机床电气控制线路的分析及设计

1、第三章机床电气控制线路的分析及设计第三章机床电气控制线路的分析及设计重点：重点：各机床电气控制线路的原理及工作过程；各机床电气控制线路的原理及工作过程； 控制线路的设计过程，元器件参数的确定控制线路的设计过程，元器件参数的确定难点难点：控制线路中一些动作的顺序及其相互之间的：控制线路中一些动作的顺序及其相互之间的 联锁；联锁； 如何正确选择控制环节来满足控制要求。如何正确选择控制环节来满足控制要求。概概 述述1、机械设备概况、机械设备概况机床性能及机、液（气）的工作原理机床性能及机、液（气）的工作原理电动机作用、规格、型号、安装电动机作用、规格、型号、安装2、电气设备及电气元件选用、电气设备及

2、电气元件选用各种电器的作用、功能、操作及安装各种电器的作用、功能、操作及安装3、机械设备电气设备与电气元件间的联接关系、机械设备电气设备与电气元件间的联接关系与机械液（气）压发生直接联系的电器安装及与机械液（气）压发生直接联系的电器安装及作用作用4、分部分分析电气线路图、分部分分析电气线路图一、分析机床（机械设备）电气控制系统时一、分析机床（机械设备）电气控制系统时, 要注要注意以下几个问题：意以下几个问题：1 1、设备运动分析、设备运动分析拖动与控制要求。拖动与控制要求。l包括：机械传动、液（气）压传动、电机驱动包括：机械传动、液（气）压传动、电机驱动2 2、电气原理图分析、电气原理图分析l

3、（1 1）主电路分析）主电路分析主电路的作用是保证整机拖动要求的实现。主电路的作用是保证整机拖动要求的实现。从主电路的构成分析电动机及执行电器的类型、从主电路的构成分析电动机及执行电器的类型、工作方式、起动、转向、调速、制动等控制要工作方式、起动、转向、调速、制动等控制要求与保护要求等内容。求与保护要求等内容。因此：线路设计、线路分析都先从主电路入因此：线路设计、线路分析都先从主电路入手手。二、分析机床（机械设备）电气控制系统的步骤二、分析机床（机械设备）电气控制系统的步骤（2 2）控制电路分析）控制电路分析主电路各控制要求由控制电路来实现：运用主电路各控制要求由控制电路来实现：运用“化整为化

4、整为零零”“”“顺藤摸瓜顺藤摸瓜”的原则，将控制电路的原则，将控制电路按功能划分按功能划分为若为若干局部控制线路，从电源和主令信号开始，经逻辑判断，干局部控制线路，从电源和主令信号开始，经逻辑判断，写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工写出控制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。作过程。对安全性、可靠性要求高的生产机械，在控制线路中还对安全性、可靠性要求高的生产机械，在控制线路中还设置一系列设置一系列电气保护电气保护和必要的和必要的电气联锁电气联锁。在某些控制线路中，设有一些与主电路、控制电路关系在某些控制线路中，设有一些与主电路、控制电路关系不密切，相对独立的某些不密切

5、，相对独立的某些特殊环节特殊环节，如产品计数装置、，如产品计数装置、自动检测装置、自动调温装置等。自动检测装置、自动调温装置等。（4 4）总体检查）总体检查经经“化整为零化整为零”分析每一个局部电路的工作原理及分析每一个局部电路的工作原理及各部分控制关系后还必须各部分控制关系后还必须“集零为整集零为整”检查整个控检查整个控制线路是否有遗漏制线路是否有遗漏。（3 3）辅助电路分析）辅助电路分析辅助电路包括：辅助电路包括：执行元件的工作状态显示，电源显示，参数测定，照明和执行元件的工作状态显示，电源显示，参数测定，照明和故障报警等。故障报警等。 这部分电路具有相对独立性，起辅助作用但不影响主要功能

6、。这部分电路具有相对独立性，起辅助作用但不影响主要功能。辅助电路中很多部分受控制电路中的元件来控制。辅助电路中很多部分受控制电路中的元件来控制。3.1 3.1 普通车床电气控制电路普通车床电气控制电路l车床分：车床分：立式车床立式车床和和卧式车床卧式车床。l常用的是卧式车床。立式车床加工大件。常用的是卧式车床。立式车床加工大件。l卧式车床配置电机有：卧式车床配置电机有：主电动机（不变速的异步电动机）：主电动机（不变速的异步电动机）：拖动主轴和拖动主轴和进给箱；进给箱；冷却泵电动机冷却泵电动机;有的专设一台润滑泵电动机对系统润滑。有的专设一台润滑泵电动机对系统润滑。l主电动机制动方式：主电动机制

7、动方式：电气制动：电气制动：能耗制动、反接制动能耗制动、反接制动机械制动：机械制动：摩擦离合器制动摩擦离合器制动l主电动机起动方式：主电动机起动方式：直接起动直接起动 5KW以下或容量以下或容量30%变压器容量；变压器容量；降压起动降压起动l电路图如电路图如(图图3-1)1.1.主电路主电路Q： 引入电源引入电源M1：KM1 直接起动，直接起动，A监视工作电流监视工作电流l具有过载保护具有过载保护M2：KM2 直接起动直接起动l具有过载保护具有过载保护M3：KM3 直接起动直接起动2. 2. 控制电路分析控制电路分析lE：TC FU2 ST（限位保护常开）（限位保护常开） SB1 SB2 SB

