电气原理图设计
为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计
电气工艺设计
为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计
第一节 电气控制设计的原则和内容
一,电气控制设计的原则
1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求
2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠
3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作
4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量
二,电气控制设计的基本内容
1电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖动方案和控制方式
3)确定电动机的类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2 电气工艺设计内容
1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择
一,电力拖动方案的确定
1,拖动方式的选择
2,调速方案的选择
3,电动机调速性质应与负载特性相适应
二,拖动电动机的选择
(一)电动机选择的基本原则
1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应
2)电动机的容量要得到充分的利用
3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境
4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机
(二)根据生产机械调速要求选择电动机
一般---三相笼型异步电动机,双速电机
调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机
调速高---直流电动机,变频调速交流电动机
(三)电动机结构形式的选择
根据工作性质,安装方式,工作环境选择
(四)电动机额定电压的选择
(五)电动机额定转速的选择
(六)电动机容量的选择
1,分析计算法:
此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量
第三节 电气控制电路设计的一股要求
一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求
设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充
分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求,
安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求
二,对控制电路电流,电压的要求
应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级电气控制电
各常用的电压等级如表10-2所示
三,控制电路力求简单,经济
1尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装
立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度如图10-l
2尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度
3尽量减少电器元件触头的数目在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行
的可靠性例如图10-2a所示
4尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障如图10-3a所示
四,确保控制电路工作的安全性和可靠性
1正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示
在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接
2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障
3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中意外接通的电路叫寄生电路
4在控制电路中控制触头应合理布置
5在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力
6,避免发生触头"竞争","冒险"现象
竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争"
冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险"
7采用电气联锁与机械联锁的双重联锁
五,具有完善的保护环节
电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等
六,要考虑操作,维修与调试的方便
第四节 电气控制电路设计的方法与步骤
一,电气控制电路设计方法简介
设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法
分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路
逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路
在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电
器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量输人,输出逻辑变量之间的相互关
系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构所以,根据控制要求,将
这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数
式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查
和优化,以期获得较为完善的设计方案
二,分析设计法的基本步骤
分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是:
l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路
2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动,
反向和调速等的基本控制环节
3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊
环节
4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节
5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步
3设计控制电路的特殊环节
第五节 常用控制电器的选择
一,接触器的选择
一般按下列步骤进行:
1接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器
2接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用
3接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定
4接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为
式中I——接触器主触头额定电流(A);
H ——经验系数,一般取l～14;
P——被控电动机额定功率(kw);
U——被控电动机额定线电压(V)
当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用
5接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压
6接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头
7接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择
二,电磁式继电器的选择
应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择
1电磁式电压继电器的选择
根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型
表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途
