电气控制线路的设计课件.pptx

1、 1第三章第三章 电气控制线路的设计电气控制线路的设计3.3 3.3 常用电器元件的选择常用电器元件的选择 3.3.1 3.3.1 接触器的选择接触器的选择 3.3.2 3.3.2 电磁式继电器的选择电磁式继电器的选择 3.3.3 3.3.3 热继电器的选择热继电器的选择 3.3.4 3.3.4 时间继电器的选择时间继电器的选择 3.3.5 3.3.5 主令电器的选择主令电器的选择 3.3.6 3.3.6 熔断器的选择熔断器的选择 3.3.7 3.3.7 自动空气开关的选择自动空气开关的选择3.4 3.4 电气控制线路设计举例电气控制线路设计举例 3.4.1 3.4.1 电气控制线路的设计方法

2、电气控制线路的设计方法 3.4.2 3.4.2 电气控制线路设计实例电气控制线路设计实例 2第三章第三章 电气控制线路的设计电气控制线路的设计设计方法设计方法:1.一般设计法：一般设计法：经验设计法，根据生产工艺要求，利经验设计法，根据生产工艺要求，利用已用已 知的知的各种典型的控制环节各种典型的控制环节直接设计要求的控制线路。直接设计要求的控制线路。要求：要求：设计人员熟悉大量的控制线路；设计人员熟悉大量的控制线路；掌握多种典型的控制线路的设计资料；掌握多种典型的控制线路的设计资料；具有丰富的设计经验。具有丰富的设计经验。2.逻辑设计法：逻辑设计法：将控制电路中的各种低压电器的通与将控制电路

3、中的各种低压电器的通与断、断、闭合与断开等都看成逻辑变量，并用逻辑函数关系闭合与断开等都看成逻辑变量，并用逻辑函数关系 式表示，然后通过简化再绘制相应的控制线路。式表示，然后通过简化再绘制相应的控制线路。特点：特点：设计方法难度大，设计过程复杂。设计方法难度大，设计过程复杂。33.1 电气控制线路设计的一般原则原则：原则：1、最大限度满足机械和工艺要求，2、保证控制线路工作安全、可靠，3、控制线路经济、简单，4、设置必要的保护环节3.1.1 3.1.1 最大限度满足机械和工艺要求最大限度满足机械和工艺要求 电气控制线路是为整个生产机械和工艺过程服务的，需要满足生产机械的工艺要求、工作过程、工作

4、方式以及生产机械所需要的保护等 43.1.2 保证控制线路工作安全、可靠a、电器元件的选择、电器元件的选择1.保证控制线路工作的安全和可靠保证控制线路工作的安全和可靠，2.控制线路力求简单、控制线路力求简单、经济。经济。5 在交流控制线路中，不能串联接入两个电器线圈在交流控制线路中，不能串联接入两个电器线圈，即使外，即使外加电压是两个线圈额定电压之和也不允许。加电压是两个线圈额定电压之和也不允许。因为每个线圈上所因为每个线圈上所分配的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总有先后，先吸分配的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总有先后，先吸合的电器磁路先闭合，其阻抗比没吸合的电器大，电感显著增合的电

5、器磁路先闭合，其阻抗比没吸合的电器大，电感显著增加，线圈上的电压也相应增大，故没吸合电器的线圈的电压达加，线圈上的电压也相应增大，故没吸合电器的线圈的电压达不到吸合值。同时电路电流将增加，有可能烧毁线圈。因此两不到吸合值。同时电路电流将增加，有可能烧毁线圈。因此两个线圈需同时动作时，线圈应并联连接。个线圈需同时动作时，线圈应并联连接。K1K2KMb.正确连接电器的线圈正确连接电器的线圈 6电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图图中直流电磁铁中直流电磁铁YAYA与继电器与继电器K K并联，在接通电源时可正并联，在接通电源时可正常工作，但在断

