电气原理图设计的一般原则课件.ppt

1、3.2 电气原理图设计的一般原则 当电力拖动方案和控制方案确定后，就可以进当电力拖动方案和控制方案确定后，就可以进行电气控制原理图的设计。电气控制原理图的设计行电气控制原理图的设计。电气控制原理图的设计是电力拖动方案和控制方案的具体化。电气控制原是电力拖动方案和控制方案的具体化。电气控制原理图的设计没有固定的方法和模式，作为设计人员，理图的设计没有固定的方法和模式，作为设计人员，应开阔思路，不断总结经验，丰富自己的知识，设应开阔思路，不断总结经验，丰富自己的知识，设计出合理的、性价比高的电气控制原理图。计出合理的、性价比高的电气控制原理图。一般在设计时应遵循以下原则：一般在设计时应遵循以下原则

2、：3.2.1 应最大限度地实现生产机械和应最大限度地实现生产机械和工艺对控制电路的要求工艺对控制电路的要求 生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气原理图设计的主要依据，这些要求常常以工作循环原理图设计的主要依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其它如起动、转向、制动、照明、保护等要指标。其它如起动、转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑。出现事故时需要有求，应根据生产需

3、要充分考虑。出现事故时需要有必要的保护及信号预报以及各部分运动要求有一定必要的保护及信号预报以及各部分运动要求有一定的配合和联锁关系等。的配合和联锁关系等。生产工艺要求一般是由机械设计人员提供，可生产工艺要求一般是由机械设计人员提供，可能有时所提供的仅是一般性原则和意见，这时电气设能有时所提供的仅是一般性原则和意见，这时电气设计人员就需要对同类或接近产品进行调查、分析、综计人员就需要对同类或接近产品进行调查、分析、综合，然后提出具体、详细的要求，征求机械设计人员合，然后提出具体、详细的要求，征求机械设计人员意见后，作为设计电气控制原理图的依据。意见后，作为设计电气控制原理图的依据。另外，在科学

4、技术飞速发展的今天，对电气控另外，在科学技术飞速发展的今天，对电气控制系统的要求越来越高，而新的电器元件和电气装置，制系统的要求越来越高，而新的电器元件和电气装置，新的控制方法层出不穷，如智能式的断路器、软启动新的控制方法层出不穷，如智能式的断路器、软启动器、变频器等。器、变频器等。电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断发展、更新紧密地联系在一起的，电气设计人员应发展、更新紧密地联系在一起的，电气设计人员应不断密切关心电机、电器技术、电子技术的新发展，不断密切关心电机、电器技术、电子技术的新发展，不断收集新产品资料，更新自己的知识，以便更及不断收集新产

5、品资料，更新自己的知识，以便更及时应用于控制系统的设计中，使控制系统在技术指时应用于控制系统的设计中，使控制系统在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。标、稳定性、可靠性等方面得到进一步提高。3.2.2 在满足控制要求的前提下，控在满足控制要求的前提下，控制方案应力求简单、经济制方案应力求简单、经济 （1）尽量选用标准的、常用的或经过实际考验尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过得电路和环节过得电路和环节（2）尽量缩减连接导线的数量和长度尽量缩减连接导线的数量和长度 设计电气控制原理图设计电气控制原理图时，应考虑到各元件之间时，应考虑到各元件之间的实际接线特别要注意电的实际接线特别要注

6、意电气柜、操作台和限位开关气柜、操作台和限位开关之间的连接线，如图之间的连接线，如图3-1所示。所示。图图3-1（a）所示的接线是所示的接线是不合理的。因为按钮在不合理的。因为按钮在操作台上，而接触器在操作台上，而接触器在电气柜内，这样接线就电气柜内，这样接线就需要由电气柜二次引出需要由电气柜二次引出接线到操作台的按钮上。接线到操作台的按钮上。一般都将起动按钮和停一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，这样止按钮直接连接，这样就可以减少一次出线，就可以减少一次出线，如图如图3-1（b）所示。所示。（3）尽量缩减电器元件的品种、规格和数量尽量缩减电器元件的品种、规格和数量 尽可能采用性能优良、价格便

7、宜的新型器件和尽可能采用性能优良、价格便宜的新型器件和标准件，同一用途尽可能选用相同型号。标准件，同一用途尽可能选用相同型号。（4）应减少不必要的触头以简化电路应减少不必要的触头以简化电路 在复杂的继电接触控制电路中，各类接触器、在复杂的继电接触控制电路中，各类接触器、继电器数量较多，使用的触头也多，电路设计应注继电器数量较多，使用的触头也多，电路设计应注意：意：主辅触头的使用量不能超过限定对数主辅触头的使用量不能超过限定对数，因为各，因为各类接触器、继电器的主副触头数量是一定的。设计类接触器、继电器的主副触头数量是一定的。设计时应注意尽可能减少触头使用数量。时应注意尽可能减少触头使用数量。因

