QINGYZ
subbanner
电气系统设计

电机主电路接线图

 

Main circuit

 

CPU控制电路接线图

 

继电器输出型

cpu connection

 

晶体管输出型

CPU DC

 

CPU与变频器连接

Transducer

 

 

 

外接电路

power system

 

三相交流感应电动机额定电流计算

 

  I=P出/1.732/U/cosφ=P入*η/1.732/U/cosφ

 

  额定功率是指输出机械功率,P出。

  输入电功率P入=P出/η,η表示效率。

  P出=1.732UIcosφ,

  U为线电压,I为线电流,cosφ为功率因数。

  cosφ可取0.8,η也可取0.7

 

 

变压器的容量用kVA(视在功率)表示,其输送的电流中包含着有功及无功电流;负载功率用kW表示,一般的变压器功率因素是0.8。

如果变压器的容量是630kVA, 负载功率即为504kW。

 

 

PLC电控柜设计

 

  一 电气元件的选型

包括电控柜,模块化控制器,HMI操作屏,变压器,开关电源,软启动器,变频器,电动机,电动机接触器,继电器,断路器,紧急制动按钮,线束连接器等。

 

电机的选型:

weg motor

 

电机的分类

 

Motor

 

  交流电动机(常见:定子有线圈绕组):其中感应交流电动机又分绕线式与鼠笼式(常见)

 

squirrel cage asynchronous motor

squirrel cage asynchronous motor

 

squirrel cage rotor

squirrel cage motor

 

 

wound rotor

wound rotor

 交流异步电机(绕线式)的定子衣有电刷与滑环。

 

synchronous motor

synchronous motor

 

主要部件

synchronous motor assembly

交流同步电机的转子也有电刷与滑环。

 

 

  直流电动机(常见:转子有线圈绕组):永磁式与励式(串并他)

 

DC motor model

DC motor model

DC motor construction

DC motor construction

 

 

直流伺服电机与交流伺服电机

 

伺服电机与步进电机都是由脉冲信号驱动的

 

直流伺服电机

DC motor servo

 

 

 

 

改变直流电机转子电枢电压主要有三种方式:

 

1.旋转变流机组

2.静止变流装置

3.脉宽调制(PWM)变换器(或称直流斩波器)

 

 

交流脉宽调制(PWM)

 

交流电机主要通过一个频率可变的交流低频信号去调制一个高频方波驱动电压,从而在电机定子电枢中得到一个随调制信号频率变化的驱动电流,于是旋转磁场也与调制信号频率一致,使得转子转速变化,它的调制方式是调频。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Maxwell equation

               这里呈现的Maxwell’s equations来源于MIT的Electricity and Magnetism课程

 

 

 

 

 

 

 

电机功率和转矩的公式:即 T = 9550×P÷n

 

  推导:

  T(转矩)=F(扭力)×R(作用半径)

  V(线速度)=2πr/T=2πR×n秒=2πRx(n分÷60)=πRxn分÷30

  P=F×V=T÷R×πR×n分÷30=π÷30×T×n分

 

  式中:P=功率单位W,T=转矩,Nm

  n:转速,r/s,或 r/min ,或RPM 。

   当单位为r/s时,数值上与频率相等,即n=f=1/T,T=1/f=1/n,T为周期


  如果将P的单位换成kW,那么就是如下公式:
  P×1000=π÷30×T×n
  30000÷π×P=T×n
  30000÷3.1415926×P=T×n
  9549.297×P=T×n
  这就是功率和转矩与转速之间有个9550的关系。

 

 

  二 PLC程序编写;

siemens s7-200 cpu226cpu226

 

  梯形图相关指令

SM0.0一直为on,SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为on.

 

auto point control

在网络1中增加了中间继电器,这个应用情况与顺序功能图出现的中间继电器控制输出线圈相同。

 

 

 

Timer expansion

网络1是30秒定时脉冲发生器

 

 

On Delay Timer

T38是延时断开定时器,IN使能端有输入信号时,T38的常开触点会闭合。

 

 

顺序功能图的四大组成部分:步,动作,转换条件,有向连线

 

选择序列的分支是讨论停止条件的,选择序列的合并是讨论启动条件的。

 

 

PLC分为场效管晶体管输出与继电器输出

  伺服电机与步进电机的控制脉冲一般使用场效晶体管输出

  开关量控制使用继电器输出,比如控制电磁阀,继电器的线圈。

 

