PDF《控制电气设计》

第章控制电气设计 随着电厂生产管理的要求及电气设备智能化水平的不断提高,电气控制系统(ECS) 功能得到了进一步扩展,理念和水平都有了更深意义的延伸.

将ECS 及电气各类专用智能 设备(如同期、微机保护、自动励磁等)采用通信方式与分散控制系统接口,作为一个分 散控制系统中相对独立的子系统,实现同一平台,便于监控、管理、维护,即厂级电气综 合保护监控. AutoCAD

2015 中文版电气设计实例教程

288 11.1 控制电气简介 【预习重点】 ? 了解控制电路的基本内容. ? 了解控制电路图的分类及其基本结构. 11.1.1 控制电路简介 从研究电路的角度来看,一个实验电路一般可分为电源、控制电路和测量电路

3 部分.测量电路是事 先根据实验方法确定好的,可以把它抽象地用一个电阻 R 来代替,称为负载.根据负载所要求的电压值 U 和电流值 I 即可选定电源,一般电学实验对电源并不苛求,只要选择电源的电动势 E 略大于 U,电源的额定 电流大于工作电流即可.负载和电源都确定后,就可以安排控制电路,使负载能获得所需的各个不同的电 压和电流值.一般来说,控制电路中电压或电流的变化,都可用滑线式可变电阻来实现.控制电路有制流 和分压两种最基本接法,两种接法的性能和特点可由调节范围、特性曲线和细调程度来表征. 一般在安排控制电路时,并不一定要求设计出一个最佳方案,只要根据现有的设备设计出既安全又省 电,且能满足实验要求的电路就可以了.设计方法一般也不必做复杂的计算,可以边实验边改进.先根据 负载的阻值 R 要求调节的范围,确定电源电压 E,然后综合比较采用分压还是制流,确定了 R 后,估计一 下细调程度是否足够,然后做一些初步试验,看看在整个范围内细调是否满足要求,如果不能满足,则可 以加接变阻器,分段逐级细调. 控制电路可分为开环控制系统和闭环控制系统(也称为反馈控制系统).其中,开环控制系统包括前 向控制、程控(数控)、智能化控制等,如录音机的开、关机,自动录放,程序工作等.闭环控制系统则 是反馈控制,受控物理量会自动调整到预定值. 反馈控制是最常用的一种控制电路,下面介绍

3 种常用的反馈控制方式. (1)自动增益控制 AGC(AVC).反馈控制量为增益(或电平),以控制放大器系统中某级(或几级) 的增益大小. (2)自动频率控制 AFC.反馈控制量为频率,以稳定频率. (3)自动相位控制 APC(PLL).反馈控制量为相位,PLL 可实现调频、鉴频、混频、解调、频率合 成等. 如图 11-1 所示是一种常见的反馈控制系统的模式. (参考量)参考信号 误差信号 控制信号 输出 反馈信号(被控量) 参考电路 比较电路 控制(低通) 被控电路 检测部件 图11-1 常见的反馈控制系统的模式 第11 章 控制电气设计

289 11.1.2 控制电路图简介 控制电路大致可以包括下面几种类型的电路:自动控制电路、报警控制电路、开关电路、灯光控制电 路、定时控制电路、温控电路、保护电路、继电器控制电路、晶闸管控制电路、电机控制电路、电梯控制 电路等.下面对其中几种控制电路的典型电路图进行举例. 如图 11-2 所示的电路是报警控制电路中的一种典型电路,即汽车多功能报警器电路图.其功能要求为: 当系统检测到汽车出现各种故障时进行语音提示报警. 如图 11-3 所示的电路就是温控电路中的一种典型电路.该电路是由双 D 触发器 CD4013 中的一个 D 触 发器组成,电路结构简单,具有上、下限温度控制功能.控制温度可通过电位器预置,当超过预置温度后, 自动断电电路中将 D 触发器连接成一个 RS 触发器,以工业控制用的热敏电阻 MF51 作为温度传感器. 图11-2 汽车多功能报警器电路图 图11-3 高低温双限控制器(CD4013)电路图 如图 11-4 所示的电路图是继电器电路中的一种典型电路.图11-4(a)中,集电极为负,发射极为正, 对于 PNP 型管而言,这种极性的电源是正常的工作电压;