8、控制需要触头数因控制需要触头数量不够时，可以采用逻量不够时，可以采用逻辑设计化简方法，改变辑设计化简方法，改变触头的组合方式以减少触头的组合方式以减少触头使用数量，或增加触头使用数量，或增加中间继电器来解决。中间继电器来解决。图图3-2（b）比图比图3-2（a）就节省就节省一对触头一对触头检查触头容量是否满足控制要求检查触头容量是否满足控制要求，避免因使用，避免因使用不当而出现触头烧坏、粘滞和释放不了的故障，要不当而出现触头烧坏、粘滞和释放不了的故障，要合理安排接触器主副触头的位置，避免用小容量继合理安排接触器主副触头的位置，避免用小容量继电器触头去切断大容量负载。总之，要计算触头断电器触头去

9、切断大容量负载。总之，要计算触头断流容量是否满足被控制负载的要求，以保证触头工流容量是否满足被控制负载的要求，以保证触头工作寿命和可靠性。作寿命和可靠性。利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少利用半导体二极管的单向导电性来有效地减少触头数触头数，对于弱电控制电路，这样做既经济又可靠。，对于弱电控制电路，这样做既经济又可靠。如图如图3-3所示。所示。在控制电路图设计完成后，宜将电路化成逻辑在控制电路图设计完成后，宜将电路化成逻辑代数式验算，以得到最简化的电路代数式验算，以得到最简化的电路。（5）控制电路在）控制电路在工作时，除必要的电工作时，除必要的电器必须通电外，其余器必须通电外，其余的尽量

10、不通电的尽量不通电使这些电器处在短时工使这些电器处在短时工作制，延长电器的使用寿命作制，延长电器的使用寿命和减少故障。和减少故障。以异步电动机降压起动以异步电动机降压起动的控制电路为例（参看图的控制电路为例（参看图1-60）。）。如图如图3-4（a）所示，在电动机起动后时间继电所示，在电动机起动后时间继电器器KT就失去就失去了作用，接成图了作用，接成图3-4（b）电路时可以在电路时可以在起动后切除起动后切除KT的电源。的电源。3.2.3 保证控制电路工作的可靠和安全保证控制电路工作的可靠和安全 为了保证控制电路工作可靠，最主要的是选用为了保证控制电路工作可靠，最主要的是选用可靠的元件，如尽量选

11、用机械和电气寿命长、结构可靠的元件，如尽量选用机械和电气寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。同时在具坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。同时在具体电路设计时应注意以下几点。体电路设计时应注意以下几点。（1）正确连接电器元件及触头位置正确连接电器元件及触头位置 对一个串联回路，各电器元件或触头位置互换，对一个串联回路，各电器元件或触头位置互换，并不影响其工作原理，但从实际连线上却影响到安并不影响其工作原理，但从实际连线上却影响到安全、节省导线等方面的问题。全、节省导线等方面的问题。如图如图3-5两种接法所示。两者工作原理相同，采两种接法所示。两者工作原理相同，采用图用图3-5（a）接

12、法，同一接法，同一SQ的常开和常闭触头靠得的常开和常闭触头靠得很近，如果分别接在电源的不同相在触头断开时，很近，如果分别接在电源的不同相在触头断开时，产生电弧时很可能在两触头间形成飞弧而造成电源产生电弧时很可能在两触头间形成飞弧而造成电源短路，此外绝缘不好短路，此外绝缘不好时也会引起电源短路。时也会引起电源短路。而且这种接法电气箱而且这种接法电气箱到现场要引出四根线，到现场要引出四根线，很不合理，图很不合理，图3-5（b）所示的接法较合理。所示的接法较合理。（2）正确连接电器线圈正确连接电器线圈如图如图3-6所示。假如交流所示。假如交流接触器接触器KMl先吸合，由于先吸合，由于KMl的磁路闭合

13、，线圈的电感显著的磁路闭合，线圈的电感显著增加，因而在该线圈上的电压增加，因而在该线圈上的电压降也相应增大，从而使另一个降也相应增大，从而使另一个接触器接触器KM2的线圈电压达不的线圈电压达不到动作电压，因此，多个电器到动作电压，因此，多个电器需要同时动作时其线圈应该并需要同时动作时其线圈应该并联连接。联连接。在交流控制电路中电压线圈通常不串联使用，在交流控制电路中电压线圈通常不串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额定电压之和，而每个线圈上所分配到的电压与线圈定电压之和，而每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总是有先

