系统时,应遵循以下基本原则:
(1)最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前,应深入现场进行调查研究,搜集资料,并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟定电气控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。 (2)在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,一次性投资小,使用后节约能源。
(3)保证控制系统的安全、可靠,使用与维修方便。
(4)考虑到生产的发展和工艺的改进,对于PC控制系统,在选择PC容量时,应适当留有裕量。 (二)设计的内容
在建材、化工、食品、机械、钢铁、冶金、煤矿等工业
图一:某原料皮带运输机示意图
生产中广泛使用皮
带运输机运送原料或物品。图一是某原料皮带运输机的示意图,原料从料斗经过PD-2、PD—1两台皮带运输机送出。从料斗向PD-2供料由电磁阀YV控制,PD-1和PD-2分别由电动机M1和M2驱动。 三、系统传动方式的确定
传动方式包括驱动和调速两个方面。它分为机械传动、电气传动和流体传动三种方式。机械设备的传动方式直接影响设备的性能及结构。在机械设备总体设计时,必须从机械性能和电气性能两方面综合考虑后确定其传动方式。
(1) 往复运动工作机构传动方式的确定
对于仅有一两个简单往复动作的普通机械,可采用三相鼠笼式异步电动机拖动,经齿轮减速后用螺旋传动机构来传动。如果机械设备具有多个往复运动工作机构,而且往复动作的调速性能和自动化程度有一定要求时,应采用电磁换向阀控制的液压传动或气压传动系统。若往复运动的调速性能要求比较高,应采用电液比例控制系统来传动。对于往复运动位移控制和速度控制要求比较高时,应采用步进电机、直流伺服电机或交流伺服电机家滚珠丝杠副来驱动和控制。选择三相鼠笼式异步电动机拖动,Y系列电动机是笼型转子电动机,符合IEC标准和DIN42673标准。本系列采用B级绝缘,外壳防护等级为封闭式(IP44)或防护式(IP23)。Y系列电动机额定电压380V,额定频率50HZ。 具体选型如下:
额定 功率 KW 满载时 转速 r/min 2870 电流A 效率﹪ 功率因数 cos j 堵转 电流 额定 电流 堵转 转矩 额定 转矩 最大转矩 额定 转矩 转动惯量 躁 Kg.声 m 2型号 净 重 kg 同步转速3000r/min Y100L-2 5.5 6.39 82 0.87 7.0 2.2 2.2 0.0029 79 33 (2)传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适
调速性质是指电动机的转矩、功率与其转速的关系。负载特性是指机械设备的负载属于恒功率负载(即功率不随转速变化而变化)还是恒转矩负载,(即转矩不随转速变化而变化)。设计任何一个电力拖动系统,必须使调速性质与负载特性相适应。也就是说,恒功率负载必须采用恒功率调速性质的传动方式,而转矩负载则必须采用恒转矩调速性质的传动方式。
(3)电动机起动方式的确定
对于起动性能要求不高的机械设备,电动机的起动可根据其容量决定,当电动机总容量不超过供电变压器容量的20%时,一般采用直接起动。当容量大于该值时,可采用星—三角形降压起动或在定子中串电阻降压起动、也可采用自耦变压器降压起动。如果机械设备要求电动机软起动,应采用软起动器起动或变频器控制的加速起动。
(4)电气系统的保护
电气保护是电气控制系统不可缺少的环节,在电路中正确设置保护环节,是确保电动机、其他用电设备、电器元件和电网安全运行的重要措施。
①短路保护
电路在发生短路时,由于短路线路的阻抗很小而产生很大的短路电流,在短路线路上的电器元件触头,会因此时流过的电流大大超过其额定容量而被烧毁回发生熔焊,导线的绝缘层也会因此被烧毁,甚至会导致火灾。所以发生短路时必须瞬间切断电源,以保证电气线路
的安全。
常用的短路保护措施有:a.熔断器保护;b.自动开关的脱扣保护。 ②过载保护
在电力拖动系统中,当负载转矩超过电动机额定转矩时,电动机绕组的温升会急剧升高并超过其额定值,轻者会使绕组的绝缘层老化变脆,寿命降低;重者会导致电动机绕组烧坏。因此在电动机过载时必须及时切断电源,以保证电动机能在寿命期内安全运行。常用的过载保护措施有热继电器保护、自动开关过载脱扣保护。除此以外,还有以下一些过载保护的新措施,如电子式继电器过载保护、埋入电动机绕组的温度继电器(有双金属片式和热敏电阻式)过载保护,软起动器过载保护。
③零电压和欠电压保护
在电动机正常运行时,如果出现非正常停电后再恢复供电,电动机又自行起动,很可能会造成生产机械动作错乱,运动部件互相碰撞的设备事故,甚至酿成人身事故。对电网来说,许多电动机及其他用电设备在恢复供电后同时自行起动,也会引起电网过大的瞬间压降。为了防止电动机失电时停止且电压恢复时自行起动,须采取零电压保护措施。
在电动机运行过程中,如果电源电压过低,会导致电动机转速过低甚至停转,结果造成所拖动的设备不能正常运行,甚至可能酿成事故。因此,需要在电源电压降到允许值以下时,降电源切断,实施欠电压保护。
电动机的零压保护和欠压保护无需特别的保护电器元件,只要降控制电动机的接触器控制电路连接成自锁电路即可。
④电气元件的选择
按钮:按钮是用于人工操作瞬间接通和断开小电流(5A以下)控制电路的开关。它有不同的结构型式和颜色。一般情况下,起动按钮选用绿色,停止按钮选用红色,紧急停止按钮选用红色蘑菇头型式;需要显示按钮操作状态时选用带指示灯的按钮;大多数按钮的触头为一常开和一常闭,如果需要一个按钮控制两个或两个以上的回路,则选用多对触头的按钮。
机械设备上常用的按钮有LA18、LA19、LA20等几种型号。它们的额定电压为:交流500V、直流440V、额定电流为5A。
行程开关:行程开关用于控制运动机构的行程。它有触点式和无触点式两种类型。有触点行程开关又分为直动式、杠杆式、微动式、组合式,常用的型号有:LX2、LX19、JLXK1、JXW、LXK3、X2等。无触点行程开关有接近开关、干簧管开关、霍尔开关等。
接触器:选用主要考虑主触头的额定电流、额定电压、电磁线圈的额定电压,还应考虑常开和常闭辅助触头的数量和接触器的操作频率。主触头的额定电压应等于或大于主电路的额定电压;电磁线圈的额定电压必须与控制电路的额定电压相同;主触头的额定电流可按以下公式计算确定:
Iec?IcPe′10KUe3A
式中 Iec——所选接触器的额定电压(A); Ic—— 接触器主触头电流(A);