第3章繼電接觸器系列電控設計第3章繼電接觸器系列電控設計3.1繼電接觸器系列電控設計綜述

3.2設計實例：￠3.5×36m冷卻機電控系統(tǒng)3.1繼電接觸器系列電控設計綜述3.1.1繼電接觸器系列電控設計的基本內(nèi)容生產(chǎn)設備的電氣控制系統(tǒng)設計是生產(chǎn)設備設計的重要組成部分，生產(chǎn)設備的電氣控制系統(tǒng)設計應滿足生產(chǎn)設備的總體技術方案。電氣控制系統(tǒng)的設計涉及的內(nèi)容很廣泛，在這一節(jié)里將概括地介紹一下電氣控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容，重點闡述繼電接觸器控制電路設計的一般規(guī)律及設計方法。

1．電氣控制系統(tǒng)設計的一般內(nèi)容生產(chǎn)設備的電氣控制系統(tǒng)設計與生產(chǎn)設備的機械結構設計是分不開的，而現(xiàn)代生產(chǎn)設備的結構以及使用效能與電氣自動控制的程度又是密切相關的。對機械設計人員來說，也需要對電氣控制系統(tǒng)設計有一定的了解。反之，電氣設計人員也應對工藝、機械、液壓等技術有所了解。一項設計的成功往往是各方人員共同勞動、分工合作和協(xié)同攻關的結果。

(1)滿足生產(chǎn)設備的主要技術性能，即機械傳動、液壓和氣動系統(tǒng)的工作特性，以及對電氣控制系統(tǒng)的要求，這是生產(chǎn)設備的電氣控制系統(tǒng)設計的主要依據(jù)之一。(2)生產(chǎn)設備的電氣傳動方案，要依據(jù)生產(chǎn)設備的結構、傳動方式、調(diào)速指標以及對電氣制動和正反向轉(zhuǎn)動要求等來確定。生產(chǎn)設備的主運動或輔助運動都有一定調(diào)速范圍的要求。要求不同，則采取的調(diào)速傳動方案就不同，調(diào)速性能的好壞與調(diào)速方式密切相關。例如，中小型機床一般采用單獨或雙速籠型異步電動機，通過變速箱傳動；對傳動功率較大、主軸轉(zhuǎn)速較低的機床，為了降低成本，簡化變速機構，可選用轉(zhuǎn)速較低的異步電動機；對調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速的平滑性要求較高的機床，可考慮采用直流調(diào)速系統(tǒng)，滿足無級調(diào)速和自動調(diào)速的要求。隨著交流調(diào)速技術的發(fā)展，交流變頻調(diào)速裝置得到了廣泛的應用。(3)生產(chǎn)設備所使用的電動機的調(diào)速性質(zhì)應與生產(chǎn)設備的負載特性相適應。調(diào)速性質(zhì)是指轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關系。設計任何一個生產(chǎn)設備的電力拖動系統(tǒng)都離不開對負載和系統(tǒng)調(diào)速性質(zhì)的研究，它是選擇拖動和控制方案及確定電動機容量的前提。電動機的調(diào)速性質(zhì)必須與生產(chǎn)設備的負載特性相適應。例如，機床的切削運動(主運動)需要恒功率傳動，而進給運動則需要恒轉(zhuǎn)矩傳動。雙速異步電動機定子繞組由三角形改成星形連接時，轉(zhuǎn)速由低速升高速，功率增加很小，因此適用于恒功率傳動。對于定子繞阻為星形低速運轉(zhuǎn)的雙速電動機，或定子繞阻為雙星形連接高速運轉(zhuǎn)的雙速電動機，轉(zhuǎn)速改變時，電動機所輸出的轉(zhuǎn)矩保持不變，因此適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。他勵直流電動機改變電壓的調(diào)速方法屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；改變勵磁的調(diào)速方法屬于恒功率調(diào)速。(4)正確合理地選擇電氣控制方式是生產(chǎn)設備電氣控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容。電氣控制方式應能保證生產(chǎn)設備的使用效能和動作程序、自動循環(huán)等基本動作要求?，F(xiàn)代生產(chǎn)設備的控制方式與生產(chǎn)設備的結構密切相關。由于近代電子技術和計算機技術已深入到電氣控制系統(tǒng)的各個領域，各種新型控制系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，它不僅關系到生產(chǎn)設備技術與使用性能，而且也深刻地影響著生產(chǎn)設備的機械結構和總體方案。因此，電氣控制方式應根據(jù)生產(chǎn)設備的總體技術要求來擬定。

(5)明確有關操縱方面的要求，如操縱臺的設置、測量顯示、故障自診斷和保護措施的要求等。(6)設計應考慮用戶供電網(wǎng)的要求，如電網(wǎng)容量、電流種類、電壓及頻率。電氣控制系統(tǒng)設計的技術條件是由生產(chǎn)設備設計的有關人員和電氣設計人員共同擬定的。根據(jù)設計任務書中擬定的電氣控制系統(tǒng)設計的技術條件，就可以進行設計。實際上，電氣控制系統(tǒng)設計就是把上述的技術條件明確下來并付諸實施。

2．繼電接觸器系列電控設計的基本內(nèi)容繼電接觸器系列電控設計的基本內(nèi)容是根據(jù)生產(chǎn)機械的控制要求，設計和完成電控裝置在制造、使用和維護過程中所需要的圖樣和資料。這些工作主要反映在電氣原理和工藝設計中，具體來說需完成下列設計項目：

(1)擬定電氣設計技術任務書。

(2)提出電氣控制原理性方案及總體框圖。包括電控裝置設計預期達到的主要技術指標，各種設計方案技術性能比較及實施可能性。

(3)編寫系統(tǒng)參數(shù)計算書。(4)繪制電氣原理圖(總圖和分圖)。

(5)選擇整個系統(tǒng)的電氣元件，提供專用元件的技術指標并給出元器件明細表。

(6)繪制電控裝置總裝、部件、組件、單元裝備圖(元器件布置安裝圖)和接線圖。

(7)標準構件的選用與非標準構件的設計(包括電控箱、柜結構與尺寸、散熱器、導線、支架等)。

(8)繪制裝置布置圖、出線端子圖和設備連接圖。

(9)編寫操作使用、維護說明書。3.1.2典型生產(chǎn)機械的工藝要求及電氣傳動系統(tǒng)方案選擇

1．風機和泵類長期工作制、平穩(wěn)負載。風機和泵類負載這類機械起動不困難，運行穩(wěn)定，一般不調(diào)速。在設計時，一種方法是按生產(chǎn)中可能需要的最大風量和流量并留有較大的裕量選用風機和泵，但在實際運行時，電機不能調(diào)速，只好利用擋板調(diào)節(jié)風量和流量，能量利用率很低。另一種方法是為了取得最佳經(jīng)濟運行效果，采用交流調(diào)速，如串級調(diào)速或變頻調(diào)速，通過改變速度控制風量，以實現(xiàn)節(jié)能。

2．球磨機和磨類長期工作制，平穩(wěn)及恒轉(zhuǎn)矩負載。這類機械不要求調(diào)速，但起動困難。另一特點是轉(zhuǎn)速低，通常帶有龐大的減速機，造價高，磨損嚴重。其電氣傳動方案是母線供電，繼電接觸器控制或PLC控制。

3．簡單調(diào)速類長期工作制。這類機械生產(chǎn)中不調(diào)速，但在不同的產(chǎn)品品種和不同規(guī)模時要求不同的速度。例如不可逆軋機，它對調(diào)速精度和加減速時間無嚴格要求，調(diào)速范圍不大，其電氣傳動方案是采用直流不可逆調(diào)速或交→直→交PWM變頻等交流調(diào)速系統(tǒng)。

4．穩(wěn)速類長期工作制、平穩(wěn)負載。要求在各種擾動下以一定的穩(wěn)速精度長期運行，例如風洞、橡膠壓延機等，這類機械不強調(diào)動態(tài)指標和調(diào)速范圍。其電氣傳動方案是采用直流不可逆調(diào)速或交→直→交PWM變頻交流調(diào)速系統(tǒng)(適宜于小功率設備)和交→交變頻(適宜于大功率設備)。