14、有后，不可能阻抗成正比，两个电器动作总是有先有后，不可能同时吸合，引起工作不可靠。同时吸合，引起工作不可靠。对于电感较大的电器线对于电感较大的电器线圈，例如电磁阀、电磁铁或圈，例如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等则不宜直流电机励磁线圈等则不宜与相同电压等级的接触器或与相同电压等级的接触器或中间继电器直接并联工作，中间继电器直接并联工作，否则在接通或断开电源时会否则在接通或断开电源时会造成后者的误动作。造成后者的误动作。（3）在控制电路中应避免出现寄生电路在控制电路中应避免出现寄生电路 在控制电路的动作过程中，那种意外接通的电在控制电路的动作过程中，那种意外接通的电路叫寄生电路（或叫假回路）。

15、路叫寄生电路（或叫假回路）。图图3-7所示是一个具有指示所示是一个具有指示灯和热保护的正反向电路。正灯和热保护的正反向电路。正常工作时，能完成正反向起动、常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。但当热继电停止和信号指示。但当热继电器器FR动作时，电路就出现了寄动作时，电路就出现了寄生电路如图中虚线所示，使正生电路如图中虚线所示，使正向接触器向接触器KMl不能释放，起不不能释放，起不了保护作用。了保护作用。（4）在电路中应尽量避在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路通另一个电器的控制电路 如图如图3-8（a）所示，正所示，正确接线如图确接线如图

16、3-8（b）所示。所示。（5）防止电路出现触头防止电路出现触头竞争现象竞争现象 电器动作过程与时间关电器动作过程与时间关系图称为时间图系图称为时间图,如图如图3-9所所示。示。继电器或接触器线圈在继电器或接触器线圈在点点1时接通，但其触头要到点时接通，但其触头要到点2才闭合（或打开）：才闭合（或打开）：t1=12 吸引时间吸引时间而线圈在而线圈在3断电，触头到断电，触头到4才打开（或闭合）：才打开（或闭合）：t2=34 释放时间释放时间考虑电器元件的动作时间，同一信号控制几个考虑电器元件的动作时间，同一信号控制几个电器，电器，对时序电路来说，就会得到几个不同的输出状对时序电路来说，就会得到几个

17、不同的输出状态。这种现象称为电路的态。这种现象称为电路的“竞争竞争”。对于开关电路，由于电器元件的释放延时作用，对于开关电路，由于电器元件的释放延时作用，也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出的可能也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出的可能性，称这种现象为性，称这种现象为“冒险冒险”。“竞争竞争”与与“冒险冒险”现象都将造成控制回路不现象都将造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵。能按要求动作，引起控制失灵。（6）防止误操作带来的危害防止误操作带来的危害 对一些重要的设备应仔细考虑每一控制程序之对一些重要的设备应仔细考虑每一控制程序之间必要的联锁，即使发生误操作也不会造成设备事间必要的联锁

18、，即使发生误操作也不会造成设备事故。如在频繁操作的可逆电路中，正、反向接触器故。如在频繁操作的可逆电路中，正、反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且要有机械联锁。之间不仅要有电气联锁，而且要有机械联锁。（7）设计的电路应能适应所在电网情况设计的电路应能适应所在电网情况 根据电网容量的大小，电压、频率的波动范围根据电网容量的大小，电压、频率的波动范围以及允许的冲击电流数值等决定电动机采用直接起以及允许的冲击电流数值等决定电动机采用直接起动还是间接起动方式。动还是间接起动方式。（8）考虑故障状态下，设备的自动保护作用）考虑故障状态下，设备的自动保护作用应根据设备特点及使用情况设置必要的电气保应根据设

19、备特点及使用情况设置必要的电气保护。一般均有过载、短路、过流、过压、失压等保护。一般均有过载、短路、过流、过压、失压等保护环节。护环节。3.2.4 应尽量使操作和维修方便应尽量使操作和维修方便 电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便。能迅速和方便地由一种控制形式转换到另一种便。能迅速和方便地由一种控制形式转换到另一种控制形式。电控设备应力求维修方便。使用安全，控制形式。电控设备应力求维修方便。使用安全，并有隔离电器，以免带电维修。例如设置必要的显并有隔离电器，以免带电维修。例如设置必要的显示，随时反映系统的运行状态与关键参数，考虑到示，随时反映系统的运行状态与关键参数，考虑到刀具调整与运动机构修理必要的单机点动、单步及刀具调整与运动机构修理必要的单机点动、单步及单循环动作，必要的照明，易损触头及电器元件的单循环动作，必要的照明，易损触头及电器元件的备用等等。备用等等。