第三章 電氣控制線路設(shè)計(jì)及實(shí)例分析

3.1電氣控制電路設(shè)計(jì)方法3.2電氣控制電路設(shè)計(jì)實(shí)例分析

13.1電氣控制電路設(shè)計(jì)方法2電氣控制電路設(shè)計(jì)方法：先設(shè)計(jì)主電路，再設(shè)計(jì)控制電路、信號(hào)電路及局部照明電路等控制電路設(shè)計(jì)要求：滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，能按照工藝的順序準(zhǔn)確而可靠地工作。電路結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，盡量選用常用的且經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)過(guò)的電路。操作、調(diào)整和檢修方便。具有各種必要的保護(hù)裝置和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)?？刂齐娐吩O(shè)計(jì)方法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，按照電動(dòng)機(jī)的控制方法，采用典型環(huán)節(jié)電路直接進(jìn)行設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)法：采用邏輯代數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3通過(guò)下面的例子來(lái)說(shuō)明如何用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)控制電路：例題：某機(jī)床有左、右兩個(gè)動(dòng)力頭，用以銑削加工，它們各由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；另外有一個(gè)安裝工件的滑臺(tái)，由另一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。加工工藝是在開(kāi)始工作時(shí)，要求滑臺(tái)先快速移動(dòng)到加工位置，然后自動(dòng)變?yōu)槁龠M(jìn)給，進(jìn)給到指定位置自動(dòng)停止，再由操作者發(fā)出指令使滑臺(tái)快速返回，回到原位后自動(dòng)停車(chē)。要求兩動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)后起動(dòng)，而在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正向停車(chē)時(shí)也停車(chē)。

4主電路設(shè)計(jì)：動(dòng)力頭拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求單方向旋轉(zhuǎn)，為使兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同步起動(dòng)，可用一只接觸器KM3控制?；_(tái)拖功電動(dòng)機(jī)需要正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，可用兩只接觸器KM1、KM2接制?；_(tái)的快速移動(dòng)由電磁鐵YA改變機(jī)械傳動(dòng)鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)，由接觸器KM4來(lái)控制。56控制電路設(shè)計(jì)滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)分別用兩個(gè)按鈕SBl與SB2控制，停車(chē)則分別用SB3與SB4控制。由于動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)后起動(dòng)，停車(chē)時(shí)也停車(chē)，故可用接觸器KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)控制KM3的線圈，如圖a所示?；_(tái)的快速移動(dòng)可采用電磁鐵YA通電時(shí)，改變凸輪的變速比來(lái)實(shí)現(xiàn)。滑臺(tái)的快速前進(jìn)與返回分別用KM1與KM2的輔助觸點(diǎn)控制KM4，再由KM4觸點(diǎn)去通斷電磁鐵YA?；_(tái)快速前進(jìn)到加工位置時(shí)，要求慢速進(jìn)給，因而在KM1觸點(diǎn)控制KM4的支路上串聯(lián)限位開(kāi)關(guān)SQ3的常閉觸點(diǎn)。此部分的輔助電路如圖b所示。

78聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)：用限位開(kāi)關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)控制滑臺(tái)慢速進(jìn)給到位時(shí)的停車(chē)；用限位開(kāi)關(guān)SQ2的常閉觸點(diǎn)控制滑臺(tái)快速返回至原位時(shí)的自動(dòng)停車(chē)。接觸器KMl與KM2之間應(yīng)互相聯(lián)鎖，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)均應(yīng)用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)。9電路的完善：電路初步設(shè)計(jì)完后，可能還有不夠合理的地方，因此需仔細(xì)校核。一共用了三個(gè)KMl的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)，而一般的接觸器只有兩個(gè)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)。因此，必須進(jìn)行修改。從電路的工作情況可以看出，KM3的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)完全可以代替KM1的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)去控制電磁鐵YA，修改后的輔助電路如圖所示。10控制電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：盡量減少連接導(dǎo)線。設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)考慮電器元件的實(shí)際位置，盡可能地減少配線時(shí)的連接導(dǎo)線，如圖a是不合理的。11

按鈕一般是裝在操作臺(tái)上，而接觸器則是裝在電器柜內(nèi)，這樣接線就需要由電器柜二次引出連接線到操作臺(tái)上，所以一般都將起動(dòng)按鈕和停止按鈕直接連接，就可以減少一次引出線，如圖b所示。

12正確連接電器的線圈。

a)電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，如圖a所示。由于它們的阻抗不盡相同，會(huì)造成兩個(gè)線圈上的電壓分配不等。即使外加電壓是同型號(hào)線圈電壓的額定電壓之和，也不允許。因?yàn)殡娖鲃?dòng)作總有先后，當(dāng)有一個(gè)接觸器先動(dòng)作時(shí)，則其線圈阻抗增大,該線圈上的電壓降增大，使另一個(gè)接觸器不能吸合，嚴(yán)重時(shí)將使電路燒毀。13電磁線圈的串并聯(lián)b)電感量相差懸殊的兩個(gè)電器線圈，也不要并聯(lián)連接。圖b中直流電磁鐵YA與繼電器KA并聯(lián)，在接通電源時(shí)可正常工作，但在斷開(kāi)電源時(shí)，由于電磁鐵線圈的電感比繼電器線圈的電感大得多，所以斷電時(shí)，繼電器很快釋放，但電磁鐵線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)可能使繼電器又吸合一段時(shí)間，從而造成繼電器的誤動(dòng)作。解決方法可備用一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)來(lái)控制。如圖c所示。

