典型装置的可靠性设计

A. 电气控制设备设计所遵循的原则

电气原理图设计
为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计
电气工艺设计
为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计
第一节 电气控制设计的原则和内容
一,电气控制设计的原则
1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求
2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠
3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作
4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量
二,电气控制设计的基本内容
1.电气原理图设计内容
1) 拟定电气设计任务书
2)选择电力拖动方案和控制方式
3)确定电动机的类型,型号,容量,转速
4)设计电气控制原理图
5)选择电器元件及清单
6)编写设计计算说明书
2. 电气工艺设计内容
1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图
2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式
3)编写使用维护说明书
第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择
一,电力拖动方案的确定
1,拖动方式的选择
2,调速方案的选择
3,电动机调速性质应与负载特性相适应
二,拖动电动机的选择
(一)电动机选择的基本原则
1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应
2)电动机的容量要得到充分的利用
3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境
4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机
(二)根据生产机械调速要求选择电动机
一般---三相笼型异步电动机,双速电机
调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机
调速高---直流电动机,变频调速交流电动机
(三)电动机结构形式的选择
根据工作性质,安装方式,工作环境选择
(四)电动机额定电压的选择
(五)电动机额定转速的选择
(六)电动机容量的选择
1,分析计算法:
此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量.
第三节 电气控制电路设计的一股要求
一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求
设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充
分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求,
安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求.
二,对控制电路电流,电压的要求
应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级.电气控制电
各常用的电压等级如表10-2所示.
三,控制电路力求简单,经济
1.尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装
立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度.如图10-l.
2.尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度.
3.尽量减少电器元件触头的数目.在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行
的可靠性.例如图10-2a所示.
4.尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障.如图10-3a所示.
四,确保控制电路工作的安全性和可靠性
1.正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示.
在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接.
2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障.
3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中.意外接通的电路叫寄生电路.
4.在控制电路中控制触头应合理布置.
5.在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力.
6,避免发生触头"竞争","冒险"现象
竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换.由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争".
冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险".
7.采用电气联锁与机械联锁的双重联锁.
五,具有完善的保护环节
电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等.
六,要考虑操作,维修与调试的方便
第四节 电气控制电路设计的方法与步骤
一,电气控制电路设计方法简介
设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法.
分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路.
逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路.
在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电
器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量.输人,输出逻辑变量之间的相互关
系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构.所以,根据控制要求,将
这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数
式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查
和优化,以期获得较为完善的设计方案.
二,分析设计法的基本步骤
分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是:
l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路.
2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动,
反向和调速等的基本控制环节.
3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊
环节.
4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节.
5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步
完善和简化电路a
三,分析设计法设计举例
下面以横梁升降机构的电气控制设计为例来说明分析设计法设计电气控制电路的方法与
步骤.
在龙门刨床上装有横梁升降机构,加工工件时,横梁应夹紧在立柱上,当加工工件高低
不同时,则横梁应先松开立柱然后沿立柱上下移动,移动到位后,横梁应夹紧在立柱上.所
以,横梁的升降由横梁升降电动机拖动,横梁的放松,夹紧动作由夹紧电动机,传动装置与
夹紧装置配合来完成.
(一)横梁升降机构的工艺要求:
(1)横梁上升时,自动按照先放松横梁一横梁上升一夹紧横梁的顺序进行.
(2)横梁下降时,自动按照放松横梁一横梁下降一横梁回升一夹紧横梁的顺序进行.
(3)横梁夹紧后,夹紧电动机自动停止转动.
(4)横梁升降应设有上下行程的限位保护,夹紧电动机应设有夹紧力保护.
(二)电气控制电路设计过程
1.主电路设计: 横梁升降机构分别由横梁升降电动机MI与横梁夹紧放松电动机W拖
动.巴两台电动机均为三相笼型异步电动机,均要求实现正反转.因此采用KM1I,KM2.
KM3,KM4四个接触器分别控制M1和M2的正反转,如图10-9所示.
2.控制电路基本环节的设计:由于横梁升降为调整运动,故对M1采用点动控制,一个
点动按钮只能控制一种运动,故用上升点动按钮犯 与下降点动按钮明 来控制横梁的升降,但在移动前要求先松开横梁,移动到位松开点动按钮时又要求横梁夹紧,也就是说点动按钮要控制KMI-KM4四个接触器,所以引入上升中间继电器KA1与下降中间继电器KA2,再由中间继电器去控制四个接触器.于是设计出横梁升降电气控制电路草图之一,如图10-9所示.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
工作,同时使升降电动机MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮,中间继电器KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下你用地 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮犯,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中.行程开关 SQI复位,因此 KM3应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.
3)横梁的下降仍按先放松再下降的方式控制,但下降结束后需有短时间的回升运动,该回升运动可采用断电延时型时间继电器进行控制.时间继电器KT的线圈由下降接触器 KMZ常开触头控制,其断电延时断开的常开触头与夹紧接触器KM3常开触头串联后并接于上升电路中间继电器KAI常开触头两端.这样,当横梁下降时,时间继电器KT线圈通电吸合,其断电延时断开的常开触头立即闭合,为回升电路工作作好准备.当横梁下降至所需位置时,松开下降点动按钮田.KMZ线圈断电释放,时间继电器KT线圈断电,夹紧接触器.
3.设计控制电路的特殊环节
1)横梁上升时,必须使夹紧电动机MZ先工作,将横梁放松后,发出信号,使MZ停止
IW,同时使升降电动机 MI工作,带动横梁上升.按下上升点动按钮犯,中间继电器
KAI线圈通电吸合,其常开触头闭合,使接触器KM4通电吸合,MZ反转起动旋转,横梁开
始放松;横梁放松的程度采用行程开关地 控制,当横梁放松到一定程度,撞块压下 SQI,
用明 的常闭触头断开来控制接触器KM4线圈的断电,常开触头闭合控制接触器KMI线圈
的通电,KMI的主触头闭合使MI正转,横梁开始作上升运动.
2)升降电动机拖动横梁上升至所需位置时,松开上升点动按钮肥,中间继电器KAI
接触器KMI线圈相继断电释放,接触器KM3线圈通电吸合,使升降电动机停止工作,同时
使夹紧电动机开始正转,使横梁夹紧.在夹紧过程中,行程开关地 复位,因此 KM应加
自锁触头,当夹紧到一定程度时,发出信号切断夹紧电动机电源.这里采用过电流继电器控
制夹紧的程度,即将过电流继电器KA3线圈串接在夹紧电动机主电路任一相中.当横梁夹
紧时,相当于电动机工作在堵转状态,电动机定子电流增大,将过电流继电器的动作电流整
定在两倍额定电流左右;当横梁夹紧后电流继电器动作,其常闭触头将接触器KM3线圈电
路切断.KM3线圈通电吸合,横梁开始夹紧.此时,上升接触器KMI线圈通过闭合的时间断电器KT常开触头及KM3常开触头而通电吸合,横梁开始回升,经一段时间延时,延时断开的常开触头KT断开,KMI线圈断电释放,回升运动结束,而横梁还在继续夹紧,夹紧到一定程度,过电流继电器动作,夹紧运动停止.此时的横梁升降电气控制电路设计草图如图10-10
所示.
4.设计联锁保护环节
横梁上升限位保护由行程开关SQZ来实现;下降限位保护由行程开关SQ3来实现;上
升与下降的互锁,夹紧与放松的互锁均由中间继电器KAI和KAZ的常闭触头来实现;升降
电动机短路保护由熔断器FUI来实现;夹紧电动机短路保护由熔断器FUZ实现;控制电路
的短路保护由熔断器F[J3来实现.
综合以上保护,就使横梁升降电气控制电路比较完善了,从而得到图10-11所示完整的
横梁升降机构控制电路.
第五节 常用控制电器的选择
一,接触器的选择
一般按下列步骤进行:
1.接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器.
2.接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器.如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用.
3.接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定.
4.接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为
式中I.——接触器主触头额定电流(A);
H ——经验系数,一般取l～1.4;
P.——被控电动机额定功率(kw);
U.——被控电动机额定线电压(V).
当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用.
5.接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压.为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电.但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压.
6.接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器.在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器.交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头.
7.接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择.
二,电磁式继电器的选择
应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择.
1.电磁式电压继电器的选择
根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型.
表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途.
交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1.l-1.2倍整定.
交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求.而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的0.3-0.5倍整定,释放电压按其额定电压的0.07-0.2倍整定.
2.电磁式电流继电器的选择
根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型.
过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器.
欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护.
过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1.回一1.3倍整定.一般绕线型转子异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑.直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的1.1-3.0倍整定.
欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的0.85倍整定.
3.电磁式中间继电器的选择
应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求.
三,热继电器的选择
热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑.
1.热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用.
对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器.
2.热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器.对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的0.95-1.05倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的0.6一0.8倍.
对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器.
对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择.
四,时间继电器的选择
1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同.
2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型.
3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量.
4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合.
5)延时时间:应满足电气控制电路的要求.
6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调.
五,熔断器的选择
1.一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择.
(1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配.对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器.
(2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流.
(3)熔断器熔体额定电流
1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍
大于负载的额定电流,即 IRN≥IN
式中IRN——熔体额定电流(A);
IN——负载额定电流(A).
2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即
IRN≥(1.5~2.5)IN
轻载时系数取1.5,重载时系数取2.5.
3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即
IRN≥(3~3.5)IN
4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为
IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM
式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A);
∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A).
(4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差.
2.快速熔断器的选择
(l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U.,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的1.5-2倍.因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作.即
UF≥KI URE
式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V);
URE——快速熔断器额定电压(V);
KI——安全系数,一般取1,5-2.
(2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的.当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为
IRN≥KI IZmax
式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A);
KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4
取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值.
当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为
IRN≥1.5IGN
式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A).
六,开关电器的选择
(一)刀开关的选择
刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择.
(1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式.若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品.
(2)根据线路电压和电流来选择.刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍以上.
(3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同.
(二)组合开关的选择
组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择.选择时应掌握以下原则:
(1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流.对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通.
(2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品.
(3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用.
(4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器.
(三)低压断路器的选择
低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择.
(1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流.
(2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致.
(3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定
IZ≥KIS
式中IZ——瞬时动作整定电流(A);
Is——线路中的尖峰电流.若负载是电动机,则Is为起动电流(A);
K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数.当动作时间大于20ms时,取
K=1.35;当动作时间小于 20ms时,取 K=1.7.
(4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压.
(四)电源开关联锁机构
电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜
门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安
全保护.
七,控制变压器的选择
控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠.控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择.
(1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合.
(2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量.
l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为
ST≥KT ∑PXC
式中ST——控制变压器所需容量(VA);
∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功
率(W);
KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取1.1-1.25.
2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为
ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst
式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W).
第六节 电气控制的施工设计与施工
一,电气设备总体配置设计
组件的划分原则是:
l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等.
2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量.
3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰.
4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起.
5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起.
电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有:
l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子.
2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件.
3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件.
总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求.总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置.
二,电气元器件布置图的设计
电气元器件布置图是指将电气元器件按一定原则组合的安装位置图.电气元器件布置的依据是各部件的原理图,同一组件中的电器元件的布置应按国家标准执行.
电柜内的电器可按下述原则布置:
l)体积大或较重的电器应置于控制柜下方.
2)发热元件安装在柜的上方,并将发热元件与感温元件隔开.
3)强电弱电应分开,弱电部分应加屏蔽隔离,以防强电及外界的干扰.
4)电器的布置应考虑整齐,美观,对称.
5)电器元器件间应留有一定间距,以利布线,接线,维修和调整操作.
6)接线座的布置:用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧;用于与柜外电气
元件连接的接线座应布置在柜的下部,且不得低于200mrn.
一般通过实物排列来确定各电器元件的位置,进而绘制出控制柜的电器布置图.布置图
是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制,并标明各元件间距尺寸,同时还要标明进出线的数
量和导线规格,选择适当的接线端子板和接插件并在其上标明接线号.
三,电气控制装置接线图的绘制
根据电气控制电路图和电气元器件布置图来绘制电气控制装置的接线图.接线图应按以
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C. 机械可靠性设计是指什么

