电气控制装置设计基础

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电气控制装置设计包括原理与工艺设计两个方面。

电气工程技术人员，必须掌握电气控制装置设计的基本原则、设计内容和一般设计方法，以便根据生产机械的拖动要求及工艺需要去设计各类图纸和必要的技术资料。

本章将讨论电气控制系统的设计过程。电气控制系统设计要求具有较丰富的实践经验。这里仅讨论设计中的一般共性问题。

第一节电气控制装置设计的一般原则、基本内容和设计程序

正确的设计思想和工程观点是高质量完成设计任务的保证。

一、电气控制设计的一般原则

电气控制系统的设计过程中，应遵循以下几个原则：

1）最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求.

2）在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、不宜盲目追求自动化和高指标。

3）妥善处理机械与电气关系。

4）正确合理的选用电器元件。

5）确保使用安全、可靠。

6）造型美观、使用维护方便。

二、电气控制设计的基本任务与内容

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样、资料，包括电气原理图、电气系统的组件划分与元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板及电器元件安装底板、非标准紧固件加工图等，编制外构元件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等资料。

由此可见，电气控制设计包含：原理设计与工艺设计两个基本部分。

以电力拖动控制设备为例，二方面的设计内容分述如下：

（一）原理设计内容

电气控制系统原理设计内容主要包括：

1）拟订电气设计任务书。

2）选择拖动方案与控制方式

3）确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号。

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）选择电气元件，制订元器件目录清单。

7）编写设计说明书。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。

（二）工艺设计内容

工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图样资料。工艺设计主要内容是：

1）根据设计的原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。

2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，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）根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。

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纸，标明技术要求。

5）设计电气箱。

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，分别列出外购件清单，标准件清单以及主要材料消耗定额。

7）编写使用维护说明书。

三、电气控制设计的一般程序

以电力拖动控制设计项目为例，通常电气系统

的设计程序是按以下步骤进行的。

1.拟订设计任务书

设计任务书是整个系统设计的依据，同时又是今后设

备竣工验收的依据。

因此设计任务书的拟订是一个十分重要而且必须认真对待的问题。

在很多情况下，设计任务下达部门对本系统的功能要

求、技术指标只能描述一个粗略轮廓，涉及设备使用

中应达到的各种具体的技术指标及其他各项基本要求

实际是由技术领导部门、设备使用部门及承担机电设

计任务部门等几方面共同协商，最后以技术协议形式

予以确定的。

电气设计任务书中，除简要说明所设计设备的型号

、用途、工艺过程、动作要求、传动参数、工作条件

外还应说明以下主要技术指标及要求：

1）控制精度、生产效率要求。

2）电气传动基本特性如运动部件数量、用途、动作

顺序，负载特性、调速指标、起动、制动要求等。

3）自动化程度要求。

4）稳定性及抗干扰要求。

5）联锁条件及保护要求。

6）电源种类、电压等级、频率及容量等要求。

7）目标成本与经费限额。

8）验收标准及验收方式。9

）其他要求如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等等。        2.选择拖动方案与控制方式

电力拖动方案与控制方式的确定是设计的重要部

分，因为只有在总体方案正确的前提下，才能保证生

产设备各项技术指标实施的可能性。在电气设计主要

技术指标确定并以任务书格式下达后，必须认真做好

调查研究工作，列出几种可能的方案，并根据自己的

条件和工艺要求进行比较分析后作出决定。

所谓电力拖动方案是指根据零件加工精度、加

工效率要求、生产机械的结构、运动部件的数量、运

动要求、负载性质、调速要求以及投资额等去确定电

动机的类型、数量、传动方式以及拟订电动机起动、

运行、调速、转向、制动等控制要求，作为电气控制

原理图设计及电器元件选择的依据。

3.选择电动机

拖动方案决定以后，就可以进一步选择电动机

的类型、数量、结构形式以及容量、额定电压与额定

转速等要求。

电动机选择的基本原则是：

1）电动机的机械特性应满足求，要与负载特性

相适应，以保证加工过程中运行稳定并具有一定的调

速范围与良好的起动、制动性能。

2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，即温升

尽可能达到或接近额定温升值。

3）电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要

求，并能适应周围环境工作条件。在满足设计要求情

况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方

便的三相交流异步电动机。