《电气控制设计基础》PPT课件

速和功率都增加了一倍，而电动机所输出的转矩
却保持不变，故适用于恒转矩传动。再如，他励 直流电动机改变电压调速的方法属于恒转矩调速； 而改变励磁的调速方法属于恒功率调速。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案
1. 电力拖动方式的确定 2. 调速方式的确定 3. 负载特性 4. 起动、制动和反向要求 许多机电设备主轴的起动、停止、正反转 运动，只要条件允许最好要由电动机来完成。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
3.电动机额定转速的选择
额定功率相同时，额定转速高的电动机体
积小、价格便宜，且效率和功率因数也高，因 此选用高速电动机较为经济。但如果生产机械 所需转速较低，而且电动机转速很高，就会使 减速机构的结构复杂。因此应通过综合分析来
确定电动机的额定转速。
一般中小型设备：
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 1. 电力拖动方式的确定 2. 调速方式的确定 3. 负载特性
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
3. 负载特性
机电设备的各个工作机构，可具有各 不相同的负载特性[P=f(n)，T=f(n)],主要 分为恒转矩型和恒功率型。如车床的主轴、 龙门刨工作台的传动等为恒功率负载，而 机床的进给则为恒转矩负载。
⑴.确定电动机额定功率的方法：
计算法
统计法
类比法
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
⑴.确定电动机额定功率的方法： 计算法 根据机械负载变化的规律，绘制 电动机的负载图，然后依此计算电动机的温升曲 线，从而确定电动机的额定功率。 通过对相同类型的生产机械所选 用的电动机的额定功率进行统计和分析，从中找 出电动机额定功率与生产机械主要参数间的关系， 得到相应的电动机的额定功率的计算方法，作为 选用电动机额定功率的主要依据。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
驱动电机是否需要制动，应视机电设备工 作循环的长短而定。比如对于某些高速高效金 属切削机床，为了便于测量和装卸工件或更换 刀具，宜采用电动机制动。若要求迅速制动， 则可采用反接制动。反接制动更适合于制动后 并反向运行的场合。若要求制动平稳、准确， 即在制动过程中不允许有反转的可能时，宜采 用能耗制动方式。在起重运输设备中，也常采 用具有联锁保护功能的电磁机械制动。
⑸机电设备主要的电器元件（如电动机、执行 电器和行程开关等）的布置草图。 总之，设计技术条件（任务书）要由参与 设计的各方面人员根据所设计的机电设备的总 体技术要求共同探讨拟定的。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 电气传动形式的选择，是以后各部分 设计内容的基础。不同的电气传动形式对 于机电设备的整体结构和性能有着重大的 影响。具体内容如下：
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
1.电动机类型的选择
⑤. 对只需要几种速度，而不要求无级调 速的生产设备，为了简化变速机构，可选用多 速异步电动机。 ⑥. 对要求大范围无级调速，且要求经常 起动、制动、正反转的生产设备，则可选用带 调速装置的直流电动机或带变频调速装置的鼠 笼式异步电动机。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 1. 电力拖动方式的确定 2. 调速方式的确定
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
2. 调速方式的确定
机电设备的调速性能是由其使用功能决定的。 例如金属切削机床，根据工件尺寸、材料性质、 切削量、刀具特性、加工精度等的不同，需采用 不同的切削速度，以保证产品质量和提高生产效 率。实现机电设备的调速可采用液压的、机械的 和电气的方法。具体选择调速方案时可考虑：
◆对预选的电动机进行校核：通常先校核发 热与温升，然后校核短时过载能力，对鼠笼式异 步电动机还要校核其起动能力，各项校核均通过 后，预选的电动机便可得以确定；如果有一项校 核未通过，则应从第二步起从新进行，直到通过 为止。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机 1.电动机类型的选择 2.电动机额定功率的选择 3.电动机额定转速的选择
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
T P T P
T P
T P
n1
n2
n
n1
n2
n
在选择电动机的调速方案时，要使电动机的 调速特性与负载特性相适应，以求得电动机充分 合理的应用。
4-1 电气控制线路设计的基本内容
例如，双速笼型异步电动机，当定子绕组由 △形联结改接成 YY联结时，转速增加一倍,而功 率却增加很少，因此它适用于恒功率传动；但对 于低速为Y形联结的双速电动机改接成YY形后,转
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 §4-1（了解 三.选择电动机 四、控制电源与导线的选择 §4-2（掌握） 五.设计电气控制线路图 六.选择电器元件，制定电器元件明细表 七.设计电器柜、操作台、配电板等 八.绘制电器安装图和接线图 §4-3(熟悉) 九.编写设计计算说明书和使用说明书
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机 1.电动机类型的选择 2.电动机额定功率的选择
⑴.确定电动机额定功率的方法： ⑵.确定电动机额定功率的步骤：
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
⑵.确定电动机额定功率的步骤： ◆计算生产机械的负载功率； ◆根据负载功率，预选电动机的额定功率；
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