交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1l-12倍整定
交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的03-05倍整定,释放电压按其额定电压的007-02倍整定
2电磁式电流继电器的选择
根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型
过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器
欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护
过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1回一13倍整定一般绕线型转子异步电动机的起动电流按25倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的11-30倍整定
欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的085倍整定
3电磁式中间继电器的选择
应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求
三,热继电器的选择
热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑
1热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用
对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器
2热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的095-105倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的06一08倍
对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器
对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择
四,时间继电器的选择
1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同
2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型
3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量
4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合
5)延时时间:应满足电气控制电路的要求
6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调
五,熔断器的选择
1一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器
(2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流
(3)熔断器熔体额定电流
1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍
大于负载的额定电流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A)
2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即
IRN≥(15~25)IN
轻载时系数取15,重载时系数取25
3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即
IRN≥(3~35)IN
4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为
IRN≥(15~25)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A);
∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A)
(4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差
2快速熔断器的选择
(l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的15-2倍因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,一般取1,5-2
(2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值
当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为
IRN≥15IGN
式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A)
六,开关电器的选择
(一)刀开关的选择
刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择
(1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品
(2)根据线路电压和电流来选择刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的15倍以上
(3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同
(二)组合开关的选择
组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择选择时应掌握以下原则:
(1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通
(2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品
(3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用
(4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器
(三)低压断路器的选择
低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择
(1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致
(3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬时动作整定电流(A);
Is——线路中的尖峰电流若负载是电动机,则Is为起动电流(A);
K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数当动作时间大于20ms时,取
K=135;当动作时间小于 20ms时,取 K=17
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压
(四)电源开关联锁机构
电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜
门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安
全保护
七,控制变压器的选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择
(1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合
(2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量
l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取11-125
2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为
ST≥06 ∑PXC +15∑Pst
式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W)
第六节 电气控制的施工设计与施工
一,电气设备总体配置设计
组件的划分原则是:
l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等
2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量
3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰
4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起
