現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用-02

《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程教學(xué)工學(xué)二部自動(dòng)化教學(xué)研究室任繼鋒2012.12.8第2章電氣控制線路2.1電氣控制線路的文字及圖形符號電氣控制線路文字符號執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)---GB5094-2005和GB/T20930-2007。電氣控制線路圖形符號執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)---GB4278-2008和GB/T20930-2007。例如斷路器圖形符號2.2典型電器控制線路1.不可逆直接起、?？刂凭€路（線路圖見下頁）該控制線路的組成：線路主要由主電路和控制電路組成。主電路由接觸器實(shí)現(xiàn)接通與關(guān)斷，控制電路由按鈕和觸點(diǎn)組成，控制接觸器線圈的得失電，從而實(shí)現(xiàn)主電路的控制。動(dòng)作過程按鈕松開（SB2）線圈（KM）通過輔助觸點(diǎn)繼續(xù)得電按下按鈕（SB2）

線圈（KM）通電主觸頭（KM）閉合電機(jī)全壓啟動(dòng)；合刀開關(guān)（QS）

同時(shí)輔助觸頭（KM）閉合

電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)線圈（KM）失電

電機(jī)停轉(zhuǎn)。按下按鈕（SB1）

觸頭（KM）打開2.2典型電器控制線路2-1不可逆直接起、?？刂凭€路圖電路保護(hù)：（1）短路保護(hù)。由熔斷器FU1、FU2分別實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路的短路保護(hù)。（2）過載保護(hù)。由FR繼電器實(shí)現(xiàn)。（3）欠壓與過壓保護(hù)。2.正反轉(zhuǎn)控制電路電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)KM2

◆電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)：將電動(dòng)機(jī)任意兩根火線對調(diào)?！魧?shí)現(xiàn)方法：接觸器控制的電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行控制電路當(dāng)正反向起動(dòng)按鈕同時(shí)按下時(shí)，接觸器KM1、KM2將同時(shí)得電，造成主回路相間短路。因此，該電路由于可靠性很差，實(shí)際中一般不采用互鎖觸點(diǎn)此電路必須先按下停止按鈕SB1，然后才能進(jìn)行反向的操作。因此，此電路只能構(gòu)成正-停-反的操作順序?qū)M1、KM2正反轉(zhuǎn)接觸器的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)互相串聯(lián)接在對方線圈電路中，形成相互制約的關(guān)系，使KM1、KM2的線圈不能同時(shí)得電。這種相互制約的關(guān)系稱為互鎖控制.這種由接觸器（或繼電器）動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)構(gòu)成的互鎖稱為電氣互鎖。上述電路的基礎(chǔ)上將正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB3的常閉觸點(diǎn)串接在對方電路中，構(gòu)成互相制約的關(guān)系，稱為機(jī)械互鎖。這種電路具有電氣、機(jī)械雙重互鎖，既可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)-停止的控制，又可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)-反轉(zhuǎn)-停止的控制這種線路，習(xí)慣上稱為“正反?！笨刂凭€路。接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路＃1電機(jī)M1控制要求：

1.M1起動(dòng)后，M2才能起動(dòng)

2.M2可單獨(dú)停＃2電機(jī)M23、順序控制順序控制電路（1）：兩電機(jī)只保證起動(dòng)的先后順序，沒有延時(shí)要求。FU2KM2FR2ABCFU1M3~ABCKM1FR1M3~主電路QS1QS2控制電路KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1

順序控制兩臺電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)控制電路順序控制電路(2)：M1起動(dòng)后，M2延時(shí)起動(dòng)。FRSB2KM1KT

KM2延時(shí)

KM2

M1起動(dòng)KTM2起動(dòng)主電路同前KM1SB1SB2KTKM1KM2KM2KM2KT控制電路KM1SB1SB2KTFRKM1KM2KM2KT

實(shí)現(xiàn)M1起動(dòng)后M2延時(shí)起動(dòng)的順序控制，用以下電路可不可以？SB2KM1KT

KM2延時(shí)

KM2

M1起動(dòng)M2起動(dòng)

不可以！繼電器、接觸器的線圈有各自的額定值，線圈不能串聯(lián)。順序啟動(dòng)逆序停止控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2電氣原理圖：特點(diǎn):主電路控制電路順序控制電路(3)：M1起動(dòng)后，M2才能起動(dòng);M2停止，M1才能停止。4.三地控制在兩地或多地控制同一臺電動(dòng)機(jī)的控制方式啟動(dòng)(常開)按鈕并聯(lián)，停止(常閉)按鈕串聯(lián)5、行程控制

