電器控制系統(tǒng)設計.ppt

1、第三章 電器控制系統(tǒng)設計,第一節(jié) 電器控制線路的繪圖原則,第二節(jié) 電器控制線路的設計方法,第一節(jié) 電器控制線路的繪圖原則,電氣圖：用電氣圖形符號繪制的圖。是電工領域中最主要的提供信息方式，它提供的信息內容可以是原理、位置、設備制造及接線等。,根據(jù)國家電氣制圖標準，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法繪制，表達設備電氣控制系統(tǒng)的組成結構，工作原理及安裝、調試、維修等技術要求的工程圖。,常用的電氣控制系統(tǒng)圖有電氣原理圖、電器布置圖與安裝接線圖。,一、電氣圖常用的圖形符號、文字符號,圖形符號,文字符號,符號要素,一般符號,限定符號,基本文字符號,輔助文字符號,補助文字符號,通常用于圖樣或其它文件

2、，用以表示一個設備或概念的圖形、標記或字符。,用于電氣技術領域中技術文件的編制，表示電氣設備、裝置和元件的名稱、功能、狀態(tài)和特征。,具有確定意義的簡單圖形，必須同其它圖形組合構成一個設備或概念的完整符號。如接觸器常開主觸點符號，由接觸器觸點功能符號和常開觸點符號組合而成。,表示一類產品和此類產品特征的一種簡單的符號，如電動機可用一個圓圈表示。,提供附加信息的一種加在其它符號上的符號。,單字母符號：,雙字母符號:,文字符號,基本文字符號：,單字母符號：,雙字母符號,按拉丁字母順序將各種電氣設備、裝置和元器件劃分成為23大類，每一類用一個專用單字母符號表示，如“C”表示電容器類，“R”表示電阻器類

3、等。,基本文字符號：,單字母符號：,雙字母符號：,由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成，且以單字母符號在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保護器件類，“FU”則表示為熔斷器。,基本文字符號：,輔助文字符號：,表示電氣設備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征。 如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。,單字母符號：,雙字母符號:,補充文字符號：,當規(guī)定的基本文字符號和輔助文字符號不夠使用時，可按國家標準中文字符號組成規(guī)律和下述原則予以補充。,補充文字符號原則：,在不違背國家標準文字符號編制原則的條件下，可采用國家標準中規(guī)定的電氣文字符號。 在優(yōu)先采用基本和輔助文字符號的前提下，可補

4、充國家標準中未列出的雙字母文字符號和輔助文字符號。 使用文字符號時，應按電氣名詞術語國家標準或專業(yè)技術標準中規(guī)定的英文術語縮寫而成。 基本文字符號不得超過兩位字母，輔助文字符號一般不超過三位字母。文字符號采用拉丁字母大寫正體字，且拉丁字母中“I”和“O”不允許單獨作為文字符號使用。,圖形符號組合示例,一、電氣圖常用的圖形符號、文字符號,部分常用電器的電氣圖形符號和基本文字符號,一般三極電源開關,低壓斷路器,常開觸點 常閉觸點 復合觸點 行程開關,QS,QF,SQ,熔斷器,常開 常閉 復合 按鈕,FU,SB,線圈 主觸點 常開輔助觸點 常閉輔助觸點 接觸器,KM,線圈 常開延時閉合觸點 常閉延時

5、打開觸點 常開延時打開觸點 常閉延時閉合觸點 時間繼電器,KT,部分常用電器的電氣圖形符號和基本文字符號,常開觸點 常閉觸點 速度繼電器,熱元件 常閉觸點 熱繼電器,線圈 常開觸點 常閉觸點 中間繼電器,KS,FR,KA,電磁鐵,YA,線圈 常開觸點 常閉觸點 電壓繼電器,KA,線圈 常開觸點 常閉觸點 電流繼電器,KA,信號燈,HL,直流電動機,M,變壓器,三相 異步電動機,M,轉換開關,SA,U,I,二、電氣原理圖,電氣原理圖是用來表示電路各電氣元件中導電部件的聯(lián)接關系和工作原理的圖。,圖2-1 CW6132型普通車床電氣原理圖,布局：水平布置或垂直布置；主電路和控制電路； 電器元件不畫出

6、實際的外形圖，采用電氣圖形符號和文字符號表示。 同一電器的各個部件可畫在不同的地方，用相同的文字符號標注。 多個同一種類的電器元件，可在文字符號后加上數(shù)字序號加以區(qū)分。 電器元件的可動部分以非激勵或不工作的狀態(tài)和位置的形式表示。 元器件的數(shù)據(jù)和型號，用小號字體標注在電器元件符號的附近，需要標注的元器件的數(shù)量比較多時，可以采用設備表的形式統(tǒng)一給出。 原理圖的繪制要層次分明，各電器元件及觸頭的安排要合理，既要做到所用元件、觸頭最少，耗能最少，又要保證電路運行可靠，節(jié)省連接導線以及安裝、維修方便。 線路交叉點的繪制。,繪制電氣原理圖的原則：,三、電器布置圖,電器元件布置圖是用來表明電氣原理圖中各元器

