繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是小編為大家整理推薦的機(jī)電一體化的論文，歡迎大家閱讀哦!為大家推薦!

　　摘 要：目前常用的生產(chǎn)機(jī)械仍應(yīng)用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，學(xué)會(huì)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則至關(guān)重要，本文對(duì)繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，使大家對(duì)設(shè)計(jì)有了一定的了解。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)床;電氣控制;設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械的控制已經(jīng)越來越趨于自動(dòng)控制，但常用的生產(chǎn)機(jī)械目前仍應(yīng)用繼電器接觸器控制系統(tǒng)。而生產(chǎn)機(jī)械種類繁多，其電氣控制設(shè)備各異，本文以機(jī)床電力裝備設(shè)計(jì)為主線，敘述電力拖動(dòng)方案的選擇，電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算，電氣控制電路的設(shè)計(jì)，常用電器元件的選擇以及機(jī)床電力裝備的施工設(shè)計(jì)等。

　　1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和主要內(nèi)容

　　任何一臺(tái)機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和使用功能與其電氣自動(dòng)化程度有著十分密切的聯(lián)系，因此機(jī)床電氣設(shè)計(jì)應(yīng)與機(jī)械設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行并相互配合。對(duì)于電氣設(shè)計(jì)人員來說，必須對(duì)機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)、加工工藝有一定的了解，這樣才能設(shè)計(jì)出符合機(jī)床要求的電氣控制設(shè)備。

　　在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、便于操作、維修方便、安全可靠地工作。

　　機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容有：

　　1)確定電力拖動(dòng)方案;

　　2)選擇電動(dòng)機(jī)容量、結(jié)構(gòu)型式和容量;

　　3)設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制電路圖;

　　4)選擇機(jī)床電器，列出電器元件明細(xì)表;

　　5)繪制裝配圖和接線圖;

　　6)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書和使用說明書。

　　2 電力拖動(dòng)方案的確定

　　電力拖動(dòng)方案選擇是電氣設(shè)計(jì)主要內(nèi)容之一，也是電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和先決條件。首先根據(jù)機(jī)床工藝要求和機(jī)床結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)部件情況來選擇電動(dòng)機(jī)的數(shù)量，然后根據(jù)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)速范圍來選擇調(diào)速方案。

　　2.1 拖動(dòng)方式的選擇

　　電力拖動(dòng)方式有單電機(jī)拖動(dòng)與多電機(jī)拖動(dòng)兩種。電力傳動(dòng)發(fā)展的趨勢(shì)是電動(dòng)機(jī)逐步接近工作機(jī)構(gòu)，形成多電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。在具體選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝及結(jié)構(gòu)具體情況決定電動(dòng)機(jī)數(shù)量。

　　2.2 調(diào)速方案的選擇

　　一般金屬切削機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都要求具有一定的調(diào)速范圍。為此，可采用齒輪變速調(diào)速、液壓調(diào)速、雙速或多速電動(dòng)機(jī)及電氣的無極調(diào)速等。在選擇調(diào)速方案時(shí)，可從以下幾點(diǎn)考慮：

　　1)重型或大型設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，應(yīng)盡可能采用無極調(diào)速。這有利于簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，減小齒輪箱體積，降低制造成本，提高機(jī)床效率。

　　2)精密機(jī)械設(shè)備如座標(biāo)鏜床、精密磨床、數(shù)控機(jī)床等，為保證加工精度，便于自動(dòng)控制，應(yīng)采用電氣無極調(diào)速。

　　3)一般中小型設(shè)備如普通機(jī)床，在沒有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、可靠的三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，配以適當(dāng)級(jí)數(shù)的齒輪變速箱。有時(shí)為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、擴(kuò)大調(diào)速范圍，也可采用雙速或多速籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。在選用籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)滿足工藝條件要求，選用二級(jí)、四極或更低的同步轉(zhuǎn)速，以便簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)鏈，降低齒輪減速箱的制造成本。

　　3 電動(dòng)機(jī)的選擇

　　正確的選擇電動(dòng)機(jī)具有重要意義，確定完電動(dòng)機(jī)的數(shù)量后電動(dòng)機(jī)的選擇包括電動(dòng)機(jī)種類、結(jié)構(gòu)型式、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇。

　　3.1 電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則

　　1)電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械提出的有關(guān)機(jī)械特性的要求;

　　2)電動(dòng)機(jī)在工作過程中，功率能被充分利用;