8、7KM3 + M3+ （快速移动电动机）（快速移动电动机）lSB3/SB4KM1+ M1+（主电动机）（主电动机）l SB5 SB6 KM2+ M2+ （冷却（冷却 泵电动机）泵电动机） （顺序动作）（顺序动作）3. 3. 辅助电路分析辅助电路分析l照明：照明：E：TC FU3 SA EL 照明灯亮照明灯亮l指示：指示：E：TC FU4 HL2 亮（电源接通）亮（电源接通） KM1 M1+ 机床工作机床工作l电路图如电路图如（图（图3-2）1. 主电路主电路Q1： 引入电源引入电源M1：主电动机，：主电动机，KM1/KM2正反转直接起动，正反转直接起动，主轴进给箱；主轴进给箱；FU1为短路保护

9、，为短路保护，KR1为过载保为过载保护。护。M2：润滑电动机：润滑电动机. KM3直接起动；直接起动；KR2为过载为过载保护。保护。M3：冷却泵电动机：冷却泵电动机. Q2起动；起动；KR3为过载保护。为过载保护。l2、控制电路、控制电路SA1手控开关：有三个位置，只能有一路接通工作，其它二路手控开关：有三个位置，只能有一路接通工作，其它二路互锁不工作，起互锁不工作，起互锁作用互锁作用 。同时。同时KM1、KM2互锁，互锁，K零压保零压保护。护。Q1 SA1-1 K+ K KM3+ M2+ 工作准备，润滑各部位工作准备，润滑各部位 SA1-2 KM2 KM1+ (KM3) M1+主电机正转主电

10、机正转 SA1-3 KM1 KM2+ (KM3) M1+主电机反转主电机反转l3辅助电路辅助电路指示：指示：Q1 TC HL亮亮 电源接通电源接通照明：照明：Q1 TC SA2 EL亮亮 机床照明灯机床照明灯l电路图如电路图如（图（图3-3）1 1主电路主电路Q：引入电源引入电源M1：主电动机主电动机30KWlKM3/KM4正正/反转控制反转控制lKM控制限流电阻控制限流电阻R接入或切除接入或切除lA电流表通过电流表通过TA监视监视M1绕组电流绕组电流lBV速度继电器串电阻速度继电器串电阻R反接制动反接制动M2：冷却泵电动机冷却泵电动机 KM1控制控制M3：快速移动电动机快速移动电动机 KM2

11、控制控制2 2控制电路控制电路（1）主电动机点动调整）主电动机点动调整(图图3-4)、E：SB4 SB6 KM4 KM3+ M1+ 串串R点动点动（2）主电动机正）主电动机正/反转控制反转控制(图图3-5)正向起动：正向起动：E：SB4 SB1 15 KM+ （不接入电阻（不接入电阻R） KM K+ SB1 13 K KM4 KM3+ K 15 K M3 13 K KM4 KM3+ M1+ 全压直接起动全压直接起动反向起动：反向起动：E：SB4 SB2 15 KM+ KM K+ SB2 21 K KM3 KM4+ K KM+ KM4 21 K KM3 KM4 M1全压反向起动全压反向起动（3）

12、主电动机的反接制动控制）主电动机的反接制动控制(图图3-6)lBV1速度继电器正转常开触点速度继电器正转常开触点lBV2速度继电器反转常开触点速度继电器反转常开触点l原来正转原来正转：SB4() K BV1 KM3KM4+ M1反转反转l （n0，BV1，KM4，M1停止）停止）l原来反转原来反转： SB4() K BV2 KM4 KM3+ M1正转正转l （n0，BV2，KM3 ，M1停止）停止）l制动时制动时KM主触点断开，串电阻主触点断开，串电阻R限流制动限流制动（4）刀架的快速移动）刀架的快速移动E：SB4 ST(转动刀架手柄压下转动刀架手柄压下) KM2+ M3+ 全压起动全压起动（

13、5）冷却泵电动机控制）冷却泵电动机控制E：SB4 SB5 SB3 KM1+ M2+ （全压起动）（全压起动）（6）其它（电流表）其它（电流表）E：SB1/SB2 KT+ KT主电路主电路 I：TA KT TA短接短接 延时延时KT I：TA A TA SB4，制动，制动，KT断电断电 I：TA KT TA回路短接回路短接2 2 机床电气设计的一般内容机床电气设计的一般内容一、电气设计的基本原则：一、电气设计的基本原则：1最大限度最大限度满足满足机床和工艺对电气控制的机床和工艺对电气控制的要求要求。2在满足控制要求的前提下，设计方案力求在满足控制要求的前提下，设计方案力求简简单单、经济经济和和实

14、用实用，不能盲目追求自动化和高指标。，不能盲目追求自动化和高指标。3把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确把电气系统的安全性和可靠性放在首位，确保使用保使用安全安全、可靠可靠。4妥善处理妥善处理机械与电气的关系机械与电气的关系，要从工艺要求、，要从工艺要求、制造成本、机械电气结构的复杂性和使用维护等制造成本、机械电气结构的复杂性和使用维护等方面综合考虑。方面综合考虑。2机床的电气技术指标（即电气传动方案）：要机床的电气技术指标（即电气传动方案）：要根据机床的结构、传动方式、调速指标以及对起动、根据机床的结构、传动方式、调速指标以及对起动、制动和正、反向要求等来确定。制动和正、反向要求等来确定。

