机床电气控制线路设计基础.ppt

电气控制系统设计的基本原则、内容和设计程序 电气控制原理线路设计的方法 常用电气元器件的选择 电气控制电路设计举例,第四章 机床电气控制线路设计基础,宁德职业技术学院,一、基本原则 1、最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。 2、在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标。 3、妥善处理机械与电气关系。 4、正确合理地选用电器元件。 5、确保使用安全、可靠。 6、造型美观，使用维护方便。,第一节 电气控制系统设计的基本原 则、内容和设计程序,宁德职业技术学院,二、电气控制基本任务与内容,电气控制基本任务是根据控制要求设计和编制出设备制造和使用过程中必须的图纸、资料，包括电气原理图、电气系统的组件划分与元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板及电器元件安装底板、非标准紧固件加工图等，编制外购成件目录、单台材料消耗清单，设备说明书等资料。因此，电气控制装置设计包括原理设计与工艺设计两个方面。 任何生产机械电气控制装置的设计，都包含两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制装置本身的制造、使用以及维修的需要。,宁德职业技术学院,（一）原理设计内容 1、拟订电气设计任务书。 2、选择电力拖动方案与控制方式。 3、确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体 型号。 4、设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关 系，拟订各部分技术要求。 5、设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数。 6、选择电气元件，制订元器件目录清单。 7、编写设计说明书。,宁德职业技术学院,（二）工艺设计内容 1、目的：是便于组织电气控制装置的制造，实现原理设计要求的各项技术指标，为设备的调试、维护、使用提供必要的图纸资料。 2、内容： 1）根据设计的原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。 2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理图，列出各部分的元件目录表，并根据总图编号设计各组件的进出线号。,宁德职业技术学院,3）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。 4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准安装零件图纸，标明技术要求。 5）设计电气箱。 6）根据总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，进行汇总，分别列出外购清单，标准件清单以及主要材料消耗定额。 7）编写使用维护说明书。,宁德职业技术学院,1、拟订设计任务书 简要说明所设计设备的型号、用途、工艺过程、动作要求，传动参数、工作条件外还应说明以下主要技术指标及要求： 1）控制精度、生产效率要求。 2）电气传动基本特性如运动部件数量、用途，动作顺序，负载特性、调速指标、起动、制动要求等。 3）自动化程度要求。 4）稳定性及抗干扰要求。 5）联锁条件及保护要求。,宁德职业技术学院,三、电气控制设计的一般程序,6）电源种类、电压等级、频率及容量要求。 7）目标成本与经费限额。 8）验收标准与验收方式。 9）其他要求如设备布局、安装要求、操作台布置、照明、指示、报警方式等。 