繼電器接觸器電氣控制系統設計
繼電器接觸器電氣控制系統設計是小編為大家整理推薦的機電一體化的論文，歡迎大家閱讀哦!為大家推薦!
摘 要：目前常用的生產(chǎn)機械仍應用繼電器接觸器控制系統，學(xué)會(huì )繼電器接觸器電氣控制系統的設計則至關(guān)重要，本文對繼電器接觸器電氣控制系統的設計進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，使大家對設計有了一定的了解。
關(guān)鍵詞：機床;電氣控制;設計
引言
隨著(zhù)新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)機械的控制已經(jīng)越來(lái)越趨于自動(dòng)控制，但常用的生產(chǎn)機械目前仍應用繼電器接觸器控制系統。而生產(chǎn)機械種類(lèi)繁多，其電氣控制設備各異，本文以機床電力裝備設計為主線(xiàn)，敘述電力拖動(dòng)方案的選擇，電動(dòng)機容量的計算，電氣控制電路的設計，常用電器元件的選擇以及機床電力裝備的施工設計等。
1 電氣控制系統設計的基本原則和主要內容
任何一臺機械設備的結構型式和使用功能與其電氣自動(dòng)化程度有著(zhù)十分密切的聯(lián)系，因此機床電氣設計應與機械設計同時(shí)進(jìn)行并相互配合。對于電氣設計人員來(lái)說(shuō)，必須對機床機械結構、加工工藝有一定的了解，這樣才能設計出符合機床要求的電氣控制設備。
在電氣控制系統設計中，應最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)機械對電氣控制的要求，在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求電氣控制系統簡(jiǎn)單、經(jīng)濟、便于操作、維修方便、安全可靠地工作。
機床電氣控制設計的基本內容有：
1)確定電力拖動(dòng)方案;
2)選擇電動(dòng)機容量、結構型式和容量;
3)設計機床電氣控制電路圖;
4)選擇機床電器，列出電器元件明細表;
5)繪制裝配圖和接線(xiàn)圖;
6)編寫(xiě)設計計算說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。
2 電力拖動(dòng)方案的確定
電力拖動(dòng)方案選擇是電氣設計主要內容之一，也是電氣設計的基礎和先決條件。首先根據機床工藝要求和機床結構及運動(dòng)部件情況來(lái)選擇電動(dòng)機的數量，然后根據機床各運動(dòng)機構的調速范圍來(lái)選擇調速方案。
2.1 拖動(dòng)方式的選擇
電力拖動(dòng)方式有單電機拖動(dòng)與多電機拖動(dòng)兩種。電力傳動(dòng)發(fā)展的趨勢是電動(dòng)機逐步接近工作機構，形成多電動(dòng)機的拖動(dòng)方式。在具體選擇時(shí)，應根據工藝及結構具體情況決定電動(dòng)機數量。
2.2 調速方案的選擇
一般金屬切削機床的主運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)都要求具有一定的調速范圍。為此，可采用齒輪變速調速、液壓調速、雙速或多速電動(dòng)機及電氣的無(wú)極調速等。在選擇調速方案時(shí)，可從以下幾點(diǎn)考慮：
1)重型或大型設備的主運動(dòng)及進(jìn)給運動(dòng)，應盡可能采用無(wú)極調速。這有利于簡(jiǎn)化機械結構，減小齒輪箱體積，降低制造成本，提高機床效率。
2)精密機械設備如座標鏜床、精密磨床、數控機床等，為保證加工精度，便于自動(dòng)控制，應采用電氣無(wú)極調速。
3)一般中小型設備如普通機床，在沒(méi)有特殊要求時(shí)，可選用經(jīng)濟、簡(jiǎn)單、可靠的三相籠型感應電動(dòng)機，配以適當級數的齒輪變速箱。有時(shí)為簡(jiǎn)化結構、擴大調速范圍，也可采用雙速或多速籠型感應電動(dòng)機。在選用籠型感應電動(dòng)機的額定轉速時(shí)，應滿(mǎn)足工藝條件要求，選用二級、四極或更低的同步轉速，以便簡(jiǎn)化機械傳動(dòng)鏈，降低齒輪減速箱的制造成本。
3 電動(dòng)機的選擇
正確的選擇電動(dòng)機具有重要意義，確定完電動(dòng)機的數量后電動(dòng)機的選擇包括電動(dòng)機種類(lèi)、結構型式、額定轉速和額定功率的選擇。
3.1 電動(dòng)機選擇的基本原則
1)電動(dòng)機應滿(mǎn)足生產(chǎn)機械提出的有關(guān)機械特性的要求;
2)電動(dòng)機在工作過(guò)程中，功率能被充分利用;
3)電動(dòng)機的結構型式適合周?chē)h(huán)境要求。
3.2 根據生產(chǎn)機械調速要求選擇電動(dòng)機種類(lèi)
