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2016-11-29 06:20:03 科学百科 阅读 2 次

简介/电气控制装置 编辑

电气控制装置
电气控制
 电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路,不同的设备有不同的控制回路,而且高压电气设备与低压电气设备的控制方式也不相同。为了保证一次设备运行的可靠与安全,需要有许多辅助电气设备为之服务,能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合,称为控制回路或二次回路。这些设备要有以下功能: 
(1)自动控制功能。高压和大电流开关设备的体积是很大的,一般都采用操作系统来控制分、合闸,特别是当设备出了故障时,需要开关自动切断电路,要有一套自动控制的电气操作设备,对供电设备进行自动控制。 
(2)保护功能。电气设备与线路在运行过程中会发生故障,电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度,这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。 
(3)监视功能。电是眼睛看不见的,一台设备是否带电或断电,从外表看无法分辨,这就需要设置各种视听信号,如灯光和音响等,对一次设备进行电气监视。 
(4)测量功能。灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电),如果想定量地知道电气设备的工作情况,还需要有各种仪表测量设备,测量线路的各种参数,如电压、电流、频率和功率的大小等。 
在设备操作与监视当中,传统的操作组件、控制电器、仪表和信号等设备大多可被电脑控制系统及电子组件所取代,但在小型设备和就地局部控制的电路中仍有一定的应用范围。这也都是电路实现微机自动化控制的基础。 

组成部分 /电气控制装置 编辑

(1)电源供电回路。供电回路的供电电源有AC380V和220V等多种。 
(2)保护回路。保护(辅助)回路的工作电源有单相220、36V或直流220、24V等多种,对电气设备和线路进行短路、过载和失压等各种保护,由熔断器、热继电器、失压线圈、整流组件和稳压组件等保护组件组成。 
(3)信号回路。能及时反映或显示设备和线路正常与非正常工作状态信息的回路,如不同颜色的信号灯,不同声响的音响设备等。 
(4)自动与手动问路。电气设备为了提高工作效率,一般都设有自动环节,但在安装、调试及紧急事故的处理中,控制线路中还需要设置手动环节,通过组合开关或转换开关等实现自动与手动方式的转换。 
(5)制动停车回路。切断电路的供电电源,并采取某些制动措施,使电动机迅速停车的控制环节,如能耗制动、电源反接制动,倒拉反接制动和再生发电制动等。 
(6)自锁及闭锁同路。启动按钮松开后,线路保持通电,电气设备能继续工作的电气环节叫自锁环节,如接触器的动合触点串联在线圈电路中。两台或两台以上的电气装置和组件,为了保证设备运行的安全与可靠,只能一台通电启动,另一台不能通电启动的保护环节,叫闭锁环节。如两个接触器的动断触点分别串联在对方线圈电路中。 