行程控制實(shí)質(zhì)為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只是在行程的終端要加限位開關(guān)。正程逆程BAKMRM3~ABCKMFFUQSFR行程控制電路（1）正程限位開關(guān)SQASQB逆程至右極端位置撞開SQA

動(dòng)作過程SB2正向運(yùn)行電機(jī)停車（反向運(yùn)行同樣分析）

控制回路KMFFRKMRSB1KMFSB2SQASB3SQBKMRKMRKMF限位開關(guān)行程控制(2)--自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)正程逆程電機(jī)工作要求：1.能正向運(yùn)行也能反向運(yùn)行

2.到位后能自動(dòng)返回電機(jī)SQaSQb自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制電路

限位開關(guān)采用復(fù)合式開關(guān)。正向運(yùn)行停車的同時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)反向運(yùn)行；反之亦然。關(guān)鍵措施KMRSBRKMFFRKMFSB1KMFSBFKMRKMRSQaSQb工作臺往復(fù)運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制電路動(dòng)畫演示例一：運(yùn)料小車的控制設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)料小車控制電路，同時(shí)滿足以下要求：

1.小車啟動(dòng)后，前進(jìn)到A地。然后做以下往復(fù)運(yùn)動(dòng)：

到A地后停2分鐘等待裝料，然后自動(dòng)走向B。到B地后停2分鐘等待卸料，然后自動(dòng)走向A。

2.有過載和短路保護(hù)。

3.小車可停在任意位置。

正程逆程電機(jī)BA控制電路舉例運(yùn)料小車控制電路SQa、SQb為A、B兩端的限位開關(guān)

KTa、KTb為兩個(gè)時(shí)間繼電器

M3~ABCKMFFUQSFRKMR主回路KMFFRKMRSBFSB1KMFSQaSQaKTaSQbKTbKMRKMRKMFSQbKTaKTbSBR該電路的問題：小車在兩極端位置時(shí)，不能停車。動(dòng)作過程SBFKMF小車正向運(yùn)行至A端撞STaKTa延時(shí)2分鐘KMR小車反向運(yùn)行至B端撞STbKTb延時(shí)2分鐘KMF小車正向運(yùn)行……如此往反運(yùn)行。KMFFRKMRSBFSB1KMFSTaSTaKTaSTbKTbKMRKMRKMFSTbKTaKTbSBRKMFKMFSBFKMRFRSTaSTaKTaSTbKTbKMRKTaKMRKMFSTbKTbSB1SB2KAKA加中間繼電器（KA）實(shí)現(xiàn)任意位置停車的要求SBR例二：工作臺位置控制起動(dòng)后工作臺控制要求：(1)運(yùn)動(dòng)部件A從1到2(2)運(yùn)動(dòng)部件B從3到4(3)運(yùn)動(dòng)部件A從2回到1(4)運(yùn)動(dòng)部件B從4回到3自動(dòng)循環(huán)BM1AM2ST3ST4ST2ST11234正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)工作臺位置控制電路(1)根據(jù)動(dòng)作順序設(shè)計(jì)控制電路。(2)檢查有無互鎖。(3)檢查能否正確啟動(dòng)、停車。設(shè)計(jì)步驟：A正轉(zhuǎn)12B反轉(zhuǎn)34A反轉(zhuǎn)21B正轉(zhuǎn)43KMAFFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMARST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1SB2KMARST2ST3工作臺位置控制電路ST4KMBRST2KMBFKMBRKMARST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFSB1FRKMAFSB2KMARST2ST3

該電路有何問題？小車若在1、2、3、4規(guī)定的位置時(shí)，不能正常停車。電路的改進(jìn)方法同前：加中間繼電器（KA）KAFRST4KMBRST2KMBFKMBRKMARST4KMAFST1KMARKMBFST1KMBRST3KMBFKMAFKAKMAFSB2KMARST2ST3SB1KASB32.2.2鼠籠型電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制電路星形—三角形換接自耦變壓器延邊三角形起動(dòng)定子串電阻(或電抗)常用的降壓起動(dòng)控制電路三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)主要取決于電源變壓器的容量和電動(dòng)機(jī)的容量。

