电气控制线路的设计及元器件选择

1. 电气控制线路的设计及元器件选择

2. 常用电器元件的选择 • 6.3 常用电器元件的选择 • 正确、合理选用元器件，是电路安全、可靠工作的保证。 • 基本原则： • ① 按对电器元件的功能要求确定电器元件的类型。 • ② 确定电器元件承载能力的临界值及使用寿命。根据电器控制的电压、电流及功率的大小确定电器元件的规格。 • ③ 确定电器元件预期的工作环境及供应情况，如防油防尘、防水、防爆及货源情况。 • ④ 确定电器元件在应用中所要求的可靠性。 • ⑤ 确定电器元件的使用类别。 • 6.3.1 按钮、开关类电器选择 • 1.按钮 • 主要根据所需要的触点数、使用场合、颜色标注、以及额定电压、额定电流进行选择。 • 按钮颜色及其含义： • 见国标GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》规定,如:

3. 电气控制线路的设计及元器件选择 • （1）“停止”和急停按钮必须是红色。 • （2）“启动”按钮的颜色是绿色。 • （3）“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色。 • （4）点动按钮必须是黑色。 • （5）复位按钮（如保护继电器的复位按钮）必须是蓝色。当复位按钮还有停止作用时，则必须是红色. • 2.行程开关 • 主要根据机械设备运动方式与安装位置，挡铁的形状、速度、工作力、工作行程、触点数量、及额定电压、额定电流来选择。 • 3.万能转换开关 • 根据控制对象的接线方式、触点型式与数量、动作顺序和额定电压、额定电流等参数进行选择。 • 4.电源引入控制开关 • 机械设备常选用刀开关、组合开关和断路器等。 • (1)刀开关与铁壳开关

4. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 根据电源种类、电压等级、电动机容量及控制极数进行选择。 • 用于照明电路时，额定电压、额定电流应等于或大于电路最大工作电压与工作电流。 • 用于电动机直接启动时，额定电压为380V或500V、额定电流应等于或大于电动机额定电流的3倍。 • (2)组合开关 • 根据电流种类、电压等级、所需触点数量及电动机容量进行选择。 • 用于控制7kW以下电动机的启动、停止时，额定电流应等于电动机额定电流的三倍。 • 若不直接用于启动和停机，额定电流只需稍大于电动机额定电流。 • (3)断路器 • 包括正确选用开关类型、容量等级和保护方式。 • ① 额定电压和额定电流应不小于电路正常工作电压和工作电流。 • ② 热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或负载额定电流一致。 • ③ 电磁脱扣器瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的峰值电流。

5. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 对电动机，断路器电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流值I按下式计算 • I ≥K·IST (6—1) • 式中 K——安全系数，可取K=1.7； • IST——电动机启动电流。 • 6.3.2 熔断器选择 • 先确定熔体额定电流，再根据熔体规格，选择熔断器规格，根据被保护电路的性质，选择熔断器的类型。 • 1.熔体额定电流的选择 • (1) 电阻性负载，如照明电路、信号电路、电阻炉电路等。 • IFUN ≥I （6—2） • 式中 IFUN ——熔体额定电流； • I——负载额定电流。 • (2) 冲击性负载（出现尖峰电流），如笼型电动机起动电流为(4～7)Ied(Ied为电机额定电流)。 • 单台不频繁起、停，且长期工作的电动机： • IFUN ＝(1.5～2.5)Ied （6—3）

6. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 单台频繁起动、长期工作的电动机： IFUN =(3～3.5)Ied （6—4） • 多台长期工作的电动机共用熔断器： IFUN ≥(1.5～2.5)Iemax+∑Ied （6—5） • 或 IFUN ≥Im／2.5 (6—6） • 式中 Iemax——容量最大一台电动机的额定电流； • ∑Ied 其余电动机额定电流之和； • Im —— 电路中可能出现的最大电流。 • 当几台电动机不同时起动时，电路中最大电流: • Im ＝7 Iemax +∑Ied （6—7） • (3) 采用降压方法起动的电动机： • IFUN ≥Ied （6—8） • 2.熔断器规格选择 • 额定电压大于电路工作电压，额定电流等于或大于所装熔体额定电流。 • 3.熔断器类型选择 • 应根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件选择.

7. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 6.3.3 交流接触器选择 • 主要考虑主触点额定电压与额定电流、辅助触点数量、吸引线圈电压等级、使用类别、操作频率等。 • 主触点额定电流应等于或大于负载或电动机的额定电流。 • 1.额定电压与额定电流 • 主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流。 • UKMN≥UCN （6—9） • IKMN ≥ IN = （6—10） • 式中 UKMN ——接触器额定电压； • UCN —— 负载额定线电压； • IKMN —— 接触器额定电流； • IN —— 接触器主触点电流； • PMN —— 电动机功率； • UMN —— 电动机额定线电压； • K—— 经验常数，K＝1～1.4。 PMN×103 KUMN

8. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 2. 吸引线圈的电流种类及额定电压 • 对频繁动作场合，宜选用直流励磁方式;一般情况下采用交流控制。 • 线圈额定电压:根据控制电路复杂程度，维修、安全要求，设备采用控制电压等级考虑。 • 3.其它方面 • （1）辅助触点的额定电流、种类和数量。 • （2）根据使用环境选择有关接触器或特殊用接触器。 • （3）考虑电器的固有动作时间,电器的使用寿命和操作频率。 • 6.3.4 继电器的选择 • 1.电磁式通用继电器 • 先考虑交流类型或直流类型，而后考虑采用电压继电器还是电流继电器，或是中间继电器。 • 保护用继电器:考虑过电压(或过电流)、欠电压(或欠电流)继电器的动作值和释放值； • 中间继电器:考虑触点类型和数量，励磁线圈的额定电压或额定电流。

9. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 2.时间继电器 • 根据延时方式、延时精度、延时范围、触点形式及数量、工作环境等因素确定类型，再选择线圈额定电压。 • 3.热继电器 • 结构型式：主要决定于电动机绕组接法及是否要求断相保护。 • 热元件整定电流按下式选取: • IFRN ＝ (0.95～1.05) Ied （6—11） • 式中 IFRN——热元件整定电流。 • 对工作环境恶劣、启动频繁的电动机按下式选取： • IFRN ＝ (1.15～1.5) Ied （6—12） • 对过载能力较差的电动机，热元件整定电流为电动机额定电流的(60～ 80)％。 • 对重复短时工作制电动机，其过载保护不宜选用热继电器，而应选用温度继电器。 • 4.速度继电器 • 根据机械设备的安装情况及额定工作转速，选择合适的型号。

10. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 6.3.5 控制变压器的选择 • 用于降低辅助电路电压，保证控制电路安全可靠工作。选择原则： • 1. 一、二次侧电压应与交流电源电压、控制电路和辅助电路电压相等。 2. 应能保证接于二次侧的交流电磁器件在起动时可靠吸合。 • 3. 电路正常运行时，变压器温升不超过允许值。 • 容量近似计算： PT ≥ 0.6∑Pq +0.25∑PKj +0.125KL∑PKm （6—13） • 式中 PT ——控制变压器容量(VA); • Pq ——电磁器件的吸持功率(VA)； • PKj ——接触器、继电器起动功率(VA)； • PKm ——电磁铁起动功率(VA)； • KL ——电磁铁工作行程LP与额定行程LN之比的修正系数； • 当LP／LN ＝ 0.5～0.8时，KL ＝ 0.7～0.8； • LP／LN ＝ 0.85～0.9时，KL ＝ 0.85～0.9； • LP／LN ＝ 0.9以上时，KL ＝ 1

11. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 上式满足，既可保证已吸合的电器在启动其它电器时仍能保持吸合状态，又能保证启动电器可靠地吸合。 • 变压器容量也可按变压器长期运行的允许温升来确定，这时变压器的容量应大于或等于最大工作负载的功率。 • PT ≥Kf ∑Pq （6—14） • 式中 Kf ——变压器容量储备系数，Kf ＝ 1.1～1.25。 • 控制变压器实际容量应由以上两式计算出的最大容量来确定. • 6.3.6 笼型异步电动机有关电阻的计算 • 1.启动电阻的计算 • 在降压启动方式中，定子回路串联的限流电阻Rq可按下式近似计算： • Rq = (6—15) • 式中 Rq——每相启动限流电阻的阻值(Ω)； • Ied——电动机额定电流(A)； • Kq——不加电阻时电动机的启动电流与额定电流之比(查手册)； • Kqr——加入启动限流电阻后，电动机启动电流与额定电流之比，可根据需要选取。

12. 电气控制线路的设计及元器件选择 • 若只在电动机两相中串入限流电阻，Rq的值可取计算值的1.5倍，加入限流电阻后，起动转矩Mqr可由下式估算： Mqr = （6—16） • 式中 Mq——电动机不加起动电阻时的起动转矩； • Me——电动机额定转矩； • Km——电动机起动转矩与额定转矩之比(查手册)。 • 2.反接制动电阻的计算 • 电动机定子回路接入反接制动限流电阻。其阻值Rzr由下式计算： • （6—17） • 式中 Kzr——接入限流电阻后，反接制动电流与额定电流之比。 • 若只在电动机两相串联制动限流电阻Rzr，则Rzr可取计算值的1.5倍。 • 电动机转速在制动到零的瞬间，其制动转矩Mzr可估算为： • Mzr＝(Kzr/Kq)2Mq＝(Kzr/Kq)2KmMe （6—18）