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电机与电气控制 ——课程设计讲座 一、电气控制系统设计 基本任务与内容 电气设计的基本任务是根据控制要求设计和编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料。 图纸主要包括：总图、系统图、电气原理图、总装配图、部件装配图、电器元器件布置图、电气安装接线图、电气箱(柜)制造工艺图、控制面板及电器元件安装底板、非标准件加工图等。 编制的资料有：外购器件目录、单台材料消耗清单、设备使用维修说明书等资料。 1.电气原理图设计 电气原理图是整个设计的中心环节，因为它是工艺设计和制订其他技术资料的依据。 电气原理图设计主要包括以下内容： 1）制订电气设计任务书(技术条件)。 2）选择电气传动方案与控制方式。 3）确定电动机的类型及其技术参数。 1.电气原理图设计（续） 4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟订各部分技术指标与要求。 5）设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。 6）选择电器元件，制订元器件目录清单。 7）编写设计说明书。 2．工艺设计 工艺设计亦称为施工图设计，其主要目的是便于组织电气控制装置的制造与施工，实现电气原理图设计功能的各项技术指标，为设备的制造、调试、维护、使用提供必要的图纸资料。 工艺设计的主要内容是： 1）根据设计的电气原理图及选定的电器元件，设计、绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。总装配图及总接线图应反映出主回路、控制电器、电器箱(拒)各组件、操作台布置、电源以及检测元件的分布状况和各部分之间的接线关系与联接方式。本部分设计资料供制造、总装、调试及日常维修使用。 2．工艺设计（续） 2）按照电气原理图或划分的组件进行统一编号，列出各部分的元件目录表．并根据总图编号统计出各组件的进出线号。 3）根据组件电路原理及选定的元件目录表，设计组件装配图(电器元件布置与安装图)、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。这些资料是组件装配和生产管理的依据。 4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图，标明技术要求。这些图纸是制造、加工所必需的技术资料。 2．工艺设计（续） 5）设计电气箱(柜)，根据组件尺寸及安装要求确定电气箱(柜)结构与外形尺寸、安装支架、安装尺寸、面板安装方式、各组件的连接方式、通风散热以及维修操作位置、方式等。在电气箱(柜)设计中，应注意操作维护方便与造型美观。 6）根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料进行汇总，分别列出外购清单、标准件清单以及主要材料消耗定额等。这些是生产管理和成本核算所必须具备的技术资料。 7）编制调试、试验、使用、维护、技术说明书。 二、设计实例 ——Y-Δ换接启动电路设计 1.电气控制原理图设计 Y-Δ换接电路工作原理 当KM1、KM3 线圈得电时，定子绕组接成星形；当KM2 线圈得电时，定子绕组接成三角形，由星形转为三角形是靠时间继电器KT 来实现的。 电路工作原理如下： 1)合上电源启动QF并按下启动按钮SB1，使线圈KM1得电并自锁，同时线圈KM3得电，电动机接成星形，接入三相电源进行降压启动； 2)在同一时间继电器线圈得电并开始计时，经一段时间延时后，串入KM3线圈回路的常闭延时触点断开，KM3断电。 3)线圈KM3断电后，串入KM2线圈回路的KM3闭合，使得线圈KM2得电，电动机转为三角形联接全压运行。 2.电气元件选择 正确合理地选择低压电器是电气系统安全运行、可靠工作的保证。根据各类电器在设备电器控制系统中所处的不同位置、所起的不同的作用，采用不同的选择方法。主要介绍几种常用器件选型。 熔断器的选择 接触器的选择 热继电器选择 时间继电器的选择 自动空气断路器的选择 熔断器选择 熔断器的类型应满足电路要求；熔断器的额定电压应大于或等于电路的额定电压；熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。 熔体的额定电流可以有以下几种选择： 1）对于阻性负载的保护，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即：IR≥IN ； 2）对于一台电动机的短路保护，考虑到电动机的起动冲击电流的影响，可按下式选择： IR≥（1.5~2.5）IN 3）对于多台电动机应按下式计算： IR≥（1.5~2.5）INmax+∑IN 接触器的选择 1）根据接触器的任务，确定用哪一系列的接触器； 2）根据接触器所控制电路的额定电压确定接触器的额定电压； 3）根据被控制电路的额定电流及接触器安装的条件来确定接触器的额定电流。 4）一般情况下对于控制主电路为交流的应采用交流的控制电路。 热继电器的选择 热继电器的具体选择如下： １）一般选用热继电器额定电流为保护电动机额定电流