5．多單元速度協(xié)調(diào)類這類機械由多個單元組成，它們通過被加工的工件(如造紙機通過紙，連軋機通過鋼材)連成一個整體，各部分之間的速度必須維持一定的比例關系。這類機械要求抗干擾能力強，以免破壞各部分之間的速度協(xié)調(diào)。當速度給定值變化時，實際速度應盡快跟上給定的變化。多單元速度協(xié)調(diào)類機械和穩(wěn)速機械的工藝要求相似，都要求速度穩(wěn)定，但多單元速度協(xié)調(diào)類機械更強調(diào)動態(tài)指標。其電氣傳動方案有：(1)單象限或要求較小制動力矩的四象限運行，采用直流不可逆或不對稱可逆調(diào)速。

(2)若單電樞直流電機GD2過大，不能滿足系統(tǒng)動態(tài)要求，需用雙電樞或三電樞時，采用交流調(diào)速比直流調(diào)速合理。

(3)由于這類機械對調(diào)速的動態(tài)性能指標要求高，因此在各類交流調(diào)速系統(tǒng)中必須采用矢量控制技術。

6．寬調(diào)速類這類機械要求從高速到低速有寬的調(diào)速范圍(100～1000r/min以上)，在最低速時仍平穩(wěn)運行且保持一定的轉(zhuǎn)速變化率，例如機床進給機構。其電氣傳動方案有：

(1)一般寬調(diào)速類機械功率不大，四象限運行時GTR交—直—交PWM調(diào)速與直流調(diào)速成本相差不大。

(2)在直流調(diào)速中GTR的PWM控制比常用的晶閘管相控效果好。

(3)在各類交流調(diào)速系統(tǒng)中必須采用矢量控制技術。

(4)在較低速下穩(wěn)定運行時，常用鎖相技術。

7．快速正反轉(zhuǎn)類某些機械，如可逆軋機主副傳動、龍門刨床等，工作時頻繁起制動、加減速、正反轉(zhuǎn)，其生產(chǎn)效率在很大程度上取決于電氣傳動系統(tǒng)的快速性，屬于重復短期工作制，要求起動、制動、反轉(zhuǎn)過程盡可能短，以滿足高生產(chǎn)率和頻繁操作的要求。要求能在較大范圍內(nèi)調(diào)速，以滿足爬行和小行程時低速運轉(zhuǎn)的需要，但對轉(zhuǎn)速變化率要求不高。其電氣傳動方案有：

(1)四象限運行，目前仍以直流傳動為主。

(2)若受GD2或電機極限功率的限制，單電樞直流電機不能滿足要求時，可采用交流變頻調(diào)速方案。

(3)在各類交流調(diào)速系統(tǒng)中必須采用矢量控制技術。

8．隨動(伺服)類要求機械的位置(或轉(zhuǎn)角)和速度緊緊地跟隨給定量(隨機的時間函數(shù))的變化，例如，火炮的自動瞄準、雷達天線跟蹤、數(shù)控機床刀具和工作臺的定位等，對電氣傳動的基本要求是快速響應，精確跟隨(位置、速度和加速度誤差小)。其電氣傳動方案有：

(1)一般功率不大，四象限運行，無論直流調(diào)速系統(tǒng)還是交→直→交變頻調(diào)速裝置均需要兩套變流器。

(2)常用的方案有GTRPWM變頻加永磁同步電機或GTRPWM變頻加三相異步電動機和晶閘管整流加直流電動機。

9．提升機械類提升機械是具有位勢負載的生產(chǎn)機械，如電梯、卷揚機和起重設備等。其特點是下放重載時，儲存于負載中的位能被釋放出來變成動能，負載拖著機械和電機轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相反。一般要求：

(1)能在較大范圍內(nèi)調(diào)速(10～20以下)，以滿足爬行和準確停車的需要，對轉(zhuǎn)速要求不高。

(2)對速度變化率有限制，為確保按給定速度圖運行，須有良好的速度跟隨性能。

(3)零負載工作。當平衡重轉(zhuǎn)矩等于負載轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)矩在零附近擺動，一段時間工作在電動狀態(tài)，一段時間工作在再生狀態(tài)，過渡必須平滑、可靠。

其電氣傳動方案有：

(1)一般是四象限運行，直流調(diào)速系統(tǒng)及交→直→交變頻調(diào)速裝置均需要兩套變流器。

(2)低速中小卷揚機以繞線轉(zhuǎn)子異步電動機驅(qū)動為主，靠電器切換轉(zhuǎn)子回路電阻起動。

(3)高速電梯及大功率卷揚機，以直流調(diào)速為主。某些大型卷揚機采用磁場可逆方案。(4)在電梯傳動中出現(xiàn)了以交流調(diào)速取代直流調(diào)速的趨勢，常用的方案有兩種，一種是定子調(diào)壓、軟特性異步電動機方案，另一種是GTRPWM變頻調(diào)速方案。前者簡單，性能較差，后者較復雜，有矢量控制，性能好。

(5)起重設備以電器控制、交流電動機驅(qū)動為主，為改善傳動性能，目前許多設備改用定子調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速。

10．張力控制類在許多帶材(金屬帶、布帶、紙帶)和線材(銅線、鋼線、鋁線)生產(chǎn)線中，有各種卷取器和開卷機，為使帶(線)材卷得緊而齊，以及改變產(chǎn)品質(zhì)量，均要求卷取機(開卷機)和壓延機(或張力輥)之間維持張力恒定。這類機械的特點是位勢類負載，在卷取時，張力矩是阻力矩，電機拖帶線材建立張力；開卷時，張力拖電機和機械移動，電機轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向相反。卷取機的控制目標是轉(zhuǎn)矩，而不是速度，電氣傳動系統(tǒng)工作于機械特性的下垂段，即軟特性區(qū)(堵轉(zhuǎn)區(qū))。其電氣傳動方案有：

(1)大多采用不可逆或不對稱可逆整流的直流調(diào)速。

(2)小功率或中小功率設備也可用交流調(diào)速。方案有：滑差離合器調(diào)速和交—直—交PWM變頻調(diào)速。前者簡單，性能差，耗能高；后者較復雜，性能好。高性能的張力控制系統(tǒng)需采用矢量控制。

11．高速類某些機械工作轉(zhuǎn)速特別高(3000r/min以上)，不宜用升速齒輪，要求采用高速電機直接驅(qū)動。其電氣傳動方案有：

(1)由于高速直流電機制造困難，該類設備無一例外地采用變頻交流調(diào)速。

(2)大功率用無換向器電機，中小功率用交—直—交PWM變頻器。3.1.3常用電動機性能指標及應用范圍電動機是電力拖動必不可少的設備，也是電氣控制系統(tǒng)控制的主要目標。了解其性能指標是設計的前提條件。常用電動機型號、結構性能及應用范圍見表3-1。表3-1常用電動機性能及應用范圍表3-1常用電動機性能及應用范圍表3-1常用電動機性能及應用范圍3.1.4電動機的起動、制動及控制

1．電動機的起動籠型異步電動機的起動一般分為直接起動和降壓起動。一般中小型機床的主電機采用接觸器直接起動。降壓起動只適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高或空載、輕載下起動的設備。常用的降壓起動方式有Y-(降壓起動、串電阻降壓起動和自耦變壓器降壓起動。繞線轉(zhuǎn)子異步電動機一般采用電阻分級起動或頻敏變阻器起動兩種方式。前者起動轉(zhuǎn)矩大但控制較復雜，且起動電阻體積大，維修麻煩；而后者具有恒轉(zhuǎn)矩的起、制動特性，又是靜止元件，很少維修，除了有低速要求的傳動裝置或初始起動轉(zhuǎn)矩很大的傳動裝置外，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機大多采用頻敏變阻器起動。

同步電動機起動時對電網(wǎng)電壓波動影響很大，應先進行核算。當電網(wǎng)容量足夠大且允許直接起動時，應盡量采用直接起動；只有在電網(wǎng)和電動機本身結構不允許直接起動時，才考慮采用電抗器或自耦變壓器減壓起動。直流串勵電動機起動時大多采用電阻分級起動。

2．電動機的制動許多由電動機驅(qū)動的機械設備需要能迅速停車和準確定位，即要求對電動機進行制動，強迫其立即停車。制動停車的方式有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是采用機械抱閘的方式由手動或電磁鐵驅(qū)動機械抱閘機構實現(xiàn)制動，常用的機械制動器有電磁制動器、電動—液壓制動器、帶式制動器和圓盤式制動器。電氣制動是在電動機上產(chǎn)生一個與原轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電動機迅速停車。常用的電氣制動方法是能耗制動、反接制動、回饋制動三種。

