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1、第四章第四章 继电器继电器-接触器控制系统设计接触器控制系统设计 在现代机械设备设计时，电气控制越来越重要。机械设备的设计工作，包括机械设计和电气控制线路设计两个部分。电气控制线路设计时，首先要明确技术要求，拟定总体技术方案，然后再进行设计工作。主要介绍电气控制线路设计的一般原则、设计方法和设计中应注意的问题。一、电气设计的主要内容一、电气设计的主要内容（1）拟订电气控制线路设计的技术条件和任务书；（2）选择并确定电气传动形式和控制方案；（3）确定电动机容量；（4）设计电气控制原理图；（5）选择电器元件，制定电机和电器元件明细表；（6）设计电气柜、操作台、电气安装板以及非标准电器和专用安装零件
2、；（7）绘制机电设备的电气装配图和接线图；（8）编写设计计算说明书和使用说明书。二、电气控制线路设计的一般要求 电气控制线路的设计是在前述的传动方式及控制方电气控制线路的设计是在前述的传动方式及控制方案选择基础上进行的。电气控制线路的设计时要满足案选择基础上进行的。电气控制线路的设计时要满足以下要求：以下要求：（1 1）应最大限度地满足生产机械的工艺要求；）应最大限度地满足生产机械的工艺要求；（2 2）力求控制线路安全可靠，简单，经济；）力求控制线路安全可靠，简单，经济；（3 3）合理选择电器元件；）合理选择电器元件；（4 4）便于操作和维修。）便于操作和维修。三、电气控制线路设计的方法 电气
3、控制线路的设计有两种方法：一是经验设计法，二是逻辑设计法。1.经验设计法 经验设计法先从满足生产工艺要求出发，按照电动机的控制方法，利用各种基本控制环节和基本控制原则，借鉴典型的控制线路，把它们综合地组合成一个整体来满足生产工艺要求。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉控制线路，掌握多种典型线路的设计资料，同时具有丰富的设计经验。经验设计方法由于靠经验进行设计，因而灵活性很大。对于比较复杂的线路，可能要经过多次反复修改才能得到符合要求的控制线路。另外，初步设计出来的控制线路可能有几种，这时要加以比较分析，反复地修改简化，甚至要通过实验加以验证，才能确定比较合理的设计方案。这种方法设计的
4、线路可能不是最简，所用的电器及触点不一定最少，所得出的方案不一定是最佳方案。经验设计法没有固定的模式，通常先用一些典型线路环节凑合起来实现某些基本要求，而后根据生产工艺要求逐步完善其功能，并加以适当配置联锁和保护环节。在进行具体线路设计时，一般先设计主电路，然后设计控制电路、信号线路、局部照明电路等。初步设计完成后，应当仔细地检查，看线路是否符合设计的要求，并进一步使之完善和简化，最后选择所用的电器的型号规格 2.逻辑设计法 逻辑设计法是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数方法这一数学工具来分析、化简、设计线路的。这种设计方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必须的、最少的中间继电器的
5、数目。逻辑设计法设计的线路结构比较合理，所用元件的数量较少，得到的设计方案是最佳的。当设计的控制系统比较复杂时，这种方法就显得十分繁琐，工作量也很大，而且容易出错。所以一般电气设计人员较少用此方法。由继电器接触器组成的控制电路属于开关电路。在电路中，电器元件只有两种状态：线圈通电或断电，触点闭合或断开。这样两种不同的状态，可以用逻辑值表示，即可以用逻辑代数来描述这些电器元件在电路中所处的状态和连接方法。一个较大的、功能较为复杂的控制系统，如果能分成若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计方法先完成每个单元控制线路的设计，然后再用经验设计方法把这些单元控制线路组合成一个整体，才是切实可行的一种简捷的
6、设计方法。也就是说，两种方法应当各取所长，配合应用。四、设计中应注意的几个问题 1.选择控制电源 尽量减少控制线路中电源的种类，控制电源用量，控制电压等级应符合标准等级。在控制线路比较简单的情况下，可直接采用电网电压，即交流220V、380V供电，以省去控制变压器。当控制系统使用电器数量比较多时，应采用控制变压器降低控制电压，或用直流低电压控制，既节省安装空间，又便于采用晶体管无触点器件，具有动作平稳可靠、检修操作安全等优点。对于微机控制系统应注意弱电控制与强电电源之间的隔离，不能共用零线，避免引起电源干扰。照明、显示及报警等电路应采用安全电压。2.选择电器元件 尽量减少电器元件的品种、规格与
7、数量。在电器元件选用中，尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件，同一用途尽可能选用相同型号。电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断发展、更新紧密联系在一起的，因此，设计人员必须密切关注电机、电器技术、电子技术的新发展，不断收集新产品资料，以便及时应用于控制系统设计中，使控制线路在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步的提高。3.减少通电电器的数量 正常工作过程中，尽可能减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。4.合理使用电器触点 在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数量较多，使用的触点也多，线路设计应注意以下问题。（1）主副触点的使用量不能超过限定对数，因为各
8、类接触器、继电器的主副触点数量是一定的。设计时应注意尽可能减少触点使用数量，如图9-22(b)比(a)就节省了一对触点。因控制需要触点数量不够时，可以采用逻辑设计化简方法，改变触点的组合方式，以减少触点使用数量，或增加中间继电器来解决。（2）检查触点容量是否满足控制要求，避免因使用不当而出现触点烧坏、熔焊的故障，要合理安排接触器主副触点的位置，避免用小容量继电器去切断大容量负载。总之，要计算触点断流容量是否满足被控制负载的要求，还要考虑负载性质（阻性、容性、感性等），以保证触点工作寿命和可靠性。5.正确连线 具体应注意以下几个方面：（1）正确连接电器线圈，电压线圈通常不能串联使用，即使用两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额定电压之和的电压值，因为电器动作总有先后之差。（2）合理安排电器元件及触点位置对一个串联回路，各电器元件或触点位置互换，并不影响其工作原理，但从实际连线上却影响到安全、节省导线等各方面的间题。（3）注意避免出现寄生回路在控制电路的动作过程中，如果出现不是由于误操作而产生的意外接通的电路，称为寄生回路。(4)在控制电路设计过程中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路。