2、选择拖动方案 电力拖动方案是指根据零件加工精度、加工效率要求、生产机械的结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等条件去确定电动机的类型、数量、传动方式以及拟订电动机起动、运行、调速、转向、制动等控制要求，作为电气控制原理图设计及电器元件选择的依据。,宁德职业技术学院,3、选择电动机 1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载特性相适应，以保证加工过程中运行稳定并具有一定调速范围与良好的起动、制动性能。 2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，即温升尽可能达到或接近额定温升。 3）电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并能适应周围环境工作条件。 4、选择控制方式 继电接触控制，直流电动机连续控制，可编程逻辑控制，采样控制。,宁德职业技术学院,5、设计电气控制原理线路图并合理选用元器件，编制元器件目录清单。 6、设计电气设备制造、安装、调试所必须的各种施工图纸并以此为根据编制各种材料定额清单。 7、编写说明书。,宁德职业技术学院,第二节 电气控制线路设计的方法,一、电气控制线路设计的常用方法 主要有经验设计法和逻辑设计法两种。 （一）经验设计法(分析设计法) 1、经验设计法 根据生产工艺的要求去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各部分的联锁条件组合起来并加以补充和修改，综合成满足控制要求的完整线路。,宁德职业技术学院,2、优点 无固定的设计程序，设计方法简单，容易为初学者所掌握，对于具有一定工作经验的电气人员来说，也能较快地完成设计任务，因此在电气设计中被普遍采用。 3、缺点 设计方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周时会影响线路工作的可靠性。,宁德职业技术学院,（二）逻辑设计法 逻辑设计法就是利用逻辑代数这一工具设计电气电路。它根据生产过程的工艺要求，将控制电路中的继电器、接触器线圈的得电与断电，触点的闭合与断开，主令元件中的 接通与断开等看做逻辑函数和逻辑变量，用逻辑函数关系式表示它们之间的逻辑关系，再运用逻辑函数基本公式和运算规律，对逻辑函数式进行化简，按化简后的表达式，画出相应的电气原理图。,宁德职业技术学院,采用逻辑设计法设计的控制电路，能求得某逻辑功能的最简电路，但其整个设计过程较复杂。对于一些复杂的控制要求，还必须增设许多新的 条件，因此，在实际电气控制电路的设计中，逻辑设计法仅作为经验设计法的辅助的补充。,宁德职业技术学院,设计实例(经验设计法),某专用机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机(4.5KW)拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机(1.1KW)拖动。加工工艺要求：在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为慢速进给，进给到指定位置自动停止，再由操作者发出指令使滑台快速返回，回到原位后自动停车。,宁德职业技术学院,控制要求： 滑台电动机需要正反转，两个动力头电动机只要单向旋转、同时启停，它们在滑台电动机正向启动后启动，而在滑台电动机正向停车时也停车。滑台速度的改变是由电磁铁YA改变机械传动链来实现，即电磁铁吸合时为快进，电磁铁释放时为慢进。,宁德职业技术学院,滑台电动机正、反转由KM1 、KM2控制。 两个动力头电动机由KM3控制。,1. 主电路设计,2. 控制电路设计 按钮SB1、SB2控制滑台电动机启动， SB3、SB4控制滑台电动机停车。 滑台的快速前进与返回分别用KM1与KM2的辅助触点控制KM4，再由KM4触点去通断电磁铁YA。滑台快速前进到加工位置时，要求慢速进给，因而在KM1触点控制KM4的支路上串联行程开关SQ3的常闭触点。