1、Ch3 电气控制电路分析与设计电气控制电路分析与设计 卧式车床电气控制线路卧式车床电气控制线路电气控制系统设计基础电气控制系统设计基础电气控制电路的经验设计电气控制电路的经验设计电气控制电路的逻辑设计电气控制电路的逻辑设计n电气控制系统电气控制系统是机械设备的重要组成部分，了解电气控是机械设备的重要组成部分，了解电气控n制系统对于机械设备的正确安装、调整、维护与使用非常重要。制系统对于机械设备的正确安装、调整、维护与使用非常重要。n分析机床控制系统时应注意以下问题：分析机床控制系统时应注意以下问题： 了解机床主要技术性能及机械传动、液压和气动工作原理。了解机床主要技术性能及机械传动、液压和气动
2、工作原理。 弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。 初步掌握各电器的安装部位、作用及各操纵手柄、开关、初步掌握各电器的安装部位、作用及各操纵手柄、开关、 按钮的功能和操纵方法。按钮的功能和操纵方法。 注意了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种电器的注意了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种电器的 安装部位及作用，如行程开关、电磁铁等。安装部位及作用，如行程开关、电磁铁等。 分析时应结合说明书等技术资料将电路划分，逐一进行分分析时应结合说明书等技术资料将电路划分，逐一进行分 析，如各电动机的起动、制动、保护和联锁等。析，如各电动机的起动、制动、保
3、护和联锁等。n本章要求：本章要求：对典型生产机械电气控制线路进行分析，掌握阅读对典型生产机械电气控制线路进行分析，掌握阅读电气原理图的方法，培养读图能力，通过分析典型生产机械的电气原理图的方法，培养读图能力，通过分析典型生产机械的工作原理，为设计、安装、调试及维护打下基础。工作原理，为设计、安装、调试及维护打下基础。3.1 卧式车床电气控制电路卧式车床电气控制电路v分析主电路分析主电路 v分析控制电路分析控制电路 v分析辅助电路分析辅助电路 v分析联锁与保护环节分析联锁与保护环节 v总体检查总体检查SB6SB5KM3TCL1L2L3QSKM1M13380VSB1SB3FR1M23FR2KM2S
4、B2SB4U11V11W11AU12V12W12U13V13W13U23V23W23FU1KM2M33U31V32W336.3VFU4FU336VSA110VFU2KM2HL2HL1KM1U21V21W21W22U22V221357911SB7KM1FR1FR2KM313SQ1517KM11922325EL主电动机Y160M-4 11kW冷却电动机 JCB-25 90w快速电动机 NJ12-4 1.1kW33212729主电动机起停指示灯主电动机起停指示灯HL2行程开关，作进给限位保护行程开关，作进给限位保护SQ电源指示灯电源指示灯HL1控制变压器控制变压器TC冷却泵电动机起停冷却泵电动机起停
5、按钮按钮SB5SB6快速电动机点动按钮快速电动机点动按钮SB7主电动机起停按钮主电动机起停按钮SB1SB4接触器，快速电动机起动、停止用接触器，快速电动机起动、停止用快速电动机快速电动机接触器，作冷却泵电动机起停用接触器，作冷却泵电动机起停用冷却泵电动机冷却泵电动机M2接触器，作主电动机起动、停止用接触器，作主电动机起动、停止用KM1主电动机主电动机M1热继电器，作冷却泵电动机过载保热继电器，作冷却泵电动机过载保护用护用FR2熔断器，作短路保护熔断器，作短路保护FU1FU4热继电器，作主电动机过载保护用热继电器，作主电动机过载保护用FR1刀开关，电源引入刀开关，电源引入QS名称及用途名称及用途
6、符号符号CW6163B型卧式车床电气元件目录表型卧式车床电气元件目录表 符号符号名称及用途名称及用途KM2M3KM3L1L2L3QSKM1M13380VFR1M23FR2U11V11W11U12V12W12U23V23W23FU2KM4M33M31M32M33U14FU1U13V13W13KM2FR1KA主电动机冷却泵电动机快速电动机KTA3739V14W14RKM3KS13FU4TCSB15SB2SB313ELKM3KAnnKM27KM11119KM2KTKM1SB4KM5KM3SB5SB6KM2KM1SQKM4151721232529353133FR2273U15V15W15FU3KM53
