第4章_繼電器—接觸器控制線路設(shè)計(jì)1 - 副本

1、應(yīng)滿足生產(chǎn)設(shè)備的主要技術(shù)性能，即機(jī)械傳動(dòng)、液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的工應(yīng)滿足生產(chǎn)設(shè)備的主要技術(shù)性能，即機(jī)械傳動(dòng)、液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)的工作特性，以及對電氣控制系統(tǒng)的要求，這是生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)設(shè)作特性，以及對電氣控制系統(tǒng)的要求，這是生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。計(jì)的主要依據(jù)之一。 生產(chǎn)設(shè)備的電氣傳動(dòng)方案，要依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、調(diào)生產(chǎn)設(shè)備的電氣傳動(dòng)方案，要依據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、調(diào)速指標(biāo)，以及對電氣制動(dòng)和正反相要求等來確定。速指標(biāo)，以及對電氣制動(dòng)和正反相要求等來確定。 例如： 中小型機(jī)床一般采用單獨(dú)或雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)，通過變速箱傳動(dòng)； 對傳動(dòng)功率較大，主軸轉(zhuǎn)速較低的機(jī)床，為了降

2、低成本，簡化變速機(jī)構(gòu)，可選用轉(zhuǎn)速較低的異步電動(dòng)機(jī)； 對調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速的平滑性要求較高的機(jī)床，可考慮采用直流調(diào)速系統(tǒng)或交流調(diào)速技術(shù)，滿足無極調(diào)速和自動(dòng)調(diào)速的要求； 生產(chǎn)設(shè)備所使用的電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)載特性相適應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備所使用的電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)載特性相適應(yīng) 調(diào)速性質(zhì)是指轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。設(shè)計(jì)任何一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的電力拖動(dòng)系統(tǒng)都離不開對負(fù)載和系統(tǒng)調(diào)速性質(zhì)的研究，它是選擇拖動(dòng)和控制方案及確定電動(dòng)機(jī)容量的前提。例如， 機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）需要恒功率傳動(dòng)，而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則需要恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)。 雙速異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組由三角形改成星形聯(lián)結(jié)時(shí)，轉(zhuǎn)速由低速升為高速，功率增加很小

3、，因此適用于恒功率傳動(dòng)。 定子繞組低速為星形聯(lián)接時(shí)，而高速為雙星形聯(lián)接的雙速電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩保持不變，因此適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)改變電壓的調(diào)速方法則屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； 改變勵(lì)磁的調(diào)速方法是屬于恒功率調(diào)速。 機(jī)床主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量選擇機(jī)床主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量選擇因此通常采用通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比或采用分析與計(jì)算相結(jié)合的方法來確定電動(dòng)機(jī)的功率。 調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法：調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法： 確定電動(dòng)機(jī)容量前，首先進(jìn)行廣泛調(diào)查研究，分析確定所需要的切削用量，然后用已確定的較常用的切削用量的最大值， 在同類同規(guī)格的機(jī)床上進(jìn)行切削試驗(yàn)，并測出電動(dòng)機(jī)的輸出功率，以此測出的功率為依據(jù)， 再考慮到

4、機(jī)床最大負(fù)載情況，以及采用先進(jìn)切削方法及新工藝等，然后類比國內(nèi)外同類機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率，最后確定所設(shè)計(jì)的機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率并選擇電動(dòng)機(jī)。 這種方法有實(shí)用價(jià)值，以切削試驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析類比，符合實(shí)際情況。 就是對機(jī)床主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)測、分析，找出電動(dòng)機(jī)容量與機(jī)床主要數(shù)據(jù)的關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系作為選擇電動(dòng)機(jī)容量的依據(jù)。臥式車床主電動(dòng)機(jī)的功率： （3-1） 式中 P主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（Kw）；D工件最大直徑（m）。立式車床主電動(dòng)機(jī)的功率： （3-2） 式中 D工件最大直徑（m）。搖臂鉆床主電動(dòng)機(jī)的功率： （3-3） 式中 D最大鉆孔直徑（mm）。臥式鏜床主電動(dòng)機(jī)的功率： （3-4） 式中 D鏜桿直徑（mm）