机械可靠性设计（Reliability Design）是一种很重要的现代化设计方法。从20世纪年代起，国外就兴起了可靠性技术的研究。第二次世界大战期间，美国的通信设备、航空设备、水声设备有相当数量因发生失效而不能使用。因此，美国便开始研究电子元件和系统的可靠性问题。1957年，美国发表了《军用电子设备可靠性》的重要报告，被公认为是可靠性的奠基文献。20世纪六七十年代，随着航空航天事业的发展，可靠性问题的研究取得了长足的进展，引起了国际社会的普遍重视。许多国家相继成立了可靠性研究机构，对可靠性理论展开了广泛的研究。

1990年，我国机械电子工业部印发的《加强机电产品设计工作的规定》中明确指出：可靠性、适应性、经济性三性统筹作为我国机电产品设计的原则，在新产品鉴定时，必须要有可靠性设计资料和实验报告，否则不能通过鉴定。现今，可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段，也是我国工程技术人员掌握现代设计方法所必须掌握的重要内容之一。

可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。这里的产品可以泛指任何系统、设备和元器件。产品可靠性定义的要素是三个规定：“规定条件”、“规定时间”、“规定功能”。

（1）“规定条件”。

“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件，如温度、湿度、振动、冲击、辐射等环境条件，使用时的应力条件，维护方法，储存时的储存条件，使用时对操作人员的技术等级要求等。在不同的规定条件下产品的可靠性是不同的。例如，同一型号的汽车在高速公路和在崎岖山路上行驶，其可靠性的表现就大不一样。要谈论产品的可靠性必须指明规定的条件是什么。

（2）“规定时间”。

“规定时间”是指产品规定了的任务时间。随着产品任务时间的增加，产品出现故障的概率将增加，而产品的可靠性将是下降的。因此，谈论产品的可靠性离不开规定的任务时间。不同类型的产品对应的时间单位可能不同。例如，火箭发射装置，其可靠性对应的时间以秒计；海底通信电缆则以年计。此外，时间单位不仅可以是年、月、日、时、分、秒，也可以是工作次数（如继电器）、循环次数（如发动机）、行驶里程（如车辆）等。要确定产品规定的环境条件和规定的任务时间，必须对产品的任务和寿命进行分析研究。

（3）“规定功能”。

“规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。要求产品功能的多少和技术指标的高低，直接影响到产品可靠性指标的高低。例如，电风扇的主要功能有转叶、摇头、定时，规定功能是三者都要，还是仅需要转叶，所得出的可靠性指标是大不一样的。因此，在分析评价产品的可靠性时，必须首先明确要求产品完成的规定功能是什么，只有规定了清晰的功能及性能界限，才能给出明确的产品故障判据，如图4-23所示。