7、U21V21W21U22V22W22SAFU59KM1KAKAKA237KSFKSZ 监视主回路负载的监视主回路负载的电流表电流表是是通过电流互感器通过电流互感器TA接入电路的。为接入电路的。为防止电动机起动电流对电流表防止电动机起动电流对电流表造成冲击造成冲击，线路中采用了一个，线路中采用了一个通电延时型时间继通电延时型时间继电器电器KT。当起动时，。当起动时，KT线圈通电，而线圈通电，而KT的延时的延时断开的动断触点尚未动作，电流互感器二次侧电断开的动断触点尚未动作，电流互感器二次侧电流只流经该触点构成闭合回路，电流表中没有电流只流经该触点构成闭合回路，电流表中没有电流流过。延时时间到，流
8、流过。延时时间到，KT延时断开的动断触点打延时断开的动断触点打开，此时电流流经电流表，能够反映出负载电流开，此时电流流经电流表，能够反映出负载电流的大小。的大小。 3.2 电气控制系统设计基础电气控制系统设计基础 生产机械一般由机械和电气两大部分组成。其中，电生产机械一般由机械和电气两大部分组成。其中，电气控制系统是生产机械的重要组成部分，对生产机械能否气控制系统是生产机械的重要组成部分，对生产机械能否正确、可靠和安全的工作起着决定性作用。正确、可靠和安全的工作起着决定性作用。 一个好的电气控制系统，必须既能满足生产机械的工一个好的电气控制系统，必须既能满足生产机械的工艺要求，又得符合经济性原
9、则，还得安全可靠、操作维护艺要求，又得符合经济性原则，还得安全可靠、操作维护方便。生产机械电气控制系统设计的合理与否，将直接影方便。生产机械电气控制系统设计的合理与否，将直接影响其工作性能及先进性。响其工作性能及先进性。 由各种低压电器组成的电气控制线路，具有线路简单、由各种低压电器组成的电气控制线路，具有线路简单、维修方便、成本低等特点，广泛应用于生产设备电气控制领维修方便、成本低等特点，广泛应用于生产设备电气控制领域。域。 电气控制系统设计的基本任务：电气控制系统设计的基本任务：根据生产机械对控制系根据生产机械对控制系统的要求设计和编制设备的制造、使用和维修过程中所必须统的要求设计和编制设
10、备的制造、使用和维修过程中所必须的图纸、资料，主要包括电气原理图、电气元件布置图、安的图纸、资料，主要包括电气原理图、电气元件布置图、安装接线图等，编制外购元件目录、材料消耗清单，编写说明装接线图等，编制外购元件目录、材料消耗清单，编写说明书等资料。书等资料。 电气控制系统设计主要包括电气控制系统设计主要包括电气原理图设计电气原理图设计和和电气工艺电气工艺设计设计两大部分内容。两大部分内容。电气原理图设计电气原理图设计是为满足生产机械及其是为满足生产机械及其工艺要求而进行的电路设计，决定了生产机械的实用性和先工艺要求而进行的电路设计，决定了生产机械的实用性和先进性，是电气控制系统设计的核心；进
11、性，是电气控制系统设计的核心；电气工艺设计电气工艺设计是为电气是为电气控制装置的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产施控制装置的制造、使用、运行及维修的需要而进行的生产施工设计，如开关柜柜体设计、布线工艺设计等。电气工艺设工设计，如开关柜柜体设计、布线工艺设计等。电气工艺设计必须在电气原理图设计完成后，根据工程现场实际要求，计必须在电气原理图设计完成后，根据工程现场实际要求，合理考虑。合理考虑。 电气设计的技术条件电气设计的技术条件通常以设计任务书形式表达，根据总体技术方案拟定，是整个电气设计的依据，也是竣工验收的依据。在任务书中，除了简要说明设计的目的、用途、工艺过程、动作要求、技术性能
12、、传动参数及现场工作条件外，还须说明以下内容： 1）控制精度、生产效率要求； 2）用户供电系统的电压等级、频率、容量及电流种类； 3）电气传动的基本特性，如电动机的数量和用途、负载特性、调速范围及起动、制动要求等； 4）电气控制的特性，如自动化程度、电气控制的基本方式、自动工作循环的组成、自动控制的动作顺序、联锁条件及保护等； 拟定电气设计任务书。拟定电气设计任务书。 确定电气传动控制方案与控制方式。确定电气传动控制方案与控制方式。 确定电动机的类型、容量转速，选择具体型号。确定电动机的类型、容量转速，选择具体型号。 设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系。设计电气控制原理框图，确定各部分
13、之间的关系。 设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。 选择电气元件，制定元器件明细表。选择电气元件，制定元器件明细表。 编写设计说明书。编写设计说明书。 5）有关操作方面的要求，如操作台的布置、操作按钮的设置 和作用、测量仪表的种类、故障报警及照明等要求；6）机床主要执行电器的布置草图等；7）目标成本、经费限额，工期、验收标准及方式。 电气工艺设计电气工艺设计的主要目的在于方便电气控制装置的制的主要目的在于方便电气控制装置的制造，实现原理图设计的各项技术指标，为设备调试、使用和维造，实现原理图设计的各项技术指标，为设备调试、使用和维护提供必要的图纸资料
