电气控制线路设计基础

逻辑与电路
0 1 1
② 逻辑或——触点并联
• KM＝KA1＋KA2
KA1 KM
逻辑或真值表
KA1 KA2 0 1 0 1 KM 0 1 1 1
KA2
0 0
逻辑或电路
1 1
③ 逻辑非
• KM＝ KA
逻辑非真值表
KA
KM
KA 1
KM 0 1
逻辑非电路
0
④ 逻辑函数的化简
• • • • • • • • • 1）交换律 A· B＝B· A；A十B＝B十A 2）结合律 A· (B· C)＝(A· B)· C A十(B十C)＝(A十B)十C 3）分配律 A· (B十C)＝A· B十A· C； A十B· C＝ (A十B)· (A十C) 4）吸收律 A十AB＝A；A· (A十B)＝A A十 B＝A十B； 十A· B＝ 十B A A A 5）重迭律 A· A＝A；A十A＝A 6）非非律 =A A 7）反演律
⑶ 在控制线路中应避免出现寄生电 路。
HL1
SB1
SB2
KM2
KM1
FR
当电动机过载热继 电器FR动作时， 线路就出现了寄 生电路（虚线）
KM1 KM1 SB3
KM2 HL2
KM2
⑷在线路中应尽量避免许多电器依次动作才 能接通另一个电器的控制线路。
KA
KA1
KA
KA1 KA2
KA1 KA2
KA1
• 一般当电动机容量小于11kW时允许直接启动。 • 1.不可逆直接启动控制线路 • 2.正反转控制线路 • 3.行程控制线路 • 4.顺序控制线路
1.不可逆直接启动控制线路
L1 L2 L3
Q
U1 V1 W1
U1
FU2 U1 FU2 U1
1
FU2
1 1
FR
2
FR
2
FR SB1
3
SB1 FU1
U2 V2 W2
二、电气原理图的绘制
• 5.所用图形符号应符合GB4728《电器图用图形符号》 的规定。如果采用上述标准中未规定的图形符号时， 必须加以说明。当GB4728给出几种形式时，选择符号 应遵循以下原则： • (1)应尽可能采用优选形式； • (2)在满足需要的前提下，应尽量采用最简单的形式； • (3)在同图纸中使用同一种形式。 • 6.同一电器元件不同部分的线圈和触点均采用同一文 字符号标明。电工设备文字符号(GB7159—87)见表1-l。
2
SB1
3 3
SB2 SB2 KM
U3 V3 W3
SB2 SB3 4 KM SB3 SB4 KM
5
4
4
KM
FR
V U
KM KM
5 5
KM
6
W
N
N
N
M 3~
（ ba ）带点动的启停控制 (c) 两地控制 （ ）典型启停控制
2.正反转控制线路
L1 L2 L3
Q
U1 V1 W1
U2 U2
FU2
1 1
FU2
④完整的主电路
~
Q
FU1
FU2
KM1
KM2
KM4
KM3 1>
M1
3~
M2
3~
移动电机 完整的主电路
夹紧电机
⑤完整的控制电路
FU2 SB1 SB2 SQ1 KM3 KI SQ2 SQ3 KA1 KA1 KA2 KA1 KA1 KA2 KA2 KA1 KA2 KM1 KM2 KM3 KM4 KA2 SQ1
减少连接导线实例
SB2
SB1 KM
SB1
SB2
KM
KM
KM
(a)不合理
(b)合理
减少通电电器实例
L1 L2 L3 FU2
QS
U1 V1 W1
1
U1 FR
FU2
1
FR
2
FU1
2
SB1 KM1 KM2
4
3
SB1
3
SB2
KM1
4
SB2
KM1
KM2 KT
7
FR
V U W
KM1
5
KT 6 KM2 KT
N
KM1
第四节 典型继电接触控制线路
• 一、笼型电动机直接启动控制线路
• 二、型电动机降压启动控制线路 • 三、笼型电动机制动控制线路 • 四、绕线式异步电动机控制线路
一、笼型电动机直接启动控制线 路
• 笼型电动机直接启动，是指将额定电压直接加在定 子绕组上使电动机启动的方法，也称全压启动。
I ST 3 电源容量（kVA） IN 4 4 电动机额定功率（kW）
①设计主电路
• 主电路由一个 横梁移动电机 和一个横梁夹 紧电机组成 • 每个电机均须 正反转
KM1 ~380V Q
FU1
FU2
KM2
KM4
KM3
M1
3~ 移动电机
M2
3~ 夹紧电机
②设计控制电路
SB1 SB2 KA1 KA2 KA1 KA1 KA2
KA2
KA1
KA2
KM1
KM2
KM3
KM4
控制电路草图
⑶ 逻辑运算