能耗制動適用于經(jīng)常起動、頻繁逆轉(zhuǎn)并要求迅速準確停車的機械，如軋鋼車間的升降臺。直流并勵電動機一般采用能耗制動。同步電動機和大容量籠型電動機因反接制動沖擊電流太大，功率因數(shù)低，也多采用能耗制動。交流高壓繞線轉(zhuǎn)子電動機為防止滑環(huán)上感應高壓，宜采用能耗制動。反接制動因其阻抗可隨頻率的變化而變化，能自動地限制反接制動電流，因此它更適用于經(jīng)常反接的系統(tǒng)，能獲得平滑的正反向運轉(zhuǎn)。回饋制動適用于位勢負載場合，重物高速下放時，獲得穩(wěn)定制動，如起重機下放負載等。

3．電動機的保護電動機的保護應根據(jù)電動機的類型、功率大小、使用場所及所拖動的生產(chǎn)機械的重要程度等因素而定。通常對于每臺電動機，至少應裝設短路保護裝置，對于功率為1kW以上的連續(xù)運轉(zhuǎn)的電動機，還應該加設過載保護，頻繁起、制動的電動機難以用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，可以用過電流繼電器實現(xiàn)過電流保護，以防止電動機因堵轉(zhuǎn)而損壞。交流電動機的保護應設短路保護裝置，并根據(jù)不同的情況分別設防止電動機過載、兩相運行、低電壓運行的保護裝置。直流電動機的保護應設短路保護裝置，還應根據(jù)不同情況設過載、弱磁、欠電壓、過電壓、超轉(zhuǎn)速等保護元件。

4．交流電動機常用電氣控制線路電氣控制線路是采用接觸器、繼電器、操作主令電器等低壓電器元件組成的有觸點的控制系統(tǒng)，用于對電動機進行起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速以及實現(xiàn)生產(chǎn)機械的自動控制。由于這種系統(tǒng)簡單、工作可靠、價廉、易于維修，因此直至目前這類系統(tǒng)在不調(diào)速的電氣傳動系統(tǒng)(主要是交流電動機的控制)中仍占據(jù)著主要地位。交流電動機采用電器控制的線路繁多，對于常用的典型控制線路，要求在搞畢業(yè)設計前應牢記其原理和應用場合，這是進行復雜線路設計的基礎。典型的控制線路有：(1)用接觸器直接起動的籠型電動機控制電路。(2)籠型電動機星—三角變換減壓起動電路。(3)籠型電動機定子串電阻減壓起動電路。(4)電動機正反轉(zhuǎn)控制線路。(5)行程開關控制的正反轉(zhuǎn)電路。(6)可逆帶能耗制動的籠型電動機控制線路。

(7)采用頻敏變阻器起動的繞線轉(zhuǎn)子電動機控制電路。

(8)采用電阻分級起動帶能耗制動和反接制動的繞線轉(zhuǎn)子電動機控制電路。除此之外，還應掌握控制電路的其它基本環(huán)節(jié)。主要包括：(1)點動控制電路。(2)連鎖與互鎖控制電路。(3)多臺電動機先后順序工作的控制電路。(4)多個地點操作的控制電路。(5)工作循環(huán)自動控制電路。3.1.5控制電路的設計

1．控制電路的設計規(guī)律繼電接觸器控制電路有一個共同的特點，就是通過觸頭的“通”和“斷”來控制電動機或其他設備，從而完成運動機構的動作。即使很復雜的控制系統(tǒng)也是由常閉和常開觸頭組合而成的。為了設計方便，把它們的相互關系歸納為以下幾個方面：

(1)常開觸頭串聯(lián)：當要求幾個條件同時具備，才使電器線圈得電動作時，可用幾個常開觸頭與線圈串聯(lián)的方法實現(xiàn)，這種關系在邏輯線路中稱為“與”邏輯。(2)常開觸頭并聯(lián)：當在幾個條件中，只要求具備其中任一條件，所控制的電器線圈就能得電時，可用幾個常開觸頭并聯(lián)來實現(xiàn)。這種關系在邏輯線路中稱為“或”邏輯。

(3)常閉觸頭串聯(lián)：當幾個條件僅具備一個時，電器線圈就斷電，這時可用幾個常閉觸頭與電器線圈串聯(lián)的方法來實現(xiàn)。

(4)常閉觸頭并聯(lián)：當要求幾個條件都具備，電器線圈才斷電時，可用幾個常閉觸頭并聯(lián)，再與被控制的電器線圈串聯(lián)的方法來實現(xiàn)。一般保護電器應既能保證控制電路長期正常運行，又能起到保護電動機及其他電器設備的作用。一旦線路出故障，它的觸頭應能從“通”轉(zhuǎn)為“斷”。

2．控制線路設計的一般問題

(1)除非有必要，否則應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的現(xiàn)象。

(2)應正確連接電器的線圈。在設計控制線路時，控制線路的線圈應接在電源的同一側。繼電器、接觸器以及其它電器的線圈要統(tǒng)一接在電源的同一側，而所有電器的觸頭接在電源的另一側，另有考慮的除外，如熱繼電器的觸頭常接在線圈的另一側，用以消除寄生電路。交流勵磁電器的線圈不能串聯(lián)使用。這是因為兩個交流勵磁電器的線圈串聯(lián)使用時，至少有一個線圈至多能得到1/2的電源電壓，由于吸合的時間不盡相同，只要有一個電器吸合動作，它的線圈上的壓降也就增大，從而使另一電器達不到所需要的電壓，致使動作失誤。(3)在控制電路中應盡量減少觸頭數(shù)，以提高線路的可靠性。在簡化、合并觸頭的過程中，主要著眼點應放在同類性質(zhì)的觸頭合并，一個觸頭能完成的動作，不用兩個觸頭。在簡化過程中，應注意觸頭的額定電流是否允許，也應考慮其它回路的影響。

(4)在電路圖中應考慮各電氣元件的實際接線情況，使之盡可能減少實際連接導線。要搞清線路中所用的元件的實際位置，哪些是在電控柜中，哪些是在操作面板上，哪些是在遠距離的生產(chǎn)現(xiàn)場或總控制室，盡量將同一去向的觸頭安排在一起，可減少連接導線和接線端子。(5)在設計控制線路時，應考慮各種連鎖關系，特別是自動生產(chǎn)線上的設備，與前端和后面的設備之間存在大量的起動和停止上的順序關系。電氣系統(tǒng)應具有各種電氣保護措施，即使誤操作也不致造成事故，例如過載、短路、失電壓、限位、超限等保護措施。

(6)在設計控制電路時也應考慮有關操縱、故障檢查、檢測儀表、信號指示以及照明等要求。

(7)要保證電路工作可靠，消除一切隱患，如誤斷電、誤通電及寄生電路現(xiàn)象。3.1.6電氣元件的選擇

1．低壓斷路器的選擇斷路器主要用于保護交流、直流電路內(nèi)的設備，使之免受過電流、逆電流、斷路和欠電壓等不正常情況的危害，同時也可用于不頻繁起動的電動機以及操作和轉(zhuǎn)換電路。常用斷路器有空氣式斷路器和真空斷路器兩種，真空斷路器主要用于3～6kV高壓電動機的保護，對于低壓電路，用得最多的是空氣式斷路器。斷路器按用途可分為配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器、漏電保護用斷路器等。用途不同，選用時的極數(shù)也不同。

選擇斷路器時應考慮的主要參數(shù)有：額定電壓、額定電流和允許分斷的極限電流。選擇的一般要求是：

(1)低壓斷路器的額定電壓大于或等于線路額定電壓。

(2)低壓斷路器的額定電流大于或等于線路計算負載電流。

(3)低壓斷路器的脫扣器額定電流大于或等于線路計算負載電流。

(4)低壓斷路器的極限通斷能力大于或等于線路中最大短路電流。

配電用斷路器選用條件：

(1)長延時動作電流整定值IZI為0.8～1倍導線允許載流量。

(2)3倍長延時動作電流整定值的可返回時間大于或等于線路中最大起動電流的電動機的起動時間。電動機保護用斷路器選用條件：

(1)長延時動作電流整定值IZI等于電動機的額定電流。

(2)6倍長延時電流整定值的可返回時間大于或等于電動機的實際起動時間。

(3)瞬時整定電流對籠型電動機為8～15倍脫扣器額定電流，對繞線轉(zhuǎn)子電動機為3～6倍脫扣器額定電流。

2．接觸器的選擇接觸器是一種通用性很強的電磁式電器，它可以頻繁地接通和分斷交、直流主電路，并可實現(xiàn)遠距離控制，主要用來控制電動機，也可控制電容器、電阻爐和照明器具等電力負載。接觸器按主觸頭所控制電路的種類分為直流接觸器和交流接觸器。按主觸頭的極數(shù)分為單極、雙極、三極和多極。三極接觸器主要用在直接起動及控制交流電動機中；多極接觸器主要用于橋式起重機，用以控制兩臺電動機同時起動和停止，它也可用于控制三相四線制的照明線路。

