電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹課件

第四章電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)第一節(jié)電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一般原則一、最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制線(xiàn)路的要求二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

1.電器元件的選擇

為了保證電氣控制線(xiàn)路工作的安全性和可靠性，首先要選用可靠的電器元件，也就是說(shuō)應(yīng)盡可能選用機(jī)械和電氣壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、動(dòng)作可靠、抗干擾性能好的電器。

第四章電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)1二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

2.正確連接電器的線(xiàn)圈

在交流控制線(xiàn)路中，不能通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)電器的線(xiàn)圈（如圖3-1a所示）達(dá)到使其同時(shí)動(dòng)作的目的。其線(xiàn)圈應(yīng)并聯(lián)連接，如圖3-1b所示。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠2二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠2.正確連接電器的線(xiàn)圈

對(duì)于直流電磁線(xiàn)圈，最好不直接并聯(lián)連接，尤其是二者電感量相差懸殊時(shí)。如圖3-2a所示，正確的連接如圖3-2b所示，將電磁鐵線(xiàn)圈和繼電器線(xiàn)圈分別由接觸器KM的動(dòng)合觸頭控制。二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠3二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠3.正確連接電器的觸頭

同一電器的動(dòng)合觸頭和動(dòng)斷觸頭相距很近，如果分別接在電源的不同相上，如圖3-3a所示，有可能在兩個(gè)觸頭之間形成飛弧而造成電源短路。如果按圖3-3b接線(xiàn)，提高了線(xiàn)路工作的可靠性。二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠4二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠4.避免多個(gè)電器元件依次接通

如圖3-4a所示，繼電器K3線(xiàn)圈的接通要經(jīng)過(guò)K、K1、K2三對(duì)動(dòng)合觸頭，如果其中一對(duì)觸頭接線(xiàn)不牢，都會(huì)造成K3無(wú)法正常工作。應(yīng)改為圖3-4b。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠5二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

5.電器線(xiàn)圈回路不能串接自身的觸頭二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠6二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

6.控制線(xiàn)路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路

在電氣控制線(xiàn)路工作過(guò)程中意外接通的電路稱(chēng)為寄生電路。寄生電路的出現(xiàn)將影響控制線(xiàn)路的正常工作，造成誤動(dòng)作，應(yīng)盡可能避免。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠7二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠7.避免電路競(jìng)爭(zhēng)

“競(jìng)爭(zhēng)”現(xiàn)象的存在將造成電氣控制線(xiàn)路不能按照設(shè)計(jì)的要求完成既定動(dòng)作，有可能引起控制失靈，或發(fā)生誤動(dòng)作，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。

8.電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖共用二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠8三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，控制線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

1.盡量減少電器元件的品種、規(guī)格和數(shù)量，同一用途的器件盡可能選用相同品牌、相同型號(hào)的產(chǎn)品，以減少備品備件的種類(lèi)和數(shù)量。2.盡量減少不必要的觸頭，這樣不但可以簡(jiǎn)化線(xiàn)路，而且可以減少出故障的機(jī)會(huì)。

三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，控制線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單9三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

3.盡量縮減連接導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)量和長(zhǎng)度。

設(shè)計(jì)控制線(xiàn)路時(shí)，各個(gè)電器元件之間的接線(xiàn)應(yīng)合理布局，特別是安裝在不同地點(diǎn)的電器元件之間的連線(xiàn)更應(yīng)予以充分的考慮，否則不但會(huì)造成導(dǎo)線(xiàn)的浪費(fèi)，甚至還會(huì)影響線(xiàn)路工作的安全。

三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單10三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

4.控制線(xiàn)路在工作時(shí)，除必要的電器元件外，其余電器應(yīng)盡量不長(zhǎng)期通電，以延長(zhǎng)電器元件的使用壽命和節(jié)約電能。三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單11四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