• • • • • • ①逻辑与——触点串联 KM＝KA1· KA2 ②逻辑或——触点并联 KM＝KA1＋KA2 ③逻辑非 KM＝ KA ④逻辑函数的化简
① 逻辑与——触点串联
• KM＝KA1· KA2
逻辑与真值表
KA1 KA2 KM
KA1 0
KA2 0 1 0 1
KM 0 0 0 1
电气控制线路的表示方法：
①
②
安装图，安装图是按照电器实际位置和 实际接线线路，用规定的图形符号画出 来的，这种电路便于安装； 电气原理图，电气原理图是根据工作原 理而绘制的，具有结构简单、层次分明、 便于研究和分析电路的工作原理等优点。
二、电气原理图的绘制
• 1.表示导线、信号通路、连接线等图线都应是交叉和 折弯最少的直线。可以水平布置，也可以采用斜的交 叉线。 • 2.电路或元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排 列，对因果次序清楚的简图，其布局顺序应该是从左 到右或从上到下。 • 3.为了突出和区分某些电路、功能等，导线、信号通 路、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 • 4.元器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不 工作的状态或位置。
第三节 电气控制线路设计基础
• 一、概念 • 二、电气原理图的绘制 • 三、设计电气控制线路的一般原则
一、概念
电气控制线路是由接触器、继电器、按钮、行 程开关等电器组成的控制线路，又称继电-接触 控制线路。 电气控制线路的作用： ①实现对电力拖动系统的启动、制动及调速等运 行的控制； ②实现对拖动系统的保护； ③满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。
③完善和校核
• 横梁放松由行程开关SQ1控制， • 横梁夹紧由电流继电器控制 • 当按下向上移动按钮SB1时，中间继电器KA1通 电，其常开触点闭合，KM1通电，则夹紧电机 作放松运动，同时，其常闭触点断开，实现夹 紧和下移的联锁。 • 当放松完毕，压块就会压合SQ1，其常闭触点 断开，接触器圈KM失电，同时SQ1的常开触点 闭合，接通向上移动接触器KM2，这样，横梁 放松以后，就会自动向上移动。
2
FR
FU1
W2 U2 V2
FR 2 SB1 3 SB1 SB3 SB2 3 KM1 KM1 SB3 KM2 SB2 6 4 KM2
4 7
KM1
KM2
U3 V3 W3
KM2
5 5 7 8
KM1 KM2 KM1
9
KM1 KM2
6
FR
U V W
N N
KM1
KM2
M 3~
（a b ）既有机械联 ）只有电气联锁 锁又有电气联 锁
完整的控制电路
2. 逻辑设计法
• • • • ⑴逻辑变量 ⑵逻辑函数与真值表 ⑶逻辑运算 ⑷举例
⑴ 逻辑变量
• 继电器、接触器线圈通电状态为“1” 状态，线圈断电状态为“0”状态； • 继电器、接触器控制按钮触点闭合状 态为“1”状态，断开状态为“0”状 态。
⑵ 逻辑函数与真值表
• 输入逻辑变量：表示触点状态的逻辑变量； • 输出逻辑变量：表示继电器、接触器等受控元 件的逻辑变量； • 逻辑函数：输入、输出逻辑变量的相互关系； • 真值表：控制线路中输入和输出关系用列表的 方式表达出来。
二、电气原理图的绘制
• 7.线路采用字母、数字、符号及其组合标记。 • ⑴三相交流电源引入线用L1 、L2 、L3标记，中性线用N标记； • ⑵电源开关后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记；用 数字1、2、3等表示分级，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等； • ⑶各电动机支路用三相文字代号后加数字表示，数字中个位表示 电动机代号，十位表示该支路各接点代号，如：U11表示M1电动机 的第一相的第一个接点，U21表示第一相的第二个接点，依此类推； • ⑷电动机绕组首端用U、V、W表示，尾端用U′、V′、W′表示； • ⑸控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下数字组 成。凡是线圈、绕组、触点或电阻、电容等元器件所隔离的线段 都应表以不同的标记。