選擇接觸器應從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：

(1)控制交流負載應選擇交流接觸器，控制直流負載應選擇直流接觸器。

(2)接觸器的使用類別應與負載性質(zhì)相一致。

(3)主觸頭的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓。通常電壓等級分為交流接觸器380V、660V及1140V；直流接觸器220V、440V及660V。(4)主觸頭的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流，還要注意的是，接觸器主觸頭的額定電流是在規(guī)定的條件下(額定工作電壓、使用類別、操作頻率等)能夠正常工作的電流值，當使用條件不同時，這個電流值也隨著改變。常用的CJ20系列交流接觸器額定電流等級有10A、16A、32A、55A、80A、125A、200A、315A、400A、630A。CZ18系列直流接觸器額定電流等級有40A、80A、160A、315A、630A、1000A。

(5)吸引線圈的額定電壓與控制回路電壓一致，接觸器在線圈額定電壓85%及以上時應能可靠地吸合。通常電壓等級分為交流線圈36V、127V、220V、380V；直流線圈24V、48V、110V、220V。(6)主觸頭和輔助觸頭的數(shù)量應能滿足系統(tǒng)的需要。各種類型的接觸器觸頭數(shù)目不同。交流接觸器的主觸頭有三對(常開觸頭)，一般有四對輔助觸頭(兩對常開，兩對常閉)，最多可達到六對(三對常開，三對常閉)。

(7)交流接觸器控制電動機時，其技術參數(shù)表中可控制電動機的最大功率指標要大于控制電動機的實際功率。(8)用于長期工作制的電路時，應盡量選用銀、銀合金或鑲銀觸頭的接觸器(如CJ10)。如選用銅觸頭的接觸器(如CJ12系列)，則應將其容量降至間斷長期工作制額定容量50%以下使用。

(9)選用直流接觸器時，除考慮上述一些共性問題以外，還應考慮當用于高電感負載時(如起重電磁鐵等)時間常數(shù)大的問題，為保證可靠使用，一般應在電感線圈兩端并聯(lián)一電阻，其阻值不大于線圈電阻6倍。

3．熱繼電器的選擇

熱繼電器是依據(jù)電流流過發(fā)熱元件時產(chǎn)生的熱使雙金屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構動作的一種電器，主要用在電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運行的保護及其他電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器的選擇應按工作環(huán)境要求、起動情況、負載性質(zhì)來考慮，主要注意以下幾個方面的因素：

(1)長期工作制下，按電動機的額定電流來確定熱繼電器的型號和規(guī)格。熱繼電器元件的額定電流IRT應接近或略大于電動機的額定電流INOM，即IRT＝(0.95～1.05)INOM

(2)使用時，熱繼電器的整定旋鈕應調(diào)到電動機的額定電流處，否則不起保護作用。

(3)對于星形接法的電動機，因其相繞組電流與線繞組電流相等，選用兩相或三相普通的熱繼電器即可。

(4)對于三角形接法的電動機，在有可能不滿載工作時，必須選用帶斷相保護的熱繼電器。

(5)頻繁正反轉(zhuǎn)及頻繁通斷工作和短時工作的電動機不宜采用熱繼電器來保護。(6)遇到下列情況時，選擇熱繼電器的整定電流要比電動機額定電流高一些來保護：①電動機負載慣性非常大，起動時間長。②電動機所帶動的設備不允許停電。③電動機拖動的為沖擊性負載，如沖床、剪床等。

4．中間繼電器和時間繼電器的選擇中間繼電器的作用是將一個輸入信號變成多個輸出信號或?qū)⑿盘柗糯?即增加觸頭容量)。中間繼電器在繼電接觸器系列電控系統(tǒng)中應用很廣，起控制、放大、連鎖、保護與調(diào)節(jié)的作用，以實現(xiàn)過程的自動化。選用中間繼電器須綜合考慮繼電器的通用性、功能特點、使用環(huán)境、額定工作電壓及電流，同時還要考慮常開、常閉觸頭的數(shù)量、種類，以滿足控制電路的要求。

時間繼電器有空氣式、電動式、電子式等多種，是一種按時間原則進行控制的繼電器，按其控制原理有通電延時和斷電延時兩種類型。選擇時間繼電器主要考慮控制回路所需要的延時觸頭的延時方式(通電延時還是斷電延時)，以及各類觸頭的數(shù)目，根據(jù)使用條件選擇品種規(guī)格。

5．主令電器的選擇主令電器主要用于閉合、斷開控制電路，以發(fā)布命令或信號，達到對電力拖動系統(tǒng)的控制或?qū)崿F(xiàn)程序控制。屬于主令電器的主要有：按鈕、行程開關、接近開關和光電開關。按鈕主要是根據(jù)所需要的觸頭數(shù)、觸頭形式、使用的場合來選擇。用于緊急操作的按鈕，應選蘑菇形鈕帽的特殊按鈕。行程開關、接近開關和光電開關均屬檢測裝置，選用時要根據(jù)使用場合和控制對象確定檢測元件的種類。當被測對象運動速度不是太快時，可選用一般用途的行程開關；在工作頻率很高對可靠性及精度要求也高時，應選用接近開關；當不能接近被測物體時，應選用光電開關。3.1.7電氣系統(tǒng)工藝設計

1．電氣設備總體布置設計電氣設備由電氣元件組成，每一器件根據(jù)各自的作用都有一定的裝配位置，有些器件(如繼電器、接觸器、控制調(diào)節(jié)器等各種控制電器)安在控制柜中；有些器件(如傳感器、行程開關、接近開關等)安裝在機械設備的相應部位上；還有些器件(如各種控制按鈕、指示燈、顯示器、指示儀表等)則要安置在面板或操作臺上。由于各種電器安裝位置不同，在構成一個完整的電氣控制裝置時必須劃分為部件、組件等，同時還要考慮部件、組件之間的電氣連接問題?？傮w布置設計是否合理將直接影響電氣控制裝置的制造、裝配、運輸、調(diào)試、操作、維護及工作運行。(1)組件劃分。系統(tǒng)中組件劃分是根據(jù)電氣控制設備的生產(chǎn)、維護、調(diào)試和運行可靠性等因素綜合考慮的，組件劃分原則為：①功能類似的元器件組合在一起。②盡可能減少組件間的連線數(shù)量，接線關系密切的元器件置于同一組件中。③強弱電分離，減少系統(tǒng)內(nèi)部干擾影響。④力求美觀、整齊，外型尺寸盡可能向標準靠攏。⑤便于檢查與調(diào)試，經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護和更換的元器件要組合在一起。(2)組件連接方式。電器板、控制板、機床電器的部件進出線必須通過接線端子，端子規(guī)格按電流大小和端子上進出線數(shù)選用(一般一個端子接一根導線，最多不超過兩根。若將2～3根導線壓入同一裸壓接線端內(nèi)時，可將其看作一根導線，但應考慮其載流量)。電氣柜(箱)與被控設備或電氣柜(箱)之間應采用多孔插件，以便拆裝和搬運。(3)元器件布局原則。電氣柜、板上元器件布局按下述原則設計：①體積大和重量較重的元器件宜安裝在控制柜的下部，以降低柜體重心。②發(fā)熱元器件宜安裝在控制柜的上部，以避免對其他元器件的熱影響。③需經(jīng)常維護、調(diào)節(jié)的元器件安裝在便于操作的位置。④外型尺寸與結構類似的元器件放在一起，以便安裝、配線及使外觀整齊。⑤電器元件布置不宜過密，要留有一定的間距。若采用板前走線槽配線的方法，則應適當加大各排電器元件的間距，以利于布線和維護。⑥將散熱器及發(fā)熱元件置于風道中，以保證得到良好的散熱條件。熔斷器應布置于風道外，以避免改變其工作特性。