,宁德职业技术学院,宁德职业技术学院,3. 联锁与保护环节设计 用行程开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车。 用行程开关SQ2的常闭触点控制滑台快速返回至原位时的自动停车。 接触器KM1与KM2之间互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。,宁德职业技术学院,4. 线路的完善,宁德职业技术学院,另一电路,二、设计控制线路时应注意的问题,1. 尽量减少连接导线,宁德职业技术学院,2. 正确连接电器线圈 电压线圈通常不串联使用，即使是两个同型号电压线圈也不能采用串联施加额定电压之和，以免电压分配不匀引起工作不可靠。在直流控制电路中，对于电感较大的电磁线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电动励磁线圈等不宜与相同电压等级的继电器并联工作，否则在接通或断开电源时会造成后者的误动作。,宁德职业技术学院,宁德职业技术学院,3. 避免出现寄生回路,宁德职业技术学院,4. 合理使用电器触头,宁德职业技术学院,宁德职业技术学院,5. 尽量减少电器元件的品种、规格与数量。 6. 多个电器的依次动作问题 7. 尽可能提高电路工作的可靠性、安全性。 8. 线路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便。,第三节 常用电气元器件的选择,一、电动机的选择 电动机的选择主要包括：电动机的容量、结构型式、额定电压、额定转速和电流种类等。电动机选择的基本原则是: （1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求，要与负载特性相适应，以保证生产过程中的运行稳定性，并具有一定的调速范围与良好的起动、制动性能。 （2）电动机在工作过程中，其功率应该能够得到充分利用，亦即电动机的温升尽可能达到或接近额定温升值，而不致于造成容量浪费。,宁德职业技术学院,（3）电动机的结构型式应该满足机械设计提出的安装要求，并能适合生产机械周围环境的工作条件。 （4）在满足设计要求的情况下，应优先考虑采用结构简单、价格便宜和维修方便的三相笼型异步电动机。,宁德职业技术学院,1.电动机的容量的选择,根据电动机的负载和工作方式，正确选择电动机的容量，一般按以下原则: 对于恒定负载长期工作制的电动机，其容量的选择应保证电动机的额定功率大于等于负载所需要的功率。 对于变动负载长期工作制的电动机，其容量的选择应保证当负载变到最大时，电动机仍能给出所需要的功率，同时电动机的温升不得超过允许值。 对于短时工作制的电动机，其容量的选择原则上可按照电动机在一个工作循环内的平均功耗来确定。,宁德职业技术学院,调查统计类比法,调查统计类比法是将各国同类型机床或其他生产机械的电动机容量进行调查统计和分析，从中找出电动机容量和机床主要参数之间的关系，再根据我国实际情况得出相应计算公式的一种方法。它是在不断总结经验的基础上，选择电动机容量的一种实用方法。这种方法比较简单，但具有一定的局限性，通常选择的电动机容量都有较大的裕度，存在着一定程度的浪费。 我国的机床制造厂家对不同类型的机床。通常采用以下统计分析公式来计算机床主电动机的容量：,宁德职业技术学院,(1) 卧式车床 PN=36.5D1.54kW 立式车床 PN=20D0.88kW 式中 PN主电动机额定功率(kW)； D 工件最大直径(m)。 (2) 摇臂钻床 PN=0.0646D1.19kW 式中 PN主轴电动机的额定功率(kw)； D 最大钻孔直径(mm)。 (3) 卧式铣镗床 PN=0.004D1.7kW 式中 PN主电动机的额定功率(kW)： D 镗杆直径(mm)。,宁德职业技术学院,(4) 外圆磨床 PN=0.1KBkW 式中PN主电动机的额定功率(kw)； B 砂轮宽度(mm)； K 当砂轮主轴采用滚动轴承时，K=0.81.1； 当砂轮主轴采用滑动轴承时，K=1.01.3。 (5) 龙门铣床 PN=B1.16166kw 式中 PN主电动机的额定功率(kw)； B 工作台宽度(mm)。,宁德职业技术学院,电动机的结构形式应满足机械设计提出的安装要求，并适周围环境。 (1) 电动机的工作方式一般有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。电动机根据负载的不同工作方式，应选用相对应工作制的电动机，但也可选用连续工作制的电动机拖动其他工作制的负载。 (2) 电动机的结构型式按照其安装的方式不同，可以分为卧式和立式两种。卧式的转轴为水平安放，而立式的转轴为垂直安放。在一般情况下，多选用卧式电动机。有时为了简化传动装置，才选用立式电动机。如钻床、水厂水泵等。,2.电动机的型式的选择,宁德职业技术学院,(3) 根据电动机的工作环境选择相应的防护型式 开启式：这类电动机价格便宜，散热好，它只适用于干燥及清洁的环境。若遇水气、铁屑、灰尘、油垢等，则将影响电动机的使用寿命和正常运行。 防护式：这类电动机可防雨、防滴、防溅，并能防止外界物体从上面落人电动机内，但不能防止潮气及灰尘侵入。它适用于干燥、灰尘不多及没有腐蚀性和爆炸性气体的环境，一般情况下多选用此种型式的电动机。,宁德职业技术学院,封闭式：这类电动机有自扇冷式、他扇冷式和密封式三种。前两种适用于潮湿、多腐蚀性灰尘及易受风雨侵蚀的环境，后一种则适用于浸入水中的机械，这种电动机价格昂贵，一般情况下尽量少选用。 防爆式：这类电动机主要适用于有爆炸危险的环境。,宁德职业技术学院,交流电动机的额定电压应与供电电网电压一致。如果所选电动机的额定电压高于供电电网电压，则电动机可能不会起动，或由于电流过大而减少其使用寿命，甚至被烧毁。 若所选电动机的额定电压低于供电电网电压，则电动机可能因绕组绝缘被击穿而损坏，或由于电流过大而被烧毁。 一般车间的低压电网电压为380V。当电动机容量较大且供电电压较高时，可选用相应的高压电动机。,3.电动机额定电压的选择,宁德职业技术学院,4.电动机额定转速的选择,电动机额定转速的选择是否合理，将直接影响到电力拖动系统的技术和经济指标。我们从电机原理可以知道，对于额定功率相同的电动机来讲。额定转速越高，则其额定转矩就越小，电动机的尺寸、重量和成本也就越小。因此，选用高速电动机较为经济。 但是，在生产机械速度一定的前提下，电动机转速越高，则减速机构的传动比也越大，造成减速机构体积庞大、结构更加复杂。因此，在选择电动机额定转速时，必须综合考虑电动机和机械两方面的因素。,宁德职业技术学院,5.电动机电流种类的选择,（1）交流电动机的选择 三相笼型异步电动机 三相笼型异步电动机具有结构简单、价格便宜、运行可靠和维护方便等优点，广泛地应用在中小型机床、水泵、通风机、空气压缩机、传送带以及一些切削动力头等生产机械上。其不足之处在于它的起动和调速性能相对较差，通常适用于电动机无调速要求或对起动性能要求不高的场合。 绕线转子异步电动机对于有一定调速要求及起动、制动转矩大的生产机械，如桥式起重机、锻压机等，可选用绕线转子异步电动机。通过采用转子串电阻的方法，实现电动机起动和调速，但这种调速范围相对有限。,（2）直流电动机的选择 直流电动机可以实现无级起动和调速，它具有起动、调速平滑性好，调速范围宽、精度高等特点。对于要求电动机起动转矩大而机械特性软的生产机械，如无轨电车、重型起重机等，可选用串励直流电动机。对于要求能在大范围内平滑调速以及位置控制准确的生产机械，如高精度数控机床、龙门刨床等，可选用他励或并励直流电动机。其不足之处就是需要提供一套直流电源供给装置，而且直流电动机的成本造价高于三相交流异步电动机。,宁德职业技术学院,二、接触器的选用,在电气控制电路中，接触器的使用十分广泛，在选择接触器时应根据不同使用条件去选用，因为随使用条件的不同，接触器主触点的工作电流和所控制功率也在变化。 1.