1、1電氣控制系統設計的基本原則、內容和設計程序電氣控制系統設計的基本原則、內容和設計程序電氣控制原理線路設計的方法電氣控制原理線路設計的方法常用電氣元器件的選擇常用電氣元器件的選擇電氣控制電路設計舉例電氣控制電路設計舉例第四章第四章 機床電氣控制線路設計基礎機床電氣控制線路設計基礎 一、基本原則一、基本原則 1、最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。、最大限度滿足生產機械和工藝對電氣控制的要求。 2、在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單、經濟，不宜盲目追求自動化、在滿足控制要求的前提下，設計方案應力求簡單、經濟，不宜盲目追求自動化和高指標。和高指標。 3、妥善處理機械與電氣關系。、妥

2、善處理機械與電氣關系。 4、正確合理地選用電器元件。、正確合理地選用電器元件。 5、確保使用安全、可靠。、確保使用安全、可靠。 6、造型美觀，使用維護方便。造型美觀，使用維護方便。第一節第一節 電氣控制系統設計的基本原電氣控制系統設計的基本原 則、內容和設計程序則、內容和設計程序2二、電氣控制基本任務與內容二、電氣控制基本任務與內容 電氣控制基本任務是根據控制要求設計和編制出設備制造和使用過程中必電氣控制基本任務是根據控制要求設計和編制出設備制造和使用過程中必須的圖紙、資料，包括電氣原理圖、電氣系統的組件劃分與元器件布置圖、須的圖紙、資料，包括電氣原理圖、電氣系統的組件劃分與元器件布置圖、安裝

3、接線圖、電氣箱圖、控制面板及電器元件安裝底板、非標準緊固件加工安裝接線圖、電氣箱圖、控制面板及電器元件安裝底板、非標準緊固件加工圖等，編制外購成件目錄、單臺材料消耗清單，設備說明書等資料。因此，圖等，編制外購成件目錄、單臺材料消耗清單，設備說明書等資料。因此，電氣控制裝置設計包括原理設計與工藝設計兩個方面。電氣控制裝置設計包括原理設計與工藝設計兩個方面。 任何生產機械電氣控制裝置的設計，都包含兩個基本方面：一個是滿足任何生產機械電氣控制裝置的設計，都包含兩個基本方面：一個是滿足生產機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制裝置本身的制造、生產機械和工藝的各種控制要求，另一個是滿足電氣控制裝

4、置本身的制造、使用以及維修的需要。使用以及維修的需要。3（一）原理設計內容（一）原理設計內容 1、擬訂電氣設計任務書。、擬訂電氣設計任務書。 2、選擇電力拖動方案與控制方式。、選擇電力拖動方案與控制方式。 3、確定電動機的類型、容量、轉速，并選擇具體、確定電動機的類型、容量、轉速，并選擇具體 型號。型號。 4、設計電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關、設計電氣控制原理框圖，確定各部分之間的關 系，擬訂各部分技術要求。系，擬訂各部分技術要求。 5、設計并繪制電氣原理圖，計算主要技術參數。、設計并繪制電氣原理圖，計算主要技術參數。 6、選擇電氣元件，制訂元器件目錄清單。、選擇電氣元件，制訂元器件目

5、錄清單。 7、編寫設計說明書。、編寫設計說明書。4 （二）工藝設計內容（二）工藝設計內容 1、目的：是便于組織電氣控制裝置的制造，實現原理設計要求的各項技術指標、目的：是便于組織電氣控制裝置的制造，實現原理設計要求的各項技術指標，為設備的調試、維護、使用提供必要的圖紙資料。，為設備的調試、維護、使用提供必要的圖紙資料。 2、內容：、內容： 1）根據設計的原理圖及選定的電器元件，設計電氣設備的總體配置，繪制電氣）根據設計的原理圖及選定的電器元件，設計電氣設備的總體配置，繪制電氣控制系統的總裝配圖及總接線圖。控制系統的總裝配圖及總接線圖。 2）按照原理框圖或劃分的組件，對總原理圖進行編號，繪制各組

6、件原理圖，列）按照原理框圖或劃分的組件，對總原理圖進行編號，繪制各組件原理圖，列出各部分的元件目錄表，并出各部分的元件目錄表，并根據總圖編號設計各組件的進出線號。根據總圖編號設計各組件的進出線號。53）根據組件原理電路及選定的元件目錄表，設計組件裝配圖、接線圖，圖中應）根據組件原理電路及選定的元件目錄表，設計組件裝配圖、接線圖，圖中應反映各電器元件的安裝方式與接線方式。反映各電器元件的安裝方式與接線方式。4）根據組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標準安裝零件圖紙，標明技術要求）根據組件裝配要求，繪制電器安裝板和非標準安裝零件圖紙，標明技術要求。5）設計電氣箱。）設計電氣箱。6）根據總原理圖、總裝

