第四章电控系统设计及CAD(精品).ppt

桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:1 第四章第四章 电控系统设计及电气电控系统设计及电气CADCAD第一节第一节 电气控制系统设计基础电气控制系统设计基础第二节第二节 电控制系统设计方法与步骤电控制系统设计方法与步骤第三节第三节 电气控制电路设计中元器件的选择电气控制电路设计中元器件的选择第四节第四节 机床电气控制电路设计举例机床电气控制电路设计举例第五节第五节 电气电气CAD绘图绘图第六节第六节 电气专业设计电气专业设计CAD软件软件桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:2 生产机械电气控制系统的设计，包括两个基本内容：一个是原理设计，即要满足生产机械和工艺的各种控制要求；另一个是工艺设计，即要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性；工艺设计决定电气控制系统是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点，所以电气控制系统设计要全面考虑两方面的内容。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:3第一节第一节 电气控制系统设计基础电气控制系统设计基础1.最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。2.设计方案要合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。3.机械设计与电气设计应相互配合。许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。4.确保控制系统安全可靠地工作。一、一、电气控制系统设计的原则电气控制系统设计的原则桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:4二、电气控制系统设计的基本任务、内容二、电气控制系统设计的基本任务、内容 1.原理设计内容原理设计内容电气控制系统原理设计的主要内容包括：1）拟订电气设计任务书。2）确定电力拖动方案，选择电动机。3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。4）选择电器元器件，制订元器件明细表。5）编写设计说明书。电气原理图是整个设计的中心环节，它为工艺设计和制订其他技术资料提供依据。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:52.工艺设计内容工艺设计内容工艺设计的主要内容有：1)设计电气总布置图、总安装图与总接线图。2)设计组件布置图、安装图和接线图。3)设计电气箱、操作台及非标准元件。4)列出元器件清单。5)编写使用维护说明书桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:6三、电气控制系统设计的一般步骤三、电气控制系统设计的一般步骤 1拟订设计任务书拟订设计任务书 设计任务书是整个电气控制系统的设计依据，又是设备竣工验收的依据。电气控制系统的设计任务书中，主要包括以下内容：1）设备名称、用途、基本结构、动作要求及工艺过程介绍。2）电力拖动的方式及控制要求等。3）联锁、保护要求。4）自动化程度、稳定性及抗干扰要求。5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求。6）设备验收标准。7）其他要求。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:72确定电力拖动方案确定电力拖动方案电力拖动方案的确定要从以下几个方面考虑：1)拖动方式的选择 电力拖动方式分独立拖动和集中拖动。电气传动的趋势是多电动机拖动，这不仅能缩短机械传动链，提高传动效率，而且能简化总体结构，便于实现自动化。具体选择时，可根据工艺与结构决定电动机的数量。2)调速方案的选择 大型、重型设备的主运动和进给运动应尽可能采用无级调速，这样有利于简化机械结构、降低成本；精密机械设备为保证加工精度也应采用无级调速；对于一般中小型设备，在没有特殊要求时，可选用经济、简单、可靠的三相笼型异步电动机。3)电动机调速性质要与负载特性适应 对于恒功率负载和恒转矩负载，在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速特性与生产机械的负载特性相适应，这样可以使电动机得到充分合理的应用。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:83拖动电动机的选择拖动电动机的选择 电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速。电动机选择的基本原则有：1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。3）根据工作环境选择电动机的结构型式。在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:94选择控制方式选择控制方式 控制方式要实现拖动方案的控制要求。随着现代电气技术的迅速发展，生产机械电力拖动的控制方式从传统的继电接触器控制向PLC控制、CNC控制、计算机网络控制等方面发展，控制方式越来越多。控制方式的选择应在经济、安全的前提下，最大限度地满足工艺的要求。5设计电气控制原理图并合理选用元器件以及编制元器件设计电气控制原理图并合理选用元器件以及编制元器件明细表明细表6设计电气设备的各种施工图样设计电气设备的各种施工图样7编写设计说明书和使用说明书编写设计说明书和使用说明书 桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:10第二节第二节 电控设计方法与步骤电控设计方法与步骤一、电气控制原理电路的基本设计方法一、电气控制原理电路的基本设计方法1分析设计法分析设计法 分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整电路。当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。