图4-23机电产品典型的失效曲线机械可靠性设计是将概率论、数理统计、失效物理和机械学相互结合而形成的一种设计方法。其主要特点是将传统设计方法中视为单值而实际上具有多值性的设计变量（如载荷、应力、强度、寿命等），看成某种分布规律的随机变量，用概率统计方法设计出符合机械产品可靠性指标要求的零部件和整机的主要参数及结构尺寸。机械强度可靠性设计过程如图4-24所示。

图4-24机械强度可靠性设计过程机械可靠性设计的主要内容有：

①从已知的目标可靠度出发，设计零、部件和整机的有关参数及结构尺寸，这是可靠性设计最基本的内容。

②可靠性预测，根据零、部件和整机（或系统）目前的状况及失效数据，预测其实际可能达到的可靠度，预报它们在规定的条件下和在规定的时间内完成规定功能的概率。

③可靠性分配，即根据确定的机器（或系统）的可靠度，分配其组成零部件或子系统的可靠度。这对复杂产品和大型系统来说尤为重要。

可靠性是一个涉及面很广的学科，已逐渐形成了一些独立分支，如可靠性工程（包括可靠性分析、可靠性设计及可靠性实验等）、可靠性数学（以概率论和数理统计为基础发展起来的一门数学分支，研究可靠性的定量规律）、可靠性物理（也称失效机理，研究零、部件的失效物理原因、物理模型，并提出改进措施）和可靠性管理等。可靠性研究正处于方兴未艾的发展时期，它起源于电子工业，已渗透到机械工程及其他各学科领域，并逐渐渗透到社会科学领域，如人的可靠性、工作可靠性等。

D. 舞台设计简介及详细资料

介绍

舞台设计是以"舞台"为标的物的设计，更细的说以舞台设备、灯光、布幕、音响、演出道具、悬吊与更换支架系统、戏服、戏妆为为标的物的设计。与展示设计雷同的是这些标的物都是"配角"，要由"表演活动"来当主角。另外，舞台设计还具有剧情配合的时间向度的特性。在舞台设计的精致程度分类上大致都可分为露天野台、流动舞台 、室内舞台三种，而就舞台设计的发展上，西方与我国也各有不同的类型出现。在西方，文艺复兴时期舞台旁念贺设计有较大的技术突破，包括:镜框式舞台、透视布景、假透视、快速(镟转)更换的侧幕系统等等，不但使以戏剧与歌剧为核心的"舞台"设计，成为西方舞台设计的主要工作内容，更借由文艺复兴运动，使这种舞台设计从义大利快速的流传整个西方世界。就舞台设计所处理的内容而言，主要有观众席、舞台、后台三大部份，观众席包括座席、音响环境、视角视野、进场出场路径、物理环境;舞台包括灯光、布幕、音响、演出道具、悬吊与更换支架系统、戏服、戏妆等等;后台包括换装化妆、文武场(乐队)、过场通道、基本道具陈放、以及准备出场空间等等。所以舞台设计所需要的能力就包括了:表演活动(或戏剧演出)的知识、舞台绘画、道具制作(美术工艺)、舞台灯光、道具与服装式样演变的知识、音乐与剧曲的知识、音响控制的知识等等。

舞台设计

舞台机械

舞台机械最重要的指标之一是安全可靠，所有种类的舞台机械都必须保证在任何时候是绝对安全可靠的。

对舞台机械的可靠性设计，目前研究的很少。可靠性设计理论是建立在大量实验数据基础上的，不同的使用场合要求不同的可靠度，设备的可靠性是根据其重要程度、工作要求和维修难易等方面的因素综合考虑决定的。舞台机械的使用率不高，载荷率较低，对寿命设计有一定要求，而对可靠性设计则要求很高，因为一旦出现问题就可能造成严重的安全事故或较大的经济损失。舞台机械必须有较高的可靠性，其失效机率应在0.1~1.0%之间。由于缺乏必要的实验数据和具体深入的研究，可靠性设计理论在舞台机械设计中尚无具体套用。研究表明，虽然只用安全系数不能完全反映可靠性水平，但高大在舞台机械零部件设计中将各参数作为随机变数处理，尚缺乏足够的数据。所以，将设计参数作为确定量，用强度安全系数或许用应力作为判别依据，通过选取适当的安全系数来近似控制其工作可靠性的要求，仍然是当前舞台机械设计的主导方法。由于计算结果与实际情况有一定偏差，故必须使计算允许的零部件的承载能力有必要的安全裕量，这就是确定安全系数的基本出发点。通常，舞台机械还应提出设计寿命指标。以工作年限为单位的寿命指标对舞台机械并不适用，而以工作小时计的寿命更符合实际，8000~10000小时的工作寿命应当是舞台机械设计的基础数据。

舞台机械的安全性运派指标主要包括设备安全、人身安全和电气安全等三方面，而且，这三个因素相互关联、相互影响，有时是不可分割的。

舞台类型

镜框式舞台

镜框式舞台是指观众位于舞台的一侧，而舞台的其余侧面被物体遮挡，以供演员和技术人员做准备工作。最早的永久性镜框式舞台是在义大利的帕尔马尼斯家族在1618年建造的。

伸出式舞台

伸展式舞台与镜框式舞台的区别在于，舞台的一部分向前突出，伸向观众席，这一部分的三面都暴露给观众。

圆环形舞台

圆环形舞台是指观众位于舞台的四周。通常圆环形舞台位于剧场的中央。观众可以近距离地欣赏表演。又叫做中心式舞台。

设备安全

设备安全是指:舞台机械设备在规定的工作条件下长期使用不产生意外事故的能力;在发生临时故障时能在降低后的技术参数下继续工作的能力;舞台机械设备对非正常工作状态的感知、显示和报警的能力。这种能力或性能通常是由机械设计本身和电气控制共同完成的;考虑在演出中尽快能排除舞台机械的临时故障的能力，使舞台机械的故障尽量能不影响演出的正常进行。

涉及设备安全的因素很多，主要有以下几个方面:

安全系数

所有机械零部件的选择和设计必须保证在额定载荷和惯性载荷的联合作用下，能可靠的工作并有一定的安全储备，即有足够的安全系数。安全系数定义为:所有材料的极限应力与零件的最大工作应力之比。零件的最大工作应力应

考虑最大静载荷及动载荷(紧急启制动、碰撞等惯性载荷)作用下产生的应力。例如:悬挂重物或牵引用的钢丝绳，其安全系数应大于或等于10;起重链的安全系数应大于或等于12;传动链的安全系数应大于或等于10;所有传动系统的部件在选用时应能承受两倍的额定载荷;初略计算时，传动件和受力件的安全系数应大于或等于6，精确计算时其安全系数应符合有关标准或规范对该类零件的规定。

刚度适合

舞台机械的主要受力构件应有合适的刚度，以适应舞台表演的需要。通常，规定受力构件的挠度应小于构件跨度的1/1000~1/800，有时，还对挠度的绝对值作出规定，这些构件必须同时满足这两个要求。传动件的扭转刚度、压杆的稳定性等应符合有关标准规范的规定。对升降台来说，为了获得足够的横向刚度，其计算水平载荷不小于垂直运动载荷的1/20。