2．布置圖繪制在電氣元件位置確定以后，就可以繪制對應的電器布置圖了。布置圖上元件是根據(jù)元器件外形繪制的，其外形尺寸必須符合該元器件的最大輪廓尺寸。對元器件的外形尺寸應在設計前逐一查閱樣本或產(chǎn)品手冊，搞清其形狀和尺寸。布置圖上應標注各元器件的代號(在元器件外形圖上方)和相互間距。間距尺寸可不按公差連續(xù)標注，但尺寸不得封閉。一般以左端和下端作基準尺寸。安裝布置在面板上的元器件還需根據(jù)布置圖畫出元器件安裝開孔圖。

3．接線圖的設計接線圖是電控設備進行柜內(nèi)布線的依據(jù)圖樣，是根據(jù)系統(tǒng)電氣原理圖及電器元件布置圖繪制的。接線圖應按以下要求繪制：

(1)接線圖應按布置圖上的元器件相對位置繪出元器件對應的圖形符號或簡化外形圖，并標出其代號和端線號。

(2)所有元器件代號和端線號必須與電氣原理圖中元器件代號和端線號一致。(3)與原理圖不同，接線圖上同一電器元件的各部分(如繼電器的觸頭與線圈等)必須畫在一起。

(4)接線圖連線可用連續(xù)線條(單線或束線)加線號表示，也可用中斷線加去向表示。

(5)接線圖繪制必須符合GB—6988、5—86《電氣制圖接線圖與接線表》的規(guī)則。

4．控制面板的設計控制面板上布有操作元件和顯示元件，其布局按下述規(guī)律布置：操作元件一般布置在目視的前方，元器件按操作順序由左向右、從上而下布置，也可按目視的生產(chǎn)流程布置。一般盡可能將高精度調(diào)節(jié)、連續(xù)調(diào)節(jié)、頻繁操作器件配置在右方。急停按鈕宜選用大型的蘑菇頭按鈕，并布置在控制板上不易被碰撞的位置。按鈕的顏色含義見表3-2。顯示器件布置在面板的中上部(操作者的遠端)。指示燈顏色參見表3-3。表3-2按鈕顏色的含義表3-3指示燈顏色的含義5．導線的選擇裝置中控制電路的導線截面應按規(guī)定的截流量選擇?？紤]到機械強度需要，對于低壓電控設備的控制導線，通常采用1.5mm2或2.5mm2的導線。所采用的導線截面不宜小于0.75mm2(單芯銅絕緣線)，或不宜小于0.5mm2(多芯銅絕緣線)。對于電流很小的線路(電子邏輯電路或信號線路)，導線最小截面不得小于0.2mm2。導線的額定絕緣電壓應與電路的額定工作電壓或?qū)Φ仉妷合噙m應。必要時，用于較高工作電壓的導線，應采取絕緣措施(如加絕緣套管、用絕緣支架架空等)。3.2設計實例：￠3.5×36m冷卻機電控系統(tǒng)3.2.1工藝概況

1．冷卻機工藝簡介冷卻機是水泥廠常用的主要設備之一。它的位置是在水泥原料煅燒的設備——水泥窯之后，用于將從窯中送出的已煅燒完畢的水泥熟料疏松并使之冷卻，而后送往水泥廠的另一重要設備——水泥磨中將水泥熟料研磨為散裝水泥成品。

水泥生料煅燒后，必須經(jīng)過熟料急冷系統(tǒng)——冷卻機的處理。熟料的急冷除了有利于運輸及后續(xù)的加工研磨外，也能提高水泥的品質(zhì)。若緩慢冷卻，熟料的一切成分均結成晶體，會影響水泥的抗壓強度以及可研磨性。熟料的急速冷卻同時也能提高水泥對于化學侵蝕的抵抗力(如硫酸鈉及硫酸鎂等化學侵蝕)。本系統(tǒng)中冷卻機的機械裝置是一個長36m的筒體，圓筒直徑為3.5m，帶有通風制冷的裝置。正常工作時，筒體傾斜地高速旋轉(zhuǎn)，同時還能往復地上下運行(小型冷卻機不帶擋輪液壓站，只有旋轉(zhuǎn)功能)。在旋轉(zhuǎn)的過程中靠筒體內(nèi)的機械裝置將煅燒后的大塊熟料松散成小塊，并通風散熱將溫度降下來，使原料冷卻。圖3-1冷卻機機械裝置

冷卻機與電氣系統(tǒng)有關的裝置有：

(1)主電機——用于驅(qū)動筒體高速旋轉(zhuǎn)的設備。

(2)輔助電機——用于檢修時驅(qū)動筒體慢速旋轉(zhuǎn)的設備(有時稱為慢驅(qū))。

(3)主減速潤滑站——用于減速機齒輪的潤滑，保證減速機正常運行。

(4)擋輪液壓站——靠液壓的力量推動冷卻機筒體上行→下行→上行→下行往復運行，冷卻機上、下行的轉(zhuǎn)換靠上、下限行程開關控制。

2．冷卻機的技術參數(shù)冷卻機技術參數(shù)如下：

(1)主電機為滑差電機(電磁調(diào)速異步電動機)，功率為132kW，額定轉(zhuǎn)速為990r/min，電壓為330V，調(diào)速比10∶1。

(2)輔助電機參數(shù)：型號為Y180L-6的籠型異步電動機，功率為15kW，轉(zhuǎn)速為970r/min，電壓為380V。制動器型號為YWZ525-315/25-12.5。(3)主減速器潤滑站型號為TE525。含如下元件：①油泵電機：Y112M-6-B8，2臺，2.2kW，AC380V，50Hz。②電加熱器：SRY2-220/2，3件，AC220V，2kW。③液位控制器：VQK-02，1件，AC220V：200μA，DC24V：0.5A。④電接點溫度計：WTZ-288，2件，AC24～38V，10μA。⑤溫度控制器：YWK-50-C，1件，AC380V：3A，DC220V：2.5A，阻性負載，溫度設定范圍50～60℃。⑥電磁水閥：ZCS-25P，1件，AC220V，650mA。⑦壓力控制器：YWK-50-C，3件，AC380V：3A，DC220V：25A，阻性負載，壓力設定范圍0～1MPa。⑧壓差開關：CS-Ⅱ，2件，觸點容量：AC220V：0.25A，DC24V：0.05A?！鱌＝0.05MPa。(4)擋輪液壓站型號為TE326，限位開關型號為LX2-121。

TE326型的擋輪液壓站含有如下元件：①油泵電動機：YB100L1-4-V1，2件，2.2kW，AC380V，50Hz。②電磁球閥：23QDF6B/31.5E24，1件，DC24V。③電加熱器：SRY2-220/1，1件，1kW，AC220V。④壓力控制器：D505/18D，1件，壓力設定范圍2.5～25MPa，AC220V：3A。⑤溫度控制器：WTZK-50-C，1件溫度設定范圍10～40℃，AC380V：3A；DC220V：2.5A(阻性負載)。⑥壓差開關：CS-V，3件，DC24V：2A，AC220V：0.25A。(5)技術要求：控制系統(tǒng)應能實現(xiàn)主電機和輔助電機的起動與停止，并使主電機和輔助電機互為連鎖。主電機接通電源時，輔助電機應自動斷電；反之，輔助電機運行時，主電機應停止運行。輔助電機應配有保安電源，以備停電時在瞬間自動切換，由保安電源供電。還應保證輔助電機與制動器之間協(xié)調(diào)工作。

3．電氣控制目標冷卻機電氣控制目標為：

(1)在主減速機潤滑站正常的條件下，主電機應能正常運轉(zhuǎn)。輔助電機運轉(zhuǎn)時主電機不能運轉(zhuǎn)。操作時，要先啟動潤滑站和液壓站，待運行一段時間壓力、溫度等指標全為正常后，再按下主電機啟動按鈕。在主電機運行時，應滿足調(diào)速性能指標。

(2)檢修時，輔助電機應正常運轉(zhuǎn)，并保證在主電機運轉(zhuǎn)的情況下，輔助電機不能運轉(zhuǎn)。(3)主減速器潤滑站的自動控制：應保證主減速器潤滑站供油的正常壓力、溫度，液位故障時應有聲光報警的功能。用閃爍的指示燈表明故障，同時喇叭發(fā)出蜂鳴聲。故障的原因由控制柜面板上的銘牌文字表示。

