电控技术设计要求及任务书讲解

1、继电-接触器控制电路基本环节分析题目

1．下图为一错误的正反转电路，试指出其中错误并加以改正。

2．试设计可以两地操作的对一台电动机实现连续运转和点动工作的电路。

3．分析下图工作原理。

4．下图所示的正反转控制电路（主电路略）中，想达到以下两条要求：（1）能实现正反转；（2）两个方向运转时能过载保护。试分析线路图有何错误。

5．分析下图工作原理。

6．为了调整某加工工件的位置，需要对电动机实现正反转点动控制。试画出其控制线路图（包括主电路），并说明工作原理。

7．有人设计出下图所示的具有过载保护的正转控制线路，试分析线路图的错误。

8．分析下图工作原理。

2继电器、接触器电气控制系统的设计

目前，一些简单设备的控制系统仍采用继电器-接触器控制，也称常规控制或传统控制。尽管数控系统和可编程控制器控制越来越多，但是，一方面传统设备、没有改造的设备拥有量还较多，另一方面数控化有较长的发展过程，而且一些简单系统根本不需要微机控制。因此，学习和掌握机械设备继电器、接触器电气控制系统的设计是极为重要的。本章主要叙述电气控制设计的基本原则、基本内容、电力拖动方案和电动机的选择。

一、电气控制设计的基本原则、基本内容和设计程序：

设计工作的首要问题是必须树立正确的设计思想，树立工程实践的观点，这是高质量完成设计任务的根本保证。

（一）电气控制设计的基本原则：

在设计过程中，通常应遵循以下几个原则：

1.最大限度满足机械设备和工艺对电气控制系统的要求。

2.在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济和实用，不宜盲目追求自动化和

高指标。

3.把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用安全、可靠。

4.妥善处理机械与电气的关系，要从工艺要求、制造成本、机械电气结构的复杂性和使用维护等方面综合考虑。

（二）电气控制设计的基本内容：

电气控制设计包括原理设计与工艺设计两个基本部分。

1、原理设计内容：

①拟订电气控制设计任务书。

②选择拖动方案、控制方式和电动机。

③设计并绘制电气原理图和选择电器元件并制订元器件目录表。

④对原理图各连接点进行编号。

2、工艺设计内容：

①根据电气原理图（包括元器件表），绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。

②电器元件布置图的设计与绘制。

③电气组件和元件接线图的绘制。

④电气箱及非标准零件图的设计。

⑤各类元器件及材料清单的汇总。

⑥编写设计说明书和使用维护说明书。

（三）电气控制设计的一般程序:

设计程序一般是先进行原理设计再进行工艺设计，详细的设计程序同前述设计内容的排序相同。除电气设计任务书以外，其余内容后面要详述。

设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设备竣工验收的依据。基本内容为：

①给出机械及传动结构简图、工艺过程、负载特性、动作要求、控制方式、调速要求及

工作条件。

②给出电气保护、控制精度、生产效率、自动化程度、稳定性及抗干扰要求。

③给出设备布局、安装、照明、显示和报警方式等要求。

④目标成本与经费限额、验收标准及方式等。

二、电力拖动方案确定原则和电动机的选择：

（一）电力拖动方案确定原则：

交流电机特别是笼型异步电动机结构简单、运行可靠、价格低廉、维修方便、应用广泛，所以在选择电力拖动方案时，首先应尽量考虑笼型异步电动机，只有那些要求调速范围大和频繁起制动的机械设备，才考虑采用直流或交流无级调速系统。因此，应依机械设备对调速的要求来考虑电力拖动方案。

1、对于一般无特殊调速指标要求的机械设备，应优先采用笼型异步电动机。

2、对于要求电气调速的机械设备，应根据调速技术要求，如调速范围、调速平滑性、

调速级数和机械特性硬度来选择电力拖动方案。

①若调速D=2~3（其中D=n max/n min）,额定负载下，调速级数≤2~ 4，一般采用可变极数

的双速或多速笼型异步电动机。

②若D=3~10，且要求平滑调速时，在容量不大的情况下，应采用带滑差电磁离合器的

笼型异步电动机拖动方案。

③若调速D=10~100，可采用晶闸管直流或交流调速拖动方案。

电力拖动系统设计时，电动机的调速性质应与负载特性相适应

调速性质是指在整个调速范围内转矩和功率与转速的关系，有恒功率和恒转矩输出两种。以车床为例，其主运动需要恒功率传动，进给运动则要求恒转矩传动。若采用双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形改成双星形连接时，转速由低速升为高速，而功率却增加很少，适用于恒功率传动。但当定子绕组由低速的星形连接改成双星形连接后，转速和功率都增加一倍，而电动机输出转矩却保持不变，适用于恒转矩传动。

（二）电动机的选择

机械设备的运动部分大多数由电动机驱动。因此，正确地选择电动机具有重要的意义。

1．电动机结构形式的确定

一般来说，应采用通用系列的普通电动机，只有在特殊场合才采用某些特殊结构的电动机，以便于安装。

在通常的环境条件下，应尽量选用防护式（开启式）电动机。对易产生悬浮飞扬的铁屑或废料、或者切消液、工业用水等有损于绝缘的介质能侵入电动机的场合，应采用封闭式为宜。煤油冷却切削刀具或加工易燃合金的机械设备应选用防爆式电动机。

2．电动机容量的选择

正确地选择电动机容量具有重要意义。电动机容量选得过大是浪费，且功率因数降低；选得过小，会使电动机因过载运行而降低使用寿命。

电动机容量选择的依据是机械设备的负载功率。若机械设备总体设计中确定的机械传动功率为P1，则所需电动机的功率P为：

P=P1/η

式中，η为机械传动效率，一般取为0.6~0.85。

3．电动机转速的选择

笼型异步电动机的同步转速有3000、1500、750和600r/min等几种。一般情况下选用同步转速为1500r/min的电动机。因为这个转速下的电动机适应性强，而且功率因数和效率也较高。对于一定容量，转速选得越低，则电动机的体积就越大，价格也越高，并且功率因数和效率也越低。但选得太高，则增加了机械部分的复杂程度。

4．笼型异步电动机的系列

Y系列电动机是全国统一设计的新系列产品，它具有效率高、起动转矩大、噪声低、振动小、性能优良、外形美观等优点，功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会标准。

一般电动机的铭牌上有名称、型号、功率、电压、电流、频率、接法、工作方式、绝缘等级、产品编号、重量、生产厂家和出厂日期等栏。

若电压写380V，接法写Δ联接，表示定子绕组的额定电压为380V，应接成Δ联接。若电压写380V/220V，接法写Y/Δ联接，表明电源线电压为380V，应接成Y联接；电源线电压为220V，应接成Δ联接。

电流是指电动机绕组的输入电流。如果写有两个电流值，表示定子绕组在两种接法时的输入电流。

三、电气控制线路的设计

机械设备电气原理图包括机械设备电气控制线路图和电气元器件目录表，它的设计是设备电气系统设计的中心环节，而电气控制线路的设计又是这一环节的核心内容。在总体方案确定之后的具体设计是从电气原理图开始的,各项设计要求和指标主要是通过电气原理图来实现的，同时，它又是工艺设计和编制各种技术资料的依据。

（一）电气原理图设计的基本方法

电气原理图的设计是在拖动方案及控制方式确定之后进行的。在具体设计时，熟练掌握下面几种基本方法的应用是极为重要的。