分析设计法的优点是设计方法简单，无固定的设计程序，它是在熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路能力的基础上进行的，容易被初学者所掌握，对于具备一定工作经验的电气技术人员来说，能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用。其缺点是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响电路工作的可靠性。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:112逻辑设计法逻辑设计法 逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电、触头的闭合与断开、主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。逻辑设计法的优点是能获得理想、经济的方案，但这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:12二、电气原理图设计的基本步骤二、电气原理图设计的基本步骤电气原理图设计的基本步骤是：1）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图。2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计时按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。3）绘制总原理图。4）恰当选用元器件，并制订元器件明细表。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:13三、原理图设计中的一般要求三、原理图设计中的一般要求 1电气控制原理应满足工艺的要求电气控制原理应满足工艺的要求 在设计之前必须对生产机械的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分的了解，并在此基础上来考虑控制方式、起动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。2控制电路电源种类与电压数值的要求控制电路电源种类与电压数值的要求 对于比较简单的控制电路，而且元器件不多时，往往直接采用交流380V或220V电源，不用控制电源变压器。对于比较复杂的控制电路，应采用控制电源变压器，将控制电压降到110V或48V,24V。这种方案对维修、操作以及元器件的工作可靠、有利。对于操作比较频繁的直流电力传动的控制电路，常用220V或110V直流电源供电。直流电磁铁及电磁离合器的控制电路，常采用24V直流电源供电。交流控制电路的电压必须是下列规定电压的一种或几种：6V,24V,48V,110V（优选值），220V,380V,50Hz。直流控制电路的电压必须是下列规定电压的一种或几种：6V,12V,24V,48V,110V,220V.常用的控制电压见表4-1。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:143确保电气控制电路工作的可靠性和安全性确保电气控制电路工作的可靠性和安全性 应考虑以下几个方面：1)元器件的工作要稳定可靠元器件的工作要稳定可靠 元器件符合使用环境条件，并且动作时间的配合不致引起竞争。元器件符合使用环境条件，并且动作时间的配合不致引起竞争。复杂控制电路中，在某一控制信号作用下，电路从一种稳定状态转换到另一种稳定状态，常常有几个元器件的状态同时变化，考虑到元器件总有一定的动作时间，对时序电路来说，就会得到几个不同的输出状态。这种现象称为电路的“竞争竞争”。而对于开关电路，由于元器件的释放延时作用，也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出的可能性，这种现象称为“冒险冒险”。“竞争”与“冒险”现象都将造成控制电路不能按照要求动作，从而引起控制失灵。通常所分析的控制电路电器的动作和触头的接通与断开，都是静态分析，没有考虑电器元件动作时间。而在实际运行中，由于电磁线圈的电磁惯性、机械惯性、机械位移量等因素，使接触器或继电器从线圈的通电到触头闭合，有一段吸引时间；线圈断电时，从线圈的断电到触头断开，有一段释放时间。这些称为电器元件的动作时间，是电器元件固有的时间，不同于人为设置的延时，固有的动作延时是不可控制的，而人为的延时是可调的。当电器元件的动作时间可能影响到控制电路的动作时，需要用能精确反映元件动作时间及其互相配合的方法（如时间图法）来准确分析动作时间，从而保证电路正常工作。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:15举例：下面的星-三角起动控制电路就存在着“竞争”问题。具体表现：KT延时到时，在KM3线圈得电但自锁尚未完成，由于KT线圈断电，KT的延时常开触头断开，使得KM3线圈重新断开，电路不能可靠的切换到接法。存在“竞争”的Y-起动控制电路桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:16解决办法：改进控制电路设计。采用断电延时继电器。如图：KM3KM3KM2KM2KM2改进后的Y-降压启动的控制电路桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:172)电器元件的线圈和触头的连接应符合国家有关标准规定电器元件的线圈和触头的连接应符合国家有关标准规定 电器元件图形符号应符合GB4728中的规定，绘制时要合理安排版面。(1)正确连接电器线圈。交流电压线圈通常不能串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联或接在两倍线圈额定电压的交流电源上，以免电压分配不均引起工作不可靠，如图4-1所示。在直流控制电路中，对于电感较大的电器线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电机励磁线圈等，不宜与同电压等级的接触器或中间继电器直接并联使用。如图4-2a所示，当触头KM断开时，电磁铁YA线圈两端产生较大的感应电动势，加在中间继电器KA的线圈上，造成KA的误动作。为此在YA线圈两端并联放电电阻R，并在KA支路串入KM常开触头，如图4-2b所示，这样就能可靠工作。图4-1 a)不正确b)正确图4-2 a)错误连接 b)正确连接桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:18(2)合理安排电器元件和触头的位置。