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電氣控制原理設計的方法與步驟
一、電氣控制原理電路的基本設計方法
電氣控制原理電路設計的方法有分析設計法和邏輯設計法。
1、分析設計法
分析設計法是根據(jù)生產工藝的要求選擇適當?shù)幕究刂骗h(huán)節(jié)(單元電路)或將比較成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來,并經補充和修改,將其綜合成滿足控制要求的完整線路。當沒有現(xiàn)成的典型環(huán)節(jié)時,可根據(jù)控制要求邊分析邊設計。
優(yōu)點是設計方法簡單,無固定的設計程序,它容易為初學者所掌握,在電氣設計中被普遍采用;
缺點是設計出的方案不一定是最佳方案,當經驗不足或考慮不周全時會影響線路工作的可靠性。
2、邏輯設計法
邏輯設計法是利用邏輯代數(shù)來進行電路設計,從生產機械的拖動要求和工藝要求出發(fā),將控制電路中的接觸器、繼電器線圈的通電與斷電,觸點的閉合與斷開,主令電器的接通與斷開看成邏輯變量,根據(jù)控制要求將它們之間的關系用邏輯關系式來表達,然后再化簡,做出相應的電路圖。
優(yōu)點是能獲得理想、經濟的方案。
缺點是這種方法設計難度較大,整個設計過程較復雜,還要涉及一些新概念,因此,在一般常規(guī)設計中,很少單獨采用。
二、電氣原理圖設計的基本步驟
?。╨)根據(jù)確定的拖動方案和控制方式設計系統(tǒng)的原理框圖。
(2)設計出原理框圖中各個部分的具體電路。設計時按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護、總體檢查反復修改與完善的先后順序進行。
(3)繪制總原理圖。
?。?)恰當選用電器元件,并制訂元器件明細表。
三、原理圖設計的一般要求
1、電氣控制原理應滿足工藝的要求
在設計之前必須對生產機械的工作性能、結構特點和實際加工情況有充分的了解,并在此基礎上來考慮控制方式,起動、反向、制動及調速的要求,設置各種聯(lián)鎖及保護裝置。
2、控制電路電源種類與電壓數(shù)值的要求
對于比較簡單的控制電路,往往直接采用交流380V或220V電源,不用控制電源變壓器。對于比較復雜的控制電路,應采用控制電源變壓器,將控制電壓降到110V或48V、24V。對于操作比較頻繁的直流電力傳動的控制電路,常用220V或110V直流電源供電。直流電磁鐵及電磁離合器的控制電路,常采用24V直流電源供電。
交流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種:
6V,24V,48V,110V(優(yōu)選值),220V,380V,50Hz。
直流控制電路的電壓必須是下列規(guī)定電壓的一種或幾種:
6V,12V,24V,48V,110V,220V。
3、確保電氣控制電路工作的可靠性、安全性
?。?)電器元件的工作要穩(wěn)定可靠,符合使用環(huán)境條件,并且動作時間的配合不致引起競爭。
復雜控制電路中,在某一控制信號作用下,電路從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉換到另一種穩(wěn)定狀態(tài),常常有幾個電器元件的狀態(tài)同時變化,考慮到電器元件總有一定的動作時間,對時序電路來說,就會得到幾個不同的輸出狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為電路的“競爭”。而對于開關電路,由于電器元件的釋放延時作用,也會出現(xiàn)開關元件不按要求的邏輯功能輸出的可能性,這種現(xiàn)象稱為“冒險”。
“競爭”與“冒險”現(xiàn)象都將造成控制電路不能按照要求動作,當電器元件的動作時間可能影響到控制電路的動作時,需要用能精確反映元件動作時間及其互相配合的方法(如時間圖法)來準確分析動作時間,從而保證電路正常工作。
?。?)電器元件的線圈和觸點的連接應符合國家有關標準規(guī)定
電器元件圖形符號應符合GB4728中的規(guī)定,繪制時要合理安排版面。例如,主電路一般安排在左面或上面,控制電路或輔助電路排在右面或下面,元器件目錄表安排在標題上方。
在實際連接時,應注意以下幾點:
?、僬_連接電器線圈。交流電壓線圈通常不能串聯(lián)使用,即使是兩個同型號電壓線圈也不能采用串聯(lián)后,接在兩倍線圈額定電壓的交流電源上,以免電壓分配不均引起工作不可靠。
在直流控制電路中,對于電感較大的電器線圈,如電磁閥、電磁鐵或直流電機勵磁線圈等,不宜與同電壓等級的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)使用。如圖,當觸點KM斷開時,電磁鐵YA線圈兩端產生較大的感應電動勢,加在中間繼電器KA的線圈上,造成KA的誤動作。為此在YA線圈兩端并聯(lián)放電電阻R,并在KA支路串入KM常開觸點,如圖b)就能可靠工作。
②合理安排電器元件和觸點的位置。對于某些回路,電器元件或觸點位置互換時,并不影響其工作原理,但在實際運行中,影響電路安全并關系到導線長短,如圖a)接法既不安全又浪費導線。圖b)所示的接法較為合理。
?、鄯乐钩霈F(xiàn)寄生電路。寄生電路是指在控制電路的動作過程中,意外出現(xiàn)不是由于誤操作而產生的接通電路。圖是一個具有指示燈和過載保護的電動機正反轉控制電路。正常工作時,能完成正反向起動、停止與信號指示。但當FR動作斷開后,電路出現(xiàn)了如圖中虛線所示的寄生電路,使接觸器KM1不能可靠釋放而得不到過載保護。如果將FR觸點位置移到SB1上端就可避免產生寄生電路。
?、鼙M量減少連接導線的數(shù)量,縮短連接導線的長度。
⑤控制電路工作時,應盡量減少通電電器的數(shù)量,以降低故障的可能性并節(jié)約電能。
?、拊陔娐分胁捎眯∪萘康睦^電器觸點來斷開或接通大容量接觸器線圈時,要分析觸點容量的大小,若不夠時,必須加大繼電器容量或增加中間繼電器,否則工作不可靠。
4、應具有必要的保護環(huán)節(jié)
控制電路在事故情況下,應能保證操作人員、電氣設備、生產機械的安全,并能有效地制止事故的擴大。為此,在控制電路中應采取一定的保護措施,必要時還可設置相應的指示信號。
5、操作、維修方便
控制電路應從操作與維修人員的工作出發(fā),力求操作簡單、維修方便。
6、控制電路力求簡單、經濟
在滿足工藝要求的前提下,控制電路應力求簡單、經濟。盡量選用標準電氣控制環(huán)節(jié)和電路,縮減電器的數(shù)量,采用標準件和盡可能選用相同型號的電器。
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