6、开电源时，由于电磁铁线圈的电感常工作，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。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。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。7 在设计控制电路时，在设计控制电路时，电器线圈的一端应电器线圈的一端应接在电源的同一端接在电源的同一端(如图所示如图所示)。继电器、接触。继电器、接触器以及其它电器的线圈一端统一接

7、在电源的同器以及其它电器的线圈一端统一接在电源的同一侧，使所有电器的触点在电源的另一侧。这一侧，使所有电器的触点在电源的另一侧。这样当某一电器的触点发生短路时，不致引起电样当某一电器的触点发生短路时，不致引起电源短路。同时也为安装接线方便。源短路。同时也为安装接线方便。SQSQKKM 8同一电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，同一电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。以免在触头断开不能分别接在电源的不同相上。以免在触头断开时很可能形成电弧，造成电源短路。时很可能形成电弧，造成电源短路。c.c.正确连接电器触头正确连接电器触头K1K2SQSQSQSQK1K2限位开关

8、的触头连接不正确 9 d.d.线路中应尽量减少多个电器元件一次动作线路中应尽量减少多个电器元件一次动作后才能接通另一个元件，提高工作的可靠性。后才能接通另一个元件，提高工作的可靠性。10e.e.电器线圈回路不能串接自身的动断触头电器线圈回路不能串接自身的动断触头 11f.f.防止寄生电路防止寄生电路 控制线路在工作中控制线路在工作中出现意外接通的电路叫出现意外接通的电路叫寄生电路。寄生电路会寄生电路。寄生电路会破坏线路正常的工作，破坏线路正常的工作，造成误动作。造成误动作。12g.g.应考虑电器触头的接通和分断能力。若容量不应考虑电器触头的接通和分断能力。若容量不够，可在线路中增加中间继电器，

9、或增加线路中触够，可在线路中增加中间继电器，或增加线路中触头数目。增加接通能力用多触头并联连接头数目。增加接通能力用多触头并联连接;增加分增加分断能力则用多触头串联连接。断能力则用多触头串联连接。h.h.在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间不仅要有电气互锁，还要有机械互锁。不仅要有电气互锁，还要有机械互锁。13 i i.应考虑电器触头的应考虑电器触头的“竞争竞争”问题。问题。同一继同一继电器的常开触头和常闭触头有电器的常开触头和常闭触头有“先断后合先断后合”型和型和“先合后断先合后断”型。如果触头的动作先后发生型。如果触头的动作先后发生“竞竞争争”的

10、话，电路工作则不可靠。的话，电路工作则不可靠。j j.设计的电路要适应所在电网情况。根据电网设计的电路要适应所在电网情况。根据电网容量的大小、电压、频率的波动范围以及允许的容量的大小、电压、频率的波动范围以及允许的冲击电流值等决定电动机的起动方式冲击电流值等决定电动机的起动方式(直间接起直间接起动动)。143.1.3在满足生产工艺要求的前提下，控制线路力求经济、简单。(1)(1)尽量减少触头的数目。尽量减少触头的数目。当控制的支路数较多，而触点数目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不够时，可采用中间继电器增加控制支路的数量。制支路的数量。15(2)尽量减少连接导线。尽

11、量减少连接导线。设计控制电路时，应考虑电器元件的设计控制电路时，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，如图实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不是不合理的。合理的。按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，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，如图出线，如图b所示。所示。SB1SB2KMKMSB1SB2KMKM 16 (3)(3)控制

12、线路在工作时，除必要的电器元控制线路在工作时，除必要的电器元件必须长期通电外，件必须长期通电外，其余电器应尽量不长期其余电器应尽量不长期通电，以延长电器的使用寿命和节约电能。通电，以延长电器的使用寿命和节约电能。(4)(4)应尽量缩减电器元件的数量，要采用应尽量缩减电器元件的数量，要采用标准件，并尽可能选用相同型号。标准件，并尽可能选用相同型号。17u3.1.4设置必要的保护环节 a.短路保护短路保护 电路发生短路时的电路发生短路时的危害危害，短路电流会，短路电流会引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电动机和电路中的各种电气设动力，使电动机和电路中的各种