當(dāng)鼠籠型電動(dòng)機(jī)不滿足直接起動(dòng)條件時(shí)應(yīng)采用降壓起動(dòng)控制。起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流，減少對線路電壓的影響，起動(dòng)后再將電壓恢復(fù)到額定電壓。1、定子串電阻降壓起動(dòng)控制1）控制要求：電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)時(shí)定子線路串聯(lián)電阻R，以實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，恢復(fù)額定電壓進(jìn)入穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2）實(shí)現(xiàn)方法：（1）接觸器KM1閉合，電動(dòng)機(jī)M定子線路串電阻降壓起動(dòng)。（2）接觸器KM2閉合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器的整定值時(shí)，KM2閉合。

3）線路圖（1）主電路（2）控制電路

定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路4）工作原理

5）電路改進(jìn)從前面分析可知，本線路在起動(dòng)結(jié)束后，KM1、KT一直得電工作。為了減少能量損耗，延長接觸器、繼電器得使用壽命，要求M起動(dòng)以后，KM1、KT斷電。1.定子串電阻減壓起動(dòng)控制電路圖2-15定子串電阻減壓起動(dòng)控制電路1.定子串電阻減壓起動(dòng)控制電路控制電路之1控制電路之22、定子線路串自耦變壓器的降壓起動(dòng)控制

1）控制要求：自耦變壓器按星形接線，起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接到自耦變壓器二次側(cè)。電動(dòng)機(jī)定子繞組得到的電壓即為自耦變壓器的二次電壓。當(dāng)起動(dòng)完畢時(shí)，自耦變壓器被切除，額定電壓（即自耦變壓器的一次電壓）直接加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。為滿足不同負(fù)載要求，自耦變壓器的二次繞組一般有三個(gè)抽頭分別為電源電壓的40%、60%、80%(55%、64%、73%)。

2）實(shí)現(xiàn)方法：（1）接觸器KM1控制電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。接觸器KM2控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行。（2）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器的整定值時(shí)，使KM1斷電，KM2通電，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）線路圖（1）主電路（2）控制電路補(bǔ)償電壓啟動(dòng)器：手動(dòng)QJ3、QJ5

自動(dòng)XJ01、CJZ4）工作原理2.自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路圖2-16自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路圖2-17自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路之二3.改接線降壓起動(dòng)控制電路常見的改接線降壓起動(dòng)控制電路有星形-三角形降壓起動(dòng)、沿邊三角形-三角形降壓起動(dòng)、星形-沿邊三角-三角形降壓起動(dòng)控制電路等。改接線降壓起動(dòng)控制電路一般只能用于正常工作為三角形接線的電動(dòng)機(jī)。一般功率在4千瓦以上的電動(dòng)機(jī)均為三角形接線，由于這種降壓起動(dòng)方式只需改變電動(dòng)機(jī)繞組的接線，無需專門的降壓設(shè)備。圖2-18電動(dòng)機(jī)三相繞組接線形式星形－三角形降壓起動(dòng)控制

1）控制要求：電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)時(shí)為星形連接，以實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后改為三角形連接，以恢復(fù)額定電壓進(jìn)入穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2）實(shí)現(xiàn)方法：（1）接觸器KM1－控制電機(jī)M通電接觸器KM2－控制電機(jī)M三角形連接接觸器KM3－控制電機(jī)M星形連接（2）時(shí)間繼電器KT通電開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器整定值時(shí)使KM3斷電、KM2通電，電動(dòng)機(jī)三角形連接正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)采用星三角起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流是按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。起動(dòng)電流降低了，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。KMFUQSFR電機(jī)繞組A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-主電路電動(dòng)機(jī)的Y-起動(dòng)KM-Y閉合，電機(jī)接成Y形；KM-閉合，電機(jī)接成形。3）線路圖（1）主電路（2）控制電路（3）工作原理星形-三角形降壓起動(dòng)控制電路電機(jī)星-三角啟動(dòng)實(shí)物接線圖星形-三角形降壓起動(dòng)控制的主電路圖2-19星形-三角形降壓起動(dòng)控制主電路延邊三角形降壓起動(dòng)控制電路1起動(dòng)時(shí)將1、2、3三個(gè)出線端接電源;4、5、6分別與8、9、7相連，就構(gòu)成了延邊三角形連接法。此時(shí)相電壓有所降低，起動(dòng)電流也隨之下降，相電壓是隨著電動(dòng)機(jī)繞組不同的抽頭比例而變化的延邊三角形降壓起動(dòng)控制電路1