15、l主运动、进给运动的调速主运动、进给运动的调速根据要求选择：根据要求选择： 中小型机床：单、双速异步电动机中小型机床：单、双速异步电动机+变速箱变速箱 大功率机床：低要求大功率机床：低要求低速异步电动机低速异步电动机 高要求高要求交、直流调速交、直流调速l正反转：正反转：尽可能由电动机实现尽可能由电动机实现（比机械方法简单）（比机械方法简单）l制动：制动：一般用反接制动一般用反接制动（控制线路简单）（控制线路简单）1满足机床主要技术性能（即机械运动、液压、气满足机床主要技术性能（即机械运动、液压、气动系统的工作特性）对电气控制系统的要求。动系统的工作特性）对电气控制系统的要求。二、正确处理电气

16、控制系统与机床技术性能二、正确处理电气控制系统与机床技术性能3机床电动机的调速性质应与机床负载特性相适应机床电动机的调速性质应与机床负载特性相适应l调速性质：调速性质：指转矩、功率与转速的关系指转矩、功率与转速的关系l主运动（恒功率运动、恒功率调速）：主运动（恒功率运动、恒功率调速）：双速异步电动机：定子绕组由双速异步电动机：定子绕组由型接法改成型接法改成YY型接法型接法他励直流电动机：改变工作电压。他励直流电动机：改变工作电压。l进给运动（恒转矩传动、恒转矩调速）：进给运动（恒转矩传动、恒转矩调速）：双速异步电动机：定子低速双速异步电动机：定子低速Y 高速双星型高速双星型他励直流电动机：他励

17、直流电动机： 改变励磁的方法改变励磁的方法4 4正确合理的选择电气控制方式正确合理的选择电气控制方式l有触点的有触点的继电器控制系统继电器控制系统：用于一般机床，工作用于一般机床，工作程序固定，使用中不需要经常改变原有程序。程序固定，使用中不需要经常改变原有程序。 有触点控制系统特点：控制功率大，方法简单，有触点控制系统特点：控制功率大，方法简单，工作稳定，维护方便，成本低。工作稳定，维护方便，成本低。l程序控制器程序控制器（介于继电器介于继电器接触器控制与计算机接触器控制与计算机控制之间）控制之间） 特点：缩短电气设计、安装和调试周期，并使特点：缩短电气设计、安装和调试周期，并使机床工作程序

18、可以更改，有较大灵活性和适应性。机床工作程序可以更改，有较大灵活性和适应性。l数字程序控制数字程序控制数控机床数控机床特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件，特点：生产率高、精度高，可加工复杂零件，发展前景广阔。发展前景广阔。6设计时应考虑用户供电电网情况设计时应考虑用户供电电网情况l电网容量、电流种类、电压、频率等。电网容量、电流种类、电压、频率等。5明确有关操作方面的要求：明确有关操作方面的要求：l操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、操纵台的设计、测量显示、故障自诊断、保护措施等的要求。保护措施等的要求。三、电气设计的一般程序（机床电气设计的内容）三、电气设计的一般程序（机床电气设计的内容

19、）1 1拟定设计任务书拟定设计任务书l是整个设计、设备验收的依据是整个设计、设备验收的依据l设计任务书中除要说明设计设备的型号、用设计任务书中除要说明设计设备的型号、用途、工艺过程、制动要求、传动参数、工作途、工艺过程、制动要求、传动参数、工作条件外，还应说明以下主要技术指标及要求：条件外，还应说明以下主要技术指标及要求：l（1）控制精度、生产效率要求）控制精度、生产效率要求l（2）电气传动基本特性：如运动部件数量、用途、）电气传动基本特性：如运动部件数量、用途、动作顺序、负载特性、调速指标、起动、制动要求等动作顺序、负载特性、调速指标、起动、制动要求等l（3）自动化程度要求）自动化程度要求l

20、（4）稳定性及抗干涉要求）稳定性及抗干涉要求l（5）电源种类、电压等级、频率及容量等要求）电源种类、电压等级、频率及容量等要求l（6）联锁条件及保护要求）联锁条件及保护要求l（7）目标成本与限制）目标成本与限制l（8）验收指标及验收方式）验收指标及验收方式l（9）其它要求，如设备布局、安装要求、操作台布）其它要求，如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、信号指示、报警方式等置、照明、信号指示、报警方式等2 2选择拖动方案与控制方式选择拖动方案与控制方式l所谓电力拖动方案是根据零件加工精度、加所谓电力拖动方案是根据零件加工精度、加工效率要求、生产机械的结构、运动部件的工效率要求、生产机械的结构、

21、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等条件，去确定电动机的类型、数量、投资额等条件，去确定电动机的类型、数量、传动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、传动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、转向、制动等控制要求，作为电气控制原理转向、制动等控制要求，作为电气控制原理图设计与电器元件选择的依据。图设计与电器元件选择的依据。3 3选择电动机选择电动机l就是确定电动机的种类、数量、结构形式以及容量、额定就是确定电动机的种类、数量、结构形式以及容量、额定电压与额定转速等。电压与额定转速等。l选择原则：选择原则： （1）电动机机械特性应满足生产要求