感應電動(dòng)機結構簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便，但啟動(dòng)及調速性能不如支流電動(dòng)機。因此在感應電動(dòng)機能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的場(chǎng)合都應采用感應電動(dòng)機，僅在啟動(dòng)、制動(dòng)和調速等方面不能滿(mǎn)足要求時(shí)才考慮選用直流電動(dòng)機。今年來(lái)，越來(lái)越多的直流調速應用領(lǐng)域被交流調速所取代。
3.3 電動(dòng)機型式的選擇
按生產(chǎn)機械不同工作制相應選擇連續、短時(shí)及斷續周期性工作制的電機。
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，只有為簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置才選用立式電動(dòng)機。
按不同工作環(huán)境選擇電動(dòng)機的防護型式。開(kāi)啟式適用于干燥及清潔的環(huán)境;防護式適用于干燥和灰塵不多，沒(méi)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械;隔爆式用于有爆炸危險的環(huán)境中。
3.4 電動(dòng)機額定電壓的選擇
交流電動(dòng)機額定電壓應與供電電網(wǎng)電壓一致;直流電動(dòng)機的額定電壓也要與電源電壓相一致。
3.5 電動(dòng)機額定轉速的選擇
對于額定功率相同的電動(dòng)機，額定轉速越高，電動(dòng)機尺寸、重量和成本越小。因此選用高速電動(dòng)機較為經(jīng)濟，但由于生產(chǎn)機械所需轉速一定，電動(dòng)機轉速越高，傳動(dòng)機構轉速比越大，傳動(dòng)機構越復雜。因此應綜合考慮電動(dòng)機與機械兩方面的多種因素來(lái)確定電動(dòng)機的額定轉速。
3.6 電動(dòng)機容量的選擇
電動(dòng)機的容量反應了它的負載能力，它與電動(dòng)機的容許溫升和過(guò)載能力有關(guān)。電動(dòng)機容量的選擇有兩種方法：一種，是分析計算法;另一種，是調查統計類(lèi)比法。所謂分析計算法是根據生產(chǎn)機械負載圖，在產(chǎn)品目錄上預選一臺功率相當的電動(dòng)機，再用此電動(dòng)機的技術(shù)數據和生產(chǎn)機械負載圖求出電動(dòng)機的負載圖。最后，按電動(dòng)機的負載圖從發(fā)熱方面進(jìn)行檢驗，并檢查電動(dòng)機的過(guò)載能力是否滿(mǎn)足要求，如若不合格，則再選一臺電動(dòng)機重新進(jìn)行計算，直至合格為止。此法計算工作量大，負載圖的繪制較為困難。
調查統計類(lèi)比法是在不斷總結經(jīng)驗的基礎上，選擇電動(dòng)機容量的一種實(shí)用方法，但也有一定的局限性。它是將各國同類(lèi)型先進(jìn)的機床電動(dòng)機容量進(jìn)行統計和分析，從中找出電動(dòng)機容量與機床主要參數間的關(guān)系，再依據我國的實(shí)際情況得出相應的計算公式。 此外，還有另一種類(lèi)比法，通過(guò)對長(cháng)期運行的同類(lèi)生產(chǎn)機械的電動(dòng)機容量調查，并對機械主要參數、工作條件進(jìn)行類(lèi)比，然后再確定電動(dòng)機的容量。
4 電氣控制電路圖的設計
生產(chǎn)機械電氣控制電路圖的設計有分析設計法與邏輯設計法。
分析設計法是根據生產(chǎn)工藝的要求選擇適當的基本控制環(huán)節或將比較成熟的電路按其聯(lián)鎖條件組合起來(lái)，并經(jīng)補充和修改，將其綜合成滿(mǎn)足控制要求的完整電路。當沒(méi)有現成典型環(huán)節運用時(shí)，可根據控制要求邊分析邊設計。
這種設計方法易于掌握，但不容易獲得最佳設計方案;當經(jīng)驗不足或考慮不周時(shí)會(huì )影響電路工作的可靠性，應反復審核電路工作情況，有條件時(shí)應進(jìn)行模擬試驗，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)修改，直至電路動(dòng)作準確無(wú)誤，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求為止。
邏輯設計法是利用邏輯代數這一數學(xué)工具設計電氣控制電路。它根據生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，將控制電路中的繼電器、接觸器線(xiàn)圈的通電與斷電，觸頭的閉合與斷開(kāi)，主令元件的接通與斷開(kāi)等，看作邏輯變量，用邏輯函數關(guān)系式表示它們之間的邏輯關(guān)系，再運用邏輯函數基本公式和運算規律，對邏輯函數進(jìn)行化簡(jiǎn)，按化簡(jiǎn)后的表達式，畫(huà)出相應的電氣原理圖。