种类、类别的选择 接触器有两大类：即交流接触器和直流接触器，选择接触器的种类是由负载的性质决定的，也就是接触器主触点控制交流电路则选择交流接触器，控制直流电路则选择直流接触器。 交流接触器使用类别有AC-0AC-4五类,宁德职业技术学院,AC-0类用于感性负载或阻性负载，接通和分断额定电压和额定电流。 AC-1类用于起动和运转中，断开绕线转子电动机；在额定电压下，接通和分断2.5倍额定电流。 AC-2类用于起动、反接制动、反向和频繁通断绕线型电动机；在额定电压下，接通和分断2.5倍额定电流。 AC-3类用于起动和运转中，断开笼型异步电动机；在额定电压下，接通和分断6倍额定电流。 AC-4类用于起动、反接制动、反向和频繁通断笼型异步电动机；在额定电压下，接通和分断6倍额定电流。,宁德职业技术学院,由于接触器产品系列是按使用类别设计的，所以应首先根据接触器负担的工作任务来选择相应的使用类别。若电动机承担一般任务，其控制接触器可选AC-3类；若承担重任务，应选择AC-4类。在后一情形中如选用了AC-3类，则应降级使用，即使如此，其电寿命仍有不同程度的降低。 直流接触器工作类别有DC1DC4四种，其具体选择方法与交流接触器相同。,宁德职业技术学院,额定电压与额定电流的选择应主要考虑接触器主触点的额定电压与额定电流，选择原则是： 接触器的额定电压应不小于负载的额定电压； 接触器的额定电流应不小于负载的电流。 对于电动机负载，可按下面经验公式计算主触点额定电流IN ： IN（PN103）/(KUN) 式中 K 经验常数，一般取11.4 ； PN 电机功率（KW） ； UN 电机额定电压（V）。,2.额定电压与额定电流的选择,宁德职业技术学院,注意：选择接触器切忌仅仅根据电动机额定电流来选择接触器的容量等级，因为接触器的主要任务是接通和分断负载，在频繁操作的情况下，主触点发热比通以额定电流时要严重得多。因此对于频繁启动、制动及频繁正反转的工作情况，为了防止主触点的烧蚀和过早损坏，应将接触器的额定电流降低一个等级使用，或将控制容量减半选用。,宁德职业技术学院,3.吸引线圈的电压种类及额定电压的选择 对于同一系列、同一容量等级的接触器，其线圈的额定电压有好几种规格，所以应指明线圈的额定电压，它由控制回路电压决定。另外，接触器还有触点电压等级，它是指主触点间或辅助触点间允许承受的电压，使用时应小于或等于此值。 4.辅助触点的种类及数量的选择 接触器辅助触点的种类、数量应满足控制需要，当辅助触点的对数不能满足要求时，可用增设中间继电器的方法来解决。,宁德职业技术学院,三、继电器的选择,1.电磁式通用继电器的选择 中间继电器、电流继电器、电压继电器等都属于这一类型。选用的依据主要要考虑：被控制或被保护对象的特性，触头的种类、数量，控制电路的电压、电流、负载性质等因素。线圈电压、电流应满足控制电路的要求。如果控制电流超过继电器触头额定电流，可将触头并联使用。作为保护用的 继电器还应考虑过电压（或过电流）、欠电压（或欠电流）继电器的动作值和释放值。,宁德职业技术学院,2.时间继电器的选择 选用时应考虑延时方式（通电延时或断电延时）、延时范围、延时精度、触头形式、工作环境等。 常用的时间继电器有电磁式、空气阻尼式、电动式及晶体管式等，在延时精度要求不高、电源电压波动大的场合，宜选用价格较低的电磁式或空气阻尼式时间继电器。当延时范围大，延时准确度较高时，可选用电动式或晶体管式时间继电器。,宁德职业技术学院,3.热继电器的选用 对于工作时间较短，停歇时间长的电动机，如机床的刀架或工作台的快速移动，横梁升降、夹紧、放松等运动，以及虽长期工作但过载可能性很小的电动机，如排风扇等，可以不设过载保护，除此以外一般电动机都应考虑过载保护。 热继电器结构形式的选择 热继电器有两相式、三相式以及三相带断相保护等形式。对于星形接法的电动机可采用两相或三相结构的热继电器。对于三角形接法的电动机应采用带断相保护的三相结构的热继电器。,宁德职业技术学院,热元件额定电流的选择 热继电器热元件的额定电流原则上按被控制电动机的额定电流选取，并依此去选择热元件编号或调节范围。