5、。龍門銑床主電動(dòng)機(jī)的功率： （3-5） 式中 B工作臺(tái)寬度（mm）。54. 15 .36 DP 88. 020DP 19. 10646. 0DP 7 . 1004. 0DP 166BP1.15 分析計(jì)算法分析計(jì)算法 可根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中對機(jī)械傳動(dòng)功率的要求，確定機(jī)床拖動(dòng)用電動(dòng)機(jī)功率。即知道機(jī)械傳動(dòng)的功率，可計(jì)算出所需電動(dòng)機(jī)功率：式中 P電動(dòng)機(jī)功率（Kw）；P1機(jī)械傳動(dòng)軸上的功率；1生產(chǎn)機(jī)械效率；2電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)效率。 式中 總機(jī)床總效率，一般主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床總=0.70.85；主運(yùn)動(dòng)為往返運(yùn)動(dòng)的機(jī)床總=0.60.7（結(jié)果簡單的取大值，復(fù)雜的取小值）。 計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的功率，僅僅

6、是初步確定的數(shù)據(jù)，還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)，最后確定其容量。211PP 211總總；PP表表3-1 機(jī)床移動(dòng)所需的功率值機(jī)床移動(dòng)所需的功率值必須每個(gè)動(dòng)力頭都進(jìn)給到終點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)地接通繼電器K1，K2，K3，Kn（分別在各自的機(jī)床控制電路中），使其各觸頭閉合，接通繼電器K0，才發(fā)出加工完畢信號。只有動(dòng)力頭都退回原位，行程開關(guān)ST01，ST02，ST03，ST0n都被壓下，才能接通K10，各動(dòng)力頭加工完成，并返回原位后，各行程開關(guān)ST1，ST2，ST3，STn都被壓下，使K12動(dòng)作發(fā)出信號。 動(dòng)合觸頭并聯(lián)動(dòng)合觸頭并聯(lián) 當(dāng)在幾個(gè)條件中，只要求具備其中任一條件，所控制的電器線圈就能得電

7、，這時(shí)可用幾個(gè)動(dòng)合觸頭并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。這種關(guān)系在邏輯線路中稱為“或”邏輯。 動(dòng)斷觸頭串聯(lián)動(dòng)斷觸頭串聯(lián) 當(dāng)幾個(gè)條件只具備一個(gè)時(shí)，電器線圈就斷電，可用幾個(gè)動(dòng)斷觸頭與被控制的電器線圈串聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。 動(dòng)斷觸頭并聯(lián)動(dòng)斷觸頭并聯(lián) 當(dāng)要求幾個(gè)條件都具備，電器線圈才斷電時(shí)，可用幾個(gè)動(dòng)斷觸頭并聯(lián)，再與被控制的電器線圈串聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。 一般保護(hù)電器應(yīng)能保證控制電路長期正常運(yùn)行，又能起到保護(hù)電動(dòng)機(jī)及其他電器設(shè)備的作用。一旦線路出故障，它的觸頭就應(yīng)從“通”轉(zhuǎn)為“斷”。 控制電路設(shè)計(jì)的一般問題控制電路設(shè)計(jì)的一般問題 除非有必要，否則應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的現(xiàn)象如圖a繼電器K1得電動(dòng)作后K2才動(dòng)作

8、，而后K3才能接通得電。K3的動(dòng)作要通過K1和K2兩個(gè)電器的動(dòng)作。但圖b中K3的動(dòng)作只需K1電器動(dòng)作，而且只需經(jīng)過一對觸頭，工作可靠。 應(yīng)正確聯(lián)接電器的線圈 1）在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，控制電器的線圈端應(yīng)接在電源的同一端。如圖a所示，繼電器、接觸器以及其他電器的線圈的一端要統(tǒng)一接在電源的同一側(cè)，而所有電器的觸頭接在電源的另一側(cè)。這樣當(dāng)某一電器的觸頭發(fā)生短路故障時(shí)，不致引起電源短路。同時(shí)安裝接線也方便。 2）交流勵(lì)磁的電器的線圈不能串聯(lián)使用。這是因?yàn)閮蓚€(gè)交流勵(lì)磁的線圈串聯(lián)使用時(shí)，至少有一個(gè)線圈至多能得到1/2的電源電壓，又由于吸合的時(shí)間不盡相同。只要有一個(gè)電器吸合動(dòng)作，它的線圈上的壓降也就增大，從而使

9、另一電器達(dá)不到所需要的動(dòng)作電壓。圖b中KM1與K1串聯(lián)使用是錯(cuò)誤的，應(yīng)如圖a所示，將KM1與K1兩電器線圈并聯(lián)使用。 按照電路結(jié)構(gòu)寫出其邏輯函數(shù)式，應(yīng)用邏輯函數(shù)的各種化簡法則對邏輯函數(shù)式進(jìn)行化簡。如對圖c，可有K =（K1+K2）（K1+K3）=K1+K1K3+K1K2+K2K3=K1（1+K3+K2）+K2K3=K1+K2K3 對圖b，因圖中有動(dòng)斷觸頭，按照我們在第二節(jié)中的規(guī)定，要將動(dòng)斷觸頭用反變量表示（可改變圖中的文字符號標(biāo)注），可有在化簡過程中應(yīng)注意，不能改變原來電路的運(yùn)行規(guī)律（或邏輯關(guān)系）。 4)32( 14)3121(KKKKKKKKKk對電路應(yīng)用邏輯函數(shù)化簡法的好處： 一是容易得到