22、且与负载特性相）电动机机械特性应满足生产要求且与负载特性相适应，保证加工中运行稳定并具有一定的调速范围与良适应，保证加工中运行稳定并具有一定的调速范围与良好的起、制动性能。好的起、制动性能。（特性）（特性） （2）工作过程中，电动机容量能得到充分利用，即温）工作过程中，电动机容量能得到充分利用，即温升尽可能达到或接近额定温升值。（即不大马拉小车）升尽可能达到或接近额定温升值。（即不大马拉小车）（功率）（功率） （3）电动机结构形式应满足机械设计中安装要求，并）电动机结构形式应满足机械设计中安装要求，并应适应周围工作环境。应适应周围工作环境。（环境）（环境） 优先考虑结构简单、价格便宜、使用维护

23、方便的三相交优先考虑结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相交流异步电动机。流异步电动机。4 4选择控制方式选择控制方式l继电器接触器控制继电器接触器控制顺序控制顺序控制可编程逻辑控制可编程逻辑控制计算机联网控制计算机联网控制5 5设计电气控制原理图，设计电气控制原理图，并合理选用元器件、编制并合理选用元器件、编制元器件目录清单元器件目录清单6 6设计电气设备制造、安装、调试所必需的各种施设计电气设备制造、安装、调试所必需的各种施工图纸。工图纸。机床电气设备布置总图、电气安装图、电机床电气设备布置总图、电气安装图、电气接线图，并以此为根据编制各种材料定额清单。气接线图，并以此为根据编制各种材料定

24、额清单。7 7编写电气说明书和使用操作说明书。编写电气说明书和使用操作说明书。3 3机床电气控制线路设计机床电气控制线路设计原理线路设计的一般步骤：原理线路设计的一般步骤：1根据选定的拖动方案和控制方式设计总根据选定的拖动方案和控制方式设计总的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。和主要技术参数。2根据各部的要求，设计出原理框图中各个根据各部的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路部分的具体电路 l对于每一部分的设计总是按对于每一部分的设计总是按主电路主电路控控制电路制电路辅助电路辅助电路联锁与保护联锁与保护总体检查总体检查的步骤，反复进行

25、修改和完善。的步骤，反复进行修改和完善。3绘制总原理图，按系统框图结构将各部分绘制总原理图，按系统框图结构将各部分联成一个整体。联成一个整体。4正确选用原理图中每一个电器元件，并制正确选用原理图中每一个电器元件，并制定元器件目录清单定元器件目录清单l一、电器控制线路的电源一、电器控制线路的电源1简单的控制线路，尽可能用主回路电源作为控简单的控制线路，尽可能用主回路电源作为控制回路电源。制回路电源。l即可用交流即可用交流380V或或220V，简化供电设备，简化供电设备2复杂控制线路，采用控制电源变压器，降至复杂控制线路，采用控制电源变压器，降至110V、48V或或24V，考虑安全，考虑安全3一般

26、照明电路为一般照明电路为36V4直流控制线路多用直流控制线路多用220V和和110V，直流电磁铁、，直流电磁铁、电磁离合器常用电磁离合器常用24V。l二、控制线路的设计规律二、控制线路的设计规律继电器控制线路的共同特点：继电器控制线路的共同特点：l通过触点的通过触点的“通通”和和“断断”控制电动机或其它控制电动机或其它电气设备来完成运动机构的动作。电气设备来完成运动机构的动作。1动合触点串联（动合触点串联（“与与”逻辑）逻辑）l当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电动作，可用几个常开触点与线圈串联的方法电动作，可用几个常开触点与线圈串联的方法实现。实

27、现。l这种关系在逻辑线路中，称这种关系在逻辑线路中，称“与与”逻辑逻辑2动合触点并联（动合触点并联（“或或”逻辑）逻辑）l当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，所控制的继电器线圈就能得电，这时可用几所控制的继电器线圈就能得电，这时可用几个动合触点并联来实现。个动合触点并联来实现。l在逻辑线路中，叫在逻辑线路中，叫“或或”逻辑逻辑3动断触点串联动断触点串联l当几个条件仅具备一个时，继电器线圈就断当几个条件仅具备一个时，继电器线圈就断电，可用几个动断触点与控制的电器线圈串电，可用几个动断触点与控制的电器线圈串联的方法来实现。联的方法来实现。4动断触点并联动

28、断触点并联l当几个条件都具备时，电器线圈才断电，可当几个条件都具备时，电器线圈才断电，可用几个动断触点并联，再与控制的继电器线用几个动断触点并联，再与控制的继电器线圈串联的方法来实现。圈串联的方法来实现。5一般保护电器应既能保证控制线路长期正常一般保护电器应既能保证控制线路长期正常运行，又能起到保护电动机及其它电器设备的运行，又能起到保护电动机及其它电器设备的作用。作用。l一旦线路出故障，它的触点就应以一旦线路出故障，它的触点就应以“通通”转转为为“断断”。l三、控制线路设计的一般问题三、控制线路设计的一般问题1应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器

29、的现象个电器的现象（图（图3-7）2设计电路时，应正确联接电器的线圈设计电路时，应正确联接电器的线圈l（1）设计控制电路时，电器线圈的一端应接）设计控制电路时，电器线圈的一端应接在电源同一端。在电源同一端。（图（图3-8a）l（2）交流电器线圈不能串联使用。）交流电器线圈不能串联使用。（图（图3-8b）3控制线路中应尽量减少电器触点数，并注意控制线路中应尽量减少电器触点数，并注意触点的额定电流值。触点的额定电流值。（图（图3-9）4合理布线合理布线l（1）尽量减少联接导线的数量和长度）尽量减少联接导线的数量和长度l（2）合理安排电器元件及触点位置）合理安排电器元件及触点位置l（3）注意避免出现