　　3)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式適合周圍環(huán)境要求。

　　3.2 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求選擇電動(dòng)機(jī)種類

　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便，但啟動(dòng)及調(diào)速性能不如支流電動(dòng)機(jī)。因此在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能滿足生產(chǎn)需要的場(chǎng)合都應(yīng)采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，僅在啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速等方面不能滿足要求時(shí)才考慮選用直流電動(dòng)機(jī)。今年來，越來越多的直流調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域被交流調(diào)速所取代。

　　3.3 電動(dòng)機(jī)型式的選擇

　　按生產(chǎn)機(jī)械不同工作制相應(yīng)選擇連續(xù)、短時(shí)及斷續(xù)周期性工作制的電機(jī)。

　　按安裝方式不同分為臥式與立式兩種，一般選用臥式電動(dòng)機(jī)，只有為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置才選用立式電動(dòng)機(jī)。

　　按不同工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式。開啟式適用于干燥及清潔的環(huán)境;防護(hù)式適用于干燥和灰塵不多，沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境;封閉式有自冷式、他冷式和封閉式三種，前兩種用于潮濕、多腐蝕性灰塵、易受風(fēng)雨侵蝕的環(huán)境，后一種用于浸入水中的機(jī)械;隔爆式用于有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中。

　　3.4 電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇

　　交流電動(dòng)機(jī)額定電壓應(yīng)與供電電網(wǎng)電壓一致;直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相一致。

　　3.5 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇

　　對(duì)于額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)尺寸、重量和成本越小。因此選用高速電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)，但由于生產(chǎn)機(jī)械所需轉(zhuǎn)速一定，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速比越大，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)越復(fù)雜。因此應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)械兩方面的多種因素來確定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。

　　3.6 電動(dòng)機(jī)容量的選擇

　　電動(dòng)機(jī)的容量反應(yīng)了它的負(fù)載能力，它與電動(dòng)機(jī)的容許溫升和過載能力有關(guān)。電動(dòng)機(jī)容量的選擇有兩種方法：一種，是分析計(jì)算法;另一種，是調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法。所謂分析計(jì)算法是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖，在產(chǎn)品目錄上預(yù)選一臺(tái)功率相當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)，再用此電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖求出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖。最后，按電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖從發(fā)熱方面進(jìn)行檢驗(yàn)，并檢查電動(dòng)機(jī)的過載能力是否滿足要求，如若不合格，則再選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)重新進(jìn)行計(jì)算，直至合格為止。此法計(jì)算工作量大，負(fù)載圖的繪制較為困難。

　　調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法是在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇電動(dòng)機(jī)容量的一種實(shí)用方法，但也有一定的局限性。它是將各國同類型先進(jìn)的機(jī)床電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從中找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要參數(shù)間的關(guān)系，再依據(jù)我國的實(shí)際情況得出相應(yīng)的計(jì)算公式。   此外，還有另一種類比法，通過對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行的同類生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)容量調(diào)查，并對(duì)機(jī)械主要參數(shù)、工作條件進(jìn)行類比，然后再確定電動(dòng)機(jī)的容量。

　　4 電氣控制電路圖的設(shè)計(jì)

　　生產(chǎn)機(jī)械電氣控制電路圖的設(shè)計(jì)有分析設(shè)計(jì)法與邏輯設(shè)計(jì)法。

　　分析設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)幕�本控制環(huán)節(jié)或?qū)⒈容^成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來，并經(jīng)補(bǔ)充和修改，將其綜合成滿足控制要求的完整電路。當(dāng)沒有現(xiàn)成典型環(huán)節(jié)運(yùn)用時(shí)，可根據(jù)控制要求邊分析邊設(shè)計(jì)。

　　這種設(shè)計(jì)方法易于掌握，但不容易獲得最佳設(shè)計(jì)方案;當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周時(shí)會(huì)影響電路工作的可靠性，應(yīng)反復(fù)審核電路工作情況，有條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改，直至電路動(dòng)作準(zhǔn)確無誤，滿足生產(chǎn)工藝要求為止。

　　邏輯設(shè)計(jì)法是利用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具設(shè)計(jì)電氣控制電路。它根據(jù)生產(chǎn)過程的工藝要求，將控制電路中的繼電器、接觸器線圈的通電與斷電，觸頭的閉合與斷開，主令元件的接通與斷開等，看作邏輯變量，用邏輯函數(shù)關(guān)系式表示它們之間的邏輯關(guān)系，再運(yùn)用邏輯函數(shù)基本公式和運(yùn)算規(guī)律，對(duì)邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)，按化簡(jiǎn)后的表達(dá)式，畫出相應(yīng)的電氣原理圖。