图11-4(b)中,集电极为正,发射极为负,对于 NPN 型管而言,这种极性的电源是正常的工作电压. (a) (b) 图11-4 交流电子继电器电路图 11.2 水位控制电路 本例绘制的水位控制电路图如图 11-5 所示.水位控制电路是一种典型的自动控制电路,绘制时首先要 AutoCAD

2015 中文版电气设计实例教程

290 观察并分析图纸的结构,绘制出主要的电路图导线,然后绘制出各个电子元件,接着将各个电子元件插入 到结构图中相应的位置,最后在电路图适当的位置添加相应的文字和注释说明,即可完成电路图的绘制. 绘制水位控制电路图时可以分为供电线路、控制线路和负载线路

3 部分进行. 图11-5 水位控制电路图 【预习重点】 ? 了解水位控制电路图的基本结构. ? 掌握水位控制电路图的绘制方法. 【操作步骤】 11.2.1 设置绘图环境 1.新建文件 启动 AutoCAD

2015 应用程序,在命令行中输入 NEW ,或选择菜单栏中的 文件 → 新建 命令,系统弹出 选择样板 对话框,在该对话框中选择需要的样板图.单击 打开 按钮,添加图形样板, 其中,图形样板左下角端点的坐标为(0,0).本例选用 A3 图形样板,如图 11-6 所示. 图11-6 添加 A3 图形样板 第11 章 控制电气设计

291 2.新建图层 选择菜单栏中的 格式 → 图层 命令,打开 图层特性管理器 选项板,新建

3 个图层,分别命 名为 连接线层 、 虚线层 和 实体符号层 ,图层的颜色、线型、线宽等属性设置如图 11-7 所示. 图11-7 新建图层 11.2.2 绘制供电线路结构图 1.绘制竖直直线 单击 绘图 工具栏中的 直线 按钮 ,开启 正交模式 ,在绘图区绘制一条长度为 180mm 的竖 直直线 AB,命令行提示与操作如下: 命令: _line 指定第一个点:(在任意位置单击) 指定下一点或 [放弃(U)]: 180L 指定下一点或 [放弃(U)]: L 2.偏移直线 单击 修改 工具栏中的 偏移 按钮 ,选择直线 AB 作为偏移对象,输入偏移距离为 16mm,在AB 的右侧生成竖直直线 CD;

采用同样的方法, 在直线 CD 右侧绘制一条直线, 与直线 CD 的距离为 16mm, 命令行提示与操作如下: 命令: _offset 当前设置: 删除源=否 图层=源OFFSETGAPTYPE=0 指定偏移距离或 [通过(T)/删除(E)/图层(L)] : 16L 选择要偏移的对象,或 [退出(E)/放弃(U)] :(选择直线 AB) 指定要偏移的那一侧上的点,或 [退出(E)/多个(M)/放弃(U)] :(在直线 AB 右侧单击) 选择要偏移的对象,或 [退出(E)/放弃(U)] :(选择直线 CD) 指定要偏移的那一侧上的点,或 [退出(E)/多个(M)/放弃(U)] :(在直线 CD 右侧单击) 选择要偏移的对象,或 [退出(E)/放弃(U)] :L 绘制的偏移直线如图 11-8 所示. 3.绘制圆 单击 绘图 工具栏中的 圆 按钮 ,开启 对象捕捉 模式,捕捉直线 AB 的端点 A 作为圆心, AutoCAD