7、件的實際安裝位置，可視電氣控制系統(tǒng)復雜程度采取集中繪制或單獨繪制。,電器元件的布置應注意以下幾方面：,1）體積大和較重的電器元件應安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元件應安裝在電器安裝板的上面。,2）強電、弱電應分開，弱電應屏蔽，防止外界干擾。,3）需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低。,4）電器元件的布置應考慮整齊、美觀、對稱。外形尺寸與結構類似的電器安裝在一起，以利安裝和配線。,5）電器元件布置不宜過密，應留有一定間距。如用走線槽，應加大各排電器間距，以利布線和維修。,例：CW6132型車床控制盤電器布置圖,圖2-2 CW6132型車床控制盤電器布置圖,例：CW6132型車

8、床電氣設備安裝布置圖,圖2-3 CW6132型車床電氣設備安裝布置圖,四、安裝接線圖,安裝接線圖主要用于電器的安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，通常接線圖與電氣原理圖和元件布置圖一起使用。,電氣接線圖的繪制原則是：,1）各電氣元件均按實際安裝位置繪出，元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制。,2）一個元件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點劃線框起來，即采用集中表示法。,3）各電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標準。,4）各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導線編號相一致。,5）繪制安裝接線圖時，走向相同的相鄰導

9、線可以繪成一股線。,例：電氣安裝接線圖,圖2-4 CW6132型車床電氣互連圖,電氣圖紙規(guī)范,圖 幅 尺 寸 (mm),圖幅尺寸選擇：電氣圖的規(guī)模與復雜程度；能夠清晰地反映電氣圖的細節(jié)； 整套圖紙的幅面盡量保持一致；便于裝訂和管理； CAD 繪制時，輸出設備（打印機、繪圖儀等）對于輸出幅面的限制。,圖框線：根據(jù)圖紙是否需要裝訂以及圖紙幅面的大小確定。,需要裝訂的圖紙的圖框線 A0、A1、A2：a25mm，c10mm 其它： a25mm，c5mm,不需要裝訂的圖紙的圖框線 A0、A1：e20mm 其它： e15mm,圖幅分區(qū)：對各種幅面的圖紙進行分區(qū)表示電氣圖中各個組成部分在圖上的位置，便于直觀

10、反映繪圖的范圍及確定相互之間的關系。,分區(qū)數(shù)一般為偶數(shù)，每一分區(qū)的長度為2575mm，分區(qū)在水平和垂直兩個方向的長度可以不同； 分區(qū)的編號，水平方向用阿拉伯數(shù)字，垂直方向用大寫英文字母。編號從圖紙的左上角開始，分區(qū)代號用行與列兩個編號組合而成。,標題欄：畫在圖框的右下角，繪制方向應該與看圖方向一致。,標準A3圖紙，標題欄可以繪制成通長的格式。 內容：設計單位名稱、用戶單位名稱、專業(yè)名、設計階段、比例尺、設計人、審核人、圖紙名稱、圖紙編號、日期、頁次等。,標題欄格式式樣,圖線：,線型：粗實線、細實線、虛線、點劃線、雙點劃線、加粗實線、較細實線、波浪線、雙折線等。 線寬：0.25mm、0.35mm

11、、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm。 常用圖線上加限定符號或文字符號可表示用途，形成新的圖線符號。 同一套圖紙繪制時，應事先確定23種線寬及平行線距，平行線距不小于粗線寬的兩倍，且不小于0.7mm。,字體：漢字、字母及數(shù)字，書寫端正、清楚，排列整齊，間距均勻。,漢字推薦用長仿宋簡化漢字字體、斜體（右傾與水平線成75角）等。 字母、數(shù)字用直體。 字體大小視幅面大小而定。 字高：20mm、14mm、10mm、7mm、5mm、3.5mm、2.5mm等。 字寬為字高的2/3。 漢字字粗為字高的1/5，數(shù)字及字母的字粗為字高的1/10。,尺寸標記：設備制造加工和工程施工的重要依據(jù)，包括尺寸

12、線、尺寸界限、尺寸起止點（實心箭頭或45斜短劃線構成）及尺寸數(shù)字。,比例：所繪圖形與實物大小的比值。,設備布置圖、平面圖、結構詳圖按比例繪制。 電氣圖多不按比例畫出。 比例號：前面的數(shù)字通常為1，后面的數(shù)字為實物尺寸與圖形尺寸的比例倍數(shù)。 平面圖常用比例：1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、1:500等,注釋：圖示不夠清楚時的補充解釋。,兩種方式： 直接放在說明對象附近； 加標記，注釋放在圖面的適當位置。,詳圖：表示裝置中的部分結構、做法、安裝措施的單獨局部放大圖，被放大部分加以索引標志，置于被放大部分的原圖上。,技術數(shù)據(jù)：元器件、設備等的技術參數(shù)。,三種形式： 標注在圖形側