采用邏輯設計法的控制電路，能求得邏輯功能的最簡(jiǎn)電路，但其整個(gè)設計過(guò)程較復雜。
5 常用控制電器的選用
在繼電器接觸器電氣控制電路設計完成后，便應著(zhù)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)根據主觸頭接通或分斷電路的電流性質(zhì)來(lái)選擇直流還是交流接觸器;
2)根據接觸器所控制負載的工作任務(wù)來(lái)選擇相應使用類(lèi)別的接觸器;
3)根據負載的功率和操作情況來(lái)確定接觸器主觸頭的電流等級;
4)根據被控電路電壓等級來(lái)選擇接觸器的額定電壓;
5)根據控制電路的電壓等級來(lái)選擇接觸器線(xiàn)圈的額定電壓等級。
5.2 熱繼電器的選用
1)根據電動(dòng)機的接法選擇熱繼電器的類(lèi)型。熱繼電器作電動(dòng)機缺相保護時(shí)，若電動(dòng)機為Y型接法選用普通型熱繼電器，對于Δ型接法的電動(dòng)機，采用帶斷相保護的熱繼電器。
2)根據電動(dòng)機的額定電流選擇熱繼電器的規格。
3)根據需要的整定電流選擇熱繼電器的規格。
5.3 熔斷器的選用
1)熔斷器類(lèi)型應根據負載的保護特性和短路電流大小來(lái)選擇;
2)熔斷器的額定電壓應根據熔斷器所接電路的電壓來(lái)決定;
3)熔體額定電流的選擇要根據負載大小、負載性質(zhì)來(lái)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(xiàn)路額定電壓;
2)斷路器額定電流等于或大于線(xiàn)路計算負荷電流;
3)斷路器通斷能力等于或大于線(xiàn)路中可能出現的最大短路電流，一般按有效值計算;
4)斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線(xiàn)路額定電壓;
5)斷路器分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓;
6)長(cháng)延時(shí)電流整定值等于電動(dòng)機額定電流;
7)瞬時(shí)整定電流：對保護籠型異步電動(dòng)機的斷路器為8～15倍電動(dòng)機額定電流，對保護繞線(xiàn)型電動(dòng)機的斷路器為3～6倍額定電流;
8)6倍長(cháng)延時(shí)電流整定值的可返回時(shí)間等于或大于電動(dòng)機實(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)應保證接于變壓器二次側的交流電磁器件在啟動(dòng)時(shí)能可靠地吸合;
3)電路正常運行時(shí)，變壓器溫升不應超過(guò)允許溫升;
4)控制變壓器容量的近似計算公式為：S≥0.6∑S1+0.25∑S2+0.125∑S3K.
5.6 控制按鈕的選用
1)根據使用場(chǎng)合選擇控制按鈕的種類(lèi)，如開(kāi)啟式、保護式、防水式等;
2)根據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，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(kāi)關(guān)的選用
1)根據應用場(chǎng)合及控制對象選擇行程開(kāi)關(guān)種類(lèi);
2)根據安裝環(huán)境選擇防護型式;
3)根據控制回路的電壓和電流選擇行程開(kāi)關(guān)系列;
4)根據機械與行程開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)力與位移關(guān)系選擇合適的頭部型式。
6 結語(yǔ)
在掌握了這些理論知識的基礎上，還要學(xué)會(huì )查閱手冊、電器產(chǎn)品樣本，掌握電動(dòng)機、控制電器等的安裝、調整和試車(chē)的方法，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐才能逐步提高我們電氣控制電路設計的能力和實(shí)際動(dòng)手能力。
【參考文獻】
[1]許.工廠(chǎng)電氣控制設備[M].機械工業(yè)出版社，2002.
[2]劉子林.電機與電氣控制[M].電子工業(yè)出版社，2009.
【繼電器接觸器電氣控制系統設計】相關(guān)文章：
電氣設計工作總結10-04
電氣設計工作總結11-22
電氣設計實(shí)訓報告（精選11篇）11-29
電氣設計工作總結范文11-10
電氣設計個(gè)人工作總結12-07
電氣系統設計心得體會(huì )06-24
建筑電氣控制線(xiàn)路的設計與應用09-16
電氣設計個(gè)人工作總結06-06