14、。其主要内容包括：护提供必要的图纸资料。其主要内容包括： u 根据电气原理图和选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图和总接线图。总接线图应体现电动机、执行电器、电器箱组件、操作台、电源和检测元件的分布状况以及各部分间接线关系，供装配、调试及日常维护用。u按照原理框图或划分的组件进行统一编号，绘制各组件原理图，列元件目录表，并根据总图编号统计各组件进出线号。 u根据组件原理电路及选定的元件目录表，设计组件装配图、接线图，图中应反映各电器元件的安装方式与接线方式。 u根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准电器安装零件图。u设计电气箱。 u 根据总图、组件原理图等资料，
15、汇总后列出外购清单、 标准件清单和主要材料消耗定额等。 u 编写使用维护说明书。电气控制系统设计的基本要求如下：电气控制系统设计的基本要求如下： 熟悉所设计生产机械的总体技术要求，了解其工作过程，搞清其它系统对电气控制系统的技术要求。 妥善处理机械与电气的关系，通过技术、经济分析，选择性价比最高的方案。 在满足要求的情况下，设计尽量简单合理、技术先进、工作可靠和维修方便，使“平均无故障时间”指标高。 合理选用电器元件，尽可能选用相同的元件品种和规格。 对于新技术、新工艺要采取谨慎积极的态度。 设计要贯彻最新国家标准。 拖动方式选择拖动方式选择 电力拖动方式有单机拖动和多机拖动两种电力拖动方式有
16、单机拖动和多机拖动两种 。电力拖动发展趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机拖动方式，缩短机械传动链，提高传动效率，便于自动化。 调速方式选择调速方式选择 生产机械从生产工艺和节能等方面考虑往往要求能够调速，不同的设备有不同的调速范围和精度要求，不同的调速性能应选用不同的调速方案。 以电动机作为原动机拖动机械设备运动的拖动方式叫做电力拖动，也称电气传动。 电力拖动方案电力拖动方案是指根据生产机械的结构、负载特性、工艺要求、工程技术条件等具体情况来确定电动机的数量、类型、拖动方式，并拟定电动机的控制要求，作为电气控制原理图设计和元件选择的基础和先决条件。电力拖动系统由电动机、电源装置和控制装
17、置组成。 对于一般中小型生产机械，无特殊调速指标要求时，应优先选用简单、经济、可靠的三相鼠笼式异步电动机，配以适当级数的齿轮变速箱或液压调速系统。若需进一步简化结构、提高传动效率、扩大调速范围，如调速范围D=23、调速级数4时，可采用双速或多速鼠笼式异步电动机。 对于大型、重型生产机械和精密机械，应尽可能采用电气无级调速，一般采用晶闸管-直流电动机调速系统或交流电动机变频调速系统，直流电动机结构复杂、造价高、维护困难，变频调速技术已日益成熟。 变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使生产机械的自动化程度和生产效率大为提高，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。传动方式与其
18、负载特性相适应传动方式与其负载特性相适应 在确定机床电力传动方案时，必须对电力传动的调速性在确定机床电力传动方案时，必须对电力传动的调速性质和其负载特性进行分析，找出电动机在整个调速范围内转质和其负载特性进行分析，找出电动机在整个调速范围内转矩、功率与转速的关系矩、功率与转速的关系T=f（n）；）；P=f（n）。确定负载需。确定负载需要要恒功率传动恒功率传动，还是，还是恒转矩传动恒转矩传动 。电动机的起制动和正反转的要求电动机的起制动和正反转的要求 在机床的传动控制中，在机床的传动控制中，采用电气控制电动机的起制动和采用电气控制电动机的起制动和正反转是较为简单的一种控制方式正反转是较为简单的一
19、种控制方式。对于一般较小容量的电。对于一般较小容量的电动机，其容量不超过供电变压器容量的动机，其容量不超过供电变压器容量的20%，一般可采用直，一般可采用直接起动。接起动。 在确定控制方案时，需要综合考虑各方案的性能、成本、在确定控制方案时，需要综合考虑各方案的性能、成本、寿命、发展趋势等因素，主要遵循以下原则：寿命、发展趋势等因素，主要遵循以下原则：l自动化程度要与国情相适应。尽可能选用最新科技成果，同自动化程度要与国情相适应。尽可能选用最新科技成果，同时要与企业自身经济实力相适应。时要与企业自身经济实力相适应。l控制方式应与设备通用化和专用化的程度相适应。对于工作控制方式应与设备通用化和专