结构尺寸

为避免或减少某些机械零件由于结构尺寸不合理而产生过大的附加应力或过早的疲劳破坏，设计时应对其结构尺寸给予足够的重视。卷扬系统的零部件比较典型，如:卷扬机驱动卷筒的直径应大于钢丝绳直径的18倍，滑轮直径应大于钢丝绳直径的20倍，摩擦传动(曳引式传动)的驱动轮直径应大于钢丝绳直径的40倍等，所有钢丝绳用的配件都要和钢丝绳直径相匹配，钢丝绳接头只能采用那些传递载荷大于80%钢丝绳断裂载荷的接头形式，如:编接接头、合金浇注套管接头、楔型接头、铝合金挤压套管接头和符合规定并正确使用的钢绳绳夹等。卷筒挡边的高度应大于钢丝绳直径的2倍，单层卷绕的卷筒，至少留有两圈摩擦固定圈。

舞台设计

设计要点

专业舞台灯光设计构成要点

舞台构成

建筑，雕塑，绘画是把时间，空间在平面或立体中保持相对永恒的艺术。演出艺术作为综合时间和空间艺术需要一个维持观演关系的空间--剧场或演出场所。舞台美术家在超越时空的演出 *** 同构成具有声、光、色、形等多维因素的视觉和听觉的创意空间，并随着时间，以及情节、场景的转换而延续发展。不论是戏剧情节的转折还是戏曲歌舞的表演，与此同时，演出灯光在观众视觉中或以不知不觉的方式进行光的明暗效果变化、形体空间的变化或以灯光设备本身具备的功能造成各种视觉表现效果。以塑造形象、渲染色彩、变化节奏等方式参怀演出并形成有视觉语汇的特舞台演出空间气氛，从而影响观众的情绪变化，构成情景、演员、观众相互影响的与舞台演出内容吻合的特定空间。

升降舞台

液压镟转升降舞台设计与套用

随着文化生活的日益丰富，人们对演出活动中舞台效果的要求越来越高。在比较高档的文化娱乐场所，为创造一种生动活泼的立体演出效果，传统的静止舞台逐渐被摈弃，而代之以镟转升降舞台。笔者承担了某五星级大酒店室内镟转升降舞台的设计工作，在制订设计方案时，考虑到有效利用现场的有限空间，尽可能地减少传动装置的占地面积，可靠保证舞台平稳升降和镟转，采用了液压传动方式。(1)镟转升降舞台的工作原理该舞台直径6m，采用钢结构焊接件作为基架，再以防火材料加以装饰。舞台本体自重约3500㎏，设计最大有效载荷2500㎏，舞台最大升降高度为1m，要求能够单独控制舞台的升降和镟转运动。

舞台由台面4、转轴3、齿圈2、滚柱组件1、液压马达5、键6、底板7、底座8及均布于底座下方的驱动液压缸组成。四只伸缩式液压缸的活塞同步上升时，推动底座及舞台沿导轨竖直上升。舞台的镟转运动由可独立控制的液压马达驱动齿圈2来实现。为有效降低摩擦阻力矩，在底座和台面间布置了滚柱组件，保证液压马达能够比较轻便地驱动舞台回转。

(2)液压系统设计

1液压系统组成及工作原理

液压系统组成如图二所示。其工作过程如下:

舞台升降:油泵电机启动后，双联油泵1开始工作，但大流量泵和小流量泵均处于卸荷状态。舞台上升时，电磁铁YA6得电，升降回路升压，大流量泵输出的液压油分别通过换向阀4~8再经四个液控单向阀12~15进入四个液压缸无杆腔，产生推力，克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大，舞台上升速度较慢(设计上升速度为0.02m/s)，为减少液压元件的数量，保障系统的可靠性，不设定调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案;当舞台停止上升或到达最大行程时，电磁铁YA6失电，换向阀25处于左位，主回路卸压。由于液控单向阀12~15锁死，舞台停止在锁死位置;舞台下降时，电磁铁YA5、YA6得电，系统控制回路升压，高压油进入液控单向阀12~15的先导控制阀，将液控单向阀打开，同时YA1~YA4得电，换向阀4~7接油箱，舞台依靠自重下降。下降速度可由调速阀12~15调定。同步控制:本系统四条同步支路所选用的元件型号相同、各支路输入流量相同，可以较好的保证四个伸缩式油缸的同步上升、同步下降。

平衡控制:为使四个液压缸产生相同的推力，系统中采用四个单向阀16~19将四条支路隔离开，然后用一个溢流阀20进行压力控制，保证各支路设定压力相同。

舞台镟转

考虑到施工现场场地有限，为节约空间，提高效率，本设计中采用了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降，小流量泵用于驱动液压马达带动舞台镟转。两种运动可以独立控制，互不干涉。油泵启动时，通过换向阀27卸压;需要控制舞台正向镟转时，电磁铁YA9、YA7得电，换向阀24处于左位。高压油经阀24进入液压马达驱动其回转，通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。若YA9、YA7得电，则马达驱动舞台反转。单向阀22、23和溢流阀26组成液压马达过载保护回路。2.2电气控制回路设计

舞台设计

分析舞台工作过程，为实现液压系统的运行控制，各电气元件的动作循环。根据电气元件动作循环表设计电气控制线路图。按下上升按扭SB3，中间继电器K1得电并自锁，电磁铁YA6得电，换向阀25置左位，舞台上升。舞台上升至行程终点压下行程开关ST，中间继电器K1失电，换向阀25边为常位，液压系统升压。此时液控单向阀12~15截止，液压缸G1~G4无杆腔中的液压油不能排回油箱，处于保压状态，维持舞台在该处静止。按下下降按扭SB4，中间继电器K2得电并自锁，同时K1得电，电磁铁YA5、YA6、YA1~YA4均通电，高压油经换向阀3进入液控单向阀12~15的先导阀，液控单向阀打开，液压缸在调速阀8~11的控制下缓缓下降。舞台升降和回转可以灵活机动控制，运行中可随时停留。按下按扭SB7，液压缸控制回路失电，舞台在该处停留;按下按扭SB8，液压马达控制回路失电，舞台停止镟转。控制线路中设定了动合触头KM1来保证油泵启动后再控制各液压阀，达到了电机启动和液压控制的互锁目的。

(3)液压系统维护与故障处理

该舞台机械传动装置比较简单，只要定期对齿轮副和导轨副进行润滑，防止异物进入，可以保证很高的可靠性。而液压系统相对比较复杂，影响其正常运转的因素也多，因此对液压系统进行主动保养和预防性维护，可以使液压镟转升降舞台保持良好的技术状态。镟转升降舞台液压控制元件与电气元件工作环境比较恶劣，主动保养和预防性维护的重点是这些元器件的可靠性。应经常性地检查换向阀电磁铁的工作状态及阀芯滑动是否灵活，及时消除阻滞现象。定期清理周围环境中铁屑等杂物，防止控制阀芯被卡死。要检查电气元件是否存在短路等隐患，清扫灰尘，去除油污，保障电气元件正常工作。滤油器滤芯在工作250h后，应进行检查，进行清洗或更换。液压油箱应每隔3个月从底部放油口清除水分和杂质一次，并每隔一年(或工作满2000h)更换全部液压油。