13、电气设备产生机械性损坏，备产生机械性损坏，图图a为采用熔断器作短路保护的电路。为采用熔断器作短路保护的电路。图图b为采用断路器作为短路保护和过载为采用断路器作为短路保护和过载保护的电路。保护的电路。若主电动机容量较小，若主电动机容量较小，主电路中的主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护熔断器可同时作为控制电路的短路保护若主电动机容量较大，若主电动机容量较大，则控制电路则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。一定要单独设置短路保护熔断器。若主电路采用三相四线制或对变压若主电路采用三相四线制或对变压器采用中性点接地的三相三线制的供电器采用中性点接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保

14、护。电路中，必须采用三相短路保护。短路电路短路电路 18b.过电流保护过电流保护不正确的起动和过大的冲击负载，不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。常常引起电动机出现很大的过电流。过电流的危害过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部件，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部件受到损坏。受到损坏。图图a所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。图图b为笼型电动机工作时的过电流保护电路。为笼型电动机工作时的过电流保护电路。过流保护过流保护 19工作原理：工作原理：当电动机起

15、动时，当电动机起动时，时间继电器时间继电器KT的动断触点仍闭合，动合触点尚未闭合，过电的动断触点仍闭合，动合触点尚未闭合，过电流继电器流继电器KI的线圈不接入电路。起动结束后，的线圈不接入电路。起动结束后，KT动断触点断开，动合触点闭合，动断触点断开，动合触点闭合，KI线圈得电，开始起保护作用。线圈得电，开始起保护作用。工作过程中工作过程中，某种原因而引起过电流时，某种原因而引起过电流时，TA输出电压增加，输出电压增加，KI动作，其动断触动作，其动断触点断开，电动机便停止运转。点断开，电动机便停止运转。20c.过载保护过载保护电动机长期超载运行的电动机长期超载运行的危害危害，使其绕组的温升将超

16、过额定值而损坏，使其绕组的温升将超过额定值而损坏，常采用常采用热继电器热继电器作为过载保护元件。作为过载保护元件。单相、两相、三相过载保护单相、两相、三相过载保护由于热惯性的关系，热继由于热惯性的关系，热继电器不会受短路电流的冲电器不会受短路电流的冲击而瞬时动作。但当有击而瞬时动作。但当有810倍额定电流通过热倍额定电流通过热继电器时，有可能使热继继电器时，有可能使热继电器的发热元件烧坏。电器的发热元件烧坏。在使用热继电器作过载在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔保护时，还必须装有熔断器或过流继电器配合断器或过流继电器配合使用使用。原因原因 21e.失电压保护失电压保护失电压保护失电压保护

17、:是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。通常采用通常采用接触器的自锁控制电路接触器的自锁控制电路来实现，来实现，按下按钮按下按钮SB2，接触器线圈得电，其动合触点闭，接触器线圈得电，其动合触点闭合。合。SB2按钮松开后，接触器线圈由于动合触点按钮松开后，接触器线圈由于动合触点的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线圈失的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线圈失电，其动合触点断开，故当恢复通电时，接触电，其动合触点断开，故当恢复通电时，接触器线圈便不可能得电。要使接触器工作，必须器线圈便不可能得电。要使接触器工作，必须再次按压起动按钮再次按压起动按钮SB2。失电压

18、保护失电压保护d.断相保护断相保护电源缺相、一相熔断器熔断、开关或接触器的一对触点接触不电源缺相、一相熔断器熔断、开关或接触器的一对触点接触不良或者电动机内部断线等会引起电动机缺相运行。良或者电动机内部断线等会引起电动机缺相运行。电动机缺相运行时，电动机转速降低甚至堵转，使电动机严重电动机缺相运行时，电动机转速降低甚至堵转，使电动机严重发热甚至烧损电动机的绝缘和绕组发热甚至烧损电动机的绝缘和绕组热继电器可以用做三相异步电机的断相保护热继电器可以用做三相异步电机的断相保护 22f.欠电压保护欠电压保护 欠电压保护欠电压保护:当电动机正常运转时，由于电压过分降低，将当电动机正常运转时，由于电压过分