30、寄生回路）注意避免出现寄生回路l如如（图（图3-10）中中a、b是适当的，是适当的，c、d不适当。不适当。l在控制电路的动作过程中，如果出现不是由在控制电路的动作过程中，如果出现不是由于误操作而产生的意外接通的电路，称为寄于误操作而产生的意外接通的电路，称为寄生回路。如生回路。如（图（图3-11）接法，正常情况下能接法，正常情况下能完成起、停、正反转，但在运行时，（完成起、停、正反转，但在运行时，（KMR吸合），吸合），FR断开仍按虚线所示的回路运行，断开仍按虚线所示的回路运行，而得不到保护。而得不到保护。5在设计控制线路时应考虑各种联锁关系，在设计控制线路时应考虑各种联锁关系，以及电气系统具

31、有的各种电气保护措施以及电气系统具有的各种电气保护措施。l如如 过载、短路、欠压、零压、限位等保过载、短路、欠压、零压、限位等保护措施护措施6在设计控制线路时也应考虑有关操纵、在设计控制线路时也应考虑有关操纵、故障检查、检测仪表、信号指示、报警以及故障检查、检测仪表、信号指示、报警以及照明等要求。照明等要求。7尽量减少电器元件的品种、规格和数量尽量减少电器元件的品种、规格和数量l尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件l同一用途尽可能选用相同型号的器件同一用途尽可能选用相同型号的器件8正常工作中，尽可能减少通电电器的数量，正常工作中，尽可能减少通电电器的数量

32、，以利节能，同时延长电器元件寿命以及减少故以利节能，同时延长电器元件寿命以及减少故障。障。4.44.4机床常用电器的选择机床常用电器的选择l主要是依据电器产品的各项技术指标（数据）来进行主要是依据电器产品的各项技术指标（数据）来进行一、按钮、低压开关的选用一、按钮、低压开关的选用 1按钮按钮l作用：用来短时接通或断开小电流的控制电路的开作用：用来短时接通或断开小电流的控制电路的开关关 旋钮式：旋钮式： 用手钮动旋转进行操作用手钮动旋转进行操作l结构结构 ： 指示灯式：指示灯式：按钮内可装入信号灯显示信号按钮内可装入信号灯显示信号 紧急式紧急式: 装有蘑菇形钮帽，以表示紧急操作装有蘑菇形钮帽，以

33、表示紧急操作l常用：常用：LA系列系列l选用：根据使用场合所需要的触点数、触点型式及选用：根据使用场合所需要的触点数、触点型式及颜色选用颜色选用2刀开关刀开关l刀开关又称闸刀刀开关又称闸刀l作用：作用：接通和切断长期工作设备的电源。接通和切断长期工作设备的电源。l也用于不经常起制动的容量小于也用于不经常起制动的容量小于7.5KW的异的异步电动机（额定电流不小于电动机的三倍）。步电动机（额定电流不小于电动机的三倍）。l结构：结构：不带熔断器式刀开关不带熔断器式刀开关 HD型型 、HS型；型； 带熔断器式刀开关带熔断器式刀开关 HR3系列系列l选用：选用：根据电源种类、电压等级、电动机容根据电源种

34、类、电压等级、电动机容量、所需极数及使用场合。量、所需极数及使用场合。3 3自动空气开关自动空气开关l自动开关又称自动空气断路器自动开关又称自动空气断路器l作用：接通或分断正常工作电流，自动分断过作用：接通或分断正常工作电流，自动分断过载或短路电流，分断能力大，有欠压和过载短载或短路电流，分断能力大，有欠压和过载短路保护作用。路保护作用。l选用考虑参数：选用考虑参数： 额定电压额定电压 额定电流：额定电流：等于或大于负载允许的长期平均等于或大于负载允许的长期平均 电流电流 允许切断的极限电流：允许切断的极限电流：大于等于电路最大短大于等于电路最大短路电流路电流l 电流整定原则：电流整定原则：l

35、欠电压脱扣器额定电压应等于主电路额定欠电压脱扣器额定电压应等于主电路额定电压。电压。l热脱扣器的整定电流应与被控对象（负载）热脱扣器的整定电流应与被控对象（负载）额定电流相等。额定电流相等。l电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时的尖峰电流，或为电动机起载正常工作时的尖峰电流，或为电动机起动电流的动电流的1.7倍（保护电动机时）。倍（保护电动机时）。4 4组合开关组合开关l作用：作用：作为电源引入开关，也称电源隔离开关，作为电源引入开关，也称电源隔离开关， 用于起停用于起停5KW以下的异步电动机，每小时以下的异步电动机，每小时接通次数不宜超过接通次

36、数不宜超过1020次次l开关额定电流一般取电动机额定电流的开关额定电流一般取电动机额定电流的1.52.5倍倍l选用：选用： 根据电源种类、电压等级、所需触点及电动机容根据电源种类、电压等级、所需触点及电动机容量量l常用产品系列：常用产品系列： HZ10系列系列 10、25、60、100A四种额定电流。四种额定电流。 交流交流380V、直流、直流220V电压电压5 5电源开关联锁机构电源开关联锁机构l作用作用：起安全保护作用：起安全保护作用l与相应的断路器和组合开关配套使用，在电源接与相应的断路器和组合开关配套使用，在电源接通与断开时和柜门开关联锁，以达到在切断电源通与断开时和柜门开关联锁，以达