②主電路分析

KM1、KM3使接點(diǎn)1、2、3接三相電源，67、48、59對應(yīng)端接在一起構(gòu)成延邊三角形接法，用于降壓起動(dòng)。

KM1、KM2使接點(diǎn)16、24、35接在一起，構(gòu)成△連接，用于全壓運(yùn)行?？刂齐娐放cY-△起動(dòng)控制電路相同，不再分析。延邊三角形降壓起動(dòng)2①原理：繞組連接6-8、4-9、5-7構(gòu)成延邊三角形接法，繞組連接1-5、2-6、3-4為△接法。圖2-20延邊三角形-三角形降壓起動(dòng)控制主電路圖2-21星形-三角形降壓起動(dòng)和沿邊三角形-三角形降壓起動(dòng)的幾種控制電路星形-沿邊三角-三角形降壓起動(dòng)控制電路圖2-22星形-沿邊三角-三角形降壓起動(dòng)控制電路三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)方法的比較2.3.3異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路交流異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩種。機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的機(jī)械制動(dòng)裝置有電磁抱閘制動(dòng)、電液閘制動(dòng)、帶式制動(dòng)和盤式制動(dòng)等。電氣制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)與原轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)距，迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。電氣制動(dòng)方法有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、阻容制動(dòng)、發(fā)電制動(dòng)等。1、機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)的特點(diǎn)：停車準(zhǔn)確，不受中途斷電或電氣故障的影響而造成事故。機(jī)械制動(dòng)的制動(dòng)力矩在一定范圍內(nèi)可以克服任何外加力矩，例如當(dāng)提升重物時(shí)，由于抱閘的作用力，可以使重物停留在需要的高度，這是電氣制動(dòng)所不能達(dá)到的。但是制動(dòng)時(shí)間越短，沖擊振動(dòng)越大。機(jī)械制動(dòng)需要在電動(dòng)機(jī)的軸伸端安裝機(jī)械制動(dòng)裝置，這柯對某些空間位置比較緊湊的生產(chǎn)機(jī)械來說就有些困難的。機(jī)械制動(dòng)一般應(yīng)用在起重卷揚(yáng)等設(shè)備上。機(jī)械制動(dòng)制動(dòng)原理：斷電電磁抱閘制動(dòng)方式：電磁抱閘的電磁線圈通電時(shí)，電磁力克服彈簧的作用，閘瓦松開，電動(dòng)機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

電磁離合器的電磁線圈通電，動(dòng)、靜摩擦片分離，無制動(dòng)作用，電磁線圈斷電，在彈簧力的作用下動(dòng)、靜摩擦片間產(chǎn)生足夠大的摩擦力而制動(dòng)。3、控制電路分析啟動(dòng)時(shí)，接觸器KM線圈通電時(shí)，其主觸點(diǎn)接通電動(dòng)機(jī)定子繞組三相電源的同時(shí)，電磁線圈YB通電，抱閘（動(dòng)摩擦片）松開，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。停止時(shí)，接觸器KM線圈斷電—>電動(dòng)機(jī)M斷電—>電磁鐵線圈YB失電—>實(shí)現(xiàn)抱閘或電磁制動(dòng)。電磁抱閘制動(dòng)控制電路圖2-26電磁抱閘制動(dòng)控制電路2、反接制動(dòng)反接制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)向定子繞組中通入反向序的電壓，給轉(zhuǎn)子一個(gè)反向轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)向反方向旋轉(zhuǎn)的力，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降到零，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至接近零時(shí)及時(shí)將電源切除，以防電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)。（1）單向反接制動(dòng)控制電路圖2-27單向反接制動(dòng)控制電路（1）單向反接制動(dòng)控制電路（2）可逆反接制動(dòng)控制電路圖2-28電動(dòng)機(jī)可逆反接制動(dòng)控制電路缺點(diǎn)