19、降低，将引起一些电器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。引起一些电器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。因此，必须在电源电压降到一定值以下时切断电源，即为欠因此，必须在电源电压降到一定值以下时切断电源，即为欠电压保护。电压保护。一般常用一般常用电磁式电压继电器电磁式电压继电器实现欠电压保护。当电源电压实现欠电压保护。当电源电压过低或消失时，电压继电器就释放，从而切断控制回路，电过低或消失时，电压继电器就释放，从而切断控制回路，电压再恢复时，要重新起动才能工作。压再恢复时，要重新起动才能工作。233.2电动机容量的选择电动机容量的选择3.2.1电动机容量选择的原则1.1.发热：发热：

20、保证最高工作温度保证最高工作温度 电动机绝缘的允许最高工作温度电动机绝缘的允许最高工作温度；2.2.过载能力：过载能力：电动机必须有一定的过载能力，在过载时要求电动机必须有一定的过载能力，在过载时要求 最大负载转矩最大负载转矩 电动机的最大转矩电动机的最大转矩 最大负载电流最大负载电流 最大允许电流最大允许电流3.3.启动能力：启动能力：一般指鼠笼式：一般指鼠笼式：（）max maxTmaxINstLTT NststTT/243.2.1电动机容量选择的原则电动机容量选择的原则a)电动机功率的选择电动机功率的选择:依据的是负载功率。依据的是负载功率。选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。

21、选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下：目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下：(1)卧式车床主电动机的功率卧式车床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为工件最大直径（为工件最大直径（m）。）。54.15.36P 25(2)立式车床主电动机的功率立式车床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为工件最大直径（为工件最大直径（m）。）。(3)摇臂钻床主电动机的功率摇臂钻床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；

22、D为最大钻孔直径（为最大钻孔直径（mm）。）。(4)卧式镗床主电动机的功率卧式镗床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；D为镗杆直径（为镗杆直径（mm）。）。(5)龙门铣床主电动机的功率龙门铣床主电动机的功率 式中，式中，P为主拖动电动机功率（为主拖动电动机功率（kW）；）；B为工作台宽度（为工作台宽度（mm）。）。主拖动和进给拖动用一台电动机的场合，按主拖动电动机的功率计算。主拖动和进给拖动用一台电动机的场合，按主拖动电动机的功率计算。对于采用单独的进给拖动电动机，出于其不仅拖动进给运动外还拖动工作台对于采用单独的进给拖动电动机，出于其不仅拖动进给

23、运动外还拖动工作台的快速移动，应按快速移动所需功率来选择。快速移动所需功率，的快速移动，应按快速移动所需功率来选择。快速移动所需功率，般按经般按经验数据来选择，可查阅有关资料。验数据来选择，可查阅有关资料。机床进给拖动的功率一般较小。按经验，车床、钻床的进给拖动功率为机床进给拖动的功率一般较小。按经验，车床、钻床的进给拖动功率为主拖动功率的主拖动功率的0.03-0.05，而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的，而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的0.2-0.25。88.020DP19.10646.0DP 7.1004.0DP 15.11661BP 26b)电动机额定电压的选择电动机额定电压的选择交流

24、电动机额定电压应与供电电网电压一致。交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。中小型异步电动机中小型异步电动机额定电压为额定电压为220V/380V（三角形（三角形/Y联结）及联结）及6380V/660V（三角形（三角形/Y联结）两种，后者可用联结）两种，后者可用Y/三角形起动；三角形起动；当电动机功率较大时，当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。可选用相应电压的高压电动机。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。c)电动机额定转速的选择电动机额定转速的选择 对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电动机尺寸、质量愈小，成对于额定功率相同的电