20、用化的程度相适应。对于工作程序固定，无需经常改变程序的普通生产机械，可采用继电程序固定，无需经常改变程序的普通生产机械，可采用继电接触器控制系统，控制方法简单，价格便宜，能够控制的功接触器控制系统，控制方法简单，价格便宜，能够控制的功率较大；对于要求较复杂的控制对象，或经常变换工序和加率较大；对于要求较复杂的控制对象，或经常变换工序和加工对象的设备，可采用数字控制或可编程序控制器控制系统。工对象的设备，可采用数字控制或可编程序控制器控制系统。l控制方式随控制过程的复杂程度而变化。根据控制要求及控控制方式随控制过程的复杂程度而变化。根据控制要求及控制过程的复杂程度，可采用分散控制或集中控制，但单
21、机的制过程的复杂程度，可采用分散控制或集中控制，但单机的控制方式和基本控制环节应尽量保持一致，以简化设计和制控制方式和基本控制环节应尽量保持一致，以简化设计和制造过程。造过程。l控制系统的工作方式，应在经济、安全的前提下，最大限度 地满足工艺要求。控制方案选择，应考虑采用自动、半自动 循环，并考虑手动调整、联锁、安全保护、故障诊断、信号 指示、照明等。l控制电路的电源必须可靠。简单控制电路可直接用电网电 源；较复杂电路的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降 低故障率；自动化程度较高的生产设备，可采用直流电源， 有助于节省安装空间，方便与无触点元件连接，使元件动作 平稳，操作维修也安全。 时间控
22、制方式：时间控制方式：利用时间继电器或可编程逻辑控制器的延时单元将感测系统接收到的输入信号经过一段时间的延时后再发出输出信号，从而实现电路的切换。速度控制方式：速度控制方式：利用速度继电器或测速发电机，直接或间接的检测某机械部件的运动速度，按照速度原则实现电路的控制。电流控制方式：电流控制方式：借助于电流继电器，其动作反映了某一电路中电流的变化，从而实现按电流原则的控制。行程控制方式：行程控制方式：利用生产机械的运动部件与事先安排好位置的行程开关或接近开关进行配合，达到位置控制的作用。控制方式主要有时间控制、速度控制、电流控制控制方式主要有时间控制、速度控制、电流控制及行程控制及行程控制 在电
23、力拖动方案和控制方案确定后，即可着手进行电控线路具体设计。在设计时应遵循以下原则： 1最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求最大限度满足生产机械和工艺对电控系统的要求 首先弄清设备需满足的生产工艺要求，对设备工作情况作全面了解。深入现场调研，收集资料，结合技术人员及现场操作人员经验，作为设计基础。2在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济在满足生产工艺要求前提下，力求使控制线路简单、经济 （1）尽量选用标准电器元件，减少电器元件数量，选用同型号电器元件以减少备用品数量。 （2）尽量选用标准的、常用的或经过实践考验的典型环节或基本电控线路。（3）尽量减少不必要的触点，以简化线路。）
24、尽量减少不必要的触点，以简化线路。 在满足工艺要求前提下，元件越少，触点数量越少，线路越简单。可提高工作可靠性，降低故障率。常用减少触点数目的方法：常用减少触点数目的方法： 合并同类触点。合并同类触点。KM1KM2KM1KM2 利用转换触点方式。利用转换触点方式。KM1KM1 利用二极管的单向导电性减少触点数目。利用二极管的单向导电性减少触点数目。KM1KM2 2KM1KM2KM2KM2 利用逻辑代数方法减少触点数目。利用逻辑代数方法减少触点数目。 KM例：例：KMKMKMKMKMKM1KM2KM1KM2（4）尽量缩短连接导线的数量和长度）尽量缩短连接导线的数量和长度 设计时，应考虑各电器元件
25、之间的实际接线，特别要注意设计时，应考虑各电器元件之间的实际接线，特别要注意电气柜、操作台和按钮、限位开关等元件之间的连接线。电气柜、操作台和按钮、限位开关等元件之间的连接线。 图图(a)接线不合理，从电气柜到操作台需接线不合理，从电气柜到操作台需4根导线。图根导线。图(b)接接线合理，从电气柜到操作台只需线合理，从电气柜到操作台只需3根导线。根导线。KM(a)KM(b)KMKM注意：注意：同一电器的不同触点在线路中应尽可能具有公共连接线。以减少导线段数和缩短导线长度，如 （5）线路工作时，除必要的电器元件必须通电）线路工作时，除必要的电器元件必须通电外，其余尽量不通电以节约电能。外，其余尽量