主電路沒有限流電阻，反接制動(dòng)電流大，一般用于小功率電動(dòng)機(jī)的控制。具有反接制動(dòng)電阻的正反向反接制動(dòng)控制電路圖2-29具有反接制動(dòng)電阻的正反向反接制動(dòng)控制電路3、能耗制動(dòng)控制電路能耗制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源之后在定子繞組上加一個(gè)直流電壓，即通入的直流電流在定子繞組中產(chǎn)生一個(gè)靜止磁場，由于轉(zhuǎn)子的慣性而旋轉(zhuǎn)切割磁力線，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用以達(dá)到制動(dòng)的目的。根據(jù)能耗制動(dòng)時(shí)間控制原則，可用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制，也可以根據(jù)能耗制動(dòng)速度原則，用速度繼電器進(jìn)行控制。(1)．單向能耗制動(dòng)控制電路圖2-30單向能耗制動(dòng)控制電路圖2-30單向能耗制動(dòng)控制電路（2）可逆能耗制動(dòng)控制電路圖2-31可逆能耗制動(dòng)控制電路2.2.4繞線型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電路三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路可以通過滑環(huán)外串接可變電阻來減小起動(dòng)電流，以達(dá)到提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。在一般要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的場合下。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子回路電阻的方法很多，有分段調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)兩種。分段調(diào)節(jié)有時(shí)間原則調(diào)節(jié)，電流原則調(diào)節(jié)，速度原則調(diào)節(jié)以及綜合原則調(diào)節(jié)等。連續(xù)調(diào)節(jié)有頻敏變阻器、變阻器、水電阻器調(diào)節(jié)等多種方式。1.時(shí)間原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路轉(zhuǎn)子繞組串接三相起動(dòng)電阻，一般接成星形。在起動(dòng)前，起動(dòng)電阻全部接入電路，起動(dòng)過程中電阻被逐段地短接。短接的方式有三相電阻不平衡短接法和三相電阻平衡短接法兩種。不平衡短接是每相的起動(dòng)電阻輪流被短接，平衡短接是三相的起動(dòng)電阻同時(shí)被短接。串接在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的起動(dòng)電阻，無論采用不平衡或平衡短接法，其作用基本相同。對于凸輪控制器，各對觸頭閉合順序一般按不平衡短接法設(shè)計(jì)，這樣使得控制電路簡單，采用不平衡短接法。凡是起動(dòng)電阻用接觸器來短接時(shí)，全部采用平衡短接法。時(shí)間原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路

圖2-23時(shí)間原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路2、電流原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路圖2-24電流原則轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)控制電路3、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)控制電路圖2-25轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)控制電路2.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計(jì)程序一、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則

1．最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要來源于生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝的要求。

2．設(shè)計(jì)方案要合理。在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、便于操作和維修，不要盲目追求高指標(biāo)和自動(dòng)化。

3．機(jī)械設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)應(yīng)相互配合。許多生產(chǎn)機(jī)械采用機(jī)電結(jié)合控制的方式來實(shí)現(xiàn)控制要求，因此要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用維護(hù)方便等方面協(xié)調(diào)處理好機(jī)械和電氣的關(guān)系。

4．確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地工作。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)、編制出設(shè)備制造和使用維修過程中所必須的圖紙、資料等。圖紙包括電氣原理圖、電氣系統(tǒng)的組件劃分圖、元器件布置圖、安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板圖、電器元件安裝底板圖和非標(biāo)準(zhǔn)件加工圖等。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包含原理設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)兩個(gè)部分：

1、原理設(shè)計(jì)內(nèi)容（l）擬訂電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書。（2）確定電力拖動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)。（3）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。

二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)、內(nèi)容（4）選擇電器元件，制訂元器件明細(xì)表。（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。

2、工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容（l）設(shè)計(jì)電氣總布置圖、總安裝圖與總接線圖。（2）設(shè)計(jì)組件布置圖、安裝圖和接線圖。（3）設(shè)計(jì)電氣箱、操作臺及非標(biāo)準(zhǔn)元件。（4）列出元件清單。（5）編寫使用維護(hù)說明書。

1、擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)，又是設(shè)備竣工驗(yàn)收的依據(jù)。由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)部門、設(shè)備使用部門和任務(wù)設(shè)計(jì)部門等共同完成。電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中，主要包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作要求及工藝過程介紹。（2）電力拖動(dòng)的方式及控制要求等。（3）聯(lián)鎖、保護(hù)要求。（4）自動(dòng)化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。（5）操作臺、照明、信號指示、報(bào)警方式等要求。（6）設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。（7）其它要求。