液压镟转升降舞台经过近两年的运行，性能稳定。期间出现过一次小故障，故障形式表现为泵启动后明显听到异常声响，舞台升降不灵活。操作上升按扭后，有时出现舞台无反应，有时经过较长时间后可以上升，但速度极慢。下降时出现同样故障，且伴有舞台抖动现象。我们分析，造成异响这种现象的原因可能是油泵吸真空或柱塞泵内部件损坏所致。但柱塞泵工作时间并不长，问题最有可能发生在油泵吸油不足方面。而油泵吸油不足可能是吸油管过滤器堵塞或者吸油管漏气导致供油不充分。考虑液压系统安装空间狭小，拆开油箱检查比较困难，我们将液压阀27的进油软管拆开，启动电机后发现油液间断性喷出，随后停止排油。油箱油量指示正常，拆开油箱后仔细观察吸油管无异常现象。果断更换过滤器，试运行排油正常，操作舞台上升按钮，舞台能正常上升，但舞台下降时依旧不能正常完成动作。凭经验判断产生这种故障的原因最有可能发生在换向阀4~7和调速阀8~11中。在舞台下降时依此推动换向阀4~7的推杆，发现推动换向阀6的推杆时，舞台能正常下降。检查换向阀6电磁铁线圈，发现接线头出现松动造成接触不良。紧固接线螺钉，故障排除。液压镟转升降舞台是活跃人们文化娱乐生活、提高和丰富演出效果的重要设施，笔者在确立总体方案和进行液压系统、电气控制系统设计时，周密论证，科学设计。该设计整体结构简单，液压系统稳定性高，能确保舞台运行的平稳性、安全性和可靠性要求。同时介绍该液压系统的一例典型故障的诊断与维修过程，提出了对该液压系统进行有效保养和维护的措施，为用户日常使用镟转升降舞台提供了指导。

舞台设计

判断音响系统的优劣，应首先观察所处的声学环境其摆放在有利于发挥性能的位置上，将声箱拉开一定的距离，听者与两只音箱呈等边三角形。将左右声道平衡钮放在中间位置，关掉一般器材都有的频率均衡装置。由小到大开启音量镟钮，直至开到最大，在静态下听其噪音如何。然后，放上自己已在多种器材上听熟的CD唱片，慢慢开启音量，听一听声音是否固定;通过左右移动，判断系统的相应特性，增大音量至耳朵刚好未感到不适为止，选择软体中鼓声和大提琴等感觉低音的表现力，看其是否厚实有力、不浑浊、不轻飘，放得开又收得住;利用人声判断中音的性能，层次要分明，既不压抑也不渲染，圆润丰富;采用泛音丰富的小提琴和金属打击乐器的声音判断器材的高音，以细腻流畅、明亮通透、定位准确者为佳;用打击音乐(如打碎玻璃等)听其瞬态、动态、阻尼特性;用交响乐判断音场、气势和整体的频响平衡以及纵深感和现场感;用大音量听基功率裕量和动态范围;用极小的音量判断低输出时的表现能力。

舞台大幕

大幕是观众厅与舞台之间起分割作用的幕，是舞台的门户，也是舞台的主要幕布，主要用于会议或演出开始和结束时的开闭，有时也可用作场幕。

位于镜框舞台台口的内侧，镜框舞台与假台口之间。大幕有多种闭形式，例如:对开式、升降式、串叠式提式、单侧开闭式以及斜拉式等。

音响器材

音响器材的音质:在音质评价中，平衡与自然是我们应当追求的目标，有的人把音质好的误以为是对低音和高音的渲染。难怪有些经营者在展示其商品时常常的把低音和高音钮镟到极至，让似懂非懂的顾客有一种新鲜感，失去了平衡和自然，也掩盖了一些缺点。其实在发烧友中流传着这样的一个观点;低音易找，高音难求，中音更是不可多得.

舞台设计

功率放大器是将音频电压信号转化成音频信号并驱动扬声器发声的一种设备。功率放大器在扩声中起着极其重要作用，如果没有功率放大器，扬声器就不能放声，也就无扩声可言。

数字灯光

数字灯光的集中控制及套用

随着数位化技术在各行各业的迅猛发展，专业舞台灯光领域也逐步跨进全面数位化的时代。

目前国内大型的户外演出活动:如广场晚会、大中型的个人演唱会及室内的大中型舞台剧(包括演播厅)所用的专业灯光器材，如数字调光台、电脑灯控制中、数字矽箱、电脑效果灯、电脑换色灯、追光灯电脑换色器、雷射灯等，绝大多数都采用了数位化控制。而这些设备之间相互连线如何达到准确无误的操控，实现舞台灯光的整体调度，是令广大的灯光操控都头疼的问题。现代的舞台灯光设计者对舞台灯光提出了一个新的管理理念--统一管理，集中控制。就是把多台功能效果各异的数字灯光设备连线起来由一部数字调光台控制。譬如我们把数字调光矽箱、数字换色器、电脑效果灯、电脑换色灯、数字烟机、数字泡泡机等统统连线在一张电脑控制台上，由一位灯光师来控制。实践证明是可行的。这里就涉及到了业内人士都熟知的DMX512信号传输系统。

舞台设计

DMX是DigitalMultipiex的缩写。译名为数字多路复用协定，由美国剧场技术学会(USITT)定义，目前已得到世界各生产舞台设备厂商的承认和遵守，作为广泛采用的数字灯光数据协定;也就是说在这个链路里的每一个受控单元都要符合这个协定的要求，才能实现集中控制。

DMX是以RS422/RS485串列传输为基础的，数据传输速率为250Kbit/s最大回路控制为512路(当然也有10242048回路的，但那是在512基础上复加而成)。由于DMX信号传输率高及套用环境的特殊需要，DMX的信号线、信号转接口及各个单元之间的信号传输都有严格的要求，以保证信号传输的准确性。

DMX允许有效传输距离为250m。条件是使用优质的信号线，而且在施工时要将其放在独立的禁止槽内;若是流动演出或外部干扰严重的地方，要相应的减少信号线的长度以缩短传输距离。如果工程要求信号线的传输距离大于250m，应该加装符合512协定的信号放大器。通常一个DMX512接口最多能驱动32台数字设备;假如接收端全部采用DMX487集成块来接收信号，那么一个DMX输出接口则能驱动128台数字设备。

如果一个DMX512系统的设备超过了32台，就要加装信号分配器，它的作用是信号隔离、信号分配、信号放大。一台信号分配器有2~6个输出口(进口的有4~8个输出口)、一个信号输入口、一个环路接口，它能满足中小型舞台或演播厅的灯光系统信号的分配;如果在较大的广场(如体育场)，就要加装多台信号分配器以满足系统需要。

在舞台实践中，象这种在多单元集中控制的链路里加装了符合DMX512协定的信号分配器后，除对信号进行放大、延长劾的操控中距离作用外，还有一个好处就是:如果某个灯光设备发生故障(如漏电、短路等)，分配器有光电隔离装置，能有效的保护链路里的灯光设备。在一个多台设备单元的DMX链路中，最后一台灯光设备的信号接口应加装"终端塞"，以此做为阻抗匹配，消除信号传输中的杂波反射现象，净化信号成份。这时保证DMX512系统信号传输正常的一个重要环节。"终端塞"的具体接法如下:在一个五芯卡侬插头的2~3脚之间焊接一个90~120Ω1/4W的小型金属膜电阻，其阻抗的大小应参照调光台的使用说明书。做好后，把它插到最后一台设备的信号输出端即可。另外还有一些数字灯光设备本身有终端开关，这种设备若置于整个链路的末端，应将开关设定到允许的位置，否则应搬到无效的位置。DMX协定要求链路里使用五芯外挂程式。在施工中只用三芯，即:1、2、3芯，4、5芯置空。目前灯光系统大多数进口设备都是采用五芯接口。