2015 中文版电气设计实例教程

292 如图 11-9 所示.绘制半径为 2mm 的圆,命令行提示与操作如下: 命令: _circle 指定圆的圆心或 [三点(3P)/两点(2P)/切点、切点、半径(T)]:(捕捉直线 AB 的端点) 指定圆的半径或 [直径(D)]: 2L 重复 圆 命令,分别捕捉直线 CD 的端点 C 和直线 EF 的端点 E 作为圆心,绘制半径为 2mm 的圆, 绘制结果如图 11-10 所示. 4.修剪圆内直线 单击 修改 工具栏中的 修剪 按钮 ,将圆内的直线进行修剪,修剪结果如图 11-11 所示. 图11-8 偏移竖直直线 图11-9 捕捉端点 图11-10 绘制圆 图11-11 修剪圆内直线 11.2.3 绘制控制线路结构图 控制线路结构图主要由水平直线和竖直直线构成,开启 正交模式 和 对象捕捉 模式,可以有效 提高绘图效率. 1.绘制矩形 单击 绘图 工具栏中的 矩形 按钮 ,绘制一个长为 120mm、宽为 100mm 的矩形,命令行提示与 操作如下: 命令: _rectang 指定第一个角点或 [倒角(C)/标高(E)/圆角(F)/厚度(T)/宽度(W)]: 指定另一个角点或 [面积(A)/尺寸(D)/旋转(R)]: dL 指定矩形的长度 : 120L 指定矩形的宽度 : 100L 指定另一个角点或 [面积(A)/尺寸(D)/旋转(R)]: L 2.分解矩形 单击 修改 工具栏中的 分解 按钮 ,将矩形进行分解,命令行提示与操作如下: 第11 章 控制电气设计

293 命令: _explode 选择对象: 找到

1 个 选择对象: L 分解结果如图 11-12 所示. 3.绘制直线 单击 修改 工具栏中的 偏移 按钮 ,在图 11-12 内部绘制水平直线和竖直直线,单击 修改 工 具栏中的 修剪 按钮 和 删除 按钮 ,编辑如图 11-13 所示的图形.其中,GK=20mm,KL=20mm, LM=30mm,MN=52mm,LO=20mm,MP=20mm,OP=30mm,OQ=PR=10mm,RS=32mm,TH=38mm, TY=62mm,YU=6mm,UV=20mm,SV=18mm,VW=12mm,NX=60mm. 11.2.4 绘制负载线路结构图 1.绘制矩形 单击 绘图 工具栏中的 矩形 按钮 ,在图纸的合适位置绘制长为 100mm、宽为 120mm 的矩形, 如图 11-14 所示. 2.分解矩形 单击 修改 工具栏中的 分解 按钮 ,将矩形进行分解. 3.偏移直线 单击 修改 工具栏中的 偏移 按钮 ,选择直线 B1D1 作为偏移对象,输入偏移距离为 20mm,在 直线 B1D1 的左侧绘制偏移直线 E1F1;

按照同样的方法,在直线 E1F1 左侧 30mm 处绘制直线 G1H1.选择 直线 A1C1 为偏移对象,输入偏移距离为 10mm,在直线 A1C1 的左侧绘制直线 I1J1,绘制结果如图 11-15 所示. 图11-12 分解矩形 图11-13 控制线路结构图 图11-14 绘制矩形 图11-15 偏移直线 4.绘制连接直线 单击 绘图 工具栏中的 直线 按钮 ,开启 对象捕捉 模式,绘制直线 I1A1 和直线 J1C1,如图 11-16 所示. 5.绘制正四边形 单击 绘图 工具栏中的 多边形 按钮 ,开启 正交模式 ,输入正多边形的边数为 4,捕捉直线 AutoCAD

2015 中文版电气设计实例教程

294 I1J1 的中点 K1 作为边的一个端点,捕捉直线 I1J1 上的另一点作为该边的另外一个端点,绘制一个正方形, 命令行提示与操作如下: 命令: _polygon 输入侧面数 : L 指定正多边形的中心点或 [边(E)]: EL 指定边的第一个端点:(捕捉直线 I1J1 的中点) 指定边的第二个端点: (捕捉直线 I1J1 上的另外一点) 绘制结果如图 11-17 所示. 6.旋转正四边形 单击 修改 工具栏中的 旋转 按钮 ,选择正四边形为旋转对象,指定 K1 点为旋转基点,输入旋 转角度为 225°,命令行提示与操作如下: 命令: _rotate UCS 当前的正角方向: ANGDIR=逆时针 ANGBASE=0 选择对象: 找到