1.短路保護(hù)2.過(guò)電流保護(hù)3.過(guò)載保護(hù)4.斷相保護(hù)5.零（欠）壓保護(hù)四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)12四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

1.短路保護(hù)

電路發(fā)生短路時(shí)會(huì)引起電氣設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使電路中的各種電氣設(shè)備發(fā)生機(jī)械性損壞。因此當(dāng)電路出現(xiàn)短路電流時(shí)，必須迅速、可靠地切斷電源，以防止短路電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。常用的短路保護(hù)方法是采用熔斷器和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)13四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)2.過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)流過(guò)過(guò)大的沖擊電流而損壞電動(dòng)機(jī)的換向器，同時(shí)過(guò)大的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也會(huì)使機(jī)械傳動(dòng)部件受到損壞，因此要及時(shí)切斷電源。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)電流出現(xiàn)的可能性比短路要大，特別是在頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、重復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)中更是如此。

過(guò)電流保護(hù)常用于限流啟動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)和繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)中，采用過(guò)電流繼電器作保護(hù)器件。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)14四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

3.過(guò)載保護(hù)

與短路保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)相同，過(guò)載保護(hù)也屬于電流型保護(hù)。通常采用熱繼電器作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)元件。但是由于熱慣性的關(guān)系，熱繼電器不會(huì)在短路電流的沖擊下而瞬時(shí)動(dòng)作，當(dāng)有8~10倍額定電流通過(guò)時(shí)，熱繼電器需經(jīng)過(guò)1~3s的時(shí)間才能動(dòng)作，這樣在熱繼電器尚未動(dòng)作時(shí)，其熱元件就可能已經(jīng)燒損。因此，在使用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)時(shí)，應(yīng)與短路保護(hù)裝置配合使用。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)15四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

4.斷相保護(hù)

電源缺相、一相熔斷器熔斷、開(kāi)關(guān)或接觸器的一對(duì)觸頭接觸不良或者電動(dòng)機(jī)內(nèi)部斷線(xiàn)等都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行。缺相運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低甚至堵轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒損電動(dòng)機(jī)的絕緣和繞組。

此時(shí)必須用帶有專(zhuān)門(mén)為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的三相熱繼電器才能達(dá)到保護(hù)目的。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)16四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

5.零（欠）壓保護(hù)

零壓保護(hù)的作用就在于防止電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，過(guò)低的電源電壓會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至堵轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)數(shù)倍于額定電流值的過(guò)電流，因此需要在電源電壓下降到0.5~0.7URT時(shí)自動(dòng)將電動(dòng)機(jī)電源切除，這種保護(hù)稱(chēng)為欠電壓保護(hù)。

通常直接利用線(xiàn)路中并聯(lián)在啟動(dòng)按鈕兩端的接觸器自鎖觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)零（欠）壓保護(hù)。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)17第二節(jié)電動(dòng)機(jī)容量的選擇一、概述(一)為什么要正確選擇電動(dòng)機(jī)(二)電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容

1.電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇2.電動(dòng)機(jī)型式的選擇第二節(jié)電動(dòng)機(jī)容量的選擇一、概述18

3.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇4.電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇5.電動(dòng)機(jī)容量的選擇

a.發(fā)熱：θmax≤θa

b.過(guò)載能力：TLmax≤Tmax=λ′mTRT

c.起動(dòng)能力：TL＜λstTRT

3.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇19二、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻（一）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程（二）電動(dòng)機(jī)的冷卻過(guò)程τ圖3-14電動(dòng)機(jī)的溫升、溫降曲線(xiàn)二、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻τ圖3-14電動(dòng)機(jī)的溫升、溫降曲線(xiàn)20三、不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇

電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱狀況分為三類(lèi)：連續(xù)工作制、短時(shí)工作制和重復(fù)短時(shí)工作制。（一）連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作時(shí)間tp＞(3～4)Th，運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值。連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載分為兩類(lèi)：恒定負(fù)載和變動(dòng)負(fù)載。三、不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇211.帶恒定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇

PRT≥PL圖3-15恒定負(fù)載長(zhǎng)期連續(xù)工作負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)例3-1

一臺(tái)低壓離心式水泵與電動(dòng)機(jī)直接連接，流量Q=50m3/h，總揚(yáng)程H=15m，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，效率η1=0.4，試選擇電動(dòng)機(jī)。1.帶恒定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-15恒定負(fù)載長(zhǎng)期連222.帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇

a.等效電流法為:IRT≥Ieq圖3-16變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工作的負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)2.帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-16變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工23

b.等效轉(zhuǎn)矩法為:TRT≥Teq

c.等效功率法為:PRT≥Peqb.等效轉(zhuǎn)矩法為:TRT≥Teqc.等效功24

例3-2

某臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)一生產(chǎn)機(jī)械，其轉(zhuǎn)矩變化負(fù)載圖如圖3-17所示，要求生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速n=1450r/min左右。試選擇電動(dòng)機(jī)。圖3-17例3-2的負(fù)載圖例3-2

某臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)一生產(chǎn)機(jī)25(二)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇特點(diǎn):生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)間較短tp＜(3～4)Th，而停車(chē)時(shí)間卻很長(zhǎng)to＞(3～4)T’h，則工作時(shí)溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，而停車(chē)時(shí)溫升可下降為零。圖3-18短時(shí)工作制下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖與溫升曲線(xiàn)(二)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-18短時(shí)工作制下電261.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)運(yùn)行時(shí)間ts是10min，30min，60min和90min。（3-8）選取PRT≥PS的電動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行過(guò)載和起動(dòng)能力的校核。2.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)

PRT≥PL/λ（3-9）λ—電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作過(guò)載倍數(shù)，與tp/Th有關(guān)。

1.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)27（三）重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇

特點(diǎn)：工作時(shí)間（3～4）Th，停車(chē)（或空載）時(shí)間t0＜（3～4）T′h，工作時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)的溫升不能達(dá)到穩(wěn)定溫升，停車(chē)時(shí)間內(nèi)溫升尚未下降到零時(shí)，下一個(gè)周期又已經(jīng)開(kāi)始。這樣每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（tp+t0）溫升便有所上升，經(jīng)過(guò)若干個(gè)周期后，電動(dòng)機(jī)溫升將在一穩(wěn)定的小范圍內(nèi)波動(dòng)。（三）重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇28重復(fù)短時(shí)工作制具有重復(fù)性與短時(shí)性的特點(diǎn)，通常用負(fù)載持續(xù)率（或暫載率）ε來(lái)表征重復(fù)短時(shí)工作制的工作情況，即

ε==×100%(3-10)圖3-20重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)重復(fù)短時(shí)工作制具有重復(fù)性與短時(shí)性的特點(diǎn)，通常用負(fù)載持續(xù)率（或291.選用重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率εs規(guī)定為15%、25%、40%和60%四種，并以25%為額定負(fù)載持續(xù)率，同時(shí)規(guī)定一個(gè)周期的總時(shí)間（tp+t0）不超過(guò)10min。a.根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載圖算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載持續(xù)率ε，如果算出的ε值與電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率εsRT（25%）相等，即可從產(chǎn)品目錄中查得額定功率PRT，使PRT等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械所需功率P。1.選用重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)30b.如果算出的ε值不等于εsRT

，則按下式換算(3-11)再根據(jù)εsRT從產(chǎn)品目錄中查得PRT，選取PRT等于或略大于PS的電動(dòng)機(jī)即可。例3-3

一起重機(jī)的工作負(fù)載圖如圖3-20所示，其中P=10kW，工作時(shí)間tp=0.91min，空車(chē)時(shí)間t0=2.34min，要求采用轉(zhuǎn)速為1000r/min左右的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，試選擇之。b.如果算出的ε值不等于εsRT，則按下式換算例3-3