对于串联回路，元器件或触头位置互换时，并不影响其工作原理，但在实际运行中，影响电路安全并关系到导线长短。如图4-3所示的两种接法，两者工作原理相同，但是采用图a接法既不安全又浪费导线。因为行程限位开关SQ的常开和常闭触头靠得很近，在触头断开时，由于电弧可能造成电源短路，很不安全，而且这种接法SQ要引出四根导线，很不合理。图b所示的接法较为合理，且只需引出三根导线。图4-3 a)不合理连接 b)合理连接桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:19(3)防止出现寄生电路。寄生电路是指在控制电路的动作过程中，意外出现不是由于误操作而产生的接通电路。图4-4所示，是一个具有指示灯和过载保护的电动机正反转控制电路。正常工作时，能完成正反向起动、停止与信号指示。但当FR动作断开后，电路出现了如图中虚线所示的寄生电路，使接触器KM1不能可靠释放而得不到过载保护。如果将FR触头位置移到SB1上端就可避免产生寄生电路。图4-4 寄生电路桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:20(4)尽量减少连接导线的数量，缩短连接导线的长度。如图4-5所示。(5)控制电路工作时，应尽量减少通电电器的数量，以降低故障的可能性并节约电能。(6)在电路中采用小容量的继电器触头来断开或接通大容量接触器线圈时，要分析触头容量的大小，若不够时，必须加大继电器容量或增加中间继电器，否则工作不可靠。4应具有必要的保护环节 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。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。5操作、维修方便6控制电路力求简单、经济、可靠。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。图4-5 电器连接图桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:21第三节第三节 电气控制电路设计中元器件的选择电气控制电路设计中元器件的选择一、一、电动机的选择电动机的选择 选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、调速、结构型式、额定电压等。1.电动机功率的选择电动机功率的选择 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。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 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:222)立式车床主电动机的功率 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。3)摇臂钻床主电动机的功率 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为最大钻孔直径（mm）。4)卧式镗床主电动机的功率 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为镗杆直径（mm）。5)龙门铣床主电动机的功率 式中，P为主拖动电动机功率（kW）；B为工作台宽度（mm）。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:23 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，一般按经验数据来选择，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主拖动功率的0.03-0.05倍，而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的0.2-0.25倍。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:242.电动机额定电压的选择电动机额定电压的选择交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。中小型异步电动机额定电压为220V/380V（三角形/Y联结）及380V/660V（三角形/Y联结）两种，后者可用Y/三角形起动；当电动机功率较大时，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。3.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、重量愈小，成本愈低，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，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。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。4.电动机结构型式的选择电动机结构型式的选择 电动机的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、紧凑为原则来选择。电动机具有不同的防护型式，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。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:255.调速方案选择调速方案选择1）无电气调速要求电力拖动方案确定:笼型异步电动机：起动不频繁的场合绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置2）要求电气调速电力拖动方案确定:（1）调速范围D23、调速级数24：改变极对数的双速或多速笼型异步电动机（2）调速范围D3，且不要求平滑调速：绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载（3）调运范围D310，且要求平滑调速：容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。