2、確定電力拖動(dòng)方案電力拖動(dòng)方案選擇是電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，也是以后各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)和先決條件。

三、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

主要從幾個(gè)方面考慮電力拖動(dòng)方案：（1）拖動(dòng)方式的選擇：電力拖動(dòng)方式，獨(dú)立拖動(dòng)？集中拖動(dòng)？（2）調(diào)速方案的選擇：大型、重型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，應(yīng)盡可能采用無級調(diào)速；精密機(jī)械設(shè)備為保證加工精度也應(yīng)采用無級調(diào)速；對于一般中小型設(shè)備，在沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。（3）電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)要與負(fù)載特性適應(yīng)恒功率負(fù)載？恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載？在選擇電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)，使電動(dòng)機(jī)得到充分合理應(yīng)用。

3、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇基本原則（1）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速的要求選擇電動(dòng)機(jī)的種類。（2）工作過程中電動(dòng)機(jī)容量要得到充分利用。（3）根據(jù)工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。

4、選擇控制方式控制方式要實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)方案的控制要求。隨著現(xiàn)代電氣技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)的控制方式從傳統(tǒng)的繼電接觸器控制向PLC控制、CNC控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等方面發(fā)展，控制方式越來越多?？刂品绞降倪x擇應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下，最大限度地滿足工藝的要求。

5、設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，并合理選用元器件，編制元器件明細(xì)表。

6、設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的各種施工圖紙。

7、編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。

一、電氣控制原理電路的基本設(shè)計(jì)方法電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法有分析設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。

1、分析設(shè)計(jì)法分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)（單元電路）或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當(dāng)沒有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)。

優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)方法簡單，無固定的設(shè)計(jì)程序，它容易為初學(xué)者所掌握，在電氣設(shè)計(jì)中被普遍采用；

缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)出的方案不一定是最佳方案，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全時(shí)會影響線路工作的可靠性。

第二節(jié)電氣控制原理電路設(shè)計(jì)的方法與步驟

2、邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，從生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)要求和工藝要求出發(fā)，將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電，觸點(diǎn)的閉合與斷開，主令電器的接通與斷開看成邏輯變量，根據(jù)控制要求將它們之間的關(guān)系用邏輯關(guān)系式來表達(dá)，然后再化簡，做出相應(yīng)的電路圖。優(yōu)點(diǎn)是能獲得理想、經(jīng)濟(jì)的方案。

缺點(diǎn)是這種方法設(shè)計(jì)難度較大，整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜，還要涉及一些新概念，因此，在一般常規(guī)設(shè)計(jì)中，很少單獨(dú)采用。二、電氣原理圖設(shè)計(jì)的基本步驟（l）根據(jù)確定的拖動(dòng)方案和控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖。（2）設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。設(shè)計(jì)時(shí)按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進(jìn)行。（3）繪制總原理圖。（4）恰當(dāng)選用電器元件，并制訂元器件明細(xì)表。三、原理圖設(shè)計(jì)的一般要求

1、電氣控制原理應(yīng)滿足工藝的要求在設(shè)計(jì)之前必須對生產(chǎn)機(jī)械的工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際加工情況有充分的了解，并在此基礎(chǔ)上來考慮控制方式，起動(dòng)、反向、制動(dòng)及調(diào)速的要求，設(shè)置各種聯(lián)鎖及保護(hù)裝置。

2、控制電路電源種類與電壓數(shù)值的要求對于比較簡單的控制電路，往往直接采用交流380V或220V電源，不用控制電源變壓器。對于比較復(fù)雜的控制電路，應(yīng)采用控制電源變壓器，將控制電壓降到110V或48V、24V。對于操作比較頻繁的直流電力傳動(dòng)的控制電路，常用220V或110V直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路，常采用24V直流電源供電。

交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

6V，24V，48V，110V（優(yōu)選值），220V，380V，50Hz。直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種：

6V，12V，24V，48V，110V，220V。

（1）電器元件的工作要穩(wěn)定可靠，符合使用環(huán)境條件，并且動(dòng)作時(shí)間的配合不致引起競爭。復(fù)雜控制電路中，在某一控制信號作用下，電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，常常有幾個(gè)電器元件的狀態(tài)同時(shí)變化，考慮到電器元件總有一定的動(dòng)作時(shí)間，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”。而對于開關(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