14控制電路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路:

寄生電路是電路動(dòng)作過(guò)程中意外接通的電路。如圖所示具有指示燈HL和熱保護(hù)的正反向電路.正常工作時(shí)，能完成正反向起動(dòng)、停止和信號(hào)指示。當(dāng)熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，電路就出現(xiàn)了寄生電路，如圖中虛線所示，使正向接觸器KM1不能有效釋放，起不了保護(hù)作用。寄生電路15盡可能減少電器數(shù)量，采用標(biāo)準(zhǔn)件和相同型號(hào)的電器:如圖所示。當(dāng)控制的支路數(shù)較多，而觸點(diǎn)數(shù)目不夠時(shí)，可采用中間繼電器增加控制支路的數(shù)量。簡(jiǎn)化電路去掉不必要的KM1，簡(jiǎn)化電路，提高電路可靠性16多個(gè)電器的依次動(dòng)作問(wèn)題在電路中應(yīng)盡量避免許多電器依次動(dòng)作才能接通另一個(gè)電器的控制電路?？赡骐娐返穆?lián)鎖

在頻繁操作的可逆電路中，正反向接觸器之間不僅要有電氣聯(lián)鎖，而且還有機(jī)械聯(lián)鎖。要有完善的保護(hù)措施常用的保護(hù)措施有漏電流、短路、過(guò)載、過(guò)電流、過(guò)電壓、失電壓等保護(hù)環(huán)節(jié)，有時(shí)還應(yīng)設(shè)有合閘、斷開(kāi)、事故、安全等必須的指示信號(hào)。173.2

電氣控制電路設(shè)計(jì)實(shí)例分析

18一、機(jī)床電氣控制電路設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)CW6163型臥式車(chē)床的電氣控制電路。機(jī)床電氣傳動(dòng)的特點(diǎn)及控制要求機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)，主軸運(yùn)動(dòng)的正反向（滿足螺紋加工要求）是靠?jī)山M摩擦片離合器完成。主軸制動(dòng)采用液壓制動(dòng)器。冷卻泵由電動(dòng)機(jī)M2拖動(dòng)。刀架快速移動(dòng)由單獨(dú)的快速電動(dòng)機(jī)M3拖動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的縱向（左右）運(yùn)動(dòng)，橫向（前后）運(yùn)動(dòng)，以及快速移動(dòng)，都集中由一個(gè)手柄操縱。電動(dòng)機(jī)型號(hào)：

主電動(dòng)機(jī)M1：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min；快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。19電氣控制電路設(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，如圖所示。

三相電源由開(kāi)關(guān)QS引入。

主電動(dòng)機(jī)M1的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR1實(shí)現(xiàn)。

主電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)可由機(jī)床的前一級(jí)配電箱中的熔斷器充任。

冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR2實(shí)現(xiàn)。

快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)M3由于是短時(shí)工作，不設(shè)過(guò)載保護(hù)。

電動(dòng)機(jī)M2、M3共同設(shè)短路保護(hù)熔斷器FU1。主電路和控制電路設(shè)計(jì)20控制電路設(shè)計(jì)考慮到操作方便，主電動(dòng)機(jī)M1可在床頭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。接觸器KM1與控制按鈕組成帶自鎖的起?？刂齐娐?。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2由SB5、SB6進(jìn)行起停操作，裝在機(jī)床頭部?？焖僖苿?dòng)電動(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)控制電路。21信號(hào)指示與照明電路可設(shè)電源指示燈HL2（綠色），在電源開(kāi)關(guān)QS接通后，立即發(fā)光顯示，表示機(jī)床電氣電路已處于供電狀態(tài)。設(shè)指示燈HL1（紅色）顯示主電動(dòng)機(jī)是否運(yùn)行。這兩個(gè)指示燈可由接觸器KM1的動(dòng)合和動(dòng)斷兩對(duì)輔助觸點(diǎn)進(jìn)行切換顯示，如圖右上方所示。在操作板上設(shè)有交流電流表A，它串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)主回路中，用以指示機(jī)床的工作電流。這樣可根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作情況調(diào)整切削用量使電動(dòng)機(jī)盡量滿載運(yùn)行，以提高生產(chǎn)率，并能提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。EL照明燈為36V安全電壓。

22控制電路電源考慮安全可靠及滿足照明指示燈的要求，采用變壓器供電，控制電路127V，照明36V，指示燈6.3V。繪制電氣原理圖根據(jù)各局部電路之間互相關(guān)系和電氣保護(hù)電路，畫(huà)成電氣原理圖，如圖所示。CW6163型臥式車(chē)床電氣原理圖23