结构设计/电气控制装置 编辑

电气控制装置
电气控制

 电气控制装置的结构型式,要根据电气原理总图,电气设备与电器元件明细表,以及装置的使用场合等条件来确定。
结构型式的选择
 对于与生产机械配套的电气控制装置,应根据生产机械要求的安装位置选择结构。如需要安装在生产机械壁完中较简单的电气设备,则应采用控制板结构,即把电气元件安装在一块底板上,通过端子板(或插座)引入和引出电源。与生产机械分开放置的小容量电气控制设备,可采用电气箱结构,面板可安装电压表、电流表、指示灯、按钮、开关及调节旋钮等,其它电器元件则安装在箱内底盘上。一般应将主电路和控制电路分开放置,对抗干扰要求高的部件,还应加装屏蔽罩。
对于复杂,容量较大的系统,因电气设备和电器元件多,体积大,则应采用电气柜型。电气设备和电器元件分层放置,一般较重,体积大的设备放在下层,主电路和控制电路分放两层中,为便于拆卸和维修,各层间的引线以及与箱外的连线均应通过端子板(或接插件)连接。电表、指示灯、开关、调节旋钮等均可安装在电气柜的上方。
除上述要求外,在确定电气装置的结构型式时,还应考虑装置外形美观,结构尺寸合理,布局得当,不相互干扰,便于安装和维修。在满足用户要求的前提下,还应尽量节省开支。
绘制控制单元电器元件布置图和接线图
首先把一个控制单元的电器进行实物排列,摆放时应符合上下左右对称,留够距离,便于安装维修,整齐美观的原则。位置确定后就可按实物绘制电器元件接线图,接线图中所有的电器元件文字符号以及接线端子的接线号均应与电气原理图一致,同时要清楚地表示出接线关系和接线去向。
印制电路板图的绘制
在绘制印制电路板图之前,首先应画出印制板单元电气原理图和电器元件明细表,根据原理图和明细表进行实物排列,画出元件布置图和印制电路板图,同时还应画出插头和插座的引脚图(或列连线表)。
绘制印制电路板图有计算机绘图和人工绘图两种方法。这里仅对人工绘制印制电路板图的原则,以及印制电路板的手工制做方法进行概要介绍:
1、绘制印制电路板的原则
①排列元件,一般体积大,较重的元件放在下面(靠近插脚端)。原理图中连在一起的元件应尽量靠近摆放,以缩短引线距离。元件布置要整齐,美观。元件应尽量按大小、种类、形状分排放置。
②因电源线,地线连接元件较多,为便于元件摆放,电源线一般放在中间上下贯通,地线沿印制板周围构成一条环线。
③印制电路板各线条不能交叉。对电路中有引脚较多的大规模集成电路的印制板,应采用双面敷铜板,两面需要连接的线条应打孔串裸导线焊牢(或采用金属化孔)。
④引脚线条必须与插座配合好,严格按选用的插座配画,不得错位。
⑤元件位置确定后即可画出元件布置图和印制电路板图。在印制电路板图应尽量标出与原理图一致的图形和文字符号,对于晶体三极管还应标出管脚名称(e、b、c),集成块应标出插座的起始号码,脉冲变压器还要标出一次侧、二次侧,引脚应标上引出信号,集成稳压块应标管脚的号码等。
在采用矩形插座印制电路板插件时,元件布置图应连同插件框架一起画出。
2、印制电路板的制作
①把设计好的印制电路画在一张垫有复写纸的白纸上。
②将敷铜板的铜箔面用酒精或细砂纸擦干净。
③先在铜箔面上放上一张复写纸,再把画有印制线路的白纸反放在上面(即背面朝上),注意放正、对齐,然后按复印痕记拓在铜箔面上。
图画好后,即可开始制作印制电路板。业余制作印制电路板常用的方法有以下三种:
第一种,刀刻法。在制作不太复杂的电路板时,可用锋利的小刀刻去不需要的铜箔。用刀刻线路时,动作要稳,不要把应保留的线路刻断。用这种方法,在设计电路时应注意采用直线条,而且保留的部分应尽量多,刻去的部分应尽量少,这样在刻的时候比较方便。刻好后用小钻头在要插接元件的地方钻上孔即成。刀刻法电路形状。
第二种,漆画腐蚀法。漆画腐蚀法就是用毛笔蘸上调合漆(磁漆、喷漆均可)把拓好的线路在应保留的线条上均描上漆,待漆干后,用锋利的小刀和尺子把画得不光滑的线条刮平直,也就是进行一次修板。然后把画好的敷铜板放在三氯化铁溶液中(浓度为40%),溶液刚刚没过敷铜板即可。经过几十分钟时间,未画漆的地方的铜箔就被腐蚀掉,留下涂有漆的铜箔。如想加快腐蚀速度,可以将三氯化铁溶液加热(放在水盆里间接加热,或用温火在下面加热)。腐蚀好的印制板,应用清水多冲几遍,把残留的三抓化铁洗净,再刮去漆迹,把留下的线条打亮。然后在放元件的地方打好孔,涂上一层松香酒精液,印制电路板就制作好了。
第三种,贴胶带腐蚀法(介绍两种方法);
1、用胶带把整个敷铜板贴满,贴紧压实,不留气泡。用小刀刻出所需的线路,然后把腐蚀之处的胶带撕去。再检查一下胶带接缝处是否衔接紧密,如果不紧密可在缝隙处涂上少许清漆或万能胶,凉干后即可放入三氯化铁溶液中腐蚀。
2、把胶带贴在玻璃板上用小刀刻成条(每条宽2~3mm即可,长度视电路板上线条长短而定),揭下刻好的胶布条在电烙铁上烤一下,再贴到敷铜板复写的线路上,贴紧压实,就可以放到三氯化铁溶液中进行腐蚀了。
贴胶带法制作印制电路板只适合制作比较简单的线路,它的优点是贴上胶带就可放到三氯化铁溶液中腐蚀,不像漆画腐蚀法那样,还要等漆干后才能腐蚀。
在制作印制电路板时还应注意以下几点:
①在往敷铜板上拓线路前,应先将敷铜板的铜箔擦干净,这样,漆不易脱落,胶带易贴牢;
②印制电路的线条应尽可能宽些,以使线条牢固,在用漆画腐蚀法时,还可节省三氯化铁溶液;
③印制电路各线条之间的距离不应小于lmm,以防焊接元件时造成短路。
绘制总装图
根据各单元实际摆放位置画出总装图,总装图主要把整体结构画清楚,把各单元与主体的连接画出来,在表示清楚结构的情况下,各单元部件可示意画出,但应按实物比例投影画出。一般应画出正视图、侧视图、俯视图。复杂装置还应画出背视图(即前后,左右视图均应画出)。总之,以看清结构为原则。注意画时应把箱体剖开画,外形图应单画。

