电气控制线路设计及实例分析

武汉工程大学电气信息学院14.1电气控制电路设计方法4.2电气控制电路设计实例分析

武汉工程大学电气信息学院24.1电气控制电路设计方法武汉工程大学电气信息学院3电气控制电路设计方法：先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等控制电路设计要求：满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。操作、调整和检修方便。具有各种必要的保护装置和联锁环节。控制电路设计方法：经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计。逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。武汉工程大学电气信息学院4控制电路设计时应注意的问题：尽量减少连接导线。设计控制电路时，应考虑电器元件的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不合理的。武汉工程大学电气信息学院5

按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。

武汉工程大学电气信息学院6正确连接电器的线圈。

a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它们的阻抗不尽相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。武汉工程大学电气信息学院7电磁线圈的串并联b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图b中直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图c所示。

武汉工程大学电气信息学院8控制电路中应避免出现寄生电路:

寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所示具有指示灯HL和热保护的正反向电路.正常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。当热继电器FR动作时，电路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，起不了保护作用。寄生电路武汉工程大学电气信息学院9尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。当控制的支路数较多，而触点数目不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。简化电路去掉不必要的KM1，简化电路，提高电路可靠性武汉工程大学电气信息学院10多个电器的依次动作问题在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制电路。可逆电路的联锁

在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且还有机械联锁。要有完善的保护措施常用的保护措施有漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。武汉工程大学电气信息学院114.2电气控制电路设计实例分析

电路设计—条件分析法例：设计一个组合机床动力头的控制电路，要求在按下起动按钮后动力头完成以下工作循环：快进→工进→工退→快退至原点停止。（一）分析设计要求此例中动力头工作台有4种工作状态：快进、工进、工退、快退。可用M1、M2两台电机分别驱动不同的传动链来实现，其中M1为快速移动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中M2为进给电动机其正转时为工进，反转时为工退。其中工作状态的转换由位置开关来实现。（二）主电路设计此例中有M1、M2两台电机，分别有正反转控制，均为全压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：SQ3原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4（三）控制电路设计条件分析法的原则：

1、以接触器、继电器、电磁铁等的线圈为分析对象，分析其通电（起始）和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出整个控制电路。

2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。SQ3以此例学习条件分析法的应用：

1、分析动作过程：原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→SQ3↓→工退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止2、分析接触器线圈的起始和终止条件：1）KM1：起始条件—起动按钮SB2↓终止条件—SQ2↓2）KM3：起始条件—SQ2↓终止条件—SQ3↓3）KM4：起始条件—SQ3↓终止条件—SQ2↑4）KM2：起始条件—SQ2↑终止条件—SQ1↓KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即（（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条件调整为KM2+。快进工进工退快退当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退未开始时，不能快退；工退时，SQ2未↑，不能快退，工退结束SQ2↑，才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑，KM2+，切断KM4-，停止工退。3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等原位终点转换SQ1SQ2快进KM1快退KM2工进KM3工退KM4SQ3武汉工程大学电气信息学院17一、机床电气控制电路设计举例设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。机床电气传动的特点及控制要求机床主运动和进给运动由电动机M1集中传动，主轴运动的正反向（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。主轴制动采用液压制动器。冷却泵由电动机M2拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，都集中由一个手柄操纵。电动机型号：

主电动机M1：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min；快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。武汉工程大学电气信息学院18

电气控制电路设计主回路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2及M3，如图所示。

三相电源由开关QS引入。

主电动机M1的过载保护由热继电器FR1实现。

主电动机的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。

冷却泵电动机M2的过载保护由热继电器FR2实现。

快速移动电动机M3由于是短时工作，不设过载保护。

电动机M2、M3共同设短路保护熔断器FU1。主电路和控制电路设计武汉工程大学电气信息学院19控制电路设计考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮SB1、SB2、SB3、SB4进行操纵。接触器KM1与控制按钮组成带自锁的起停控制电路。冷却泵电动机M2由SB5、SB6进行起停操作，装在机床头部。快速移动电动机M3工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7与接触器KM3组成点动控制电路。武汉工程大学电气信息学院20

信号指示与照明电路可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，表示机床电气电路已处于供电状态。设指示灯HL1（红色）显示主电动机是否运行。这两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触点进行切换显示，如图右上方所示。在操作板上设有交流电流表A，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使电动机尽量满载运行，以提高生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为36V安全电压。

武汉工程大学电气信息学院21控制电路电源考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，采用变压器供电，控制电路127V，照明36V，指示灯6.3V。绘制电气原理图根据各局部电路之间互相关系和电气保护电路，画成电气原理图，如图所示。CW6163型卧式车床电气原理图武汉工程大学电气信息学院22

选择电气元件电源引入开关QSQS主要作为电源隔离开关用，并不用它来直接起停电动机，可按电动机额定电流来选。在这里应该根据三台电动机来选。在中小型机床常用组合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为25A，三极组合开关。热继电器FR1、FR2

主电动机M1额定电流23.0A，FR1可选用JR0-40型热继电器，热元件电流为25A，电流整定范围为16~25A，工作时将额定电流调整为23.0A。同理，FR2可选用JRl0-10型热继电器，选用1号元件，电流整定范围是0.40～0.64A，整定在0.43A。熔断器FU1、FU2、FU3FU1是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为

可选用RLl-15型熔断器，配用10A的熔体。

FU2、FU3选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体2A。武汉工程大学电气信息学院23接触器KM1、KM2及KM3

接触器KM1，根据主电动机M1的额定电流IN=23.0A，控制回路电源

127V，需主触点三对，动合辅助触点两对，动断辅助触点一对，根据上述情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为127V。由于M2、M3电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用JZ7-44交流中间继电器，线圈电压为127V，触点电流5A，可完全满足要求。对小容量的电动机常用中间继电器充任接触器。控制变压器TC

变压器最大负载时是KM1、KM2及KM3同时工作，可以计算出变压器容量应大于68.4VA。考虑到照明灯等其他电路附加容量，可选用BK-100型变压器或BK-150型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助回路的各种电压需要。制定电气元件明细表电气元件明细表要注明各元器件的型号、规格及数量等，见表。武汉工程大学电气信息学院24符号名称型号

规格数量M1M2M3QSKM1KM2、KM3KR1KR2FU1FU2、FU3TCSB3、SB4、SB6SB1、SB2、SB5SB7HL1、HL2A主电动机冷却泵电动机快速移动电动机组合开关交流接触器交流中间继电器热继电器热继电器熔断器熔断器控制变压器控制按钮控制按钮控制按钮指示信号灯交流电流表Y160M-4JCB-22J02-21-4HZl0-25/13CJO-40JZ7-44JR0-40JRl0-10RLl-15RLl-15BK-100LA10LA10LA9ZSD-062T211kW380V1460r/min0.125kW380V2790r/min1.1kW380V1410r/min3极500V25A

40A线圈电压127V5A线圈电压127V额定电流25A整定电流19.9A

热元件l号整定电流0.43A500V熔体10A500V熔体2A100VA380V/127-36-6.3V

黑色红色

6.3V绿色1红色10～50A直接接入1l11121l3213312l武汉工程大学电气信息学院25绘制电气安装接线图机床的电气接线图是根据电气原理图及各电气设备安装的布置图来绘制的。安装电气设备或检查电路故障都要依据电气接线图。接线图要表示出各电气元件的相对位置及各元件