25、动机，额定转速愈高，电动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。本愈低，选用高速电动机较为经济。由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。d)电动机结构型式的选择电动机结构型式的选择 电动机的电动机的结构型式结构型式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式（轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则式（轴是垂直的）两

26、种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则来选择。来选择。电动机具有不同的电动机具有不同的防护型式防护型式，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据电动机的工作条件来选择。据电动机的工作条件来选择。27e)笼型异步电动机有关电阻的计算笼型异步电动机有关电阻的计算 (1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回 路串联的限流电阻可按下式近似计算：路串联的限流电阻可按下式近似计算：式中，式中，Rst为每相启动限流电阻值（为每相启动限流电阻值（）；）；IN为电动机额定电流（为电动机

27、额定电流（A）；）；Kst为不加电为不加电 阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电为加入起动限流电 阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。(2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁 场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近接近2，因此反接制，因此反接制 动时的电流比起动电流

28、大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入 限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：式中，式中，Rrb为每相反接制动限流电阻阻值（为每相反接制动限流电阻阻值（）；）；Krbr为接入限流电阻后，反接制为接入限流电阻后，反接制 动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，Rrb值可取值可取 计算值的计算值的1.5倍。倍。stsrtstNstKKKIR134110strbrstNrbKKKIR5.

29、034110 283.2.2电动机的发热和冷却电动机的发热和冷却电动机运行时候存在能量损耗，包括铜耗、铁耗和机械损耗。温升及温降的关系曲线温升及温降的关系曲线 293.2.3不同工作制下电动机容量的选择a.连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择1)1)恒定功率：恒定功率：，选择，选择 (见图见图7.2)7.2)；2 2)变动负载：变动负载：变化时，选变化时，选 太富裕；选太富裕；选 太小，一般太小，一般考虑：考虑：根据功率根据功率“等值法等值法”计算，即把实际的变化负载化成一等计算，即把实际的变化负载化成一等效的恒定负载效的恒定负载,可分别计算出可分别计算出 ，选择，选择 。CP

30、L LNPP LPmaxPminTdddPTI、dNPP 根据功率根据功率“等值法等值法”计算，即把实际的变化电流（负载转矩）化成等效的恒计算，即把实际的变化电流（负载转矩）化成等效的恒定电流（负载转矩）定电流（负载转矩）niidnntIPtIPtIPtIP122222121)()(.)()(niinndttItItII12222121.IT niinndttTtTtTT12222121.直流电机及工作直流电机及工作在额定转速下的在额定转速下的交流异步电机交流异步电机7.3.2 短时工作制电动机容量的选择 图图7.57.5表示在短时间工作，期间温升未达到稳定表示在短时间工作，期间温升未达到稳定

31、值，而停车后能完全冷却。可以选择专用短时工作值，而停车后能完全冷却。可以选择专用短时工作制的电机，也可选择连续工作制的普通电机。制的电机，也可选择连续工作制的普通电机。1)1)选用专供的短时电机选用专供的短时电机 专供的短时电机，按标准分为专供的短时电机，按标准分为1010，3030，6060，及，及 9090分钟运行时间电机，选用分钟运行时间电机，选用 ；若若 ，再进行过载能力与启动能力的校验。再进行过载能力与启动能力的校验。（尤其是实际工作时间（尤其是实际工作时间 短时制电机额定时间）短时制电机额定时间）sppsttPP/sNPP ptst ptst 2)2)选用连续工作制的电动机选用连续