5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起
电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有:
l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子
2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件
3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件
总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置
二,电气元器件布置图的设计
电气元器件布置图是指将电气元器件按一定原则组合的安装位置图电气元器件布置的依据是各部件的原理图,同一组件中的电器元件的布置应按国家标准执行
电柜内的电器可按下述原则布置:
l)体积大或较重的电器应置于控制柜下方
2)发热元件安装在柜的上方,并将发热元件与感温元件隔开
3)强电弱电应分开,弱电部分应加屏蔽隔离,以防强电及外界的干扰
4)电器的布置应考虑整齐,美观,对称
5)电器元器件间应留有一定间距,以利布线,接线,维修和调整操作
6)接线座的布置:用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧;用于与柜外电气
元件连接的接线座应布置在柜的下部,且不得低于200mrn
一般通过实物排列来确定各电器元件的位置,进而绘制出控制柜的电器布置图布置图
是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制,并标明各元件间距尺寸,同时还要标明进出线的数
量和导线规格,选择适当的接线端子板和接插件并在其上标明接线号
三,电气控制装置接线图的绘制
根据电气控制电路图和电气元器件布置图来绘制电气控制装置的接线图接线图应按以
下原则来绘制:
1)接线图的绘制应符合GB69883—1997《电气技术用文件的编制 第3部分:接线图
和接线表》中的规定
2)电气元器件相对位置与实际安装相对位置一致
3)接线图中同一电器元件中各带电部件,如线圈,触头等的绘制采用集中表示法,且
在一个细实线方框内
4)所有电器元件的文字符号及其接线端钮的线号标注均与电气控制电路图完全相符 5)电气接线图一律采用细实线绘制,应清楚表明各电器元件的接线关系和接线去向,其连接关系应与控制电路图完全相符连接导线的走线方式有板前走线与板后走线两种,一般采用板前走线对于简单电气控制装置,电器元件数量不多,接线关系较简单,可在接线图中直接画出元件之间的连线对于复杂的电气装置,电器元件数量多,接线较复杂时,一般采用走线槽走线,此时,只要在各电器元件上标出接线号,不必画出各元件之间的连接线
6)接线图中应标明连接导线的型号,规格,截面积及颜色
7)进出控制装置的导线,除大截面动力电路导线外,都应经过接线端子板端子板上
各端钮按接线号顺序排列,并将动力线,交流控制线,直流控制线,信号指示线分类排开
四,电力装备的施工
(一)电气控制柜内的配线施工
1)不同性质与作用的电路选用不同颜色导线:交流或直流动力电路用黑色;交流控制
电路用红色;直流控制电路用蓝色;联锁控制电路用桔**或**;与保护导线连接的电路
用白色;保护导线用黄绿双色;动力电路中的中线用浅蓝色;备用线用与备用对象电路导线
颜色一致
弱电电路可采用不同颜色的花线,以区别不同电路,颜色自由选择
2)所有导线,从一个接线端到另一个接线端必须是连续的,中间不许有接头
3)控制柜常用配线方式有板前配线,板后交叉配线与行线槽配线,视控制柜具体情况
而定
(二)电柜外部配线
丨)所用导线皆为中间无接头的绝缘多股硬导线
2)电柜外部的全部导线(除有适当保护的电缆线外)一律都要安放在导线通道内,使
其有适当的机械保护,具有防水,防铁屑,防尘作用
3)导线通道应有一定裕量,若用钢管,其管壁厚度应大于1——;若用其他材料,其壁
厚应具有上述钢管相应的强度
4)所有穿管导线,在其两端头必须标明线号,以便查找和维修
5)穿行在同一保护管路中的导线束应加人备用导线,其根数按表10-6的规定配置
(三)导线截面积的选用
导线截面积应按正常工作条件下流过的最大稳定电流来选择,并考虑环境条件表107
列出了机床用导线的载流容量,这些数值为正常工作条件下的最大稳定电流另外还应考虑
电动机的起动,电磁线圈吸合及其他电流峰值引起的电压降
五,检查,调整与试运行
主要步骤:
1检查接线图:在接线前,根据电气控制电路图即原理图,仔细检查接线图是否准确
无误,特别要注意线路标号与接线端子板触点标号是否一致
2检查电器元件 对照电器元件明细表,逐个检查所装电器元件的型号,规格是否相
符,产品是否完好无损,特别要注意线圈额定电压是否与工作电压相符,电器元件触头数是
否够用等
3检查接线是否正确 对照电气原理图和电气接线图认真检查接线是否正确为判断
连接导线是否断线或接触是否良好,可在断电情况下借助万用表上的欧姆档进行检测
4进行绝缘试验 为确保绝缘可靠,必须进行绝缘试验试验包括将电容器及线圈短
接;将隔离变压器二次侧短路后接地;对于主电路及与主电路相连接的辅助电路,应加载
2skV的正弦电压有效值历时1分钟,试验其能否承受;不与主电路相连接的辅助电路,应
在加载2倍额定电压的基础上再加 IkV,且历时 1分钟,如不被击穿方为合格
5检查,调整电路动作的正确性 在上述检查通过后,就可通电检查电路动作情况
通电检查可按控制环节一部分一部分地进行注意观察各电器的动作顺序是否正确,指示装
置指示是否正常在各部分电路工作完成正确的基础上才可进行整个电路的系统检查在这
个过程中常伴有一些电器元件的调整,如时间继电器,行程开关等这时,往往需与机修钳
工,操作人员协同进行,直至全部符合工艺和设计要求,这时控制系统的设计与安装工作才
算全面完成
什么是寄生元件效应
理想状态下,导线是没有电阻,电容和电感的而在实际中,导线用到了金属铜或铝,它的电阻率不为0。,如果导线横截面不大，又足够长,累加的电阻也相当可观
两条平行的导线,如果互相之间有电压差异,就相当于形成了一个平行板电容器
通电的导线周围会形成磁场（特别是电流变化时）,磁场会产生感生电场,会对电子的移动产生影响,可以说每条实际的导线包括元器件的管脚都会产生感生电动势,这也就是寄生电感
导线的寄生效应分三种:寄生电阻，寄生电感和寄生电容。在直流或者低频情况下,这种寄生效应不明显而在交流特别是高频条件下,影响就不可忽视了
电气人员进行换向时应得到
寄生元件效应就是电阻和电抗的区别。电阻在交流电路里不改变电流或电压的相位，而电抗改变电流或电压的相位，含j的量表示电抗的大小和是感性负载或容性负载。而电阻不改变电流或电压相位，所以就没有j项。
寄生元件是电路中电子元件产生的附加元件，而且多半不是设计时想要的。例如，电阻器被设计用来产生阻抗，然而它实际也会产生不需要的寄生电容。
电路中不可避免的会有寄生元件，所有导体都包括电阻及电感，而根据对偶性，这样的导体中一定有电容。元件设计者也无法完全去除寄生元件，只能设法减少寄生元件的影响。
最常见的寄生元件是零件接脚的寄生电阻及电感，以及零件接脚封装上的寄生电容。对于像变压器及电感器等绕线元件，最明显的寄生效应是绕线各匝之间的寄生电容，绕线的寄生电容会使得元件在某特定频率发生共振，因此元件在该频率无法发挥电感器的作用。
扩展资料
集总电路
寄生元件一般都会用集总电路来表示，不过这不一定都适用，例如上述绕线元件中的寄生电容不是在一个特定的位置，比较适合用分散元件模型。有时元件设计者可以利用寄生元件的效应来达到元件特殊的功能，例如螺旋谐振器。
每个集总元件基本现象时可用数学方式表示，并建立多种实际元件的理想模型。而电阻、电容、电感、电压源和电流源都只是储存或消耗电能磁场的元件，因此都视为集总元件，而且因为只有两个端口，所以也称之为二端元件，除此之外，集总电路还需要理想变压器、耦合电感、受控源等四端元件。
寄生元件也有非线性的，一般非线性的寄生元件是指在集成电路中的寄生结构，原因是二个或多个电子元件之间有PN结，因此产生了非设计时想要的电子特性。
电气设计要领
1充分了解生产工艺要求和设备情况
电气控制是为满足生产工艺的要求服务的，所以了解生产工艺对机电设备的具体要求，对机电设备的工作情况事先做好全面的了解，是电气控制设计的基础。应当提前深入现场调研，收集机电设备的运转信息，结合技术人员和现场操作人员的实际工作经验，进行电气控制设计。
2使线路简明经济
21减少触点，简化线路在满足生产工艺要求的前提下，触点数目越少，线路越简单，工作可靠性越高，故障率越低，所以要尽量减少不必要的触点。通常可以采取的方法有以下四点：（1）合并同类触点。（2）转换触点方式。（3）利用二极管的单向导电减少触点数目。（4）通过逻辑代数减少触点。
22减少连接导线数量和长度电气控制线路应该基于实际情况，合理安排电气设备和原件的位置排布及实际连线，使连接导线数量最少，长度最短。所以当同一电器的不同触点，应该尽可能设计成实用的公共连接线。
保证电控线路可靠性
正确连接电路线圈，防止短路应该注意电器线圈与电气触头分离分布，电源一侧为线圈，电源另一侧为触头，相邻的触头尽量接在同电位端。这样的话，当某一电器触点发生故障，也不至于引起电源的短路。交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定的电压之和，也不允许两个电器原件的线圈形成串联。两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联，可在ka线圈电路中单独串接km的常开触点。
