继电器接触器电气控制系统设计

时间：2022-10-01 00:06:32 电气自动化毕业论文我要投稿

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继电器接触器电气控制系统设计

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　　摘要：目前常用的生产机械仍应用继电器接触器控制系统，学会继电器接触器电气控制系统的设计则至关重要，本文对继电器接触器电气控制系统的设计进行了简单的阐述，使大家对设计有了一定的了解。

　　关键词：机床;电气控制;设计

　　引言

　　随着新产品、新技术的不断发展，生产机械的控制已经越来越趋于自动控制，但常用的生产机械目前仍应用继电器接触器控制系统。而生产机械种类繁多，其电气控制设备各异，本文以机床电力装备设计为主线，叙述电力拖动方案的选择，电动机容量的计算，电气控制电路的设计，常用电器元件的选择以及机床电力装备的施工设计等。

　　1 电气控制系统设计的基本原则和主要内容

　　任何一台机械设备的结构型式和使用功能与其电气自动化程度有着十分密切的联系，因此机床电气设计应与机械设计同时进行并相互配合。对于电气设计人员来说，必须对机床机械结构、加工工艺有一定的了解，这样才能设计出符合机床要求的电气控制设备。

　　在电气控制系统设计中，应最大限度地满足生产机械对电气控制的要求，在满足控制要求的前提下，力求电气控制系统简单、经济、便于操作、维修方便、安全可靠地工作。

　　机床电气控制设计的基本内容有：

　　1)确定电力拖动方案;

　　2)选择电动机容量、结构型式和容量;

　　3)设计机床电气控制电路图;

　　4)选择机床电器，列出电器元件明细表;

　　5)绘制装配图和接线图;

　　6)编写设计计算说明书和使用说明书。

　　2 电力拖动方案的确定

　　电力拖动方案选择是电气设计主要内容之一，也是电气设计的基础和先决条件。首先根据机床工艺要求和机床结构及运动部件情况来选择电动机的数量，然后根据机床各运动机构的调速范围来选择调速方案。

　　2.1 拖动方式的选择

　　电力拖动方式有单电机拖动与多电机拖动两种。电力传动发展的趋势是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式。在具体选择时，应根据工艺及结构具体情况决定电动机数量。

　　2.2 调速方案的选择

　　一般金属切削机床的主运动和进给运动都要求具有一定的调速范围。为此，可采用齿轮变速调速、液压调速、双速或多速电动机及电气的无极调速等。在选择调速方案时，可从以下几点考虑：

　　1)重型或大型设备的主运动及进给运动，应尽可能采用无极调速。这有利于简化机械结构，减小齿轮箱体积，降低制造成本，提高机床效率。

　　2)精密机械设备如座标镗床、精密磨床、数控机床等，为保证加工精度，便于自动控制，应采用电气无极调速。

　　3)一般中小型设备如普通机床，在没有特殊要求时，可选用经济、简单、可靠的三相笼型感应电动机，配以适当级数的齿轮变速箱。有时为简化结构、扩大调速范围，也可采用双速或多速笼型感应电动机。在选用笼型感应电动机的额定转速时，应满足工艺条件要求，选用二级、四极或更低的同步转速，以便简化机械传动链，降低齿轮减速箱的制造成本。

　　3 电动机的选择

　　正确的选择电动机具有重要意义，确定完电动机的数量后电动机的选择包括电动机种类、结构型式、额定转速和额定功率的选择。

　　3.1 电动机选择的基本原则

　　1)电动机应满足生产机械提出的有关机械特性的要求;

　　2)电动机在工作过程中，功率能被充分利用;

　　3)电动机的结构型式适合周围环境要求。

　　3.2 根据生产机械调速要求选择电动机种类

　　感应电动机结构简单、价格便宜、维修方便，但启动及调速性能不如支流电动机。因此在感应电动机能满足生产需要的场合都应采用感应电动机，仅在启动、制动和调速等方面不能满足要求时才考虑选用直流电动机。今年来，越来越多的直流调速应用领域被交流调速所取代。