37、到在切断电源后才能打开门，将门关闭后才能接通电源的效果。后才能打开门，将门关闭后才能接通电源的效果。l常用系列：常用系列：DJL，JDS6 6限位开关限位开关l作用：用于位置控制或有位置保护要求的场合作用：用于位置控制或有位置保护要求的场合l选用依据：选用依据：机械位置对开关型式的要求和控制线机械位置对开关型式的要求和控制线路对触头数量的要求，以及电流、电压等级来确路对触头数量的要求，以及电流、电压等级来确定其型号。定其型号。二、熔断器的选用二、熔断器的选用要求确定：熔断器种类、额定电压、额定电流等级、要求确定：熔断器种类、额定电压、额定电流等级、熔体的额定电流熔体的额定电流熔体的额定电流：熔

38、体的额定电流： 没有冲击电流的负载：没有冲击电流的负载：IRI 一台异步电动机一台异步电动机 IR =(1.52.5)Ied或或IR =Ist/2.5 多台电动机多台电动机 IRIm/2.5 Im =7Imax+Ii如二台电动机额定电流分别为如二台电动机额定电流分别为14.6A和和4.64A，不同时起动，则熔断体的电流为：不同时起动，则熔断体的电流为：IR (14.6*7+4.64)/2.5A=42.7A可选用可选用RL1-60型熔断器，配用型熔断器，配用50A的熔断器。的熔断器。种类：种类：l插入式、填料封闭管式、螺旋式、快速熔断器插入式、填料封闭管式、螺旋式、快速熔断器常用系列：常用系列：

39、RC1A RL1 RT0 RS0三、热继电器的选用三、热继电器的选用作用：用于电动机的过载保护作用：用于电动机的过载保护选用依据：根据电动机的额定电流来确定其选用依据：根据电动机的额定电流来确定其型号与规格型号与规格 IRT=（0.951.05）Ied热继电器的整定电流值是指热元件通过的电热继电器的整定电流值是指热元件通过的电流超过此值的流超过此值的20%时，热继电器应当在时，热继电器应当在20min内动作。内动作。选型：选型：l一般情况下可选用两相结构的热继电器。一般情况下可选用两相结构的热继电器。l在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构在电网严重不平衡条件下工作的电机可选用三相结构

40、的热继电器。的热继电器。l 三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。三角形接线电动机可选用带断相保护装置的热继电器。下列情况下列情况 IRT=2 Ied以便保护以便保护l1电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长l2电动机所带动的设备，不允许任意停电电动机所带动的设备，不允许任意停电l3电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等常用系列：常用系列：lJR1 JR2 JR0 JR16lJR16B：由：由JR0改进而来，双金属片式，有温度补偿改进而来，双金属片式，有温度补偿和断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交和

41、断相运转保护装置。适于长期工作或间歇工作的交流电动机。流电动机。四、接触器的选用四、接触器的选用作用：作用：主电路的自动接通或切断主电路的自动接通或切断种类：种类：交流、直流交流、直流主要技术数据：主要技术数据：l1电源种类：交流或直流电源种类：交流或直流l2主触点额定电压、电流主触点额定电压、电流l3辅助触点种类、数量及触点额定电流辅助触点种类、数量及触点额定电流l4电磁线圈的电源种类、频率和额定电压电磁线圈的电源种类、频率和额定电压l5额定操作频率（次额定操作频率（次/h），即允许通过的每小），即允许通过的每小时最多次数时最多次数 l主触点额定电流：主触点额定电流：Ic（Pd103）/(K

42、Ud) ， K为经验常数，一般取为经验常数，一般取11.4， Pd 电机功率（电机功率（KW），）， Ud 为电机额定电压为电机额定电压l接触器线圈电压：从安全考虑，可选低一些，接触器线圈电压：从安全考虑，可选低一些，电器不多，节省变压器取电器不多，节省变压器取380V或或220V常用系列：常用系列：CJ10 CJ12 CJ20（交流）（交流） CZ0（直流）（直流）五、中间继电器选用五、中间继电器选用中间继电器在电路中起信号传递和转换的作中间继电器在电路中起信号传递和转换的作用，用它可实现多路控制，并将小工功率控用，用它可实现多路控制，并将小工功率控制信号转换为大容量触点动作。制信号转换为大

43、容量触点动作。选用：选用：l依据控制电路电压等级依据控制电路电压等级l触点的数量、种类及容量触点的数量、种类及容量常用型号有：常用型号有：JZ7系列、系列、JZ8系列（交直流两系列（交直流两用）用）l六、时间继电器选用六、时间继电器选用作用作用：延时：延时分类：分类：（按工作原理分）（按工作原理分）l1电磁式：电磁式：利用电磁惯性原理，结构简单，寿命利用电磁惯性原理，结构简单，寿命长，允许操作频率高，但延时短，仅用于直流。长，允许操作频率高，但延时短，仅用于直流。l2空气阻尼式：空气阻尼式：利用空气阻尼延时，延时范围宽利用空气阻尼延时，延时范围宽0.4180s，工作可靠，常用。，工作可靠，常用