避免出现寄生电路寄生电路是指线路工作时，发生故障而接通的电路。寄生电路会破坏电器元件和控制线路的工作次序，或造成误动作，所以应该尽量避免。可将指示灯与其相应的接触器线圈并联，避免寄生回路。
避免发生触头"竞争","冒险"现象触头竞争是指当控制电路状态发生变换时,电路中的电器元件的触头状态也随之发生变换。由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往会有不按时序动作的情况发生,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,可能引起通电的电器失电，从而电路无法正常工作。这种现象称为电路的"竞争"。触头冒险是指对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险"。
确保控制线路安全性
短路保护短路时的强大电流容易导致各种电气设备和元件的绝缘受损和机械损坏，所以，需要设置相应的短路保护机制以求迅速可靠地切断电源。可以采取的措施有：利用熔断器作为短路保护电路，利用自动开关作短路保护。
过电流保护过电流常见的问题情况有：机电设备错误启动或负载过大会引起电动机产生很大的过电流；过大的冲击负载会引起电动机产生过大的冲击电流，从而电动机换向器损坏；过大的电动机转矩会使生产机械的机械传动部分受到损坏。可采取的解决措施是利用过电流继电器来保护电路。
过载保护机电设备电动机长期过载运行时，绕组温升将超过允许值，从而损坏电动机。要多采用具有反时限特性的热继电器加以保护，并同时装备熔断器或者过流继电器配合辅助运用。
便于操作、维修
机电设备电气控制的具体安装与配线过程中，电器元件需留备用触点，必要时留备用元件；为检修方便，应设置电气隔离，避免带电检修；为调试方便，控制要简单，能快速实现从两种方式间的转换。为了便于在生产机械旁调试，应该设置多点控制；操作回路较多的情况下，如果要求正反转及调速，就需要采用主命令控制器代替许多按钮。
总结
在机电设备的电气控制中需要注意的问题还有很多，如避免许多电器依次动作才能接通另一电器的现象，考虑检测仪表、信号指示、报警及照明等要求，本文无法一一例举。但是，一个可遵循的基本原则是：既要考虑到电气控制线路正常工作的情况，也要充分考虑发生故障时的状况和可能引起的后果，并事先合理安排线路，对后果加以控制。只有做好这些工作，机电设备电气控制工作才能高效的进行，我国的机电一体化工程才会加速发展。
电气原理图设计
为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计
电气工艺设计
为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计
第一节 电气控制设计的原则和内容
一,电气控制设计的原则
1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求
2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠
3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作
4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量
二,电气控制设计的基本内容
1电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖动方案和控制方式
3)确定电动机的类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2 电气工艺设计内容
1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择
一,电力拖动方案的确定
1,拖动方式的选择
2,调速方案的选择
3,电动机调速性质应与负载特性相适应
二,拖动电动机的选择
(一)电动机选择的基本原则
1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应
2)电动机的容量要得到充分的利用
3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境
4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机
(二)根据生产机械调速要求选择电动机
一般---三相笼型异步电动机,双速电机
调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机
调速高---直流电动机,变频调速交流电动机
(三)电动机结构形式的选择
根据工作性质,安装方式,工作环境选择
(四)电动机额定电压的选择
(五)电动机额定转速的选择
(六)电动机容量的选择
1,分析计算法:
此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量
第三节 电气控制电路设计的一股要求
一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求
设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充
分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求,
安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求
二,对控制电路电流,电压的要求
应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级电气控制电
各常用的电压等级如表10-2所示
三,控制电路力求简单,经济
1尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装
立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度如图10-l
2尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度
3尽量减少电器元件触头的数目在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行
的可靠性例如图10-2a所示
4尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障如图10-3a所示
四,确保控制电路工作的安全性和可靠性
1正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示
在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接
2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障
3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中意外接通的电路叫寄生电路
4在控制电路中控制触头应合理布置
5在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力
6,避免发生触头"竞争","冒险"现象
竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争"
冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险"
7采用电气联锁与机械联锁的双重联锁
五,具有完善的保护环节
电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等
六,要考虑操作,维修与调试的方便
第四节 电气控制电路设计的方法与步骤
一,电气控制电路设计方法简介
设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法
分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路
逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路
在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电
器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量输人,输出逻辑变量之间的相互关
系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构所以,根据控制要求,将
这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数
式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查