32、工作制的电动机 因为因为连续工作制的电动机短期连续工作制的电动机短期使用其温升不到额定值，为了充分利用，常让使用其温升不到额定值，为了充分利用，常让其过载运行。其过载运行。过载能力与过载能力与 短时实际负载功率短时实际负载功率 短时实际工作时间短时实际工作时间 连续工作制的电动连续工作制的电动 电机发热时间常数电机发热时间常数 机额定功率机额定功率要求满足条件要求满足条件NpPPK/hpTt/KPPsN/pPNPpthT 对工作时间对工作时间 ，可直接由过载，可直接由过载 能力和启动能力来选择。能力和启动能力来选择。7.3.3 7.3.3 重复短时工作制电动机容量的选择重复短时工作制电动机容量

33、的选择 图图7.77.7表示生产机械短时间的工作、停歇交替运表示生产机械短时间的工作、停歇交替运行，用暂载率行，用暂载率(或持续率或持续率)表示特征，表示特征，有如下两种方法：有如下两种方法：hpTt)4.03.0(%100 oppttt停车时间停车时间工作时间工作时间工作时间工作时间 选重复短时工作制的电动机选重复短时工作制的电动机 规定标准暂载率规定标准暂载率(或持续率或持续率)为为15%，25%，40%和和60%，并以，并以 25%为额定为额定暂载率。暂载率。不同的暂载率下有不同的电机额定功率不同的暂载率下有不同的电机额定功率 重复短时工作制重复短时工作制 换算功率换算功率电动机样本功率

34、电动机样本功率 注意注意s sN 25.0 PPPsNs ssNPP min100 TTp2 2)选择选择连续工作制的普通电动机连续工作制的普通电动机 认为认为 =100%=100%，再按，再按 计算选择。计算选择。sNsPP s 00.1 PPPsNs 连续连续工作制工作制电动机样本功率电动机样本功率换算功率换算功率ssNPP 373.2.4电动机容量选择的统计法和类比法根据发热理论进行计算来选择电动机的方法，具有可靠的理论依据，但是要获得精确的结果，计算的过程非常复杂。可以采用统计法和类比法。统计法：对国内外同类型机床所选用的电动机额定功率进行统计和分析，并结合我国的生产实际情况，从中找出

35、电动机容量与机床主要参数之间的关系，并用数学公式描述。类比法：对经过长期运行考验的同类型生产机械的电动机容量进行调查研究，并对其主要参数和工作条件进行类比，从而确定新设计生产机械所需电动机的容量。383.3常用电器元件的选择常用电器元件的选择3.3.1接触器的选择3.3.2电磁式继电器的选择3.3.3热继电器的选择3.3.4时间继电器的选择3.3.5主令电器的选择3.3.6熔断器的选择3.3.7自动空气开关的选择 393.3.1接触器的选择 选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定 电流；辅助触点的种类、数量和

36、触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频 率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。(1)主触点额定电流主触点额定电流IN可根据下面经验公式进行选择：可根据下面经验公式进行选择：式中，式中，IN为接触器主触点额定电流（为接触器主触点额定电流（A）;K为比例系数，一般取为比例系数，一般取1-1.4；PN为被控电动机额定功率（为被控电动

37、机额定功率（kW）；）；UN为被控电动机额定线电压（为被控电动机额定线电压（V）。）。(2)交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。(3)根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压 (4)接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。NNNKUPI310 40 3.3.2电磁式继电器的选择一般继电器的选择一般继电器的选择 一般继电器也叫电磁继电器。选用时，除满足继电一般继电器也叫电磁继电器。选用时，除满足继电 器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制

38、需要分别选用过电流继器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继 电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。时间继电器的选择时间继电器的选择 从以下几方面考虑：从以下几方面考虑：1)根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2)根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择

39、。3)根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。41按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。(1)热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护或三相结构热继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器装置的三相结构热继电器 (2)热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：式中，式中，IR为热元件的额定电流；为热元件的额

40、定电流；IN为电动机的额定电流。为电动机的额定电流。对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取：对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取：热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。值。NRII)05.195.0(NRII)5.115.1(3.3.3热继电器的选择 423.3.4时间继电器的选择时间继电器的选择 1)根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2)根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。根据延时准确度要求和延时长、短要求来选