主減速機潤滑站的控制主要包括：①1#油泵、2#油泵的啟動與停止。正常情況下1#泵為主油泵，當壓力低時，備用的2#油泵會自動投入運行，直到壓力升至正常值時，備用油泵自動停止。②溫度控制：當油溫低于15℃時，油泵電機禁止啟動。電加熱器應能自動投入加熱，直到25℃時自動停止；當油溫高于45℃時，冷卻水自動投入，直到溫度降至35℃時冷卻水停止供應。③在油溫高于55℃、液位超上下限、濾油器堵塞、壓力高于0.5MPa時，均要發(fā)出聲光報警。(4)擋輪液壓站的自動控制：擋輪液壓站的功能為利用液壓的作用驅(qū)動冷卻機筒體上下運行，并要保證擋輪液壓站正常的壓力、溫度、液位，當油溫低于12℃時，電加熱器應能投入運行，直到15℃時停止加熱(利用該溫度控制器的切換差)。應能檢測濾油器是否堵塞，并能在故障時聲光報警。3.2.2總體設計方案

1．操作方式

(1)集中/現(xiàn)場操作方式。大型的水泥廠電控系統(tǒng)現(xiàn)在都采用集散型計算機控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))，它是靠網(wǎng)絡構成的全廠三級控制系統(tǒng)。在總廠控制室內(nèi)是DCS系統(tǒng)的操作站。分廠或車間的控制室屬二級控制系統(tǒng)，現(xiàn)場設備屬三級控制系統(tǒng)。三級控制系統(tǒng)間可互相傳遞參數(shù)并可顯示遠程設備的工作狀態(tài)。其中總廠的DCS系統(tǒng)還可直接發(fā)命令啟動現(xiàn)場設備，而現(xiàn)場設備的重要參數(shù)又可傳到總控制室，并在計算機屏幕上顯示其實時狀態(tài)信息。所以，該裝置設置了集中/現(xiàn)場操作方式。集中操作適用于冷卻機接收來自于總控制室的起動/停止冷卻機信號?，F(xiàn)場操作適宜在車間控制室的控制柜上操作，通過操作啟動/停止按鈕來控制冷卻機的啟停。圖3-2冷卻機電氣總圖(2)本柜/機旁操作方式。本柜操作適用于在車間控制柜的面板上進行操作，機旁操作適用于檢修時在車間內(nèi)冷卻機旁用現(xiàn)場操作箱進行操作。

(3)自動/手動操作方式。在操作柜上大量使用了自動/手動轉(zhuǎn)換開關。自動一般用于自動投入運行的場合，手動主要用于檢修時單獨使用。

2．連鎖信號冷卻機作為水泥窯車間的一個重要設備，與其它設備之間及全廠總控制室之間要有相當多的連鎖，這些連鎖都是采用無源接點的方式提供的，這些無源接點又是從各自電控柜內(nèi)的端子板上引入或接出的。冷卻機向外界提供的連鎖信號有：輔助電機工作信號、主電機工作信號、主減速機潤滑站正常信號。來自外界的連鎖信號有來自于總廠控制室的啟動和停止信號，用于遠程控制。3．電控系統(tǒng)設計任務分類(1)電氣原理圖。包括主回路原理圖，控制回路原理圖，配電圖。其中主要的圖紙可按如下分類進行設計:①主電機、輔助電機原理圖。②主減速機潤滑站原理圖。③擋輪液壓站原理圖。④系統(tǒng)配電圖。(2)電控柜面板及內(nèi)部元器件布置圖，現(xiàn)場操作箱面板及內(nèi)部元件布置圖。其中包括＋AL0、＋AL1、＋AL2三個電控柜及＋AX3電控箱的設計。

(3)所有元器件的選型。主要包括接觸器、中間繼電器、時間繼電器、低壓斷路器、熱繼電器、轉(zhuǎn)換開關、按鈕、指示燈、變壓器等元件的參數(shù)計算和型號選擇。3.2.3主電機和輔助電機的控制

1．主電機的控制與調(diào)速

(1)主回路。主電機M為滑差電機(電磁調(diào)速異步電動機)，配有一個滑差電機控制器DK進行調(diào)速控制。主電機起動時主要靠接觸器的主觸頭閉合后電機得電運行?；铍姍C控制器DK采用JD1B型，其接法是1、2端接電源，3、4端接入主電機的勵磁回路，5、6、7端接測速發(fā)電機。在主回路還配置了電流互感器TA和電流表PA，主要用于測量和顯示主電機的實際電流。主回路中低壓斷路器QF、熱繼電器KR0用于過熱過載保護。

滑差電機的調(diào)速是通過控制器DK調(diào)節(jié)電磁離合器的勵磁電流實現(xiàn)的。電磁離合器磁極的轉(zhuǎn)速與勵磁電流的大小有關，勵磁電流越大，建立的磁場越強，在一定的轉(zhuǎn)差率下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大。對于一定的負載轉(zhuǎn)矩，勵磁電流不同，轉(zhuǎn)速也不同，因此只要改變電磁離合器的勵磁電流，就可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。

滑差電機控制器內(nèi)部有一個晶閘管可控硅整流電源，由它提供電磁離合器的直流勵磁電流，其大小可通過DK中的電位器R進行調(diào)節(jié)。由測速電機取出轉(zhuǎn)速信號，反饋給控制器DK，起速度負反饋作用，以調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電動機的轉(zhuǎn)速，改善其機械特性。當滑差電機M運轉(zhuǎn)后，控制器DK輸出直流電流給電磁離合器，建立磁場，磁極隨電動機和電樞同向轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)可變電阻R改變勵磁電流大小，使冷卻機達到所要求的轉(zhuǎn)速。(2)控制回路。主電機控制回路是一個典型的直接起動的控制線路。在其中加入了主電機控制所必需的連鎖條件，即將輔助電機接觸器的常閉觸點3KM接入主電機的控制回路，從而保證當主電機轉(zhuǎn)動時輔助電機不能運行；將表示潤滑站正常運行的中間繼電器的常開觸點2KA11接入主電機控制回路，保證在潤滑站正常(壓力、溫度都為正常)的條件下，主電機才能起動，同時也保證主減速機能夠正常運行，不至于因潤滑失效而發(fā)生主減速機燒毀的事故。001～003線和005～007線分別用來接收總廠總控制室的遠程起、停信號。主電機控制原理圖見圖3-3。圖3-3主電機控制原理圖

2．輔助電機的控制

(1)主回路。輔助電機3M是一個籠型異步電動機，采用直接起動方式控制。主回路的設計是一個典型的籠型電機直接起動原理圖，外加一個制動器，目的是為了快速停車。

(2)控制回路。輔助電機控制回路也是一個典型的直接起動的控制線路。3SB1、3SB2分別為輔助電機起動、停止按鈕，3KM觸點在控制回路起自保作用。同理，在其中加入了輔助電機所必須的連鎖條件，即將主電機接觸器的常閉觸點KM0接入輔助電機的控制回路，從而保證當輔助電機轉(zhuǎn)動時主電機不能運行；將表示潤滑站正常運行的中間繼電器2KA11的常開觸點接入其控制回路，保證在潤滑站正常(壓力、溫度均為正常)的條件下，輔助電機才能安全起動。輔助電機控制原理圖見圖3-4。圖3-4輔助電機控制原理圖3.2.4擋輪液壓站的控制擋輪液壓站的控制主要包括油泵電機(1M1、1M2)、電加熱器1EH的起?？刂?，電磁球閥1YV的控制，壓力高、溫度低和濾油器堵塞時的聲光報警。按照擋輪液壓站的工藝要求，冷卻機上行時，1#油泵或2#油泵在起動按鈕按下后，通電運行，油泵打出的壓力可供油進入到2擋油缸中，使冷卻機上行。在碰到上限行程開關1SQ2時，1KA2中間繼電器動作，從而使1KA2的常閉觸點斷開，油泵電機斷電，停止運行。在油泵電機斷電的同時，電磁球閥通電，冷卻機靠自重把油缸中的油又壓回油箱。筒體開始向下滑，當碰到下限行程開關1SQ1時，1KA1中間繼電器得電，1KA1常開觸點閉合，從而使油泵電機重新通電運行。在油泵電機通電的同時，電磁球閥斷電，冷卻機筒體又可向上運行。液壓站這樣循環(huán)往復工作，使得筒體實現(xiàn)上行→下行→上行→下行的控制。1KA5、1KA6中間繼電器是為了防止冷卻機筒體初始狀態(tài)恰好在下限位、下下限位時，在擋輪液壓站啟動按鈕未按下的情況下，冷卻機筒體自動上行運動的保護措施。上上限、下下限行程開關的設置主要是為了在上限、下限行程失靈的情況下，確保冷卻機能夠在極限的位置進行上行或下行的運行方式轉(zhuǎn)換。電磁球閥工作電壓為DC24V，故要用變壓器1TC將AC220V變?yōu)锳C24V后，再用整流橋電路VC變成DC24V，為電磁球閥提供工作電源。擋輪液壓站的壓力、溫度和濾油器的控制比較簡單，只用在壓力高、溫度低、濾油器堵塞的情況下發(fā)出聲光報警即可。