44、。l3电子式：电子式：利用电子线路控制电容充放电，体积利用电子线路控制电容充放电，体积小，延时可达小，延时可达0.1300s。l4电动式：电动式：利用同步电动机原理，结构复杂，体利用同步电动机原理，结构复杂，体积大，延时长，可调范围宽，几秒至几十分钟。积大，延时长，可调范围宽，几秒至几十分钟。选用依据：选用依据：l1控制回路所需延时触点的延时方式（通控制回路所需延时触点的延时方式（通电延时还是断电延时）电延时还是断电延时）l2瞬时触点数目瞬时触点数目常用系列：常用系列：l空气阻尼式空气阻尼式 JS7-A 系列，系列， 延时范围有延时范围有0.460s 及及 0.4180s两种。两种。l7PR系

45、列系列 德国西门子用于德国西门子用于110120、120127、110 、127、220V的电路中，特点的电路中，特点是抗干扰性能力强、延时误差小、体积小是抗干扰性能力强、延时误差小、体积小七、控制变压器的选用七、控制变压器的选用作用：作用：降低控制电源电压，提高线路的安全可靠性降低控制电源电压，提高线路的安全可靠性选用依据：选用依据：所需变压器的容量，一次线圈、二次线圈所需变压器的容量，一次线圈、二次线圈的电压等级的电压等级容量确定：容量确定：l1依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算 PTKTPxc Pxc为最大负载时电器所需的总功率，对交流而言为

46、最大负载时电器所需的总功率，对交流而言为最大吸持功率，为最大吸持功率， KT 为储备系数，取为储备系数，取1.11.25。l2变压器的容量应满足已吸合的电器在又起动吸合变压器的容量应满足已吸合的电器在又起动吸合另一些电器时仍能吸合的要求：另一些电器时仍能吸合的要求： PT0.6Pxc+1.5PSTPST为同时起动电器的总吸持功率，为同时起动电器的总吸持功率，1.5为经验系数。为经验系数。4.54.5机床电气控制线路设计举例机床电气控制线路设计举例l设计设计CW6163CW6163型卧式车床的电气控制线路型卧式车床的电气控制线路l一、机床电气传动的特点及控制要求一、机床电气传动的特点及控制要求（

47、图（图3-12）1主运动和进给运动由主运动和进给运动由M1集中带动，单向运动，集中带动，单向运动，主轴正反向靠摩擦片离合器完成。主轴正反向靠摩擦片离合器完成。2主轴制动采用液压制动主轴制动采用液压制动3刀架快速移动由电动机刀架快速移动由电动机M3单独带动单独带动4冷却泵由电动机冷却泵由电动机M2带动带动5纵向、横向进给及快速移动由一个手柄操作。纵向、横向进给及快速移动由一个手柄操作。6明确各电动机功率型号（见书明确各电动机功率型号（见书P65）二、电气控制线路设计二、电气控制线路设计1主回路设计主回路设计lQ ：电源引入开关电源引入开关lM1：由由KM1控制，控制，KR1过载保护，短路过载保护

48、，短路保护由前一级承担（也可设保护由前一级承担（也可设FU）lM2：KM2控制，控制，KR2过载保护，短路保过载保护，短路保护护FU1。lM3：KM3控制，不设过载保护（短时工控制，不设过载保护（短时工作），短路保护作），短路保护FU1（与（与M2共用）共用）2 2控制电路设计控制电路设计lM1：两处起停，设按钮：两处起停，设按钮SB1、SB2为停止，为停止，SB3、SB4为起动，为起动，KM1触点自锁触点自锁.lM2：SB5停止，停止，SB6起动，起动，KM2触点自锁。触点自锁。lM3：SB7点动点动 。3 3信号指示和照明信号指示和照明l指示：指示：6.3V ，Q通后通后HL2绿色灯亮，表

49、明有电绿色灯亮，表明有电源。源。lM1起动起动 KM1触点动作触点动作HL2灭，灭，HL1红灯亮。红灯亮。l电流表电流表A串联在主电机回路中，监视主电机电串联在主电机回路中，监视主电机电流。流。l照明照明 36V ，Q开关合上开关合上FL灯亮，灯亮，FU3起短路保起短路保护护。4控制电路电源控制电路电源l控制回路控制回路127Vl照明照明 36Vl指示指示 6.3Vl采用变压器供电采用变压器供电5绘制电气原理图绘制电气原理图 （图（图3-13）三、选择电气元件三、选择电气元件1电源引入开关电源引入开关Ql作电源隔离开关用，不直接起动电动机，按作电源隔离开关用，不直接起动电动机，按额定总电流来选

50、。额定总电流来选。l额定电流额定电流 I=I1+ I2+ I3=23+0.43+2.8=26.23Al中小型机床常用组合开关中小型机床常用组合开关 ，选用，选用HZ系列组系列组合开关，为合开关，为HZ10-25/3型型l（推荐）（推荐）I开开=（1.52.5）I60 HZ10-60/3l取取25A也可以考虑，因快速移动电动机不长也可以考虑，因快速移动电动机不长期工作，且主电机不是满负载。期工作，且主电机不是满负载。2热继电器热继电器KR1、KR2 l书书P186表表D11（注（注JR0系列的技术数据同系列的技术数据同JR16B）lM1（KR1） ：Ied=23A ，IRT=（0.951.05）