舞台设计

综上所述，做好大型灯光系统的集中控制，需要施工人员明确概念，规范安装才能确保系统可靠运行。从而保证大型综艺晚会、重大会议等现场灯光效果的顺利发挥。

布景吊杆

布景吊杆是现代剧场不可缺少的设备，它主要用于悬挂布景、道具、灯光、幕布以及表演杂技时可悬挂安全带道具。

灯光吊杆

灯光吊杆也是现代剧场不可缺少的设备，它的主要作用是悬挂灯光灯具，以及特殊情况作其它用途。

假台口

假台口也可以称为"移动台口"，设在镜框舞台台口的后面，两侧立柜的水平移动和横框的上下移动，可以改变其台框的尺寸，使画面宽和高的视觉比例得到改变。

升降乐池

乐池是乐队演奏的场所，升降乐池是现代化舞台常用机械设备，设定在舞台前沿部，可以有不同高度的变化，形成各种使用形式，利用乐池升降，可以扩大观众厅，扩大舞台，延伸表演区。升降乐池的升降传动形式有多种，机械剪刀撑方式升降平稳，噪音低。并通过剪叉结构达到行程放大，使基坑较浅，可节约投资。

舞台设计

亚洲最大的水舞台剧院-----个性化剧院式舞台机械

舞台设计

背景介绍

第一世界大剧院是首届世界休闲博览会的主场馆，主要承担世界休闲大会、歌舞演出、旅游实景演出。这是中国最大的室内水舞台，

观众座椅3000余座，水舞台区域4900㎡。

所面临的挑战

1、水舞台如何运用?大船、潜艇如何开行?

2、大型瀑布、水帘如何制作?

3、如何为火、水爆等效果留有空间?

4、水舞台和干台怎么巧妙的运用?

解决方案

佳合充分利用水舞台的空间，最大限度的发挥水对艺术表演的神奇作用，在水舞台中制作了大量的舞台机械，解决空间的不同转换。

与"光速"同步的转台------经典剧目式舞台机械

背景介绍:

转台是为原创音乐剧《电影之歌》量身订做。此剧是为纪念中国电影一百年活动而创作，舞美设计叶锦添先生。双环转台直径9米和14米，要求今后全球巡回演出。

所面临的挑战:

1、活动拆装型，要求安装时间24小时以内。

2、含所有电机、钢架设备厚度为300mm。

3、镟转速度最快时2.2米/秒。

4、运动定位、同步精度10mm。

5、全自动化控制。

佳合技术 佳合解决方案:

1、技术的可行性决定整套系统的成熟度。利用公司成熟先进的双向挤压自滑动摩擦驱动形式，确定动力系统。

2、确定钢结构拆装形式和机械传动形式。

这是工程师们争论最激烈和最复杂的环节，当工程师们争论不定时，佳合最实际、传统的做法就是试样，这次是二个舞台按实样1∶1同时制作。供设计判断、思索。

这是钢制托轮和定位导向装置

正因为不断提高的设计和最合适、最灵巧的技术，才使得现在使用的转台更优秀。

现在搭建转台只要短短的八个小时。最快的速度可以达到2.8m/s,慢速镟转时噪音≤42db，高速时噪音≤55db。

3、自动化控制技术

这是整个转台技术的核心。也是真正意义的舞台自动化控制:

(1)控制台可以放在剧院任何位置，走台时放在导演旁边可迅速配合演出最新要求。因为控台与现场只需一根细线连线。

(2)全部内置场景，按序可任意选择场景运行。

(3)运动状态可实时监控，转台位置既时检测。防止累积误差。

(4)可任意设定运动角度，要求时间。在此时间内准确到达。

(5)新设、改编、添加任何场景只需短短的十秒即可完成。

(6)在演出中，会由于道具的摆放延误运动开始时间，自动运行后操作人员可以手动加速，利用加速保证最后的到达时间准确。

(7)运动回复快捷方便，保证排演时无停顿。

舞台灯具

舞台远程聚光灯

灯具采用非球面平凸光学透镜，透光率达到92%，光斑均匀度高，灯具投射发出的光照度分布曲线光滑，是连续的正弦波变化。解决了普通球面聚灯灯布光时中心出现黑斑的问题，使舞台效果更加完美。同类聚光灯投射距离30m时，光斑直径2.5m时照度500Lux左右，而且中心会有黑斑，而非球面灯具在同等条件下可以达到900Lux，而且光斑均匀。能较好地解决了远距离投光问题。

舞台设计

舞台美术学会

中国舞台美术学会简介

(1981.1---2005.2)

1981年1月初，中国舞台美术学会在京成立，对外称"国际舞台美术组织(OISTAT)中国中心"是经中央民政部核准注册(社证字第4258号)，隶属中央文化部主管的全国性学术组织。25年来，已成为团结全国舞台美术工作者的学术中心和被国际广泛关注的学术团体。

学会现有中国会员3500余人(系重新注册人数)，另有海外名誉会员和团体理事单位20家。

学会每年举办各类学术活动、专业培训班，以及举办各类展览等。主要有1982年在京举行了首届全国舞美展;2000年赴台湾参加"2000年华人地区剧场视觉艺术展暨学术研讨会";2003年12月在南京举办了"中国第二届舞台美术展览会";2004年9月，在杭州举办"2004华文地区舞台美术研讨会暨优秀舞台美术作品展"。

学会每年一届评选"中国舞台美术学会奖"，表彰、介绍优秀作品和出色的舞台美术创造者。

学会编辑出版学刊《舞台美术家》，每年两期，已成了理论研究的学术园地和交流联系的视窗。学会已出版了大型舞台美术画册《中国舞台美术1949--1982》、《中国舞台美术1983--1999》、《中国第二届舞台美术展作集》，及有关舞台美术专业画册、书籍十余种。学会于1984年，经 *** 副总理批准，加入了国际舞台美术组织(OISTAT)并进行了广泛的交流，1994年在京主持召开了由14个国家和地区参加的国际舞美会议和作品邀请展等。已5次组团参加每4年一次的布拉格国际舞美展(PQ展)等。

舞台设计

学会首届会长孙浩然，二、三届会长薛殿杰，四、五届会长刘元声，现任(第六届)会长蔡体良。现设学会办公室、创作研究部、学术出版部、组织联络部、对外交流部，以及戏曲艺术、灯光、音响、布景技术、服装化妆、电视美术、剧场技术7个专业委员会。