设计步骤/电气控制装置 编辑

1.根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图,拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。
2. 根据各部分的要求,设计出原理框图中各个部分的具体电路。对于每一部分的设计总是按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查,反复修改与完善的步骤进行。
3.绘制总原理图。按系统框图结构将各部分联成一个整体。
4.正确选用原理线路中每一个电器元件,并制订元器件目录清单。
对于比较简单的控制线路,例如普通机床的电气配套设计,可以省略前两步,直接进行原理图设计和选
用电器元件。但对于比较复杂的自动控制线路,例如专用的数控生产机械或者采用微机或电子控制的专用
检测与控制系统,要求有程序预选、刀具调整与补偿和一定的加工精度、生产效率、自动显示、各种保护、故障诊断、报警、打印记录等,就必须按上述过程一步一步进行设计。只有各个独立部分都达到技术要求,才能保证总体技术要求的实现,保证总装调试的顺利进行。

设计方法/电气控制装置 编辑

电气控制装置
电气控制
 电气原理图的设计方法主要有分析设计法和逻辑设计法两种,分别介绍如下。
1. 分析设计法
所谓分析设计法是根据生产工艺的要求去选择适当的基本控制环节(单元电路)或经过考验的成熟电路,按各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改,综合成满足控制要求的完整线路。当找不到现成的典型环节时,可根据控制要求边分析边设计,将主令信号经过适当的组合与变换,在一定条件下得到执行元件所需要的工作信号。设计过程中,要随时增减元器件和改变触点的组合方式,以满足拖动系统的工作条件和控制要求,经过反复修改得到理想的控制线路。由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制线路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制线路的经验为基础,所以又称为经验设计法。分析设计法的特点是无固定的设计程序,设计方法简单,容易为初学者所掌握,对于具有一定工作经验的电气人员来说,也能较快地完成设计任务,因此在电气设计中被普遍采用。其缺点是设计方案不一定是最佳方案,当经验不足或考虑不周时会影响线路工作的可靠性。
2.逻辑设计法
逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计,即根据生产机械的拖动要求及工艺要求,将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通与断开状态看成逻辑变量,并根据控制要求将它们之间的关系用逻辑函数关系式来表达,然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化,使之成为需要的与或关系式,根据最简式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查和完善,即能获得需要的控制线路。采用逻辑设计法能获得理想、经济的方案,所用元件数量少,各元件能充分发挥作用,当给定条件变化时,能指出电路相应变化的内在规律,在设计复杂控制线路时,更能显示出它的优点。任何控制线路,控制对象与控制条件之间都可以用逻辑函数式来表示,所以逻辑法不仅能用于线路设计,也可以用于线路简化和读图分析。逻辑代数读图法的优点是各控制元件的关系能一目了然,不会读错和遗漏。
逻辑电路有两种基本类型,对应的设计方法也各有不同。
(1)组合逻辑电路 其特点是执行元件的输出状态只与同一时刻控制元件的状态有关,输入、输出呈单方向关系,即输出量对输入量无影响。它的设计方法比较简单,可以作为经验设计法的辅助和补充,用于简单控制电路的设计,或对某些局部电路进行简化,进一步节省并合理使用电器元件与触点。
(2)时序逻辑电路 其特点是输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关,而且还与输出量的原有状态及其组合顺序有关,即输出量通过反馈作用,对输入状态产生影响。这种逻辑电路设计要设置中间记忆元件(如中间继电器等),记忆输入信号的变化,以达到各程序两两区分的目的。

设计应注意问题/电气控制装置 编辑

电气控制设计中应重视设计、使用和维护人员在长期实践中总结出来的许多经验,使设计线路简单、正确、安全、可靠、结构合理、使用维护方便。通常应注意以下问题。
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.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,可能由于动作过程中阻抗变化造成电压分配不均匀.对于电感较大的电器线圈,例如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等则不宜与相同电压等级的接触器或中间继电器直接并联工作,否则在接通或断开电源时会造成后者的误动作。
(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问题。
(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。[1]