選擇電氣元件電源引入開(kāi)關(guān)QSQS主要作為電源隔離開(kāi)關(guān)用，并不用它來(lái)直接起停電動(dòng)機(jī)，可按電動(dòng)機(jī)額定電流來(lái)選。在這里應(yīng)該根據(jù)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)來(lái)選。在中小型機(jī)床常用組合開(kāi)關(guān)中，可選用HZl0-25/3型，額定電流為25A，三極組合開(kāi)關(guān)。熱繼電器FR1、FR2

主電動(dòng)機(jī)M1額定電流23.0A，F(xiàn)R1可選用JR0-40型熱繼電器，熱元件電流為25A，電流整定范圍為16~25A，工作時(shí)將額定電流調(diào)整為23.0A。

同理，F(xiàn)R2可選用JRl0-10型熱繼電器，選用1號(hào)元件，電流整定范圍是0.40～0.64A，整定在0.43A。

熔斷器FU1、FU2、FU3FU1是對(duì)M2、M3兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)的熔斷器。熔體電流為

可選用RLl-15型熔斷器，配用10A的熔體。

FU2、FU3選用RLl-15型熔斷器，配用最小等級(jí)的熔斷體2A。24接觸器KM1、KM2及KM3

接觸器KM1，根據(jù)主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流IN=23.0A，控制回路電源

127V，需主觸點(diǎn)三對(duì)，動(dòng)合輔助觸點(diǎn)兩對(duì)，動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)一對(duì)，根據(jù)上述情況，選用CT0-40型接觸器，電磁線圈電壓為127V。

由于M2、M3電動(dòng)機(jī)額定電流很小，KM2、KM3可選用JZ7-44交流中間繼電器，線圈電壓為127V，觸點(diǎn)電流5A，可完全滿足要求。對(duì)小容量的電動(dòng)機(jī)常用中間繼電器充任接觸器。控制變壓器TC

變壓器最大負(fù)載時(shí)是KM1、KM2及KM3同時(shí)工作，可以計(jì)算出變壓器容量應(yīng)大于68.4VA?？紤]到照明燈等其他電路附加容量，可選用BK-100型變壓器或BK-150型變壓器，電壓等級(jí)：380V/127-36-6.3V，可滿足輔助回路的各種電壓需要。制定電氣元件明細(xì)表電氣元件明細(xì)表要注明各元器件的型號(hào)、規(guī)格及數(shù)量等，見(jiàn)表。25符號(hào)名

稱(chēng)型

號(hào)

規(guī)格數(shù)量M1M2M3QSKM1KM2、KM3KR1KR2FU1FU2、FU3TCSB3、SB4、SB6SB1、SB2、SB5SB7HL1、HL2A主電動(dòng)機(jī)冷卻泵電動(dòng)機(jī)快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)組合開(kāi)關(guān)交流接觸器交流中間繼電器熱繼電器熱繼電器熔斷器熔斷器控制變壓器控制按鈕控制按鈕控制按鈕指示信號(hào)燈交流電流表Y160M-4JCB-22J02-21-4HZl0-25/13CJO-40JZ7-44JR0-40JRl0-10RLl-15RLl-15BK-100LA10LA10LA9ZSD-062T211kW380V1460r/min0.125kW380V2790r/min1.1kW380V1410r/min3極500V25A

40A線圈電壓127V5A線圈電壓127V額定電流25A整定電流19.9A

熱元件l號(hào)整定電流0.43A500V熔體10A500V熔體2A100VA380V/127-36-6.3V

黑色紅色

6.3V綠色1紅色10～50A直接接入1l11121l3213312l26繪制電氣安裝接線圖機(jī)床的電氣接線圖是根據(jù)電氣原理圖及各電氣設(shè)備安裝的布置圖來(lái)繪制的。安裝電氣設(shè)備或檢查電路故障都要依據(jù)電氣接線圖。接線圖要表示出各電氣元件的相對(duì)位置及各元件的相互接線關(guān)系，因此要求接線圖中各電氣元件的相對(duì)位置與實(shí)際安裝的位置一致，并且同一個(gè)電器的各組成部分畫(huà)在一起。還要求各電氣元件的文字符號(hào)與原理圖一致。對(duì)各部分電路之間接線和對(duì)外部接線一般應(yīng)通過(guò)端子板進(jìn)行，而且應(yīng)該注明外部接線的去向。為了看圖方便，對(duì)導(dǎo)線走向一致的多根導(dǎo)線合并畫(huà)成單線，可在元件的接線端標(biāo)明接線的編號(hào)和去向。接線圖還應(yīng)標(biāo)明接線用導(dǎo)線的種類(lèi)和規(guī)格，以及穿管的管子型號(hào)、規(guī)格尺寸。成束的接線應(yīng)說(shuō)明接線根數(shù)及其接線號(hào)。27二、設(shè)計(jì)控制兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的電氣控制電路。要求：1、兩臺(tái)電機(jī)均設(shè)正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕。2、只有當(dāng)?shù)谝慌_(tái)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)