　　采用邏輯設(shè)計(jì)法的控制電路，能求得邏輯功能的最簡(jiǎn)電路，但其整個(gè)設(shè)計(jì)過程較復(fù)雜。

　　5 常用控制電器的選用

　　在繼電器接觸器電氣控制電路設(shè)計(jì)完成后，便應(yīng)著手選擇各種控制電器。正確合理地選擇電器元件是電氣控制電路安全、可靠工作的重要保證。

　　5.1 接觸器的選用

　　1)根據(jù)主觸頭接通或分?jǐn)嚯娐返碾娏餍再|(zhì)來選擇直流還是交流接觸器;

　　2)根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)使用類別的接觸器;

　　3)根據(jù)負(fù)載的功率和操作情況來確定接觸器主觸頭的電流等級(jí);

　　4)根據(jù)被控電路電壓等級(jí)來選擇接觸器的額定電壓;

　　5)根據(jù)控制電路的電壓等級(jí)來選擇接觸器線圈的額定電壓等級(jí)。

　　5.2 熱繼電器的選用

　　1)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的接法選擇熱繼電器的類型。熱繼電器作電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)時(shí)，若電動(dòng)機(jī)為Y型接法選用普通型熱繼電器，對(duì)于Δ型接法的電動(dòng)機(jī)，采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。

　　2)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流選擇熱繼電器的規(guī)格。

　　3)根據(jù)需要的整定電流選擇熱繼電器的規(guī)格。

　　5.3 熔斷器的選用

　　1)熔斷器類型應(yīng)根據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流大小來選擇;

　　2)熔斷器的額定電壓應(yīng)根據(jù)熔斷器所接電路的電壓來決定;

　　3)熔體額定電流的選擇要根據(jù)負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)來選擇;

　　4)熔斷器的額定電流大于或等于熔體額定電流。

　　5.4 塑殼式斷路器的選用

　　1)斷路器額定工作電壓等于或大于線路額定電壓;

　　2)斷路器額定電流等于或大于線路計(jì)算負(fù)荷電流;

　　3)斷路器通斷能力等于或大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，一般按有效值計(jì)算;

　　4)斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓;

　　5)斷路器分勵(lì)脫扣器額定電壓等于控制電源電壓;

　　6)長(zhǎng)延時(shí)電流整定值等于電動(dòng)機(jī)額定電流;

　　7)瞬時(shí)整定電流：對(duì)保護(hù)籠型異步電動(dòng)機(jī)的斷路器為8～15倍電動(dòng)機(jī)額定電流，對(duì)保護(hù)繞線型電動(dòng)機(jī)的斷路器為3～6倍額定電流;

　　8)6倍長(zhǎng)延時(shí)電流整定值的可返回時(shí)間等于或大于電動(dòng)機(jī)實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間。

　　5.5 控制變壓器的選用

　　控制變壓器一般用于降低控制電路或輔助電路電壓，以保證控制電路安全可靠;

　　1)控制變壓器一、二次電壓應(yīng)與交流電源電壓、控制電路電壓與輔助電路電壓要求相符;

　　2)應(yīng)保證接于變壓器二次側(cè)的交流電磁器件在啟動(dòng)時(shí)能可靠地吸合;

　　3)電路正常運(yùn)行時(shí)，變壓器溫升不應(yīng)超過允許溫升;

　　4)控制變壓器容量的近似計(jì)算公式為：S≥0.6∑S1+0.25∑S2+0.125∑S3K.

　　5.6 控制按鈕的選用

　　1)根據(jù)使用場(chǎng)合選擇控制按鈕的種類，如開啟式、保護(hù)式、防水式等;

　　2)根據(jù)用途選用合適的型式，如手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式、帶燈式等;

　　3)按控制回路的需要確定不同的按鈕數(shù)，如單鈕、雙鈕、三鈕、多鈕等;

　　4)按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求，選擇按鈕及指示燈的顏色。

　　5.7 行程開關(guān)的選用

　　1)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合及控制對(duì)象選擇行程開關(guān)種類;

　　2)根據(jù)安裝環(huán)境選擇防護(hù)型式;

　　3)根據(jù)控制回路的電壓和電流選擇行程開關(guān)系列;

　　4)根據(jù)機(jī)械與行程開關(guān)的傳動(dòng)力與位移關(guān)系選擇合適的頭部型式。

　　6 結(jié)語

　　在掌握了這些理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，還要學(xué)會(huì)查閱手冊(cè)、電器產(chǎn)品樣本，掌握電動(dòng)機(jī)、控制電器等的安裝、調(diào)整和試車的方法，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐才能逐步提高我們電氣控制電路設(shè)計(jì)的能力和實(shí)際動(dòng)手能力。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]許.工廠電氣控制設(shè)備[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

　　[2]劉子林.電機(jī)與電氣控制[M].電子工業(yè)出版社，2009.

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