41、择。3)根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器 43 3.3.6熔断器的选择 熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额定电熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额定电流。熔体额定电流流。熔体额定电流IR的选择是主要参数。的选择是主要参数。单台长期工作的异步电动机单台长期工作的异步电动机 式中，式中，IN为异步电动机额定电流。为异步电动机额定电流。用一组熔断器保护多台电动机用一组熔断器保护多台电动机 式中，式中，Imax为容量最大的电动机的额定电流；为容量最大的电动机的额定电流；IN为其他电动机额定电为其他

42、电动机额定电 流之和。流之和。NRII)5.25.1(NRIIImax)5.25.1(44 3.3.7自动空气开关的选择 453.4 电气控制线路设计举例电气控制线路设计举例3.4.1电气控制线路的设计方法设计方法电气控制线路的设计方法设计方法:1.一般设计法：一般设计法：经验设计法，根据生产工艺要求，利经验设计法，根据生产工艺要求，利用已用已 知的知的各种典型的控制环节各种典型的控制环节直接设计要求的控制线路。直接设计要求的控制线路。要求：要求：设计人员熟悉大量的控制线路；设计人员熟悉大量的控制线路；掌握多种典型的控制线路的设计资料；掌握多种典型的控制线路的设计资料；具有丰富的设计经验。具有

43、丰富的设计经验。2.逻辑设计法：逻辑设计法：将控制电路中的各种低压电器的通与将控制电路中的各种低压电器的通与断、断、闭合与断开等都看成逻辑变量，并用逻辑函数关系闭合与断开等都看成逻辑变量，并用逻辑函数关系 式表示，然后通过简化再绘制相应的控制线路。式表示，然后通过简化再绘制相应的控制线路。特点：特点：设计方法难度大，设计过程复杂。设计方法难度大，设计过程复杂。463.4.2 电气控制线路设计实例（龙门刨床横梁升降夹紧控制线路设计）47横梁升降机构的工艺要求横梁升降机构的工艺要求（1）由于刨床工件加工位置高低不同，要求横梁沿立柱能作）由于刨床工件加工位置高低不同，要求横梁沿立柱能作上升、下降上升

44、、下降的调整运动。的调整运动。（2）为确保切削加工的进行，正常情况下横梁应夹紧在立柱）为确保切削加工的进行，正常情况下横梁应夹紧在立柱上，上，夹紧装置夹紧装置由夹紧电动机拖动，而横梁的上、下移动由另一由夹紧电动机拖动，而横梁的上、下移动由另一台横梁升降电动机拖动。台横梁升降电动机拖动。（3）在动作配合上，当横梁升降时应该按照下列顺序进行：）在动作配合上，当横梁升降时应该按照下列顺序进行：横梁上升：横梁松开横梁上升：横梁松开上升移动上升移动横梁夹紧横梁夹紧 横梁下降：横梁松开横梁下降：横梁松开下降移动下降移动横梁夹紧并回升横梁夹紧并回升 由此可知横梁下降时，多了一个短时回升动作，其目的在于消由此

45、可知横梁下降时，多了一个短时回升动作，其目的在于消除多动螺母上端面与丝杠下端面的间隙，防止加工过程中将横除多动螺母上端面与丝杠下端面的间隙，防止加工过程中将横梁上抬，造成横梁歪斜，影响加工精度。梁上抬，造成横梁歪斜，影响加工精度。（4）横梁升降应设有限位保护，而夹紧电动机应设有夹紧力）横梁升降应设有限位保护，而夹紧电动机应设有夹紧力保护。保护。481 1、由于加工工件的位置高低不同，要求横梁能沿立柱、由于加工工件的位置高低不同，要求横梁能沿立柱 上下移动上下移动；2 2、为保证加工质量和工作安全，横梁在立柱上必须有、为保证加工质量和工作安全，横梁在立柱上必须有 夹紧夹紧装置；装置；3 3、能点