主运动及进给运动， 应尽可能采用无级调速。这有利于简化机械 结构，缩小齿轮箱体积，降低制造成本。 坐标镗床、精密磨 床、数控机床以及某些精密的机械手，为了 保证加工精度和动作的准确性，便于自动控 制，也应采用电气无级调速方案。
重型或大型设备:
精密机械设备：
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 1. 电力拖动方式的确定 拖动方式包括： 单电机拖动 多电机拖动
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
单电机拖动，是指由一台电动机来拖动一台设
备，电机通过机械传动部分将动力传送到该设备的 每一个工作机构。这种拖动方式电气控制部分简单， 但机械部分结构复杂。 多电机拖动，是指由多台电动机来分别驱动一 台机电设备的各个工作机构。这种拖动方式不仅大 大简化了机械传动机构，减小了机械传动累积误差， 而且控制灵活，使生产设备便于实现自动化。因此 现代化的机电传动基本上是采用这种拖动方式。
统计法
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
是调查研究经过长期运行考验的 同类型或相近类型的生产机械所选用的电动机的 额定功率，再考虑不同工作条件的影响，来确定 所需电动机的额定功率。
类比法
确定电动机额定功率的实用方法比较简单， 但有一定的局限性，它们不能考虑到具体生产机 械的实际工作特点，在合理选用时还需要有一定 的实际运行经验和设计经验。因此，用实用方法 选择的电动机，最好再通过实验进行校验。
⑶有关电气控制的基本特性，如电气控制的基 本方式、自动工作循环的组成、自动控制的动作顺 序，电气保护要求及联锁条件等； ⑷有关操作方面的要求，如操作台的样式及布 置、操作按钮的设置和作用，测量仪表的种类以及 显示、报警和照明要求等；
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书）
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书）
⑴用户供电电网的种类、电压、频率及容量；
⑵有关电力拖动的基本特性，如运动部件的数
量和用途、负载特性、调速范围和平滑性，电动机
的起动、反向和制动要求等；
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书）
例如对于没有特殊 要求的普通机床，可选用不调速的、经济可靠 的三相笼型异步电动机，配以适当级数的齿轮 变速箱。为了简化传动系统，扩大调速范围， 也可采用多速(双速、三速或四速)的笼型异步 电动机。在选择笼型异步电动机的同步转速时， 应在满足技术要求的情况下，选用较低的同步 转速，以简化机械传动机构。
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机 1.电动机类型的选择 2.电动机额定功率的选择
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
2.电动机额定功率的选择
确定电动机的额定功率主要考虑两个因素： 一是电动机的发热与温升；二是电动机的短时过 载能力。此外，对于鼠笼式异步电动机还要考虑 其起动能力。
第四章 电气控制设计基础
学习要求： 熟悉电气控制线路的设计步骤及 设计规律，在了解电气控制系统技术 条件（任务书）的拟定及电力拖动形 式选择的基础上，着重掌握电气控制 线路的基本设计方法 。
第四章 电气控制设计基础
工业生产中遇到的机电设备很多，但其电气 控制系统的设计原则和设计方法大体相同。一台 机电设备一般由机械部分和电气部分组成。电气 部分的设计通常是和机械部分的设计同时进行的。 电气设计是机电设备设计工作的重要组成部分。 电气部分设计的好坏直接影响到机电设备的使用 效能及其先进性。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机
选择电动机的基本依据： 在满足生产设备对拖动系统静态和动 态特性要求的前提下，力求电动机结构简 单、运行可靠、维护方便、成本低廉。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
）
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备电气控制线路设计的基本步骤:
一.拟定技术条件（任务书）
电气控制线路的技术条件，通常是以设计技术 任务书的形式表示的。它作为整个系统设计的主要 依据，除了要简要说明所设计的机电设备的名称、 型号、用途、工艺过程、技术性能、传动参数以及 现场的工作条件外，还必须包含以下内容：
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
机电设备主运动传动系统的起动转矩一般 都比较小，因此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。
另外，还要考虑电网容量。对于电网容量 不大而起动电流较大的电动机，一定要采取限 制起动电流的措施，如串电阻降压起动等，以 免电网电压波动较大而造成事故。
机电设备电气控制线路设计的基本步骤: 一.拟定技术条件（任务书） 二.选择传动形式与控制方案 三.选择电动机 1.电动机类型的选择
①.不需要调速且对起动性能也无过高要求的 设备，应优先选择鼠笼式异步电动机(例如YL型、 JS型、Y系列等)
§4-1 电气控制线路设计的基本内容
1.电动机类型的选择
②.对于要求经常起、制动，且负载转矩较大、 又有一定调速要求的机电设备，应考虑选用绕线 式异步电动机。 ③.需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作 速度时，应优先选用同步电动机。 ④.对于需要大起动转矩和恒功率调速的生产 设备，宜采用直流串励或复励电动机。
电动机是机电设备的主要动力器件，在选择 时首先要选择合适的功率。功率过大，设备投资 大，同时电动机欠载运行，使效率和功率因数降 低，造成浪费；相反，功率过小，电动机过载运 行，过热使电动机的寿命降低，或者不能充分发 挥设备的效能。 另外，电动机的转速、电压、结构类型等 的选择也要综合考虑。
§4-1 电气控制线路设计的基本内容