热继电器热元件的额定电流可按下式选取： IR=(0.95 1.05)IN 式中 IR 热元件的额定电流 IN 电动机的额定电流 在恶劣的工作环境下，启动频繁的电动机则按下 式选取： IR=(1.15 1. 5)IN,宁德职业技术学院,四、熔断器的选用,宁德职业技术学院,熔断器的选择，首先应确定熔体的额定电流，其次根据熔体的规格选择熔断器的规格，再根据被保护电路的性质选择熔断器的类型。 （1）熔体额定电流的选择 对于电阻性负载电路: IR IN 式中 IR熔体额定电流 IN负载额定电流, 对于单台电动机: IR（1.52.5）IN 式中 IN电动机的额定电流 对于多台电动机: IR （1.52.5） INmax+IN 式中 INmax 容量最大的一台电动机的额定电流 IN 其他电动机额定电流的总和,宁德职业技术学院,（2）熔断器的规格选择 熔断器额定电压必须不小于电路工作电压。 熔断器的额定电流必须大于或等于所装熔体的额定电流。 （3）熔断器类型选择 熔断器类型根据电路要求、使用场合、安装条件和适用范围来确定。 （4）分断能力的选择 熔断器的极限分断能力应大于或等于所保护电路可能出现的短路电流值，这样才能得到可靠的短路保护。,宁德职业技术学院,五、控制变压器容量计算,当控制线路比较复杂，控制电压等级较多时，常需要采用控制变压器进行电压转换，以提高工作的可靠性和安全性。 控制变压器的容量可以根据由它供电的控制线路在最大工作负载时所需要的功率来考虑，并留有一定的余量。即 S=KLSi 式中S为控制变压器容量，单位为VA； Si为控制电路在最大负载时所有吸持电器消耗功能的总和(VA)；对于交流电磁式电器，又应取其吸持视在功率(VA)； KL 为变压器容量储备系数。一般取1.1-1.25。,宁德职业技术学院,1刀开关和铁壳开关的选择 刀开关和铁壳开关适用于不频繁地接通或分断小容量低压电路。一般根据电流种类、电压等级、电动机容量(电路电流)及控制的极数进行选择。 在用于照明电路时，刀开关或铁壳开关的额定电压应大于或等于电路的最大工作电压，其额定电流应大于或等于电路的最大工作电流。 在用于电动机直接起动时，刀开关或铁壳开关的额定电压选择同前而额定电流值应大于或等于电动机额定电流的3倍。,六、其它控制电器的选用,宁德职业技术学院,2断路器的选择 断路器的选择包括选择断路器的类型、容量等级和保护方式。 1) 断路器类型的选择在电气控制线路中按电气装置的要求，一般多选用塑壳式断路器。 2) 断路器容量等级的确定 断路器的容量等级是由电路的额定电压和额定电流来确定的。,宁德职业技术学院,热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。 电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时的尖峰电流，或为电动机起动电流的1.7倍（保护电动机时）。 3)断路器的保护方式根据控制电路的保护要求，可选择不同保护特性的断路器。对于塑壳式断路器，它具有过载长延时、短路瞬时动作的保护特性，并带有电磁脱扣器(作短路保护)和热脱扣器(作过载保护)，但不带失压脱扣装置。,宁德职业技术学院,3控制按钮的选用 1)根据使用场合，选择控制按钮的种类，如开启式、保护式、防水式、防腐式等。 2)根据用途，选用合适的型式，对手把旋钮式、钥匙式、紧急式、带灯式等。 3)按控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多组等。 4)按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的额色 (根据GB522685的规定)。,宁德职业技术学院,4行程开关的选用 1)根据应用场合及控制对象选择。有一般用途行程开关和起重设备用行程开关。 2)根据安装环境选择防护型式如开启式或保护式。 