26、不通电以节约电能。图（图（a）和（）和（b）都可作为定子串电阻降压起动的控制线路，但）都可作为定子串电阻降压起动的控制线路，但（b）要比（）要比（a）更合理，在接触器）更合理，在接触器KM2线圈得电后，通过的线圈得电后，通过的KM2辅助常闭触头使辅助常闭触头使KM和和KT线圈失电。线圈失电。 SB1KM1KM1KTKTKM2 2KTKM2 2KM2SB1KM1KM1KTKM2 2KM2(a)(b)原则原则3保证控制电路工作可靠和安全保证控制电路工作可靠和安全最主要的是选择可靠的电器元件。同时，设计时要注意几点：（1）正确连接电器元件的触点）正确连接电器元件的触点 同一电器元件的常开和常闭触点靠
27、得很近，如果分别接在电源同一电器元件的常开和常闭触点靠得很近，如果分别接在电源不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧不同相上，当触点断开产生电弧时，可能在两触点间形成飞弧造成电源短路。（造成电源短路。（a）图接线错误，应改为（）图接线错误，应改为（b）形式。）形式。(a)(b)（2）正确连接电器线圈）正确连接电器线圈 在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，在交流线路中，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也不允许两个电器元件的线圈串联。也不允许两个电器元件的线圈串联。若需两个电器需同时工作，其线圈应并联连接，如图若需两个电器需同时工作，其线圈应并联连接，如图 (b)
28、示。示。KM2KM1KM2KM1(a)(b) 图图(a)中，两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接中，两电感量相差悬殊的直流电压线圈不能直接并联！并联！解决办法：解决办法：在在KA线圈电路中单独串接线圈电路中单独串接KM的常开的常开触点，如图触点，如图(b)示。示。（3）避免出现寄生电路）避免出现寄生电路 线路工作时，发生意外接通的电路称为线路工作时，发生意外接通的电路称为寄生电路寄生电路。 寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动寄生电路破坏电器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作，如下图：作，如下图：解决办法：将指示灯与其相应的接触器线圈并联。解决办法：将指示灯与其相应的接触器线
29、圈并联。SB1KMELKM（4）应尽量）应尽量避免许多电器依次动作避免许多电器依次动作才能接通另才能接通另 一电器的现象。一电器的现象。KA1(a)(b)KM1KA2KA3KA4KA1KA2KA3KA1KM1KA2KA3KA4KA1KA2KA3（5）在可逆线路中，正反向接触器间要有）在可逆线路中，正反向接触器间要有电气联锁和机械联锁电气联锁和机械联锁。（6）线路应能适应所在电网的情况线路应能适应所在电网的情况，并据此决定电动机起动方 式是直接起动还是间接起动。（7）应充分考虑继电器触点的接通和分断能力应充分考虑继电器触点的接通和分断能力。若要增加接通能 力，可用多触点并联；若要增加分断能力，可
30、用多触点串联。原则原则4保证电气控制线路工作的安全性保证电气控制线路工作的安全性 应有完善的保护环节，保证设备安全运行。常用有短路、过流、过载、失压、弱磁、超速、极限保护等。原则原则5应使操作、维护、检修方便应使操作、维护、检修方便具体安装与配线时，电器元件应留备用触点，必要时留备用元件；为检修方便，应设置电气隔离，避免带电检修；为调试方便，控制应简单，能迅速实现从一种方式到另一种方式的转换。设置多点控制，便于在生产机械旁调试；操作回路较多时，如要求正反转并调速，应采用主令控制器，不要用许多按钮。 电气控制线路设计完成后，应选择所需要的控制电器。正确、合理的选用元器件是控制线路安全、可靠工作的
31、保证。选用的基本原则如下：选用的基本原则如下： 按对电器元件的功能要求确定电器元件的类型按对电器元件的功能要求确定电器元件的类型。例如，在继电接触器控制系统中，当元件用于通断较大功率的主电路时，应选用交流接触器；若元件用于切换较小功率的控制电路时，可以选择中间继电器；若伴有延时要求，则应选用时间继电器。 确定电器元件承载能力的临界值及使用寿命确定电器元件承载能力的临界值及使用寿命。根据电器控制的电压、电流及功率的大小确定电器元件的规格。 确定电器元件预期的工作环境及供应情况确定电器元件预期的工作环境及供应情况，如防油、防尘、防水、防爆及货源情况。 确定电器元件在应用中所要求的可靠性。确定电器元