E. abb变频器的型号分类

空冷型ACS 2000变频器专用于水泥、矿山与采矿、冶金、制浆与造纸、水、电力以及化工、石油天然气等行业的风机、泵、压缩机以及其他公共应用。
ACS 2000变频器融合了创新技术，以应对业界挑战，比如对灵活供电电源连接、更低谐波、降低能耗、静态无功补偿以及安装、调试便利的需要。
灵活供电电源连接
ACS 2000变频器可不使用输入隔离变压器，这取决于用户的选择和现有设备的情况，因此允许直接连接到供电电源（直接电网连接），或者可以连接至一台输入隔离变压器。
在直接电网连接配置方式下，用户可受益于更低的投资成本，这是因为不需要变压器，可以节省很大一笔投资。与其它需要变压器的变频器相比，ACS 2000变频器紧凑的结构，更轻的重量，以及更低的运输成本，并且在电气室需要更小的空间。源自于紧凑的设计，直接连接至6.0 - 6.9 kV电网的ACS 2000适用于速度控制的标准感应电机的改造项目。
在需要电压匹配或对供电电源进行电隔离的应用中，输入变压器是需要的，可将ACS 2000变频器连接至常规的双绕组油浸式或干式输入隔离变压器。
更低谐波
集成了有源前端（AFE）技术，在不使用昂贵、专用的变压器的情况下，可将电网侧谐波降至最低，并且还有四象限运行以及无功功率补偿的额外好处。
AFE提供了低谐波的特点，满足了各种标准中对电流与电压谐波的要求。这样，就不需要进行谐波分析或安装网侧滤波器。
降低能耗
为了实现能耗最小化，AFE允许四象限运行，其将制动能量回馈至电网。
无功功率补偿
AFE也能提供无功功率补偿。有了静态无功补偿，可以维持平滑的电网电压特性，并避免了无功功率罚款。
安装、调试以及运行维护方便
不需使用变压器的直接电网连接技术，可以使安装与调试工作更加快捷、方便。安装一台变频器，运用ABB简单的 “三进三出”布线概念，只需断开直接挂网运行的电缆，接至变频器，然后将变频器接到电机上即可。
ACS 2000设计有可抽出式的相模块，便于从前面接近所有变频器部件进行快速更换，平均维修时间（MTTR）为业界领先水平。
高可靠性
该变频器使用了经过验证的多电平电压源逆变器（VSI）拓扑结构、成熟的高压IGBT功率半导体技术以及直接转矩控制（DTC） 的电机控制平台，因此具有极高的可靠性，延长了平均无故障时间 （MTBF） 并增加了利用率。
ACS 2000继承了 ABB的 VSI拓扑结构并采用了获得专利的、基于IGBT的多电平设计，提供了近似正弦波的电流与电压波形，使得该变频器兼容标准电机与电缆。
ACS 2000变频器控制平台使用了ABB备受赞誉的DTC平台，可以提供中压交流变频器中从未有过的最大转矩与速度性能以及最低损耗。在所有条件下，变频器的控制均迅速而平滑。
更低的总投资成本
灵活的供电电源连接，更低的谐波与能耗，便于安装与调试及更高的可靠性，使得ACS 2000在整个生命周期内具有很低的总投资成本。 ACS510 是ABB又一款杰出的低压交流传动产品。
ACS510可以简单的购买，安装，配置和使用，可节省相当多的时间。
应用领域：
ABB传动应用于工业领域，ACS510特别适合风机水泵传动，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，地铁和隧道通风机等等。
亮点：
1、完美匹配风机水泵应用；
2、高级控制盘；
3、用于降低谐波的专利技术；变感式电抗器；
4、循环软起；
5、多点U/F曲线；
6、超越模式；
7、内置RFI滤波器作为标准配置，适用于第一和第二环境；
8、CE认证
主要性能：
完美匹配风机水泵：
增强的PFC应用：最多可控制7（1+6）个泵；能切换更多的泵。
SPFC：循环软起功能；可依次调节每个泵。
多点U/F曲线：可自由定义5点U/F曲线；可灵活广泛的应用。
超越模式：应用于隧道风机的火灾模式； 应用于紧急情况下。
PID调节器：两个独立的内置PID控制器：PID1和PID2，PID1可设置两套参数；通过PID2可控制一个独立的外部阀门。
更经济：
直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率，可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低传动噪音并提高功效。
磁通优化：负载降低时自动降低电机磁通；极大地降低能耗和噪音。
连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。
更环保：
EMC：适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器。
电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波；降低总谐波
其它：
高级控制盘：2个功能键，功能随状态不同而改变，内置帮助键，已修改的参数列表；容易配置和调试，快速启动，快速进入参数。
现场总线：内置RS485接口，使用Modbus协议，即插式现场总线模块作为可选件；降低了成本。 产品说明:
用于0.12-2.2KW鼠笼式电机的速度和转矩控制
作为Comp-AC家庭的一员，ACS140丰富了ABB传动产品的内容。尽管其尺寸不大，却包含了许多高性能传动产品所拥有的功能。它非常适合气体，液体，固体的处理工艺，典型的应用场合
包括:包装机、饼干机、洗衣机、搅拌机、传送带和泵类等。
ACS140具有最大的可靠性设计。可选无散热器型，结构更加轻巧，OEM商可自由设计散热方式。如果采用法兰式安装，模块产生的热量将直接耗散于柜体之外。为进一步增强传动设备的可靠性，模块的部件数量已尽可能地减到最少。
ACS140的输出频率灵敏地跟随给定信号的变化。平均精度好于1%，响应速度快，平均延迟时间小于9毫米。
产品质量恒久如一为确保生产质量，可重复性是ACS140成败的关键因素之一。
ACS140在系统响应和控制精度上表现得非常稳定。与泵类和搅拌机有关的连续性生产，要求装配相当可靠的传动设备。ACS140足十分令人放心的。在相当苛刻的工业环境中，ABB可以提供特殊的IP54封装。
在材料加工和包装线上，定位精确是控制的基本要求。ACS140的可重复性具有明显的技术优势。改变产品规格时，只需要调用预先设定的七种速度中的一种，就可轻而易举地解决问题。
ACS140的动态制动和跟踪起动功能，用于建筑物的温度或湿度控制是非常实用的。内置的PID功能确保温度、湿度、压力等保持恒定。
最优化的设计组合ACS140具有加快工程安装和设计高度进度等几个特点:借助ACS140控制盘，传动之间的参数可以很容易地拷贝。控制盘的配置菜单或长或短，结构清晰，简单易学。多数情况下不需要控制盘。
集成容易
ACS140是市场上的最小型交流传动之一。小型化和多种安装方式。便利它与原有设备的组合安装不会有任何困难。ACS140能适应任何一种控制逻辑，数字和模拟输入电路均是电隔离的;既安全，又节约。
ACS100系列变频器
特点:
体积小，重量轻，安装和使用方便，适用于0.12-2.2KW的普通鼠笼电机的速度控制
方便的安装方式:DIN导轨安装、法兰式安装、壁挂式安装
调速性能稳定，过载能力强，低速力矩大。附加输入滤波器可以减少对电网的污染。 特点:
功率范围2.2-37KW
灵活的模块化设计和最少的元件数量
PID,PFC,预磁通等九种应用宏
直流电压自动调节，多种通讯功能
