电气控制技术第4章

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（2）电气控制线路设计
1）主电路设计 A) 三个电机 M1~M3 B） 三个接触器控制 KM1~KM3
在起吊运输设备中也常常采用具有联锁保护功能 的电磁机械制动（俗称电磁抱闸）。
有些场合也采用再生发电制动（回馈制动）。
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4.2.3 电动机的选择
基本原则： 1. 机械特性满足生产机械要求，与负载特性相适 应，运行稳定，调速范围和起、制动性能。 2. 电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装 要求，并适应周围环境的工作条件。
当电源电压恢复时，如果电动机自行起动，则可能 造成设备损坏甚至人身伤亡事故。
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5. 弱磁保护
直流并励电动机、复励电动机在磁场消失时，会引 起电动机“飞车”。
弱磁保护一般采用弱磁继电器。（欠电流继电器 ）
弱磁继电器的吸合值整定为额定励磁电流的0.8倍。
释放值为最小励磁电流的0.8倍。
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6. 极限保护
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4.2.2 电力拖动方案的选择
电力拖动方案：确定电动机的类型、 数量、拖动方式，控制要求，设计 原理图及选择电器元件。
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1. 电气传动方式
（1）单机拖动
一台设备只有一台电动机，通过机械传动链将 动力传送到各个工作机构。
（2）分机拖动
一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机构。
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2. 调速性能
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一些问题
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3) 选择控制参量、确定控制原则 A 反映放松程度的参量 时间继电器； 行程继电器 S1->KM4 B 反映夹紧程度的参量 时间、行程、电流继电器 K3->KM3
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4）设计连锁保护环节 A) K1,K2常闭触点实现横梁移动（KM1,KM2）与 夹紧（KM3）的互锁 B) S2,S3实现横梁上，下行程的限位保护 C) S1 实现移动与夹紧的连锁控制
KM1
KM2
FR1
FR2
M1 ～3
M2 ～3
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控制电路
2 FU3 KM1 KT2 SB1 KM1 SB0 KT1
FR1
1
FU3
KT2
KT1
FR2
KM2
KT2
KT2
如何关KT2？
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皮带传输机电气控制线路设计
（1）工艺要求 A）延时起动预警： 蜂鸣器ＹＶ报警 B）顺序起动 ： M3M2 M1 C）顺序停机: M1M2 M3
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2. 过电流保护
不正确起动，冲击负载会引起很大的电流，
造成电动机或生产机械设备的损坏。
采用过电流继电器KI实现过电流保护
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I>
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3. 过载保护
长期过载运行，其绕组的温升超过允许值
造成电动机的损坏，应设置过载保护
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4. 失压保护
失压保护——防止电压恢复时电动机自行起动
正常工作时，如果电源电压消失，电动机停转。
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对于电网容量不大而起动电流较大的电动机，要 采取限制起动电流的措施，常用的方法有： •在定子电路中串入电阻或电抗， •星三角起动 •延边三角形起动 •使用自耦变压器降压起动等 以免电网电压波动较大而造成事故。
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制动的要求
如果对于制动的性能无特殊要求而电动机又不需 要反转时，则采用反接制动，可使控制线路简化。 在要求制动平稳、准确，而且在制动过程中不允 许有反转可能性时，则宜采用能耗制动方式。
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3. 选择电动机的容量
①恒定负载长期工作制的电动机，保证电动机的 额定功率等于或大于负载所需要的功率； ②变动负载长期工作制的电动机，负载最大时所 需要的功率，温升不超过允许值； ③短时工作的电动机，按电动机的过载能力； ④重复短时工作的电动机，按电动机平均功耗。
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4. 电动机电压的选择，常用为380V、220V。
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4. 2 电气控制线路设计的基本程序
4.2.1 拟定电气设计任务书
简要说明机械设备型号、用途、工艺过程、技术性 能、传动方式及现场环境条件等。 工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表
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技术指标及要求
1. 控制精度，生产效率要求；
2. 用户供电电网；
3. 电力拖动的基本特性；
4. 电气动作的特性； 5. 操作、显示方面的要求； 6. 机床主要电气设备； 7. 原理性方案、技术性能指标。
• 对过载保护、电流保护等环节则采用电流控制。
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4.3 电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计有两种方法； 1. 经验设计法
2. 逻辑设计法
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4.3.1 经验设计法
1. 经验设计法的基本步骤
①主电路设计。电动机的起动、点动、正反转、 制动和调速。 ②控制电路设计。基本控制线路和控制线路特殊 部分的设计，选择控制参量和确定控制原则。