3)根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列。 4)根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适的头部型式。,宁德职业技术学院,5万能转换开关的选用 1)按额定电压和工作电流选用合适的万能转换开关系列。 2)按操作需要选定手柄型式和定位特征。 3)按控制要求参照转换开关样本确定触点数量和接线图编号。 4)选择面板型式及标志。,宁德职业技术学院,6 接近开关的选用 接近开关较行程开关价格高，因此仅用于 工作频率高、可靠性及精度要求均较高的场合。 1) 按应答距离要求选择型号、规格。 2) 按输出要求是有触点还是无触点以及触点数量，选择合适的输出型式。,宁德职业技术学院,第四节 电气控制电路设计举例,一、 车床的主要结构及设计要求 1.主要结构 本车床属于普通的小型车床，性能优良，应用较广泛。其主轴运动的正反转由两组机械式摩擦片离合器控制，主轴的制动采用液压制动器，进给运动的纵向左右运动、横向前后运动及快速移动均由一个手柄操作控制。可完成工件最大直径为630mm，工件最大长度为1500mm。,宁德职业技术学院,2.电气控制的要求 （1）根据工件的最大长度要求，为了减少辅助工作时间，要求配备一台主轴运动电动机和一台刀架快速移动电动机，主轴运动的起、停要求两地操作控制。 （2）车削时刀具和工件产生的高温，可由一台普通冷却泵电动机提供冷却液进行散热。 （3）根据整个生产线状况，要求配备一套局部照明装置及必要的工作状态指示灯。,宁德职业技术学院,1.主轴电动机M1 型号选定为:Y160M-4 性能指标为:额定功率11kW、额定电压380V、额定电流22.6A、额定转速1460r/min。 2.冷却泵电动机M2 型号选定为:JCB-22 性能指标为:额定功率0.125kW、额定电流0.43A、额定转速2790r/min。 3.快速移动电动机M3 型号选定为:Y90S-4 性能指标为:额定功率1.1kW、额定电流2.7A、额 定转速1400r/min。,宁德职业技术学院,二、电动机的选择,三、 电气控制电路图的设计,1.主电路的设计 （1）主轴电动机M1 根据设计要求，主轴电动机的正、反转由机械式摩擦片离合器加以控制，且根据车削工艺的特点，同时考虑到主轴电动机的功率较大，最后确定M1采用单向直接起动控制方式，由接触器KM进行控制。对M1设置过载保护，并安装电流表，根据指示的电流监视其车削量。由于向车床供电的电源开关要装熔断器，所以电动机M1无需用熔断器进行短路保护。,宁德职业技术学院,（2）冷却泵电动机M2及快速移动电动机M3 由前面可知，M2和M3的功率及额定电流均较小，因此可用交流中间继电器KM1和KM2来进行控制。在设置保护时，考虑到M3属于短时运行，故不需设置过载保护。 2.控制电源的设计 考虑到安全可靠和满足照明及指示灯的要求，采用控制变压器TC供电，其一次侧为交流380V，二次侧为交流127V、36V、6.3V。其中127V给接触器KM和中间继电器KM1及KM2的线圈进行供电，36V给局部照明电路进行供电，6.3V给指示灯电路进行供电。,宁德职业技术学院,车床电气原理图,宁德职业技术学院,3.控制电路设计 （1）主轴电动机M1的控制电路设计 根据设计要求，主轴电动机要求实现两地控制。因此，可在机床的床头操作板上和刀架拖板上分别设置起动按钮SB3、SB1和停止按钮SB4、SB2来进行控制。 （2）冷却泵电动机M2和快移电动机M3的控制电路设计 根据设计要求和M2、M3需完成的工作任务，确定M2采用单向起、停控制方式，M3采用点动控制方式。,宁德职业技术学院,4.局部照明及信号指示电路的设计 局部照明设备用照明灯EL、灯开关S和照明回路熔断器FU3来组合。 信号指示电路由两路构成:一路为三相电源接通指示灯HL2，在电源开关QS接通以后立即发光，表示机床电路已处于供电状态;另一路指示灯HL1，表示主轴电动机是否运行。两路指示灯HL1和HL2分别由接触器KM的常开和常闭触点进行控制。