312.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)將εs視為100%，再按上述方法選擇電動(dòng)機(jī)。在重復(fù)短時(shí)工作制下，如果負(fù)載是變動(dòng)的，則仍可用前面已介紹過(guò)的“等效法”先算出其等效功率Peq，再按上述方法選取電動(dòng)機(jī)。選好電動(dòng)機(jī)容量后，需進(jìn)行過(guò)載能力的校驗(yàn)。負(fù)載持續(xù)率ε＜10%時(shí)，可按短時(shí)工作制選擇電動(dòng)機(jī)；當(dāng)ε＞70%時(shí)，則按連續(xù)工作制選擇電動(dòng)機(jī)。2.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)32四、電動(dòng)機(jī)容量選擇的統(tǒng)計(jì)法和類(lèi)比法

車(chē)床P=36.5D1.54,D為工件的最大直徑（m）；

立式車(chē)床P=20D0.88,D為工件的最大直徑（m）；

搖臂鉆床P=0.0646D1.19,D為最大的鉆孔直徑（mm）；

臥式鏜床P=0.004D1.7,D為鏜桿直徑（mm）；

龍門(mén)銑床P=B1.15/166,B為工作臺(tái)寬度（mm）。

四、電動(dòng)機(jī)容量選擇的統(tǒng)計(jì)法和類(lèi)比法33第三節(jié)電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)舉例一、電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法

電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方法通常有兩種，即經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，憑借設(shè)計(jì)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將各種典型的基本控制環(huán)節(jié)加以合理綜合，并適當(dāng)配置聯(lián)鎖和保護(hù)等環(huán)節(jié)，從而形成滿(mǎn)足控制要求的控制線(xiàn)路。邏輯設(shè)計(jì)法是從滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的角度出發(fā)，利用邏輯代數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電器控制線(xiàn)路，同時(shí)也可用于線(xiàn)路的分析和簡(jiǎn)化。第三節(jié)電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)舉例34二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例35二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例橫梁升降—夾緊機(jī)構(gòu)的工藝要求點(diǎn)動(dòng)操作，即按一下按鈕，橫梁移動(dòng)一下；不按則停止。橫梁夾緊與橫梁升降之間有一定的操作順序，即：按下按鈕，橫梁夾緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)放松，當(dāng)完全放松后夾緊電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止，緊接著升降電動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)，拖動(dòng)橫梁上下移動(dòng)；松開(kāi)按鈕，橫梁應(yīng)立即停止移動(dòng)，并自動(dòng)夾緊于立柱上。夾緊機(jī)構(gòu)必須保證一定的夾緊力。當(dāng)夾緊到一定程度時(shí)，夾緊電動(dòng)機(jī)應(yīng)自動(dòng)停止。應(yīng)限制橫梁在上下兩個(gè)方向的移動(dòng)距離，即向上不應(yīng)碰到上梁，向下不應(yīng)碰到左右側(cè)刀架。應(yīng)具有必要的連鎖保護(hù)：橫梁升降與夾緊機(jī)構(gòu)之間不能同時(shí)動(dòng)作；橫梁移動(dòng)與主拖動(dòng)（如工作臺(tái)）之間也不能同時(shí)動(dòng)作。二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例36二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例37二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例圖3-25龍門(mén)刨床橫梁升降-夾緊自動(dòng)控制線(xiàn)路二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例圖3-25龍門(mén)刨床橫梁升降-夾緊38二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例二、電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)實(shí)例39人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛閱讀，古人說(shuō)“書(shū)中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀科技書(shū)籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過(guò)閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書(shū)籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，40電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹課件41第四章電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)第一節(jié)電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)的一般原則一、最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制線(xiàn)路的要求二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

1.電器元件的選擇

為了保證電氣控制線(xiàn)路工作的安全性和可靠性，首先要選用可靠的電器元件，也就是說(shuō)應(yīng)盡可能選用機(jī)械和電氣壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、動(dòng)作可靠、抗干擾性能好的電器。