和优化,以期获得较为完善的设计方案
二,分析设计法的基本步骤
分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是:
l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路
2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动,
反向和调速等的基本控制环节
3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊
环节
4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节
5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步
完善和简化电路a
三,分析设计法设计举例
下面以横梁升降机构的电气控制设计为例来说明分析设计法设计电气控制电路的方法与
步骤
在龙门刨床上装有横梁升降机构,加工工件时,横梁应夹紧在立柱上,当加工工件高低
不同时,则横梁应先松开立柱然后沿立柱上下移动,移动到位后,横梁应夹紧在立柱上所
以,横梁的升降由横梁升降电动机拖动,横梁的放松,夹紧动作由夹紧电动机,传动装置与
夹紧装置配合来完成
(一)横梁升降机构的工艺要求:
(1)横梁上升时,自动按照先放松横梁一横梁上升一夹紧横梁的顺序进行
(2)横梁下降时,自动按照放松横梁一横梁下降一横梁回升一夹紧横梁的顺序进行
(3)横梁夹紧后,夹紧电动机自动停止转动
(4)横梁升降应设有上下行程的限位保护,夹紧电动机应设有夹紧力保护
(二)电气控制电路设计过程
1主电路设计: 横梁升降机构分别由横梁升降电动机MI与横梁夹紧放松电动机W拖
动巴两台电动机均为三相笼型异步电动机,均要求实现正反转因此采用KM1I,KM2
KM3,KM4四个接触器分别控制M1和M2的正反转,如图10-9所示
2控制电路基本环节的设计:由于横梁升降为调整运动,故对M1采用点动控制,一个
点动按钮只能控制一种运动,故用上升点动按钮犯 与下降点动按钮明 来控制横梁的升降,但在移动前要求先松开横梁,移动到位松开点动按钮时又要求横梁夹紧,也就是说点动按钮要控制KMI-KM4四个接触器,所以引入上升中间继电器KA1与下降中间继电器KA2,再由中间继电器去控制四个接触器于是设计出横梁升降电气控制电路草图之一,如图10-9所示
3设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
工作,同时使升降电动机MI工作,带动横梁上升按下上升点动按钮,中间继电器KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下你用地 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮犯,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧在夹紧过程中行程开关 SQI复位,因此 KM3应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断
3)横梁的下降仍按先放松再下降的方式控制,但下降结束后需有短时间的回升运动,该回升运动可采用断电延时型时间继电器进行控制时间继电器KT的线圈由下降接触器 KMZ常开触头控制,其断电延时断开的常开触头与夹紧接触器KM3常开触头串联后并接于上升电路中间继电器KAI常开触头两端这样,当横梁下降时,时间继电器KT线圈通电吸合,其断电延时断开的常开触头立即闭合,为回升电路工作作好准备当横梁下降至所需位置时,松开下降点动按钮田KMZ线圈断电释放,时间继电器KT线圈断电,夹紧接触器
3设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
IW,同时使升降电动机 MI工作,带动横梁上升按下上升点动按钮犯,中间继电器
KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开
始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下 SQI,
用明 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈
的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮肥,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧在夹紧过程中,行程开关地 复位,因此 KM应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断KM3线圈通电吸合,横梁开始夹紧此时,上升接触器KMI线圈通过闭合的时间断电器KT常开触头及KM3常开触头而通电吸合,横梁开始回升,经一段时间延时,延时断开的常开触头KT断开,KMI线圈断电释放,回升运动结束,而横梁还在继续夹紧,夹紧到一定程度,过电流继电器动作,夹紧运动停止此时的横梁升降电气控制电路设计草图如图10-10
所示
4设计联锁保护环节
横梁上升限位保护由行程开关SQZ来实现;下降限位保护由行程开关SQ3来实现;上
升与下降的互锁,夹紧与放松的互锁均由中间继电器KAI和KAZ的常闭触头来实现;升降
电动机短路保护由熔断器FUI来实现;夹紧电动机短路保护由熔断器FUZ实现;控制电路
的短路保护由熔断器F[J3来实现
综合以上保护,就使横梁升降电气控制电路比较完善了,从而得到图10-11所示完整的
横梁升降机构控制电路
第五节 常用控制电器的选择
一,接触器的选择
一般按下列步骤进行:
1接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器
2接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用
3接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定
4接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为
式中I——接触器主触头额定电流(A);
H ——经验系数,一般取l～14;
P——被控电动机额定功率(kw);
U——被控电动机额定线电压(V)
当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用
5接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压
6接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头
7接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择
二,电磁式继电器的选择
应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择
1电磁式电压继电器的选择
根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型
表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途
交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1l-12倍整定
交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的03-05倍整定,释放电压按其额定电压的007-02倍整定
2电磁式电流继电器的选择
根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型
过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器
欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护
过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1回一13倍整定一般绕线型转子异步电动机的起动电流按25倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的11-30倍整定
欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的085倍整定
3电磁式中间继电器的选择
应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求
三,热继电器的选择
热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑
1热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用
对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器