,宁德职业技术学院,四、电器元件的选择,1.电源开关QS的选择 QS的作用主要是用于电源的引入，因此QS的选择主要考虑电动机M1M3的额定电流和起动电流。由前面已知M1M3的额定电流数值，通过计算可得额定电流之和为25.73A，同时考虑到M2、M3虽为满载起动，但功率较小，M1虽功率较大，但为轻载起动。所以，QS最终选择组合开关: HZ10-25/3。,宁德职业技术学院,HZ10 系列转换开关的技术数据,2.热继电器FR的选择 根据电动机的额定电流进行热继电器的选择。 由前面M1和M2的额定电流，现选择如下: FR1选用JR0-40型热继电器。热元件额定电流25A，额定电流调节范围为16A25A，工作时调整在24A。 FR2选用JR0-20型热继电器。热元件额定电流0.64A，额定电流调节范围为0.40A0.64A，工作时调整在0.45A0.5A。,宁德职业技术学院,JR0系列热继电器技术数据,3.接触器的选择 本设计中，接触器KM主要对M1进行控制，而M1的额定电流为22.6A，控制电路电源为127V，需使用辅助常开触点两对，辅助常闭触点一对。所以，接触器选择CJ10-40型接触器，主触点额定电流为40A，线圈电压为127V。 4.中间继电器的选择 本设计中，由于M2和M3的额定电流都很小，因此，可用交流中间继电器代替接触器进行控制。这里，KM1和KM2均选择JZ7-44型中间继电器，常开、常闭触点各4对，额定电流为5A，线圈电压为127V。,宁德职业技术学院,CJ10 系列交流接触器技术数据,JZ7 系列中继电器技术数据,5.熔断器的选择 根据熔断器的额定电压、额定电流和熔体的额定电流等进行熔断器的选择。本设计中涉及的熔断器有三个:FU1、FU2、FU3。这里主要分析FU1的选择，其余类似。FU1主要对M2和M3进行短路保护，M2和M3额定电流分别为0.43A、2.7A。因此，熔体的额定电流为10A。 根据使用场合，熔断器选择为RL1-15/10，FU2、FU3选择为RL1-15/2,宁德职业技术学院,RL1系列熔断器的技术数据,6.按钮的选择 根据需要的触点数目、动作要求、使用场合、颜色等进行按钮的选择。本设计中，SB3、SB4、SB6选择LA-18型按钮，颜色为绿色;SB1、SB2、SB5也选择为LA-18型按钮，颜色为红色;SB7的选择型号也相同，但颜色为黑色。 7.照明灯及指示灯的选择 照明灯EL选择JC2，交流36V，40W，与灯开关SA成套配置;指示灯HL1和HL2选择ZSD-0型，指标为6.3V，0.25A，颜色分别为红色和绿色。,宁德职业技术学院,8.控制变压器的选择 控制变压器的具体计算、选择请参照有关书籍。在本设计中，控制变压器选择BK-100VA，380V/127V、36V、6.3V。 综合以上的计算，给出车床的电器元件明细表。,宁德职业技术学院,五、绘制电器元件布置图和接线图,根据电器元件选择的原则，依据安装工艺要求，并结合车床的电气原理图的控制顺序对电器元件进行合理布局，要做到连接导线最短，避免导线交叉。 电器元件布置图完成之后，再依据电气安装接线图的绘制原则及相应的注意事项进行电气安装接线图的绘制。电气安装接线图如图所示。 六、检查和调整电器元件 根据电器元件明细表中所列的元件，配齐电气设备和电器元件，并结合前面所讲述的内容，逐件对其检验、检查和调整电器元件。,宁德职业技术学院,习题,1、试简述热继电器和熔断器的选用原则。 2、某专机的电路如图4-1和4-4（教材P80）所示，试选择电源开关、接触器、热继电器、熔断器的型号。其中M1为1.1KW,M2、M3为4.5KW. 3、试设计一台异步电动机的控制线路。要求： 能实现启停的两地控制；能实现点动调整； 能实现单方向的行程保护；要有短路和长期过载保护。 4、试设计一条自动运输线，有两台电动机， M1拖动运输机，M2拖动卸料机。要求：1M先启动后，才允许M2启动；M2先停止，经一段时间后M1才自动停止，且M2可以单独停止；两台电动机均有短路、长期过载保护。,