在溫度低于12℃的情況下，溫度繼電器1ST1常閉觸點閉合，中間繼電器1KA10線圈得電，1KA10常開觸點閉合，使電加熱器接觸器1KM3線圈得電，1KM3主觸頭閉合，從而啟動電加熱器自動加熱。直到上升至15℃(溫度正常)時，溫度繼電器常閉觸點自動斷開后(利用該溫度控制器的切換差)，1KA10常開觸點斷開，電加熱器失電，自動停止加熱。擋輪液壓站的壓力檢測元件為壓力控制器1SP1，溫度檢測元件為溫度控制器1ST1，當油壓高時，1SP1常開觸點閉合；當油溫低時，1ST1常閉觸點閉合；當某個檢測點濾油器堵塞時，相應的壓差開關1SP2、1SP3、1SP4常開觸點閉合。當壓力高、溫度低、濾油器堵塞時，相應的中間繼電器動作，驅(qū)動相應的指示燈閃亮，提醒操作人員按指示的故障原因去檢修。

該系統(tǒng)配有聲光報警和消警裝置。當1#濾芯、2#濾芯堵塞時，蜂鳴器1HA發(fā)出報警聲響，提醒操作人員前去檢修。當操作人員處理后，可按下消警按鈕1SB6，此時時間繼電器1KT3得電，延時一段時間后，1KT3常開觸點閉合，蜂鳴器失電，報警聲停止。1SB5按鈕是為檢測蜂鳴器1HA是否完好的試響起動按鈕。擋輪液壓站控制原理請參見圖3-8-7～圖3-8-13。3.2.5主減速機潤滑站的控制

1．油泵電機的控制該冷卻機主減速器潤滑站設有兩臺低壓油泵電機2M1、2M2，其中一臺正常工作，另一臺作為備用。主、輔油泵電機是通過轉(zhuǎn)換開關2SA1來選擇的，當轉(zhuǎn)換開關2SA1在右45°擋時，1#油泵為工作油泵，2#油泵備用。2SA1在左45°擋時，2#油泵為工作油泵，1#油泵備用。轉(zhuǎn)換開關2SA1在右45°擋時，1和2、3和4觸頭接通(轉(zhuǎn)換開關觸頭閉合表參見圖3-8-24)，當按下2SB1起動按鈕時，1#油泵電機控制回路接通,1#油泵電機指示燈亮。這時，其控制回路中的交流接觸器2KM1得電自鎖，1#油泵電機主回路中的主觸頭變?yōu)殚]合，1#油泵電機2M1投入工作。

當轉(zhuǎn)換開關2SA1在左45°擋時，觸頭9和10、11和12閉合，按下2SB3起動按鈕后，2#油泵電機控制回路接通，控制回路中的交流接觸器2KM2得電自鎖，2#油泵電機工作指示燈亮，2#油泵電機2M2成為工作主油泵。若要停止低壓油泵電機的工作，通過按下兩個停止按鈕2SB2、2SB4即可。當轉(zhuǎn)換開關在中間位置0°擋時，為人工手動方式，此功能一般只在冷卻機檢修時使用。2SA3轉(zhuǎn)換開關用于選擇總臺或現(xiàn)場操作方式。當為總臺控制時，可接收來自總廠中心控制室的起停油泵電機信號。在原理圖中用虛弧線表示可在此處接入外來的信號，＋AZ－X表示中心控制室的信號接入點。在2#油泵電機為工作油泵、1#油泵為備用的情況下，當油壓低于0.1MPa時，壓力控制器2SP1常閉觸點閉合，低油壓控制回路接通，中間繼電器2KA4得電，1#油泵電機控制回路中的2KA4觸點閉合，2KM2觸點因2#油泵正在運行也處于閉合狀態(tài)，1#油泵控制回路接通。此時1#泵電機指示燈亮，1#油泵作為備用油泵投入工作。當油壓升高到0.3MPa時，壓力控制器2SP3常開觸點閉合，油壓正?？刂苹芈返闹虚g繼電器線圈2KA3得電，使油壓低回路中2KA3常閉觸點斷開，從而使中間繼電器2KA4線圈失電，1#油泵電機控制回路中的2KA4常開觸點斷開，1#備用泵自動停止工作。圖3-5油泵電機控制原理圖

2．油壓控制在潤滑裝置出油口處設有油壓檢測點，三個壓力控制器2SP1、2SP2、2SP3參與壓力的控制。這三個壓力控制器的設定值分別是0.1MPa、0.3Mpa和0.5MPa，分別表示壓力低、壓力正常、壓力高三種狀態(tài)。當油壓低于0.1MPa時，壓力控制器2SP1的常閉觸點閉合，此時中間繼電器2KA4得電自鎖，其在油泵電機控制回路中相對應的常開觸點閉合，壓力低指示燈亮，同時備用泵電機啟動工作。當油泵電機投入打壓后，油箱內(nèi)壓力開始上升，當升至0.3MPa(壓力正常)時，壓力控制器2SP3常開觸點閉合，使得2KA3線圈帶電，2KA3常閉觸點斷開，此時油壓低控制回路中的中間繼電器2KA4失電，低壓油泵電機控制回路中對應的2KA4觸點斷開，備用油泵電機的指示燈滅，備用油泵被切斷。備用泵一旦投入，壓力迅速上升，當壓力大于0.1MPa時，壓力控制器2SP1的常閉觸點斷開，但為了使油泵電機繼續(xù)工作，將2KA4的常開觸點與2SP1并聯(lián)，即形成自保電路。

當壓力低，備用泵投入的同時，時間繼電器2KT1線圈吸合，延遲1分鐘后，若壓力仍低于0.1MPa，則2KT1常開觸點閉合，驅(qū)動蜂鳴器2HA發(fā)出報警。時間繼電器在此起延遲的作用，只有在壓力低持續(xù)一段時間后(有可能是因為備用泵發(fā)生故障)，系統(tǒng)才自動發(fā)出聲報警信號，避免了蜂鳴器頻繁虛假報警。當油壓值高于0.5MPa時，壓力控制器2SP2常開觸點閉合，對應中間繼電器2KA5線圈得電，發(fā)出聲光報警信號。此時，需采取降壓措施使油壓降至正常值，系統(tǒng)才能正常工作。壓力控制回路原理圖如圖3-6所示。圖3-6壓力控制回路原理圖

3．油溫控制

(1)該潤滑站油箱內(nèi)出油口處設有2個電接點溫度計2ST1、2ST2，1個溫度控制器2ST3。電接點溫度計主要應用于生產(chǎn)現(xiàn)場對溫度需自動控制和報警的場合，可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的－80℃～＋500℃范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)的溫度。其特點是現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便；具有自動切斷電源和報警功能；安全可靠，使用壽命長。它的工作原理是利用溫度變化時帶動觸點變化，當其與上下限觸點接觸或斷開的同時，使電路中的繼電器動作，從而實現(xiàn)自動控制和報警。本系統(tǒng)中兩個電接點溫度計的設定上限值分別為25℃和45℃，下限值分別為15℃和35℃。溫度控制器的整定值為55℃。