10、最簡結(jié)果，二是不易出錯(cuò)。例如，對于圖a中所示電路，先采用直接化簡法。從左邊看，兩個(gè)K1的動(dòng)合觸頭可以合并，如圖b；又看到右邊的兩個(gè)ST2的動(dòng)合觸頭似乎也可節(jié)省一個(gè)，化簡成圖c。此時(shí)仔細(xì)考察，發(fā)現(xiàn)圖c中如虛線標(biāo)明的信號通路在原電路中是不存在的，這說明改變了電路的邏輯關(guān)系，與原電路已不再等效。用邏輯函數(shù)化簡法可得不會(huì)出現(xiàn)圖c的錯(cuò)誤結(jié)果。）（或者131211(21)231( 12123111KKKSTKMKSTKSTKKMKSTKSTKKKMKKM 在電路圖中應(yīng)考慮各電氣元件的實(shí)際接線情況，使之盡可能減少實(shí)際連接導(dǎo)線。圖c及d是不適當(dāng)?shù)慕泳€方法，而a及b是適當(dāng)?shù)?。因?yàn)榘粹o在按鈕站（或操縱臺(tái)），電器在

11、電器柜里。在具體實(shí)現(xiàn)控制要求的電路中，要進(jìn)行必要的暫態(tài)過程分析，注意排除由于競爭現(xiàn)象造成的執(zhí)行結(jié)果的不確定性（不用元件不通電）。對于圖c中的工作過程圖，如果用右圖1-48所示的電路來實(shí)現(xiàn)，工作就不可靠了。因?yàn)楫?dāng)KM1工作一段時(shí)間后，時(shí)間繼電器KT延時(shí)閉合的動(dòng)合觸頭閉合，使KM2線圈得電，KM2的動(dòng)斷觸頭立即斷開，而動(dòng)合觸頭需稍后才能閉合。KM2的動(dòng)斷觸頭斷開，使KT釋放，若KT觸頭已斷開，而KM2動(dòng)合觸頭尚未閉合，則KM2不能實(shí)現(xiàn)自鎖，所以，期望的工作過程并不能實(shí)現(xiàn)，這是誤斷電的情況。也要防止誤通電的情況出現(xiàn)。上圖是一個(gè)具有正反轉(zhuǎn)指示燈的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，只要電動(dòng)機(jī)不過載，它就工作正常。但

12、當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載（以正轉(zhuǎn)為例）時(shí)，熱繼電器KR的動(dòng)斷觸頭斷開，按理說此時(shí)KM1應(yīng)釋放使電動(dòng)機(jī)停止工作。但卻不然，因?yàn)殡娐分谐霈F(xiàn)了一條如虛線所示的意外通路，由于KM1吸合后的釋放電壓較低，但其承受的電壓卻很高（KM2未吸合），所以KM1不能釋放，電動(dòng)機(jī)也就得不到保護(hù)。把這種意外接通的電路稱為寄生電路。熱繼電器KR的動(dòng)斷觸頭移到電路的左邊與SB1直接相串聯(lián)，或者將指示燈與接觸器線圈直接并聯(lián)，就可消除此電路中的寄生電路。類別特點(diǎn)及適用場合一般用途正常條件下工作化工用電器防腐蝕，適用于有腐蝕氣體和粉塵的場合礦用電器防爆，適用于含煤塵、甲烷等爆炸性氣體的環(huán)境船用電器耐顛簸、振動(dòng)和沖擊，耐潮濕、抗鹽霧和霉菌侵

13、蝕航空用電器耐沖擊、振動(dòng)，可在任何位置上工作牽引電器工作環(huán)境溫度較高，耐振動(dòng)和沖擊，通常用于電力機(jī)車熱 帶 電 器 （ 使 用 環(huán) 境 溫 度4050）濕熱帶型：能工作在相對濕度為95%。具有凝露，煙霧和霉菌場合干熱帶型：能防沙塵高原電器適用于海拔10004000m的高原地區(qū)表3-2 低壓電器按使用場合分類表 分類名稱主要品種用途控制電器接觸器交流接觸器直流接觸器遠(yuǎn)距離頻繁起動(dòng)或控制交、直流電動(dòng)機(jī)以及接通和分?jǐn)嗾９ぷ鞯闹麟娐泛涂刂齐娐防^電器電壓繼電器電流繼電器中間繼電器時(shí)間繼電器熱繼電器壓力繼電器速度繼電器主要用于控制系統(tǒng)中控制其他電器或作主電器的保護(hù)之用主令電器按鈕限位開關(guān)微動(dòng)開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換