（4）调速范围D10100：直流拖动系统或交流变频调速系统桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:266.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。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:27二、常用低压电器的选择二、常用低压电器的选择 1.接触器的选用接触器的选用 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。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IN可根据下面经验公式进行选择：式中，IN为接触器主触点额定电流（A）;K为比例系数，一般取1-1.4；PN为被控电动机额定功率（kW）；UN为被控电动机额定线电压（V）。注：通常也可采用：IN=2PN来估算。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。3)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。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:282.继电器的选择继电器的选择1）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 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。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。2）时间继电器的选择）时间继电器的选择 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。(2)根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。(3)根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。3)热继电器的选择热继电器的选择 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 (2)热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：式中，IR为热元件的额定电流；IN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：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。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:293.熔断器的选择熔断器的选择 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。熔体额定电流定电流。熔体额定电流IR的选择是主要参数。的选择是主要参数。1)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。2)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电动机额定电 流之和。流之和。4.其他电器的选择其他电器的选择 1)断路器的选择断路器的选择 2)控制变压器容量的选择控制变压器容量的选择 3)控制按钮的选择控制按钮的选择 4)行程开关的选择行程开关的选择 5)万能转换开关的选择万能转换开关的选择 6)接近开关的选择接近开关的选择 桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:30第四节第四节 机床电气控制电路设计举例机床电气控制电路设计举例设计设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。型卧式车床的电气控制电路。一、机床电气传动的特点及控制要求一、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。（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。主轴制动采用液压制动器。冷却泵由电动机冷却泵由电动机M2拖动。拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。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，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。都集中由一个手柄操纵。电动机型号：电动机型号：主电动机主电动机M1：Y160M-4，1l kW，380V，23.0A，1460 r/min；冷却泵电动机冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790 r/min；快速移动电动机快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8 A，1400 r/min。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:31二、二、电气控制电路设计电气控制电路设计主回路设计主回路设计 根据电气传动的要求，由接触器根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机分别控制电动机M1、M2及及M3，如图所示。如图所示。三相电源由开关三相电源由开关QS引入。引入。主电动机主电动机M1的过载保护由的过载保护由 热继电器热继电器FR1实现。实现。主电动机的短路保护可由主电动机的短路保护可由 机床的前一级配电箱中的机床的前一级配电箱中的 熔断器充任。熔断器充任。冷却泵电动机冷却泵电动机M2的过载保的过载保 护由热继电器护由热继电器FR2实现。实现。快速移动电动机快速移动电动机M3由于是由于是 短时工作，不设过载保护。短时工作，不设过载保护。电动机电动机M2、M3共同设短共同设短 路保护熔断器路保护熔断器FU1。