2热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的095-105倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的06一08倍
对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器
对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择
四,时间继电器的选择
1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同
2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型
3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量
4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合
5)延时时间:应满足电气控制电路的要求
6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调
五,熔断器的选择
1一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器
(2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流
(3)熔断器熔体额定电流
1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍
大于负载的额定电流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A)
2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即
IRN≥(15~25)IN
轻载时系数取15,重载时系数取25
3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即
IRN≥(3~35)IN
4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为
IRN≥(15~25)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A);
∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A)
(4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差
2快速熔断器的选择
(l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的15-2倍因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,一般取1,5-2
(2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值
当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为
IRN≥15IGN
式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A)
六,开关电器的选择
(一)刀开关的选择
刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择
(1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品
(2)根据线路电压和电流来选择刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的15倍以上
(3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同
(二)组合开关的选择
组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择选择时应掌握以下原则:
(1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通
(2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品
(3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用
(4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器
(三)低压断路器的选择
低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择
(1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致
(3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬时动作整定电流(A);
Is——线路中的尖峰电流若负载是电动机,则Is为起动电流(A);
K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数当动作时间大于20ms时,取
K=135;当动作时间小于 20ms时,取 K=17
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压
(四)电源开关联锁机构
电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜
门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安
全保护
七,控制变压器的选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择
(1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合
(2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量
l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取11-125
2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为
ST≥06 ∑PXC +15∑Pst
式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W)
第六节 电气控制的施工设计与施工
一,电气设备总体配置设计
组件的划分原则是:
l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等
2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量
3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰
4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起
5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起
电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有:
l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子
2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件
3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件
总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置
二,电气元器件布置图的设计
电气元器件布置图是指将电气元器件按一定原则组合的安装位置图电气元器件布置的依据是各部件的原理图,同一组件中的电器元件的布置应按国家标准执行
电柜内的电器可按下述原则布置:
l)体积大或较重的电器应置于控制柜下方
2)发热元件安装在柜的上方,并将发热元件与感温元件隔开
3)强电弱电应分开,弱电部分应加屏蔽隔离,以防强电及外界的干扰
4)电器的布置应考虑整齐,美观,对称
5)电器元器件间应留有一定间距,以利布线,接线,维修和调整操作
6)接线座的布置:用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧;用于与柜外电气
元件连接的接线座应布置在柜的下部,且不得低于200mrn
一般通过实物排列来确定各电器元件的位置,进而绘制出控制柜的电器布置图布置图
是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制,并标明各元件间距尺寸,同时还要标明进出线的数
量和导线规格,选择适当的接线端子板和接插件并在其上标明接线号