第四章電氣控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)42二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

2.正確連接電器的線(xiàn)圈

在交流控制線(xiàn)路中，不能通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)電器的線(xiàn)圈（如圖3-1a所示）達(dá)到使其同時(shí)動(dòng)作的目的。其線(xiàn)圈應(yīng)并聯(lián)連接，如圖3-1b所示。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠43二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠2.正確連接電器的線(xiàn)圈

對(duì)于直流電磁線(xiàn)圈，最好不直接并聯(lián)連接，尤其是二者電感量相差懸殊時(shí)。如圖3-2a所示，正確的連接如圖3-2b所示，將電磁鐵線(xiàn)圈和繼電器線(xiàn)圈分別由接觸器KM的動(dòng)合觸頭控制。二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠44二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠3.正確連接電器的觸頭

同一電器的動(dòng)合觸頭和動(dòng)斷觸頭相距很近，如果分別接在電源的不同相上，如圖3-3a所示，有可能在兩個(gè)觸頭之間形成飛弧而造成電源短路。如果按圖3-3b接線(xiàn)，提高了線(xiàn)路工作的可靠性。二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠45二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠4.避免多個(gè)電器元件依次接通

如圖3-4a所示，繼電器K3線(xiàn)圈的接通要經(jīng)過(guò)K、K1、K2三對(duì)動(dòng)合觸頭，如果其中一對(duì)觸頭接線(xiàn)不牢，都會(huì)造成K3無(wú)法正常工作。應(yīng)改為圖3-4b。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠46二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

5.電器線(xiàn)圈回路不能串接自身的觸頭二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠47二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠

6.控制線(xiàn)路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路

在電氣控制線(xiàn)路工作過(guò)程中意外接通的電路稱(chēng)為寄生電路。寄生電路的出現(xiàn)將影響控制線(xiàn)路的正常工作，造成誤動(dòng)作，應(yīng)盡可能避免。

二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠48二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠7.避免電路競(jìng)爭(zhēng)

“競(jìng)爭(zhēng)”現(xiàn)象的存在將造成電氣控制線(xiàn)路不能按照設(shè)計(jì)的要求完成既定動(dòng)作，有可能引起控制失靈，或發(fā)生誤動(dòng)作，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免。

8.電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖共用二、保證控制線(xiàn)路的工作安全、可靠49三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，控制線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

1.盡量減少電器元件的品種、規(guī)格和數(shù)量，同一用途的器件盡可能選用相同品牌、相同型號(hào)的產(chǎn)品，以減少備品備件的種類(lèi)和數(shù)量。2.盡量減少不必要的觸頭，這樣不但可以簡(jiǎn)化線(xiàn)路，而且可以減少出故障的機(jī)會(huì)。

三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，控制線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單50三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

3.盡量縮減連接導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)量和長(zhǎng)度。

設(shè)計(jì)控制線(xiàn)路時(shí)，各個(gè)電器元件之間的接線(xiàn)應(yīng)合理布局，特別是安裝在不同地點(diǎn)的電器元件之間的連線(xiàn)更應(yīng)予以充分的考慮，否則不但會(huì)造成導(dǎo)線(xiàn)的浪費(fèi)，甚至還會(huì)影響線(xiàn)路工作的安全。

三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單51三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單

4.控制線(xiàn)路在工作時(shí)，除必要的電器元件外，其余電器應(yīng)盡量不長(zhǎng)期通電，以延長(zhǎng)電器元件的使用壽命和節(jié)約電能。三、在滿(mǎn)足工藝要求前提下，線(xiàn)路力求經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單52四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

1.短路保護(hù)2.過(guò)電流保護(hù)3.過(guò)載保護(hù)4.斷相保護(hù)5.零（欠）壓保護(hù)四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)53四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

1.短路保護(hù)