13、； 標注在圖形內； 加序號以表格的形式列出。,第二節(jié) 電器控制線路的設計方法,人們希望在掌握了電器控制的基本原則和基本控制環(huán)節(jié)后，不僅能分析生產機械的電器控制線路的工作原理，而且還能根據(jù)生產工藝的要求，設計電器控制線路。 電器控制線路的設計方法通常有兩種：經驗設計法和邏輯設計法。,返回,一、 經驗設計法,經驗設計是根據(jù)生產機械的工藝要求和加工過程，利用各種典型的基本控制環(huán)節(jié)，加以修補、補充、完善，最后得出最佳方案。若沒有典型的控制環(huán)節(jié)可采用，則按照生產機械的工藝要求逐步進行設計。 經驗設計法比較簡單，但必須熟悉大量的控制線路，掌握多種典型線路的設計資料，同時具有豐富的實踐經驗。 通常是先采用一

14、些典型的基本環(huán)節(jié)，實現(xiàn)工藝基本要求，然后逐步完善其功能，并加上適當?shù)穆?lián)鎖與保護環(huán)節(jié)。,返回,采用經驗設計法，一般應注意以下幾個問題：,1）線圈的連接。在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個電器線圈，如圖2-33所示。即使外加電壓是兩個線圈額定電壓之和，也是不允許的。,圖2-33 不能串聯(lián)接入兩個電器線圈,1. 保證控制線路工作的安全和可靠性,2）電器觸頭的連接。同一個電器的常開觸頭和常閉觸頭位置靠得很近，不能分別接在電源的不同相上。,圖2-34 電器觸頭的連接,3）線路中應盡量減少多個電器元件依次動作后才能接通另一個電器元件，如圖所示。在圖2-35a中，線圈KA3的接通要經過KA、KA1、KA2三

15、對常開觸頭。若改為圖2-35b，則每一線圈的通電只需經過一對常開觸頭，工作較可靠。,圖2-35 減少多個電器元件依次通電,4）應考慮電器觸頭的接通和分斷能力，若容量不夠，可在線路中增加中間繼電器，或增加線路中觸頭數(shù)目。增加接通能力用多觸頭并聯(lián)連接；增加分斷能力用多 觸頭串聯(lián)連接。 5）應考慮電器元件觸頭“競爭”問題。同一繼電器的常開觸頭和常閉觸頭有“先斷后合”型和“先合后斷”型。,“先斷后合”型：通電時常閉觸頭先斷開，常開觸頭后閉合；斷電時常開觸頭先斷開，常閉觸頭后閉合。 “先合后斷”型：通電時常開觸頭先閉合，常閉觸頭后斷開；斷電時常閉觸頭先閉合，常開觸頭后斷開。 如果觸頭動作先后發(fā)生“競爭”

16、的話，電路工作則不可靠。,2. 控制線路力求簡單、經濟,1）盡量減少觸頭的數(shù)目。盡量減少電器元件和觸頭的數(shù)目，所用的電器、觸頭越少，則越經濟，出故障的機會也越少，如圖2-37所示。,圖2-37 減少觸頭數(shù)目,2）盡量減少連接導線。將電器元件觸頭的位置合理安排，可減少導線根數(shù)和縮短導線的長度，以簡化接線，如圖2-38中，起動按鈕和停止按鈕同放置在操作臺上，而接觸器放置在電氣柜內。從按鈕到接觸器要經過較遠的距離，所以必須把起動按鈕和停止按鈕直接連接，這樣可減少連接線。,圖2-38 減少連接導線,不合理,合理,3）控制線路在工作時，除必要的電器元件必須長期通電外，其余電器應盡量不長期通電，以延長電器

17、元件的使用壽命和節(jié)約電能。,3. 防止寄生電路,控制線路在工作中出現(xiàn)意外接通的電路叫寄生電路。如圖2-39，電動機正轉時過載，則熱繼電器動作時會出現(xiàn)寄生電路，圖中虛線所示，使接觸器KM1不能斷電，起不了保護作用。,圖2-39 寄生電路,4. 應具有必要的保護環(huán)節(jié),1）短路保護 在電器控制線路中，通常采用熔斷器或斷路器作短路保護。 2）過流保護 過電流一般比短路電流要小。采用過電流繼電器和接觸器配合使用。 3）過載保護 通常采用熱繼電器作籠型電動機的長期過載保護。 4）零電壓保護 零電壓保護通常采用并聯(lián)在起動按鈕兩端的接觸器的自鎖觸頭來實現(xiàn)。,二、 邏輯設計法,邏輯設計法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學工具來設計電器控制線路，同時也可以用于線路的簡化。 把電器控制線路中的接觸器、繼電器等電器元件線圈的通電和斷電、觸頭的閉合和斷開看成是邏輯變量，通