32、件在应用中所要求的可靠性。确定用以改善元器件失效率用的老化或其它筛选试验；采用与可靠性预计相适应的降额系数；进行一些必要的计算或校核。 确定电器元件的使用类别。确定电器元件的使用类别。电器元件的选择电器元件的选择 2. 熔断器的选用熔断器的选用 选择熔断器，主要是选择熔断器的种类、额定电压、选择熔断器，主要是选择熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。 额定电压是根据所保护电路的电压来选择的。额定电压是根据所保护电路的电压来选择的。熔体电熔体电流的选择是熔断器选择的核心。流的选择是熔断器选择的核心。1. 按钮的选用按钮的选用 目前按钮在结
33、构上有多种形式：旋钮式目前按钮在结构上有多种形式：旋钮式用手扭动用手扭动旋转进行操作；指示灯式旋转进行操作；指示灯式按钮内可装入按钮内可装入指示灯指示灯显示信显示信号；紧急式号；紧急式装有蘑菇形钮帽，以表示紧急操作。装有蘑菇形钮帽，以表示紧急操作。 选择按钮，主要根据使用场合所需要的选择按钮，主要根据使用场合所需要的触点数、触触点数、触点型式及颜色点型式及颜色来进行。来进行。 一般一般“绿色绿色”表示表示起动起动，“红色红色”表示表示停止停止， “黑黑色色”表示点动，表示点动，“蓝色蓝色”表示表示复位复位。 (1) 对于如照明线路等对于如照明线路等没有冲击电流的负载没有冲击电流的负载，应使熔体
34、的，应使熔体的额定电流等于或稍大于线路的工作电流额定电流等于或稍大于线路的工作电流I，即，即 IRI 式中式中 IR熔体额定电流；熔体额定电流； I 工作电流。工作电流。 (2) 对于对于一台异步电动机一台异步电动机，熔体可按下列关系选择：，熔体可按下列关系选择： IR =（1.52.5）Ied 或或 IR = IST/2.5 式中式中 Ied电动机的额定电流；电动机的额定电流； Ist 电动机的起动电流。电动机的起动电流。 (3) 对于多台电动机对于多台电动机，共用一个熔断器保护，熔体按下列，共用一个熔断器保护，熔体按下列关系选择：关系选择： IR Im/2.5 式中式中 Im可能出现的最大
35、电流可能出现的最大电流 选择熔断器，主要分下面选择熔断器，主要分下面几种几种情况情况:如果如果几台电动机不同时起动几台电动机不同时起动，则，则Im为容量最大为容量最大的一台电动机的起动电流，加上其它台电动机的一台电动机的起动电流，加上其它台电动机的额定电流。的额定电流。 如果如果几台电动机同时起动几台电动机同时起动，则，则Im为所有电动机起动电流的和。为所有电动机起动电流的和。 例如例如: 有两台电动机，有两台电动机， 一台电动机额定电流为一台电动机额定电流为14.6A；一台为；一台为4.64A，起动电流都为额定电流的，起动电流都为额定电流的7倍。若共用一个熔断器进行倍。若共用一个熔断器进行短
36、路保护，试选择熔体电流。短路保护，试选择熔体电流。 若两台电动机不同时起动，则熔体电流若两台电动机不同时起动，则熔体电流: IR(14.67+4.64)/2.5 = 42.7 A 可选用可选用RL1-60型熔断器，配用型熔断器，配用50A的熔断体。的熔断体。 若两台电动机同时起动，则熔体电流若两台电动机同时起动，则熔体电流: IR(14.6+4.64)7/2.5 = 53.9 A 再查手册确定出熔断器的型号。再查手册确定出熔断器的型号。 3. 热继电器的选用热继电器的选用 热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其型号与规格。热继电器热元件
37、的额定电流型号与规格。热继电器热元件的额定电流IRT应接近或略大于应接近或略大于电动机的额定电流电动机的额定电流Ied，即，即 IRT =（0.951.05）Ied 在一般情况下，可选用两相结构的热继电器，对在电网在一般情况下，可选用两相结构的热继电器，对在电网电压严重不平衡、工作环境恶劣条件下工作的电动机，可选电压严重不平衡、工作环境恶劣条件下工作的电动机，可选用三相结构的热继电器，对于三角形接线的电动机，为了实用三相结构的热继电器，对于三角形接线的电动机，为了实现断相保护，则可选用带断相保护装置的热继电器。现断相保护，则可选用带断相保护装置的热继电器。 如遇到下列情况，选择的热继电器热元件
