是设计审定及调试、安装、使用和维护过程中必不可少的技术资料。使用说明书应提供给用户。设计说明书：应包括拖动方案选择依据、设计特点、主要参数计算、设计说明书中各项技术指标的核算与评价、设备调试要求与调试方法使用维护及注意事项等内容。使用说
9、明书：可分为机械和电气两部分，电气部分主要介绍电气结构、操作面板示意图、操作、使用、维护方法及注意事项，还要提供电气原理图和接线图等，以便用户检修。,21,电气控制系统设计应用举例,1、电气原理图原理设计时以起停 控制电路原理为主，兼顾电 路的工作状态指示和设备工 作点的局部照明电路。图中标注了线号、导线 截面积等参数。给出元器件清、穿线用 管、及导线参数。,KM,22,2、电气安装位置图,主盘电气安装位置图,操作面板电气安装位置图,23,3、电气接线图,图4-14 电器安装底板接线,图4-15操作面板 电气接线图,24,4、电气互连图,电气互连图,25,安装无误后，接通三相电源，作空载实验，
10、通过操作按钮，检验电气装置动作的准确性及指示的正确性，空载实验无误后，接上负载作负载试验，反复调试直至设备正常工作为止。,5、安装调试,26,上篇总结,(a) (b) 图3.16 题3.9图,图3.17 电流表接入控制线路,1、常用低压电器结构、原理、作用、图形文字符号2、电器控制线路的基本控制环节 点动控制、连续控制、启动控制、制动控制、可 逆控制、调速控制、多地点、多条件控制、顺序控 制、自动循环控制等控制环节。3、电气控制线路设计分析方法4、电气控制线路设计设计方法,27,上交作业：,(a) (b) 图3.16 题3.9图,图3.17 电流表接入控制线路,书后习题：P92：7、9、12、
11、13、14、16、18交作业时间：4月8日要求：写清楚：班级-姓名-学号,28,3、一台YY接法的双速电动机，按下列要求设计控制线路 （1）能低速或高速运行； （2）高速运行时，先低速起动； （3）能低速点动； （4）具有必要的保护环节。4、 根据下列要求画出三相笼型异步电动机的控制线路。（1）能正反转；（2）采用能耗制动（3）有短路、过载、失压和欠压等保护。,思考题（8）,1、 机床电气设计应包括哪些内容？ 2、 两个相同的交流电磁线圈能否串联使用，为什么？,29,思考题(8),(a) (b) 图3.16 题3.9图,5、用电流表测量电动机的电流，为防止电动机起动时电流表被起动电流冲击，设计
12、出如图3.17所示的控制电路，试分析时间继电器KT的作用。,图3.17 电流表接入控制线路,图3.17 刀架自动循环,30,思考题(8),7、 设计两台电动机连锁起停控制线路。要求：（1） M1启动后，M2才能启动；（2） M1停止1min后，M2自行停止； （3） 有短路、过载、失压等保护。画出主电路，控制电路，并列出各电气元件 的功能表。,6、 在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？,31,8、设计钻削加工时刀架的自动循环线路，如图3.19所示。要求如下：(1) 自动循环，即刀架能自动地由位置1移动到位置2进行钻削，并自动退回位置1。(2) 无进给切削，即刀具到达位置2时不再进给，钻头继续进行无进给切削以提高精度。过段时间后，再自动回到位置l。(提示：利用时间继电器)。(3) 当刀架回到位置1时，自动停车。,思考题(8),图3.19 刀架自动循环,