電路發(fā)生短路時(shí)會(huì)引起電氣設(shè)備絕緣損壞和產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，使電路中的各種電氣設(shè)備發(fā)生機(jī)械性損壞。因此當(dāng)電路出現(xiàn)短路電流時(shí)，必須迅速、可靠地切斷電源，以防止短路電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。常用的短路保護(hù)方法是采用熔斷器和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)54四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)2.過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)流過(guò)過(guò)大的沖擊電流而損壞電動(dòng)機(jī)的換向器，同時(shí)過(guò)大的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也會(huì)使機(jī)械傳動(dòng)部件受到損壞，因此要及時(shí)切斷電源。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，過(guò)電流出現(xiàn)的可能性比短路要大，特別是在頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、重復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)中更是如此。

過(guò)電流保護(hù)常用于限流啟動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)和繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)中，采用過(guò)電流繼電器作保護(hù)器件。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)55四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

3.過(guò)載保護(hù)

與短路保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)相同，過(guò)載保護(hù)也屬于電流型保護(hù)。通常采用熱繼電器作長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)元件。但是由于熱慣性的關(guān)系，熱繼電器不會(huì)在短路電流的沖擊下而瞬時(shí)動(dòng)作，當(dāng)有8~10倍額定電流通過(guò)時(shí)，熱繼電器需經(jīng)過(guò)1~3s的時(shí)間才能動(dòng)作，這樣在熱繼電器尚未動(dòng)作時(shí)，其熱元件就可能已經(jīng)燒損。因此，在使用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)時(shí)，應(yīng)與短路保護(hù)裝置配合使用。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)56四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

4.斷相保護(hù)

電源缺相、一相熔斷器熔斷、開(kāi)關(guān)或接觸器的一對(duì)觸頭接觸不良或者電動(dòng)機(jī)內(nèi)部斷線(xiàn)等都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行。缺相運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低甚至堵轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒損電動(dòng)機(jī)的絕緣和繞組。

此時(shí)必須用帶有專(zhuān)門(mén)為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的三相熱繼電器才能達(dá)到保護(hù)目的。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)57四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)

5.零（欠）壓保護(hù)

零壓保護(hù)的作用就在于防止電源電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，過(guò)低的電源電壓會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至堵轉(zhuǎn)，從而出現(xiàn)數(shù)倍于額定電流值的過(guò)電流，因此需要在電源電壓下降到0.5~0.7URT時(shí)自動(dòng)將電動(dòng)機(jī)電源切除，這種保護(hù)稱(chēng)為欠電壓保護(hù)。

通常直接利用線(xiàn)路中并聯(lián)在啟動(dòng)按鈕兩端的接觸器自鎖觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)零（欠）壓保護(hù)。四、應(yīng)設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)58第二節(jié)電動(dòng)機(jī)容量的選擇一、概述(一)為什么要正確選擇電動(dòng)機(jī)(二)電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容

1.電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇2.電動(dòng)機(jī)型式的選擇第二節(jié)電動(dòng)機(jī)容量的選擇一、概述59

3.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇4.電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇5.電動(dòng)機(jī)容量的選擇

a.發(fā)熱：θmax≤θa

b.過(guò)載能力：TLmax≤Tmax=λ′mTRT

c.起動(dòng)能力：TL＜λstTRT

3.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇60二、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻（一）電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程（二）電動(dòng)機(jī)的冷卻過(guò)程τ圖3-14電動(dòng)機(jī)的溫升、溫降曲線(xiàn)二、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻τ圖3-14電動(dòng)機(jī)的溫升、溫降曲線(xiàn)61三、不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇

電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱狀況分為三類(lèi)：連續(xù)工作制、短時(shí)工作制和重復(fù)短時(shí)工作制。（一）連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作時(shí)間tp＞(3～4)Th，運(yùn)行中電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值。連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載分為兩類(lèi)：恒定負(fù)載和變動(dòng)負(fù)載。三、不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇621.帶恒定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇

PRT≥PL圖3-15恒定負(fù)載長(zhǎng)期連續(xù)工作負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)例3-1

一臺(tái)低壓離心式水泵與電動(dòng)機(jī)直接連接，流量Q=50m3/h，總揚(yáng)程H=15m，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，效率η1=0.4，試選擇電動(dòng)機(jī)。1.帶恒定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-15恒定負(fù)載長(zhǎng)期連632.帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇

a.等效電流法為:IRT≥Ieq圖3-16變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工作的負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)2.帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-16變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工64

b.等效轉(zhuǎn)矩法為:TRT≥Teq

c.等效功率法為:PRT≥Peqb.等效轉(zhuǎn)矩法為:TRT≥Teqc.等效功65

例3-2

某臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)一生產(chǎn)機(jī)械，其轉(zhuǎn)矩變化負(fù)載圖如圖3-17所示，要求生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速n=1450r/min左右。試選擇電動(dòng)機(jī)。圖3-17例3-2的負(fù)載圖例3-2

某臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)一生產(chǎn)機(jī)66(二)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇特點(diǎn):生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)間較短tp＜(3～4)Th，而停車(chē)時(shí)間卻很長(zhǎng)to＞(3～4)T’h，則工作時(shí)溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，而停車(chē)時(shí)溫升可下降為零。圖3-18短時(shí)工作制下電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖與溫升曲線(xiàn)(二)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇圖3-18短時(shí)工作制下電671.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)運(yùn)行時(shí)間ts是10min，30min，60min和90min。（3-8）選取PRT≥PS的電動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行過(guò)載和起動(dòng)能力的校核。2.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)

PRT≥PL/λ（3-9）λ—電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作過(guò)載倍數(shù)，與tp/Th有關(guān)。

1.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)68（三）重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇

特點(diǎn)：工作時(shí)間（3～4）Th，停車(chē)（或空載）時(shí)間t0＜（3～4）T′h，工作時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)的溫升不能達(dá)到穩(wěn)定溫升，停車(chē)時(shí)間內(nèi)溫升尚未下降到零時(shí)，下一個(gè)周期又已經(jīng)開(kāi)始。這樣每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（tp+t0）溫升便有所上升，經(jīng)過(guò)若干個(gè)周期后，電動(dòng)機(jī)溫升將在一穩(wěn)定的小范圍內(nèi)波動(dòng)。（三）重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇69重復(fù)短時(shí)工作制具有重復(fù)性與短時(shí)性的特點(diǎn)，通常用負(fù)載持續(xù)率（或暫載率）ε來(lái)表征重復(fù)短時(shí)工作制的工作情況，即

ε==×100%(3-10)圖3-20重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖及溫升曲線(xiàn)重復(fù)短時(shí)工作制具有重復(fù)性與短時(shí)性的特點(diǎn)，通常用負(fù)載持續(xù)率（或701.選用重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率εs規(guī)定為15%、25%、40%和60%四種，并以25%為額定負(fù)載持續(xù)率，同時(shí)規(guī)定一個(gè)周期的總時(shí)間（tp+t0）不超過(guò)10min。a.根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載圖算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)載持續(xù)率ε，如果算出的ε值與電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率εsRT（25%）相等，即可從產(chǎn)品目錄中查得額定功率PRT，使PRT等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械所需功率P。1.選用重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)71b.如果算出的ε值不等于εsRT

，則按下式換算(3-11)再根據(jù)εsRT從產(chǎn)品目錄中查得PRT，選取PRT等于或略大于PS的電動(dòng)機(jī)即可。例3-3

一起重機(jī)的工作負(fù)載圖如圖3-20所示，其中P=10kW，工作時(shí)間tp=0.91min，空車(chē)時(shí)間t0=2.34min，要求采用轉(zhuǎn)速為1000r/min左右的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，試選擇之。b.如果算出的ε值不等于εsRT，則按下式換算例3-3

722.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)將εs視為100%，再按上述方