38、的电流要比电如遇到下列情况，选择的热继电器热元件的电流要比电动机额定电流高一些，以便来进行保护：动机额定电流高一些，以便来进行保护： 1) 电动机负载惯性转距非常大，起动时间长。电动机负载惯性转距非常大，起动时间长。 2) 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。 3) 电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等设备。电动机拖动的为冲击性负载，如冲床、剪床等设备。 4. 接触器的选用接触器的选用选择接触器主要考虑以下技术数据：选择接触器主要考虑以下技术数据：1) 电源种类：交流或直流。电源种类：交流或直流。2) 主触点额定电压、额定电流。主触点额定电压、额定电流。
39、3) 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。4) 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。5) 额定操作频率（次额定操作频率（次/h），即允许的每小时接通的最多次数。），即允许的每小时接通的最多次数。但在实际选择交流接触器时但在实际选择交流接触器时, 应主要考虑以下两点应主要考虑以下两点: 电磁线圈的额定电压电磁线圈的额定电压; 主触点允许通过的额定电流。主触点允许通过的额定电流。5. 中间继电器的选用中间继电器的选用主要考虑主要考虑: 触点的数量和种类。触点的数量和种类。6. 时间继电器的选用时间继电器的选用主要考虑主要考虑: 延
40、时方式。延时方式。7. 控制变压器的选用控制变压器的选用 当控制线路所用电器较多，线路较为复杂时，一般需采当控制线路所用电器较多，线路较为复杂时，一般需采用经变压器降压的控制电源，提高线路的安全可靠性。控制用经变压器降压的控制电源，提高线路的安全可靠性。控制变压器主要根据所需要变压器容量及一次侧、二次侧的电压变压器主要根据所需要变压器容量及一次侧、二次侧的电压等级来选择。控制变压器可根据以下两种情况确定其容量：等级来选择。控制变压器可根据以下两种情况确定其容量： （1）依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算。一般）依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算。一般可根据下式计算：可根据下式计算：
41、 PT KTPxc （4-2） 式中式中 PT 所需变压器容量（所需变压器容量（VA）；）； KT 变压器容量储备系数，变压器容量储备系数，KT =1.11.25； Pxc 控制线路最大负载时工作的电器所需的总功控制线路最大负载时工作的电器所需的总功率（率（VA）。）。 显然对于交流电器（交流接触器、交流中间继电器及交显然对于交流电器（交流接触器、交流中间继电器及交流电磁铁等），流电磁铁等），Pxc 应取吸持功率值。应取吸持功率值。 （2）变压器的容量应满足已吸合的电器在又起动吸合另一）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，可根据下面公式计算：些电器时仍能吸合，可根据
42、下面公式计算： PT0.6Pxc+1.5PST （4-3） 式中式中PST同时起动的电器的总吸持功率（同时起动的电器的总吸持功率（VA）。）。 最后所需变压器容量，应由式（最后所需变压器容量，应由式（4-2）和式（）和式（4-3）中所计算出的最大容量决定。中所计算出的最大容量决定。 所谓经验设计法，是根据生产机械工艺要求和生产过所谓经验设计法，是根据生产机械工艺要求和生产过程，选用成熟的程，选用成熟的典型电路或基本控制环节典型电路或基本控制环节，合理，合理确定各个确定各个控制环节之间的关系控制环节之间的关系，适当配置，适当配置联锁和保护环节联锁和保护环节，不断，不断修修改完善改完善，使其成为一
43、个满足控制要求的完整电路。该设计，使其成为一个满足控制要求的完整电路。该设计方法简单、易掌握，但速度慢方法简单、易掌握，但速度慢，必要时需对电气控制线路，必要时需对电气控制线路进行进行模拟实验模拟实验，适用于不太复杂的电气控制线路适用于不太复杂的电气控制线路，对于经，对于经验丰富的电气设计人员能较快地完成设计任务。验丰富的电气设计人员能较快地完成设计任务。经验设计法的步骤经验设计法的步骤 收集和分析国内外相同类型生产机械的电气控制电路，使控制系统满足设计原则。 根据生产机械对电气控制电路的要求，首先设计各个独立环节的控制电路，然后由各个控制环节之间的关系进一步拟定联锁控制及辅助电路。一般，生产