51、Ied23A，取，取JR16B60/3D。热元件电流。热元件电流32A，调整范围，调整范围2032A，调整到，调整到23A。 lM2 （KR2）：Ied=0.43A，IRT=（0.951.05）Ied0.43A 取取JR16B20/3。热元件电流。热元件电流0.5A，调整范围，调整范围0.320.5A，调整到，调整到0.43A。 3熔断器熔断器FU1、FU2、FU3l（书（书P61公式公式3-7 P186表表D12）lFU1 IR=（2.6770.43）/2.5=7.6A 选用选用 RL1-15 配配10A熔体熔体lFU2 、FU3的选择与控制变压器的选择结的选择与控制变压器的选择结合，后面再

52、考虑。合，后面再考虑。4接触器接触器KM1、KM2及及KM3lKM1：M1额定电流额定电流=23A 控制回路电源控制回路电源127V，主触点三对，动合辅助触点二对，动断主触点三对，动合辅助触点二对，动断辅助触点一对。辅助触点一对。查查P184D4表，选用表，选用CJ040（主触点（主触点电流电流40A，辅助触点，辅助触点5A，可供电动机，可供电动机380V、20KW）常用常用CJ10（见（见P184表表D5）可选）可选CJ1040lKM2、KM3：M2的额定电流的额定电流0.43A ， M3的额定电流的额定电流2.84A很小（可选用很小（可选用CJ010或或CJ105）对于小容量电动机常用中间

53、继电器充任接触对于小容量电动机常用中间继电器充任接触器，选用器，选用JZ744，能用于，能用于5A以下的控制电以下的控制电路路 （见（见P184表表D7）5 5控制变压器控制变压器TCTCl（P40公式公式2-5、2-6计算，计算，P194表表D-27选用）选用）l 变压器最大负载是变压器最大负载是KM1、KM2、KM3同时工同时工作。作。l 吸持功率和起动功率查吸持功率和起动功率查P64表表32得得CJ0-40： Pxc=33 、P=280。 JZ7-44：Pxc=12 、P=75lPTKTPxc=1.2(33+122)=1.257=68.4VA (W)lPT0.6Pxc+1.5Pst=(0

54、.657+1.512)=52.2VAl考虑到照明灯考虑到照明灯EL 40W（或（或25W）, 选用选用JC2型型40W、36V；指示灯；指示灯HL1、HL2为为6.3V， 0.25A ，1.575W ，选用，选用ZSD-O型型6.3V、 0.25A红绿灯。红绿灯。l故选用故选用BK-100型变压器或型变压器或BK-150型变压器，电压型变压器，电压等级为等级为380/127-36-6.3V lFU2：作为控制回路和指示回路的短路保护作为控制回路和指示回路的短路保护控制回路：控制回路： 68.4VA I1=68.4/1270.5A指示回路：指示回路： 0.25A 0.5A+0.25A=0.75A

55、故可取熔体为故可取熔体为2AlFU3：作为照明灯的保护作为照明灯的保护取照明灯为取照明灯为40W、36V ，I=40/36=1.1Al故故FU2、FU3可选用可选用RL1-15型熔断器配用的最型熔断器配用的最小等级的熔体小等级的熔体2A6其它选择其它选择l按钮：按钮：三个起动按钮三个起动按钮SB3、SB4、SB6可选择可选择LA10黑色黑色三个制动按钮三个制动按钮SB1、SB2、SB5可选用可选用LA10红色红色点动控制按钮点动控制按钮SB7也可选择也可选择LA10 绿色绿色指示灯：指示灯：HL1、HL2选用选用ZSD0型型 6.3V、0.25A 红色、绿色各一。红色、绿色各一。l照明灯：照明

56、灯：EL选用选用JC2 交流交流36V、40Wl电流表：电流表：PA选用选用62T2 ，050A四、制定电气元件明细表（书四、制定电气元件明细表（书P44表表2-3）五、绘制电气安装接线图（机床电气控制系统的工艺五、绘制电气安装接线图（机床电气控制系统的工艺设计）设计）工艺设计的目的：满足电气设备的制造和使用要工艺设计的目的：满足电气设备的制造和使用要求求工艺设计的依据：电气原理图、电气元件明细表工艺设计的依据：电气原理图、电气元件明细表工艺设计时，一般先进行电气设备总体配置设计，工艺设计时，一般先进行电气设备总体配置设计，而后进行电气元件布置图、接线图、电气箱及非而后进行电气元件布置图、接线

57、图、电气箱及非标准零件的设计，再进行各类元器件及材料清单标准零件的设计，再进行各类元器件及材料清单的汇总，最后还要编写设计和使用说明书，从而的汇总，最后还要编写设计和使用说明书，从而形成一套完整的设计技术文件。形成一套完整的设计技术文件。1电气设备总体配置设计电气设备总体配置设计l各种电动机及各类电器元件根据各自的作各种电动机及各类电器元件根据各自的作用，都有一定的装配关系（位置），在构用，都有一定的装配关系（位置），在构成一个完整的电气控制系统时，必须划分成一个完整的电气控制系统时，必须划分组件。同时解决组件之间以及电气箱与被组件。同时解决组件之间以及电气箱与被控制装置之间的接线问题。控制装置之间的接线问题。l通常可分成以下几种组件：通常可分成以下几种组件：（1）机