46、动操作调整横梁位置；、能点动操作调整横梁位置；4 4、横梁夹紧与升降之间有一定的操作顺序；、横梁夹紧与升降之间有一定的操作顺序；按上升按上升(下降下降)按钮按钮放松放松升降升降 松开按钮松开按钮横梁立即停止移动横梁立即停止移动,自动夹紧于立柱自动夹紧于立柱 5 5、夹紧到一定程度、夹紧到一定程度,夹紧电机应自动停止；夹紧电机应自动停止；6 6、限制横梁在上下两个方向的移动距离；、限制横梁在上下两个方向的移动距离；7 7、具有必要的连锁保护；、具有必要的连锁保护；49初步设计初步设计（1）主电路的设计:从横梁运动要求出发,横梁移动由横梁升降电动机M1和横梁夹紧放松电动机M2拖动，且都有正反转。夹

47、紧电动机需要的夹紧力保护，用过电流继电器KI来实现。50（2）控制电路的设计:由于横梁升降运动为调整运动，所以对M1采用点动控制。M2则按一定的顺序自动控制。根据横梁移动时的控制程序要求，M2与M1之间有一定的顺序关系：当发出“上升”指令后，M2电动机起动工作，将横梁松开，待横梁完全松开后，发出信号，使M2电动机停止工作，并使M电动机起动，拖动横梁上升。横梁松开信号的发出由复合行程开关SQ1完成，当横梁处于夹紧状态时，SQ1不受压，当横梁完全松开时，夹紧机构经杠杆将SQ1压下，于是发出“松开”信号。当横梁上升到位时，撤除“上升”指令，M电动机立即停止工作，同时接通M2电动机，使M2反向运转，拖

48、动夹紧机构使横梁夹紧。在夹紧过程中，开关行程开关SQ1复原，为下次发出放松信号作准备。当横梁夹紧到一定程度时，夹紧电动机M2主电路的电流升高，借助于M2定子电路中的过电流继电器发出“夹紧”信号，切断M2电动机的电路，使夹紧过程结束。横梁下降在不考虑短时回升时，其动作过程与上升时相同。综上所述，设计出草图之一，如图所示：51图 横梁升降电气控制线路设计草图之一 52（1）图所示的设计草图之一中，控制电路需要具有两组常开触点的按钮，而常用按钮为一组常开触点、一组常闭触点，为此可引入一个中间继电器KA，用按钮SB1、SB2去控制KA，再由KA来控制横梁的升、降和放松。（2）用SB1、SB2按钮的常闭

49、触点完成横梁上升与下降的机械互锁。综上所述，修改后的设计草图之二，如图所示：横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的修改横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的修改图2 横梁升降电气控制线路设计草图之二 53 54横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的优化横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的优化进一步考虑横梁下降时的回升控制。由于回升时间短，所以可采用时间继电器来控制，选择断电延时时间继电器KT，将其通电瞬时闭合、断电延时断开的触点与夹紧接触器KM4的常开触点串联后，再与KA常开触点并联，去控制上升接触器KM1。而KT则由下降接触器KM2触点控制，构成设计草图之三，如图所示：55 横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的进一步完善横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的进一步完善 考虑电路各种保护与联锁，有必要设置如下环节：SQ2横梁与侧刀架运动的极限保护；SQ3横梁上升极限保护；SQ4横梁下降极限保护；KM1 和KM2的常闭触点横梁上升与下降的电气互锁；KM3 和KM4的常闭触点横梁放松与夹紧的电气互锁；至此，龙门刨床横梁升降的电气控制线路设计完成，电气原理图如图所示。56 57 对电气原理图进行校核对电气原理图进行校核 设计完成后，必须认真进行校核，看其是否满足生产工艺要求，电路是否合理，有无需要进一步简化之处，是否存在寄生电路，电路工作是否安全可靠等。