14、開關(guān)接近開關(guān)光電開關(guān)用來閉合和分?jǐn)嗫刂齐娐芬园l(fā)布命令控制器凸輪控制器平面控制器轉(zhuǎn)換主回路或勵(lì)磁回路的接法，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、換向和調(diào)速目的配電電器斷路器塑料外殼斷路器漏電保護(hù)斷路器用作線路過載、短路、漏電或欠電壓保護(hù)，也可用作不頻繁接通和分?jǐn)嚯娐啡蹟嗥饔刑盍先蹟嗥鳠o填料熔斷器半封閉插入式熔斷器用作線路和設(shè)備的短路和過載保護(hù)刀開關(guān)負(fù)荷開關(guān)主要用作電路隔離，也能接通分?jǐn)囝~定電流動(dòng) 畫 演 示 3 34 42 2 電氣控制電路的設(shè)計(jì)電氣控制電路的設(shè)計(jì) 主回路設(shè)計(jì)主回路設(shè)計(jì) 根據(jù)電氣傳動(dòng)的要求，由接觸器KM1、KM2、KM3分別控制電動(dòng)機(jī)M1、M2及M3，如圖3-20所示。機(jī)床的三相電源由電源引入開

15、關(guān)Q引入。主電動(dòng)機(jī)M1的過載保護(hù)，由熱繼電器KR1實(shí)現(xiàn)，它的短路保護(hù)可由機(jī)床的前一級配電箱中的熔斷器充任。切削液泵電動(dòng)機(jī)M2的過載保護(hù)，由熱繼電器KR2實(shí)現(xiàn)?？焖僖苿?dòng)電動(dòng)機(jī)M3由于是短時(shí)工作，不設(shè)過載保護(hù)，電動(dòng)機(jī)M2，M3共同設(shè)短路保護(hù)+熔斷器FU1?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)控制電路設(shè)計(jì) 考慮到操作方便，主電動(dòng)機(jī)M1可在主軸箱操作板上和刀架拖板上分別設(shè)起動(dòng)和停止按鈕SB1、SB2、SB3、SB4進(jìn)行操縱。如圖3-20所示，接觸器KM1與控制按鈕組成自鎖的起?？刂齐娐贰Ｇ邢饕罕秒妱?dòng)機(jī)M2由SB5、SB6進(jìn)行起停操作，裝在主軸箱板上?？焖匐妱?dòng)機(jī)M3工作時(shí)間短，為了操作靈活，由按鈕SB7與接觸器KM3組成點(diǎn)動(dòng)控

16、制電路，如圖3-20所示。動(dòng) 畫 演 示符號名稱型號規(guī)格數(shù)量M1異步電動(dòng)機(jī)Y160M-411kW，380V，1460r/min，22.6A1M2切削泵電動(dòng)機(jī)JCB-220.15 kW,380V,2790r/min,0.43A1M3異步電動(dòng)機(jī)Y90S-41.1 kW,380V,1400r/min,0.43A1Q組合開關(guān)HZ10-25133極，500V，25A1KM1交流接觸器CJ0-4040A，線圈電壓127V，吸持功率33VA1KM2、KM3交流中間繼電器JZ7-445A，線圈電壓127V，吸持功率12VA2KR1熱繼電器JR0-40額定電流25A，整定電流22.6A1KR2熱繼電器JR0-1

17、0熱元件1號，整定電流0.43A1FU1熔斷器RL1-15500V，熔體10A3FU2、FU3熔斷器RL1-15500V，熔體2A2TC控制變壓器BK-100100VA，380V/127-36-6.3V1S B 3 、 S B 4 、SB6控制按鈕LA10黑色3S B 1 、 S B 2 、SB5控制按鈕LA10紅色3SB7控制按鈕LA9 1S控制開關(guān)LA18旋鈕式1H照明燈 36V1HL1、HL2指示信號燈XD06.3V，綠色1，紅色12PA交流電流表62T2050A，直接接入1CW6163型普通機(jī)床電氣接線圖中管內(nèi)敷線明細(xì)表 代號穿線用管（或電纜）類型電線接線號截面/mm2根數(shù)1內(nèi)徑15mm聚氯乙烯軟管431U，1V，1W2內(nèi)徑15mm聚氯乙烯軟管4