　　3.3 电动机型式的选择

　　按生产机械不同工作制相应选择连续、短时及断续周期性工作制的电机。

　　按安装方式不同分为卧式与立式两种，一般选用卧式电动机，只有为简化传动装置才选用立式电动机。

　　按不同工作环境选择电动机的防护型式。开启式适用于干燥及清洁的环境;防护式适用于干燥和灰尘不多，没有腐蚀性和爆炸性气体的环境;封闭式有自冷式、他冷式和封闭式三种，前两种用于潮湿、多腐蚀性灰尘、易受风雨侵蚀的环境，后一种用于浸入水中的机械;隔爆式用于有爆炸危险的环境中。

　　3.4 电动机额定电压的选择

　　交流电动机额定电压应与供电电网电压一致;直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。

　　3.5 电动机额定转速的选择

　　对于额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机尺寸、重量和成本越小。因此选用高速电动机较为经济，但由于生产机械所需转速一定，电动机转速越高，传动机构转速比越大，传动机构越复杂。因此应综合考虑电动机与机械两方面的多种因素来确定电动机的额定转速。

　　3.6 电动机容量的选择

　　电动机的容量反应了它的负载能力，它与电动机的容许温升和过载能力有关。电动机容量的选择有两种方法：一种，是分析计算法;另一种，是调查统计类比法。所谓分析计算法是根据生产机械负载图，在产品目录上预选一台功率相当的电动机，再用此电动机的技术数据和生产机械负载图求出电动机的负载图。最后，按电动机的负载图从发热方面进行检验，并检查电动机的过载能力是否满足要求，如若不合格，则再选一台电动机重新进行计算，直至合格为止。此法计算工作量大，负载图的绘制较为困难。

　　调查统计类比法是在不断总结经验的基础上，选择电动机容量的一种实用方法，但也有一定的局限性。它是将各国同类型先进的机床电动机容量进行统计和分析，从中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再依据我国的实际情况得出相应的计算公式。此外，还有另一种类比法，通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量调查，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。

　　4 电气控制电路图的设计

　　生产机械电气控制电路图的设计有分析设计法与逻辑设计法。

　　分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整电路。当没有现成典型环节运用时，可根据控制要求边分析边设计。

　　这种设计方法易于掌握，但不容易获得最佳设计方案;当经验不足或考虑不周时会影响电路工作的可靠性，应反复审核电路工作情况，有条件时应进行模拟试验，发现问题及时修改，直至电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。

　　逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路。它根据生产过程的工艺要求，将控制电路中的继电器、接触器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，主令元件的接通与断开等，看作逻辑变量，用逻辑函数关系式表示它们之间的逻辑关系，再运用逻辑函数基本公式和运算规律，对逻辑函数进行化简，按化简后的表达式，画出相应的电气原理图。

　　采用逻辑设计法的控制电路，能求得逻辑功能的最简电路，但其整个设计过程较复杂。

　　5 常用控制电器的选用

　　在继电器接触器电气控制电路设计完成后，便应着手选择各种控制电器。正确合理地选择电器元件是电气控制电路安全、可靠工作的重要保证。

　　5.1 接触器的选用

　　1)根据主触头接通或分断电路的电流性质来选择直流还是交流接触器;

　　2)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;

　　3)根据负载的功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级;

　　4)根据被控电路电压等级来选择接触器的额定电压;

　　5)根据控制电路的电压等级来选择接触器线圈的额定电压等级。

　　5.2 热继电器的选用

　　1)根据电动机的接法选择热继电器的类型。热继电器作电动机缺相保护时，若电动机为Y型接法选用普通型热继电器，对于Δ型接法的电动机，采用带断相保护的热继电器。

　　2)根据电动机的额定电流选择热继电器的规格。