1 个 选择对象: L 指定基点: (捕捉 K1 点) 指定旋转角度,或 [复制(C)/参照(R)] : 225L 旋转结果如图 11-18 所示. 7.拉长直线 选择菜单栏中的 修改 → 拉长 命令,选择直线 C1J1 作为拉长对象,输入拉长的增量为 40mm, 将C1J1 向左侧拉长,命令行提示与操作如下: 命令: _lengthen 选择要测量的对象或 [增量(DE)/百分比(P)/总计(T)/动态(DY)] : deL 输入长度增量或 [角度(A)] : 40L 选择要修改的对象或 [放弃(U)]: 选择要修改的对象或 [放弃(U)]: L 拉长结果如图 11-19 所示. 图11-16 绘制连接直线 图11-17 绘制正四边形 图11-18 旋转正四边形 图11-19 拉长直线 第11 章 控制电气设计

295 8.绘制多段线 单击 绘图 工具栏中的 多段线 按钮 ,开启 正交模式 ,分别捕捉四边形两个对角上的顶点 作为多段线的起点和终点,使得 L1M1=15mm,M1N1=22mm,N1O1=60mm,O1P1=22mm,P1Q1=15mm, 命令行提示与操作如下: 命令: _pline 指定起点:(捕捉正四边形的一个顶点) 当前线宽为 0.0000 指定下一个点或 [圆弧(A)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]: 15L 指定下一点或 [圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]: 22L 指定下一点或 [圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]: 60L 指定下一点或 [圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]: 22L 指定下一点或 [圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]:(捕捉正四边形的另外一个顶点) 指定下一点或 [圆弧(A)/闭合(C)/半宽(H)/长度(L)/放弃(U)/宽度(W)]: L 绘制的多段线如图 11-20 所示. 9.绘制直线 单击 绘图 工具栏中的 直线 按钮 ,捕捉四边形的端点 R1 作为直线的端点,捕捉端点 R1 到直 线J1D1 的垂足作为直线的另一个端点,绘制结果如图 11-21 所示. 10.修剪图形 单击 修改 工具栏中的 修剪 按钮 ,选择需要修剪的对象,修剪掉多余的直线,修剪结果如图 11-22 所示. 图11-20 绘制多段线 图11-21 绘制垂直直线 图11-22 修剪图形 11.绘制矩形 单击 绘图 工具栏中的 矩形 按钮 ,以直线 G1H1 为对称中心,绘制一个长为 8mm、宽为 45mm 的矩形,如图 11-23 所示. 12.绘制圆形 单击 绘图 工具栏中的 圆 按钮 ,在矩形范围内的直线 G1H1 上捕捉圆心,绘制

3 个半径为 3mm 的圆,绘制结果如图 11-24 所示. 13.修剪图形 单击 修改 工具栏中的 修剪 按钮 ,对图形进行修剪,修剪结果如图 11-25 所示. AutoCAD

2015 中文版电气设计实例教程

296 图11-23 绘制矩形 图11-24 绘制圆 图11-25 修剪图形 14.绘制水平直线 单击 绘图 工具栏中的 直线 按钮 ,开启 正交模式 和 对象捕捉 模式,捕捉直线 G1H1 上半段的一个点作为直线的起点, 捕捉该点到直线 E1F1 的垂足作为直线的终点, 绘制结果如图 11-26 所示. 15.绘制多段线 单击 绘图 工具栏中的 多段线 按钮 ,捕捉中间圆的圆心作为起点,绘制多段线,如图 11-27 所示. 16.修剪图形 单击 修改 工具栏中的 修剪 按钮 ,将多余的直线修剪掉,修剪结果如图 11-28 所示. 图11-26 绘制水平直线 图11-27 绘制多段线 图11-28 修剪图形 17.绘制其他图形 按照同样的方法,绘制线路结构图中的其他图形,生成的负载线路结构图如图 11-29 所示. 18.组合图形 将供电线路结构图、控制线路结构图和负载线路结构图进行组合,生成的线路结构图如图 11-30 所示. 图11-29 负载线路结构图 图11-30 线路结构图 第11 章 控制电气设计

297 11.2.5 绘制电气元件 1.绘制熔断器 (1)绘制矩形.单击 绘图 工具栏中的 矩形 按钮 ,绘制一个长为 10mm、宽为 5mm 的矩形. (2)分解矩形.单击 修改 工具栏中的 分解 按钮 ,将矩形分解. (3)绘制直线.开启 对象捕捉 模式,单击 绘图 工具栏中的 直线 按钮 ,捕捉直线

2 和直 线4的中点作为直线

5 的起点和终点,如........