第一個電接點溫度計2ST1用于控制油泵和電加熱器的工作。在冬季寒冷季節(jié)，油箱內(nèi)油溫低于150C時，電接點溫度計2ST1.1常開觸點閉合，中間繼電器2KA7得電，工作油泵被切斷，不能投入正常工作狀態(tài)(工藝要求)，系統(tǒng)發(fā)出油溫過低聲光報警信號。當超過該溫度值時工作油泵電機被接通，進入正常工作狀態(tài)。當油箱內(nèi)油溫低于15℃時，電接點溫度計2ST1.1常開觸點閉合，中間繼電器2KA7動作，使得2KA16中間繼電器線圈閉合，從而帶動電加熱器2KM3接觸器線圈閉合，電加熱器開始工作，油溫將持續(xù)上升。直到油溫達到25℃(溫度正常)時，電接點溫度計2ST1.2常開觸點閉合，2KT3時間繼電器得電，延時一段時間后，2KT3常閉觸點斷開，2KM3失電，加熱器停止工作。(2)TE525型潤滑站裝設的另一個電接點溫度計2ST2用于電磁水閥的控制。當夏季溫度較高，油溫達到45℃以上時，控制回路中常開觸點2ST2.2閉合，中間繼電器2KA9線圈得電。常開觸點2KA9閉合后，帶動2KA13觸點閉合，冷卻水閥線路接通，閥門打開投入冷卻水。在冷卻水噴淋作用下，油溫下降，直到油溫降至35℃(溫度正常)時，控制回路中的2ST2.1常開觸頭閉合，中間繼電器2KA8得電，使中間繼電器線圈2KA13失電，冷卻水閥線路被切斷，閥門閉合，停止供應冷卻水。在溫度控制線路中，2KA13的自保電路的設計也是為了使冷卻水投入后，可持續(xù)保證一直運行到油溫正常才能被自動切斷。

溫度控制器2ST3用于控制出油口的最高溫度，當油箱內(nèi)油溫達到45℃時，系統(tǒng)會自動投入冷卻水進行冷卻，出油口的油溫一般不會高于55℃。但如果油箱內(nèi)電接點溫度計出現(xiàn)故障，不能使電磁水閥工作，油溫不斷上升，當出油口油溫達到或超過55℃時，控制回路中2ST3常開觸點閉合，中間繼電器2KA12得電，系統(tǒng)發(fā)出油溫過高聲光報警信號。油溫控制原理圖見圖3-7。圖3-7油溫控制原理圖

4．液位控制在潤滑站內(nèi)設有一個浮球式液位計2SQ1，用于油箱內(nèi)液位上、下極限信號的控制。當油液超過上限時，液位計2SQ1.2常開觸點閉合，液位超上限指示燈報警。當液位低于下限時，液位計2SQ1.1常開觸點閉合，系統(tǒng)發(fā)出油箱內(nèi)缺油報警信號。

5．雙筒過濾器壓差控制潤滑站內(nèi)設有兩個壓差開關2SP3、2SP4，用于檢測濾油器是否堵塞。當通過雙筒過濾器兩端的壓差超過0.05MPa時，其對應的壓差開關2SP1或2SP2常開觸點閉合，相應的中間繼電器2KA14或2KA15得電，驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出過濾器堵塞的聲光報警信號。因壓差開關2SP3、2SP4的工作電壓為AC24V，故應通過變壓器2TC將AC220V電壓變?yōu)锳C24V。

6．報警、消警控制該系統(tǒng)配有聲光報警和消警裝置。當系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作現(xiàn)象時，如主減速機潤滑站壓力低、壓力高、溫度低、溫度高、液位低、液位高、1#濾芯堵塞、2#濾芯堵塞等情況時，蜂鳴器2HA發(fā)出報警聲響，提醒操作人員前去檢修。當操作人員去處理后，可人工按下消警按鈕2SB10，此時時間繼電器2KT2得電，延時一段時間后，2KT2常閉觸點斷開，蜂鳴器失電，報警聲停止。2SB9按鈕是為檢測蜂鳴器2HA是否完好的試響起動按鈕。3.2.6電氣元件的選擇電氣元件選擇的基本原則為：

(1)根據(jù)對控制元件功能的要求確定電氣元件類型。

(2)確定元器件承載能力的臨界值及使用壽命，主要是根據(jù)電器控制的電壓、電流及功率的大小來確定元件的規(guī)格。

(3)確定元器件預期的工作環(huán)境及供應情況，如防油、防塵、防爆及火源等。

(4)確定元器件在應用時所需的可靠性等。

1．低壓斷路器的選擇低壓斷路器QF0是保護主電機過電壓、短路和欠電壓的保護設備。QF0在主電機的主回路中，額定電壓U應為AC380V。因主電機的功率Pe為132kW，主電機的額定電流為QF0的額定電流只要大于347A就可正確動作，故選用DZ20Y—400/3302型的低壓斷路器，其額定電壓為380V，額定電流為400A，完全符合要求。低壓斷路器極性的選擇原則：一般在電機主回路中，應選3P＋N(三極加地)的低壓斷路器?？刂苹芈分幸话氵x擇2P或1極的低壓斷路器。因此，QF0應選3P＋N的極性。

擋輪液壓站中1QF1、1QF2的選型參數(shù)為：額定電壓U為AC380V，功率Pe＝2.2kW，則故選用C45AD3P＋N型的低壓斷路器，其額定電壓為380V，額定電流為10A，符合要求。擋輪液壓站中1QF4是為控制電路提供保護的，可選C45N2P型的低壓斷路器，其額定電流為6A，額定電壓為AC220V，極性為二極。

2．交流接觸器的選擇該控制系統(tǒng)中的接觸器均選交流接觸器。主電機所用的接觸器KM0主觸頭在主電路中，所以主觸頭通斷負載額定電壓為被控線路額定電壓AC380V，線圈在控制回路中(注意：在本系統(tǒng)中，控制回路電壓為AC220V。但有時控制回路也有AC380V的電壓)，線圈電壓取AC220V。主觸頭額定電流按經(jīng)驗公式I＝PE×1000/(1～1.4)U計算，取系數(shù)1.4，則

查閱技術手冊知：CJ20-400主要用于額定電壓AC380V、電流400A的電力系統(tǒng)中，所以KM0選用CJ20-400符合系統(tǒng)要求。原理圖中共使用KM0常開觸點2個，常閉觸點1個，故選3個常開1個常閉輔助觸點即可。主減速機潤滑站油泵電機所用的接觸器2KM1、2KM2的主觸頭通斷負載額定電壓為被控線路額定電壓AC380V，線圈在控制回路中，線圈電壓取AC220V。主觸頭額定電流按經(jīng)驗公式計算：

選定B系列接觸器B16，查閱技術手冊知B16主要的技術參數(shù)為額定電壓380V，主觸頭額定工作電流為15.5A，可控制的電動機最大功率為7.5kW，符合系統(tǒng)要求。原理圖中2KM1、2KM2使用常開觸點3個、常閉觸點1個，故選3個常開1個常閉輔助觸點即可。

3．中間繼電器的選擇中間繼電器在繼電接觸器系列電控系統(tǒng)中主要具有控制電路傳遞與轉(zhuǎn)換信號、擴大控制路數(shù)、將小功率控制信號轉(zhuǎn)換為大容量的觸頭控制、擴充交流接觸器及其它電器控制作用的功能。它在本系統(tǒng)中數(shù)量較多，選擇時應滿足線圈額定電壓、額定電流、常開常閉觸點數(shù)目。主電機控制電路中KA0選用3TH8040-0A，其參數(shù)為吸引線圈額定電壓AC220V，額定電流1.6A。因電路中用到兩個常開觸頭，故選用觸點數(shù)目為常開4個，常閉0個。擋輪液壓站電路圖中1KA9～1KA14中間繼電器選用3TH8031-0A，吸引線圈額定電壓AC220V，額定電流1.6A。因這些中間繼電器最多用到兩個常開觸頭，故選用觸點數(shù)目為常開3個，常閉1個。

4．時間繼電器的選擇根據(jù)控制回路所需要的延時方式(得電延時或斷電延時)、觸點數(shù)量以及種類(延時觸點數(shù)量、種類和瞬時動作的觸點數(shù)量、種類)來選時間繼電器。本系統(tǒng)中時間繼電器的延時方式均為得電延時。主減速器潤滑站中時間繼電器2KT1得電時，需用到1個常開觸點、2個常閉觸點，可選用型號為ST3PC-C的時間繼電器，該類時間繼電器可用于額定電壓為AC100V、AC110V、AC200V、AC220V、DC24V、DC48V，額定電流為3A的電力系統(tǒng)中。ST3PC-C屬瞬動型多擋式通電延時時間繼電器，延時時間為0.5～5s、5～50s、0.5～5min、2.5～30min可調(diào)。時間繼電器的延時時間整定值在現(xiàn)場調(diào)試時可按工藝的具體要求設定。