4. 控制系统的工作方式，应在经济、安全的前 提下，最大限度地满足工艺要求。
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4.2.5 控制方式选择
控制方式主要有：
时间控制方式：时间继电器、PLC或微机延时， 时间原则控制 速度控制方式：利用速度继电器或测速发电机， 速度原则的控制。
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电流控制方式：电流继电器
行程控制方式：行程开关或接近开关，位置控制
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3. 简化电气控制线路
（1）合并同类触头
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（2）利用转换触头
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（3）利用二极管的单向导电性
+ + -
（4）逻辑代数对电路化简 减少触头的数目。
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4. 尽量缩短连接导线和长度
设计控制电路时考虑到各元件之间的实际位置，如 控制柜、操作台、限位开关等。
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5. 尽量减少电器不必要的通电时间
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4.1.3 可靠性原则
对于低速为星形联接的双速电机改接成双星形后，转 速和功率都增加一倍，而电动机所输出的转矩却保持 不变，它适用于恒转矩传动。 他激直流电动机的调磁调速属于恒功率调速，而调压 调速则属于恒转矩调速。
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4. 起动和制动要求
起动的要求
机械设备主运动传动系统的起动转矩一般都比较 小，原则上可采用任何一种起动方式。 对于它的辅助运动，在起动时往往要克服较大的 静转矩，所以在必要时可选用高起动转矩的电动 机，或采用提高起动转矩的措施，如对绕线式异 步电动机转子串接对称电阻的起动。
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4.1.4 安全性原则
在自动控制系统中，常用的保护环节有：
•短路保护 •过流保护 •过载保护 •过压保护
•失压保护
•弱磁保护
•超速极限保护
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1. 短路保护
当强大的短路电流引起绝缘损坏及机械损坏
当电路发生短路时，必须迅速而可靠地切断电源。
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采用熔断器作短路保护 当主电机容量较小时，主电路中的熔断器也可兼 作控制电路的短路保护。 当主电机容量较大时，控制电路必须单独设置短 路保护用熔断器。 采用断路器（自动空气开关）作短路保护 它既可以作为短路保护，又可以作为过载保护。
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5）线路的完善与校核 KM4自锁，使其放松到位 6）各元件动作的波形图
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3. 经验设计法举例
有一台二级皮带运输机，分别由M1 、M2 二台电动 机拖动，要求：
（1）按先起动M1，5s后再起动M2； （2）按先停止M2，5s后再停止M1。
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L1 QS 1 FU1
L2
L3
主电路
2
FU2
由于两触头间的电位 相同，就不会造成飞 弧，引起电源短路。 可减少导线段数和缩 短导线长度。
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4. 计算继电器触头断开或接通容量是否足够 加中间继电器 5 频繁操作可逆线路中，要有电气联锁，
还要有机械联锁。
6 适应所在电网的情况
电网容量大小，电压频率的波动，冲击电流。 决定电动机的起动方式是直接起动或是间接起动。
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控制方式的选择
按控制过程的变化参量进行控制的规律
直接过程变化参量； 间接过程变化参量；
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刀架的自动循环控制系统
1 具体要求 A）自动循环： B）无进给切削： C）快速停车：
行程原则控制 时间原则控制 速度原则控制制动
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2 设计步骤
1）主电路：电机正反转，两个接触器 2) 控制电路的基本组成：起、停、自保持 3）控制电路的特殊部分：自动循环控制 4) 设置必要的保护环节：短路、过载 5）综合审查，简化设计
用三相鼠笼式异步电动机，配以齿轮变速箱。
当调速范围D=2~3，调速级数≤2~4时，可采用双 速或多速的鼠笼式异步电动机。
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3. 负载特性
要求电动机的调速特性与负载特性相适应。 恒转矩负载、恒功率负载 例如，双速鼠笼式异步电动机
当定子绕组由三角形联接改接成双星形联接时，转速 增加一倍，功率却增加很少。它适用于恒功率传动。
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7. 避免电器元件依次动作才能接通另一个 电器元件的现象，以增加线路的可靠性。
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8. 防止出现寄生回路
寄生回路：电气控制过程中，意外接通的电路。 寄生回路将破坏电器元件和控制线路的工作顺序或 造成误动作。
热继电器FR起不了保护作用。
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9. 防止线路出现触头竞争现象
KT整定的延时时间太短，甚至小于其瞬时触点的动 作时间，则无法使KT的线圈失电。
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1）自动循环控制线路 两个行程开关S1,S2 (1) 1 －> 2 KM1主触点闭合，正转 (2) 2 ： 压到S2， 电机反转返回 (3) 2 －>1 KM2主触点闭合，反转 (4) 1： 压到S1，电机电器KT1 结合各电器动作配合关系“时间图”进行分析
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3）快速停车 速度继电器KＶ 含正向触点KVZ;反向触点KVF
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说明