主电路和控制电路设计主电路和控制电路设计桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:32控制电路设计控制电路设计 考虑到操作方便，主电动机考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮动和停止按钮 SB1、SB2、SB3、SB4进行操纵。接触器进行操纵。接触器KM1与控制按钮与控制按钮 组成带自锁的起停控制电路。组成带自锁的起停控制电路。冷却泵电动机冷却泵电动机M2由由SB5、SB6进行起停操作，装在机床头部。快速移动进行起停操作，装在机床头部。快速移动电动机电动机M3工作时间短，为了操作灵活由按钮工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7与接触器与接触器KM3组成点动组成点动 控制电路。控制电路。信号指示与照明电路信号指示与照明电路 可设电源指示灯可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，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）显示主电动机是红色）显示主电动机是否运行。这两个指示灯可由接触器否运行。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。显示，如图右上方所示。在操作板上设有交流电流表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。行，以提高生产率，并能提高电动机功率因数。EL照明灯为照明灯为36V安全电压。安全电压。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:33控制电路电源控制电路电源 考虑安全可靠及考虑安全可靠及满足照明指示灯满足照明指示灯的要求，采用变的要求，采用变压器供电，控制压器供电，控制电路电路127V，照明照明36V，指示灯指示灯6.3V。绘制电气原理图绘制电气原理图 根据各局部电路根据各局部电路之间互相关系和之间互相关系和电气保护电路，电气保护电路，画成电气原理图，画成电气原理图，如图所示。如图所示。CW6163型卧式车床电气原理图型卧式车床电气原理图桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:34三、三、选择电气元件选择电气元件 电源引入开关电源引入开关QS QS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，可选用用组合开关中，可选用HZl0-25/3型，额定电流为型，额定电流为25A，三极组合开关。三极组合开关。热继电器热继电器FR1、FR2 主电动机主电动机M1额定电流额定电流23.0A，FR1可选用可选用JR0-40型热继电器，热元件型热继电器，热元件 电流为电流为25A，电流整定范围为电流整定范围为1625A，工作时将额定电流调整为工作时将额定电流调整为23.0A。同理，同理，FR2可选用可选用JRl0-10型热继电器，选用型热继电器，选用1号元件，电流整定范围号元件，电流整定范围 是是0.400.64A，整定在整定在0.43A。熔断器熔断器FU1、FU2、FU3 FU1是对是对M2、M3两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为两台电动机进行保护的熔断器。熔体电流为 可选用可选用RLl-15型熔断器，配用型熔断器，配用10 A的熔体。的熔体。FU2、FU3选用选用RLl-15型熔断器，配用最小等级的熔断体型熔断器，配用最小等级的熔断体2A。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:35接触器接触器KM1、KM2及及KM3 接触器接触器KM1，根据主电动机根据主电动机M1的额定电流的额定电流IN=23.0A，控制回路电源控制回路电源 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，选用情况，选用CT0-40型接触器，电磁线圈电压为型接触器，电磁线圈电压为127V。由于由于M2、M3电动机额定电流很小，电动机额定电流很小，KM2、KM3可选用可选用JZ7-44交流中交流中间继电器，线圈电压为间继电器，线圈电压为127V，触点电流触点电流5A，可完全满足要求。对小容量的可完全满足要求。对小容量的电动机常用中间继电器充任接触器。电动机常用中间继电器充任接触器。控制变压器控制变压器TC 变压器最大负载时是变压器最大负载时是KM1、KM2及及KM3同时工作，可以计算出变压同时工作，可以计算出变压器容量应大于器容量应大于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型变压器或型变压器或BK-150型变压器，电压等级：型变压器，电压等级：380V/127-36-6.3V，可满足辅助可满足辅助回路的各种电压需要。回路的各种电压需要。u制定电气元件明细表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。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。桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院桂林理工大学南宁分院第四章电控系统设计及电气第四章电控系统设计及电气CADCADDate:2023/1/26 Page:36符符 号号名名 称称型型 号号 规规 格格数量数量M1M2M3QSKM1KM2、KM3FR1FR2FU1FU2、FU3TCSB3、SB4、SB6SB1、SB2、SB5SB7HL1、HL2A主电动机主电动机冷却泵电动机冷却泵电动机快速移动电动机快速移动电动机组合开关组合开关交流接触器交流接触器交流接触器交流接触器热继电器热继电器热继电器热继电器熔断器熔断器熔断器熔断器控制变压器控制变压器控制按钮控制按钮控制按钮控制按钮控制按钮控制按钮指示信号灯指示信号灯交流电流表交流电流表Y 160 M-4JCB-22 J02-21-4HZl0-25/13 CJO-40 JZ7-44 JR0-40 JRl0-10 RLl-15 RLl-15 BK-100 LA10 LA10 LA9 ZSD-0 62T 211kW 380V 1460r/min0.125kW 380V 2790r/min1.1kW 380V 1410r/min3极极500V 25A 40A 线圈电压线圈电压127V 5 A 线圈电压线圈电压127V额定