44、机械的电气控制电路设计包括主电路、控制电路和辅助电路等部分的设计。1）主电路设计：主要考虑电动机的起动、制动、点动、正反转和调速等。2）控制电路设计：主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生产工艺要求，包括基本控制线路和实现加工过程自动化或半自动化控制等特殊部分的设计。3）辅助电路设计：主要考虑如何完善整个控制电路的设计，包括各种联锁环节、信号、照明及短路、过载、零压等各种保护环节。 合理选择各种电器元件，综合审查所设计电路能否满足系统要求，在条件允许的情况下，进行模拟试验，克服在工作过程中因误动作而产生的事故因素，逐步完善整个电器控制电路的设计。若无合适的典型电路和基本环节，则根据机械工艺要
45、求和生产过程自行设计，边分析边画图，将输入主令信号适当转换，在一定条件下得到执行元件所需的工作信号，然后套用典型控制线路完成设计。设计过程中，应随时增减电器元件和触点，以满足给定的工作条件，经反复修改得到理想的控制线路。经验设计法的特点经验设计法的特点 设计过程需要逐步完善，设计的线路可能不是最简，所用触头不一定最少，一般不易获得最佳方案，但该方法较简单，容易掌握，使用较广。 需反复修改、简化，因此设计速度会受影响。 设计需要一定的经验才能进行，往往会因考虑不周而影响电路的可靠性。 一般需要进行模拟试验。 经验设计法要求电气设计人员不仅需要具备系统的基础理论、分析问题和解决问题的能力，而且学习
46、和接受新知识的能力得强，还应深入生产一线，了解生产机械工作过程，提高实际工作能力和实践经验。控制电路电源选择控制电路电源选择在电气控制线路比较简单、电器元件不多的情况下，尽可能以主回路电源作为控制回路电源，即直接用交流380V或220V，以简化供电设备；对于比较复杂的控制线路，从安全角度考虑，控制电路应采用控制电路电源用变压器，将控制电压由交流380V、220V降至110V、48V或24V等；生产机械的照明电路及信号等指示电路采用36V以下电源。一般，电路中不同的电压等级都由同一个控制变压器来实现。直流控制线路多用220V或110V供电；对于直流电磁铁、电磁离合器，常用24V直流电源供电。控控
47、 制制 电电 路路 类类 型型常用的电压值（常用的电压值（V）电源设备电源设备交流电力传动的控制电路比较简单交流电力传动的控制电路比较简单者，电磁线圈者，电磁线圈5个以下个以下交流交流380、220直接采用动力电源直接采用动力电源220、110采用控制变压器采用控制变压器交流电力传动的控制电路比较复杂交流电力传动的控制电路比较复杂者者48、36、24、6采用电源变压器采用电源变压器照明及信号指示电路照明及信号指示电路直流电力传动的控制电路直流电力传动的控制电路直流直流220、110整流器整流器直流电磁铁及离合器的控制电路直流电磁铁及离合器的控制电路24整流器整流器电源选择具体如下表所示。电源选
48、择具体如下表所示。 对于三相鼠笼式异步电动机，要考虑的主要问题是：对于三相鼠笼式异步电动机，要考虑的主要问题是：根据工艺要求，如何选择主电路电动机的起动方式，正反根据工艺要求，如何选择主电路电动机的起动方式，正反转控制及主电路的保护环节。这些控制方式及保护环节，转控制及主电路的保护环节。这些控制方式及保护环节，在前面几章已进行了分析介绍，关键在于设计时应注意以在前面几章已进行了分析介绍，关键在于设计时应注意以下几方面的问题。下几方面的问题。（1）确定电动机是全压起动还是降压起动。）确定电动机是全压起动还是降压起动。 全压起动必须满足电源变压器容量足够大的条件，也全压起动必须满足电源变压器容量足
49、够大的条件，也可用经验公式来确定。若条件满足时，才能全压起动，反可用经验公式来确定。若条件满足时，才能全压起动，反之必须采用降压起动。全压起动的条件为：之必须采用降压起动。全压起动的条件为： 主电路设计主电路设计egIIeebP4S43Seb电源变压器额定容量（电源变压器额定容量（kVA）Ig 电动机全压起动电流（电动机全压起动电流（A）Ie 电动机额定电流（电动机额定电流（A）Pe电动机额定功率（电动机额定功率（kW） （2）对于正反转控制方式，应防止误操作而引起的电源）对于正反转控制方式，应防止误操作而引起的电源相间短路，必须在控制电路中考虑互锁保护。相间短路，必须在控制电路中考虑互锁保护
50、。 （3）必须注意主电路的熔断保护、过载保护及其它保护）必须注意主电路的熔断保护、过载保护及其它保护元件的选择与设置。元件的选择与设置。 （4）主电路与控制电路应保持严格的对应关系。）主电路与控制电路应保持严格的对应关系。 继电器控制线路有一个共同的特点，就是通过触点的继电器控制线路有一个共同的特点，就是通过触点的“通通”和和“断断”控制电动机或其他电气设备来完成运动机控制电动机或其他电气设备来完成运动机构的动作的。即使是复杂的控制线路，很大一部分也是动构的动作的。即使是复杂的控制线路，很大一部分也是动合和动断触点组合而成的。为了设计方便把它们的相互关合和动断触点组合而成的。为了设计方便把它们