ACS400变频器在2.2-37KW的功率范围内，带给您最大的利益享受:节约能源，控制准确,安全可靠,铸铝件和塑料件的使用,保证了足够的加工精度,ACS400预置了九种应用宏.主电源:230-500V50/60HZ控制电源:115-230V.在励磁部分中采用了最新的IGBT控制技术，不再需要磁场电压匹配变压器，磁场进线熔断器和电抗器也已集成在DCS400模块中。由于磁场部分采用了三相进线供电方式，且直接取自为电枢供电的三相电源，因而DCS400不再需要单独的磁场电源进线。DCS400拥有多种调试工具。在调试向导的引导下进行参数设定，加上全部的自优化调试过程，DCS400的典型调试时间为15分钟。 特点:
助手型控制盘11KW以下标配制动斩波器
无传感器矢量控制
启动向导-指导用户设置参数而无需进入参数列表
诊断向导-故障时激活，利于快速查找故障
维护向导-监视运行小时或电机旋转 应用:风机，泵，门控，物料输送，传送带
亮点:
FlashDrop-传动设置及调速更加快速、容易，可用于批量制造
固定式控制盘-具有舒适、耐用接口的简单传动
固定式电位器-直观的速度设定
集成EMC滤波器-无需外部滤波器
内置制动斩波器-降低成本，节省空间并简化接线
灵活的安装方式-优化的布局以及有效地机柜空间利用率
有图层的电路板-寿命更长且减少维护 应用:
满足广泛的机械应用需求，如食品饮料、物料输送、纺织、印刷、橡胶与塑料及木工机械行业的应用
亮点:
FlashDrop-传动设置及调速更加快速、容易，可用于批量制造
顺序编程-逻辑编程为标配。降低了对外部PLC的要求
软件-高技术、高性能，高灵活性。
用户接口-可不用控制盘以节省成本。根据功能需要，也可提供不同的控制盘
机柜兼容性-优化的安装布局，机柜空间利用率高
内置EMC-无须额外的空间、部件、时间或成本
传动保护-保护传动、使用无忧且质量最佳的最新解决方案
ACS800-01系列变频器
ACS800-01单传动的防护等级分为IP21和IP55，使用电机的功率从1.1kW到110kW。其内部都配有扩展选项。包括抑制谐波的电抗器、传动保护设备、I/O扩展、具有启动向导的用户控制盘和低噪音冷却风扇功能。
ACS800-04系列变频器
ACS800-04/U4是一个用于控制交流电机的传动模块，它的防护等级是IP00,可托动至560kW的电机。它具有的许多优点使其成为嵌入式设计的最佳选择。主电缆的输入端位于模块的顶部，而电机电缆端则位于模块的左侧。
ACS800单传动模块，功率1.1-560KW
ACS800-07系列变频器
ACS800柜体式单传动功率1.1-2800KWACS800-07是专为工业场合设计的柜体式单传动。它具有结构紧凑、功率范围广的特点，2800kW传动的宽度仅为3.2米。并且可以提供IP21,IP22,IP42,IP54几种防护等级。
ACS800-07提供了多种标准化的选件以适应各种不同的应用场合，从进线接触器到电机防误启动保护器ATEX。 ACS800系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导、自定义编程、DTC控制、通用备件、通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具。先进的技术-DTCACS800的核心技术就是直接转矩控制(DTC)。它是目前最先进的交流异步电机的控制方式。DTC稳定杰出的性能，使ACS800适用于各种工业领域。启动向导
ABB交流传动持续不断的在完善用户界面。启动向导的应用，使ACS800的调试变得非常简便。
自定义编程
与传统的参数编程相比，ACS800的自定义编程具有更好的适应性。作为全系列的标准配置，就想传动产品内置了小型的PLC，且不需要添加任何附加的软硬件。高度集成和紧凑的结构设计
作为标准配置，ACS800全系列已经内置了电抗器。此外，在ACS800内部还可以同时再安装三个可选模块:I/O扩展模块，现场总线适配器模块，脉冲编码器接口模块或PC机的接口模块。对于这些模块，无任何附加空间和电缆的要求。
环保产品
ABB是ICC(国际商会)可持续发展商务的成员，并一致致力与环境的保护。ABB交流传动产品遵循16项ICC的规定，在生产过程中遵循ISO14001标准。 ACS1000高压变频器用于310-5000KW电机的速度和转矩控制
ABB结合一个多世纪的工业制造经验，为中高压传动领域中电子的功率控制提供了简便、可靠的途径:这就是ACS1000系列变频器。驱动功率范围为315至5000千瓦，电压等级为2.3、3.3和4.16kV，对电动机具有卓越的速度和力矩控制。
流畅的系统集成
ACS1OOO系列变频器具有各种灵活的组合以满足各种新建或改造项目的不同要求。对现有的设备和电网的干扰减到最小。用户友好的软件工具使调试和长期运行简便易行。
高超的性能
采用ABB专利的直接转矩控制(DirectTorqueControl)技术，ACS1000系列变频器提供精确的过程控制，DTC能为任何电动机控制平台提供最快速的转矩阶跃响应。在不采用编码器情况下，即使受输入电源变化和负载突变的影响，同样可保证最佳的控制精度。
极高的可靠性
变频器的可靠性至关重要。ACS1OOO系列变频器元件数量少，使其内在的可靠性比市场上其他结构形式的中电压变频器更高。并且，在交货前对每个元件单独测试，每台变频器都通过负载试验。
ACS1000的的核心是DTC-直接转矩控制直接转矩控制(DTC)是交流传动中最佳的电动机控制方法，可以对电动机所有的关键变量进行直接控制，从而挖掘出了AC传动过去未实现的潜力并为各种应用提供益处。
无与伦比的电动机速度和转矩控制ACS1000系列变频器的开环动态速度控制精度与采用闭环磁通矢量控制的变频器相对应。在ACS1000中，静态速度控制精度通常为正常转速的0.1%至0.5%,能满足大多数工业领域的要求。在速度调节精度要求更高的场合，可选用一个脉冲编码器。由于ACS1000开环转矩阶跃上升时间小于10mS，而其它磁通矢量控制不采用传感器则超过100ms,因此，ACS1000是无可匹敌的。
自动起动ACS1000的自动起动性能胜过交流传动中常用的flyingstart和rampstart，由于DTC能在几个毫秒内检测出电动机的状态，在所有的条件下都能迅速起动。例如，采用DTC，就没有重新起动延时。
最大化的起动转矩DTC所持有的精确的转矩控制，使ACS1000具有既可控又平稳的最大的起动转矩。
完善的磁通优化在优化模式状态，电动机的磁通能自动地与负载对应，保证了高效率，并降低了电动机噪音。由于磁通的优化，根据不同的负载点。电动机和传动系统的总体效率提高1%到10%。
降低了噪音由于开关状态是分别确定的，ACS1000没有固定的开关频率，这样，在使用普通PWM技术的交流传动装置中常见的共振所引起的刺耳的噪音，在ACS1000中是没有的。
对电源波动和负载变化反应迅速ACS1000特有的快速转矩阶跃响应意味着对电网侧和负载侧的变化具有极快的反应，使得对失电、负载突变和过电压状态易于控制。安静、反应敏捷的操作。简洁、精确的过程控制 ACS401在2.2-37kW的功率范围内，带给你最大的利益享受:节约能源、控制准确、安全可靠。ACS401的可靠性来自于灵活的模块化设计和最少的元件数量。他是当前市场上体积最小的变频器之一，结构设计中充分考虑了有效的使用面积和尽可能地安装简便。
电源
电压:三相380-480V(±10%)频率:48-63Hz基波功率因数:0.98(大约)电机
电压:三相频率:0-250Hz连续负载能力(恒转矩，环境温度不超过40℃):额定电流I2环境温度大于40℃时的过载能力恒转矩:1.5×I2，每10分钟允许1分钟恒转矩:1.25×I2，每10分钟允许2分钟可编程特性:
九个配置方便的应用
可选件:
控制盘ACS100-PAN和ACS-PAN扩展电缆PEC-98-0008RFI输入滤波器和输出电抗器制动单元制动斩波器RS485/232适配器DDCS通讯模块