3.行程控制线路
U2 FU2
1 2
FR
SB1
3
SB2 甲 SQ1 （a） KM1 乙 SQ2 SQ2
5 4
SB3 KM2
7
8
SQ1 KM1
KM2
6 9
KM1
KM2
N （b）
三、设计电气控制线路的一般原则
• 1.在满足生产要求的前提下，控制线路 应力求简单、经济。 • 2.必须保证控制线路工作的可靠和安全。 • 3.必须设有完善的保护环节，以减少事 故的损失。
1.在满足生产要求的前提下，控制线路应力 求简单、经济。
• ⑴尽量选用标准的、常用的、或经过实际考验 过的线路和环节。 • ⑵尽量缩短连接导线的数量和长度。 • ⑶尽量缩减电器的数量，采用标准件，并尽可 能选用相同型号。 • ⑷应减少不必要的触点以简化线路。在控制线 路图设计完成后，应将逻辑关系化成代数式进 行验算，以便得到最简线路。 • ⑸控制线路在工作时，除必要的电器必须通电 外，其余的尽量不通电以节约电能，延长电器 使用寿命。
百度文库
⑴ 正确连接电器的触点
SQ KA1 SQ KA2
SQ KA1 SQ KA2
(a)不合理，可能在两触点 间形成飞弧造成电源短路。
(b)合理，两触点电位相同， 不会造成飞弧。
⑵ 正确连接电器的线圈——许并不许串
既使外加电压是两个线圈额定电压之和， 也是不允许的。因为每个线圈上所分配 到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器 动作总是有先有后，不可能同时吸合。 假如交流接触器KM2先吸合，由于KM2 的磁路闭合，线圈的电感显著增加，因 而在该线圈上的电压降也相应增大，从 而使另一个接触器KM1的线圈电压达不 到动作电压。因此两个电器需要同时动 作时其线圈应该并联连接。
AB AB AB AB
例：电路化简
KA1 KA3 KM KA1 KA2 KM
KA1
KA1
KA2
KA3
KM KA1 KA3 KA1 KA2 KA1 KA3 KA （ KA1 KA2 1 KA3 KA3） KA1 KA1 KA2 KA1 KA2
断路器
QF
FU2 KM
KM
FR 热继电器
M
3~
M
3~
⑶ 过电流保护
⑷ 失压保护
1 SA 0 2 KA U=0 KA
KM
四、电气控制线路设计方法
• 经验设计法：根据生产工艺要求， 利用各种典型的线路环节，直接设 计控制线路。 • 逻辑设计法：根据生产工艺的要求， 利用逻辑代数来分析、设计线路的 方法。
KA2
KA3
KA2
KA3
（a）不合理
（b）合理
3.必须设有完善的保护环节，以减少事 故的损失。 • • • • ⑴短路保护 ⑵过载保护 ⑶过电流保护 ⑷失压保护
⑴ 短路保护
~380V
~380V
熔断器 FU1
断路器
QF
FU2 KM
KM
FR
M
3~
M
3~
⑵ 过载保护
~380V
~380V
熔断器 FU1
5
KT
KM2
6
KM2
M 3~
N
(a)不合理
(b)合理
2.必须保证控制线路工作的可靠和 安全。
• • • • ⑴正确连接电器的触点。 ⑵正确连接电器的线圈——许并不许串 ⑶在控制线路中应避免出现寄生电路。 ⑷在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制 线路。 • ⑸在频繁操作的可逆线路中，正、反向接触器之间不仅要有电气联锁， 而且要有机械联锁。 • ⑹设计的线路应能适应所在电网的情况。根据电网容量的大小、电压 和频率的波动范围 以及允许的冲击电流数值等决定电动机的起动方 式是直接起动还是间接起动。 • ⑺在线路中采用小容量继电器的触点来控制大容量接触器的线圈时， 要计算继电器触点断开和接通容量是否足够。如果不够必须加小容量 接触器或中间接触器，否则工作不可靠。
1、经验设计法
• • • • • 步骤： ⑴了解系统工艺要求。 ⑵设计主电路。 ⑶设计控制电路。 ⑷完善和校核。
• 举例
例：设计龙门刨床横梁升降控制线路
• 工艺要求： • 1）保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现 横梁夹紧或放松； • 2）逻辑关系：当横梁上下移动时，应能自 动按照放松横梁→横梁上下移动→夹紧横 梁→夹紧电机自动停止运动的顺序动作； • 3）横梁在上升与下降时应有限位保护； • 4）横梁夹紧与横梁移动之间及正反向之间 应有必要的联锁。