 

  继电器输出型PLC的脉冲PWM与PTO主要是控制直流电机速度;

  场效晶体管输出型PLC的脉冲主要是控制伺服电机位置的。

 

 

组合逻辑电路,如:加法器

 

 

时序逻辑电路,如:计数器

 

 

双稳态电路,两个反相器(非门)交叉耦合

RS触发器使用两个与非门或者是两个或非门,或者是两个非门组成的情况;它是可以存储电路状态的电子元件,二进制的存储通过触发器实现。

RS flipflop

 

rs-flipflop

 

rs flipflop nor

 

 

脉冲的产生,变换,传送,控制,计数,功率驱动,数码显示

 

  多谐振荡器产生振荡信号,产生脉冲信号。

  比如:输出脉冲方波宽度为2秒


PLC 中的时钟是一个计时的信号,波形是周期性的,时钟信号波本身不携带信息。

 

 

   

 

频率的相关知识概念

 

  发电机汽轮机转速通常是3000rpm,即50Hz,50Hz*60s=3000转/min=3000 rpm

  电机转速与频率: n=60f/p,(p这里是磁级对数)只有一对时,n=60f

 

  角速度与线速度的关系:V=ωr
  波速=波长*频率

  声音在空气中的速度是340m/s,人一般说话的频率,比如200Hz,波长=340/200=1.7m

 

  角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)

 

  当x轴是时间时,X=Acos(ωt+φ)中的ω是角频率(在正弦或余弦中),与角速度ω(在圆中)
  当x轴是弧度时,k=2π/λ (λ是波长),ω=2π/T (T是周期),v=ω/k=(2π/T)/(2π/λ)= λ/T=λ*f

        2π=波数*波长=角频率*周期,这里的2π 具有单位rad。

 

 

开关电源用于将380V或将220V交流电变为需要的直流电压

power supply

 

变压器用于将380V或将220V交流电变为需要的交流电压或直流电压,如AC24V,DC24V。

 

 

 

 

      三 组态HMI

 

 

 

 

单片机设计,

 

  一 电子电路(放大与开关电路)

    包括三极管电路,晶闸管电路,集成电路(TTL与MOSFET,数字与模拟)

 

常见电容应用电路:

  电容与电阻并联的降压电路;

  电容与二极管并联电路,因为电容的两端电压不会突变,具有缓冲作用。

  电容与电感的串联与并联谐振电路

 

 

数字电路的逻辑门

IEEE Std 91/91A 与 IEC 60617-12

 

NAND gate NOR gate XNOR gate XOR gate

 

 

 

       OR gate NOT gate

 

 

 

 

模拟电路的运算放大器

opamp


 

  二 单片机程序编写

 

  三 电路印刷板制作

 

 

 

运动控制卡相关

programmable multi-axes controller (PMAC)

 

 

其他相关知识:

 

关于触发器的理解

 

运动控制单元可以输出多路的脉冲频率信号,以连接伺服驱动器控制伺服电机。同时,它还具有电子凸轮功能,可以使伺服电机的输出速度在一个周期内发生改变。

 

 

地球磁场:5*10^(-5)T=0.5G

 

 

 

涉及电气的相关标准参考:

 

《工业与民用配电设计手册》中国航空工业规划设计研究院 组编

《电气传动自动化技术手册》天津电气传动设计研究所 编著

 

GB/T 4728.1-2005 电气简图用图形符号 第1部分 一般要求(IEC 60617)

 

GB/T 4728.2-2005 电气简图用图形符号 第2部分 符号要素、限定符号和其他常用符号(IEC 60617)

 

GB/T 4728.3-2005 电气简图用图形符号 第3部分 导体和连接件(IEC 60617)

 

GB/T 4728.4-2005 电气简图用图形符号 第4部分 基本无源元件(IEC 60617)

 

GB/T 4728.5-2005 电气简图用图形符号 第5部分 半导体管和电子管(IEC 60617)

 

GB/T 4728.6-2008 电气简图用图形符号 第6部分 电能的发生与转换(IEC 60617)

 

GB/T 4728.7-2008 电气简图用图形符号 第7部分 开关、控制和保护器件(IEC 60617)

 

GB/T 4728.8-2008 电气简图用图形符号 第8部分 测量仪表、灯和信号器件(IEC 60617)