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1、机械设备电气控制,7,南通工学院机械工程系,3 继电接触器控制系统设计,3.1 电气设计的主要内容 确定电气设计的技术条件和任务书； 选择电力拖动与控制方案； 选择电动机及其它电器元件，制定电器元件明细表； 设计电气控制原理图； 绘制机电设备的电气装配图和接线图； 设计电气柜、操作台、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件； 编写设计计算说明书和使用说明书。,一、电气设计的技术条件,任务书中，除简要说明所设计的机电设备名称、型号、用途、工艺过程、技术性能、传动参数以及现场工作条件外，还须说明： 用户供电电网的种类、电压、频率及容量； 有关电力拖动的基本特性； 有关电气控制的特性； 有关操作方面
2、的要求； 机电设备主要电器元件的布置草图。,二、电力拖动形式的选择,1、传动方式 单电机拖动（单独拖动） 多电机拖动（分立拖动） 2、调速性能 重型或大型设备：电气无级调速 精密机械设备：电气无级调速 一般中小型设备：三相笼型异步电动机+齿轮变速箱；双速或多速笼型异步电动机,二、电力拖动形式的选择,3、负载特性 机床主运动为恒功率负载，进给运动为恒转矩负载； 电动机的调速特性应与负载特性相适应。 双速异步电动机：YY为恒功率调速YYY为恒转矩调速 他励直流电动机：改变励磁为恒功率调速改变电压为恒转矩调速4、起动、制动和反向要求,三、电气控制方式的选择,1、可靠性 系统应尽可能简化2、方案 继电
3、接触器 可编程控制器（PLC） 数控 微机控制 3、方式 时间控制 速度控制 行程控制 电流控制,3.2 电动机的选择,一、电动机容量的选择 电动机的额定容量由允许温升决定，选择电动机功率的依据是负载功率 1、主拖动电动机容量的选择 统计类比法 分析计算法 2、进给拖动电动机容量的选择 进给拖动与主拖动共用一台电动机时，计算主拖动电动机功率即可； 进给拖动采用单独电动机时，按快速移动所须功率选择。,二、电动机额定电压的选择,1、直流电动机（与电源电压相一致） 直流发电机供电：常用220V或110V，大功率电动机可提高到600800V，甚至1000V 晶闸管整流装置供电：Z3型电动机增加160V
4、、440V电压等级， Z2型电动机增加180V、340V、440V电压等级 2、交流电动机（与供电电网电压相一致） 一般车间电网电压为380V，因此，中小型异步电动机额定电压为220/380（/Y联结）及380/600（/Y联结）两种,三、电动机额定转速的选择,额定功率相同的电动机，额定转速愈高，其体积愈小，重量愈轻，价格愈低。因此，选用高速电动机较为经济。但机械传动机构复杂。 对于工作于长期工作制（即连续工作时很少起、制动）的工作机械：原则上应选用额定转速较高的电动机，但应考虑初始投资、占地面积和维护费用。 对于工作于短时工作制（即经常起、制动及反转）的工作机械：应考虑额定转速对起、制动时间
5、和起、制动过程中能量损耗的影响，以过渡过程能量损耗最小为选择依据。 异步电动机常用额定转速：3000，1500，1000，750，600 r/min 同步电动机常用额定转速：1500 r/min,四、电动机结构型式的选择,按安装位置分：卧式、立式 按工作环境分：开启式、防护式、封闭式、防爆式 机床电气设备通用技术条件中规定：机床应采用全封闭扇冷式电动机。机床上推荐使用防护等级最低为IP44的交流电动机。某些场合必须采用强迫通风。 常用Y系列三相异步电动机为封闭自扇冷式笼型异步电动机，安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准和DIN42673标准。 YD系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同
6、类先进产品相当，供配套出口及引进设备替换。,3.3 电气控制线路的设计,一、电气控制线路设计的一般要求 1）满足生产机械的工艺要求，能按照工艺要求准确、可靠地工作； 2）线路结构力求简单、经济； 3）安全、可靠，具有必要的保护装置和联锁环节，误操作时不致于发生重大事故； 4）操作、维修方便。,二、电气控制线路电源的选择,三、电气控制线路的设计方法,经验设计法：从满足生产工艺要求出发，按照电动机的控制方法，利用各种基本控制环节和基本控制原则，借鉴典型的控制线路，把它们综合地组合成一个整体来满足生产工艺要求。 逻辑设计法：根据生产工艺的要求，利用逻辑代数方法这一数学工具来分析、化简、设计控制线路。
7、逻辑表示方法：继电器等元件线圈 通电为“1”，失电为“0”继电器等元件触点 闭合为“1”，断开为“0”按钮、行程开关 压下为“1”，复位为“0”常用K、KM、ST表示继电器、接触器、行程开关的常开触点，用 K 、KM 、ST 表示继电器、接触器、行程开关的常闭触点,逻辑代数运算法则：,四、电气控制线路的设计规律,f(KM)=K1K2K3 f(K0)=K1K2K3Knf(K10)=ST01ST02ST03ST0nf(K12)=ST1ST2ST3STn,1、动合触点串联（逻辑“与”）,f(KM)=K1+K2+K3 f(KM)=SB1(SB3+SB4+KM)SB2,2、动合触点并联（逻辑“或”）,3、动断触点串联 4、动断触点并联,5、电路保护（逻辑“非”）,f(KM)=K,五、电气控制线路设计中应注意的问题,1、尽量避免不必要的联锁动作现象；,2、正确联接电器线圈；电器线圈的一端应接在电源的同一端交流电器线圈不能串联使用,3、尽量减少电器触点数；,4、避免出现寄生电路；,5、尽量减少联接导线的数量与长度；,6、尽量减少电器不必要的通电时间；7、应考虑各种联锁关系及完善的保护措施；8、应考虑有关操纵、故障检查、检测仪表、信号 指示、报警以及照明等要求。,