7、配圖及各組件原理圖等資料，進行匯總，分別列出外購）根據總原理圖、總裝配圖及各組件原理圖等資料，進行匯總，分別列出外購清單，標準件清單以及主要材料消耗定額。清單，標準件清單以及主要材料消耗定額。7）編寫使用維護說明書。）編寫使用維護說明書。61、擬訂設計任務書、擬訂設計任務書 簡要說明所設計設備的型號、用途、工藝過程、動作要求，傳動參數、簡要說明所設計設備的型號、用途、工藝過程、動作要求，傳動參數、工作條件外還應說明以下主要技術指標及要求：工作條件外還應說明以下主要技術指標及要求：1）控制精度、生產效率要求。）控制精度、生產效率要求。2）電氣傳動基本特性如運動部件數量、用途，動作順序，負載特性、

8、調速指）電氣傳動基本特性如運動部件數量、用途，動作順序，負載特性、調速指標、起動、制動要求等。標、起動、制動要求等。3）自動化程度要求。）自動化程度要求。4）穩定性及抗干擾要求。）穩定性及抗干擾要求。5）聯鎖條件及保護要求。）聯鎖條件及保護要求。三、電氣控制設計的一般程序三、電氣控制設計的一般程序7 6）電源種類、電壓等級、頻率及容量要求。）電源種類、電壓等級、頻率及容量要求。 7）目標成本與經費限額。）目標成本與經費限額。 8）驗收標準與驗收方式。）驗收標準與驗收方式。 9）其）其他要求如設備布局、安裝要求、操作臺布置、照明、指示、報警方式等。他要求如設備布局、安裝要求、操作臺布置、照明、指

9、示、報警方式等。 2、選擇拖動方案、選擇拖動方案 電力拖動方案是指根據零件加工精度、加工效率要求、生產機械的結構、運動電力拖動方案是指根據零件加工精度、加工效率要求、生產機械的結構、運動部件的數量、運動要求、負載性質、調速要求以及投資額等條件去確定電動機的部件的數量、運動要求、負載性質、調速要求以及投資額等條件去確定電動機的類型、數量、傳動方式以及擬訂電動機起動、運行、調速、轉向、制動等控制要類型、數量、傳動方式以及擬訂電動機起動、運行、調速、轉向、制動等控制要求，作為電氣控制原理圖設計及電器元件選擇的依據。求，作為電氣控制原理圖設計及電器元件選擇的依據。8 3、選擇電動機、選擇電動機1）電動

10、機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載特性相適應，以保）電動機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載特性相適應，以保證加工過程中運行穩定并具有一定調速范圍與良好的起動、制動性能。證加工過程中運行穩定并具有一定調速范圍與良好的起動、制動性能。2）工作過程中電動機容量能得到充分利用，即溫升盡可能達到或接近額定溫升）工作過程中電動機容量能得到充分利用，即溫升盡可能達到或接近額定溫升。3）電動機的結構形式應滿足機械設計提出的安裝要求，并能適應周圍環境工作）電動機的結構形式應滿足機械設計提出的安裝要求，并能適應周圍環境工作條件。條件。4、選擇控制方式、選擇控制方式 繼電接觸控制，直流電動機

11、連續控制，可編程邏輯控制，采樣控制。繼電接觸控制，直流電動機連續控制，可編程邏輯控制，采樣控制。9 5、設計電氣控制原理線路圖并合理選用元器件，編制元器件目錄清單。、設計電氣控制原理線路圖并合理選用元器件，編制元器件目錄清單。 6、設計電氣設備制造、安裝、調試所必須的各種施工圖紙并以此為根據編制各、設計電氣設備制造、安裝、調試所必須的各種施工圖紙并以此為根據編制各種材料定額清單。種材料定額清單。 7、編寫說明書。編寫說明書。10第二節第二節 電氣控制線路設計的方法電氣控制線路設計的方法一、電氣控制線路設計的常用方法一、電氣控制線路設計的常用方法主要有經驗設計法和邏輯設計法兩種。主要有經驗設計法

12、和邏輯設計法兩種。（一）經驗設計法（一）經驗設計法(分析設計法分析設計法)1、經驗設計法、經驗設計法 根據生產工藝的要求去選擇適當的基本控制環節（單元電路）或將比根據生產工藝的要求去選擇適當的基本控制環節（單元電路）或將比較成熟的電路按各部分的聯鎖條件組合起來并加以補充和修改，綜合成滿較成熟的電路按各部分的聯鎖條件組合起來并加以補充和修改，綜合成滿足控制要求的完整線路。足控制要求的完整線路。11 2、優點、優點 無固定的設計程序，設計方法簡單，容易為初學者所掌握，對于具有無固定的設計程序，設計方法簡單，容易為初學者所掌握，對于具有一定工作經驗的電氣人員來說，也能較快地完成設計任務，因此在電氣一

13、定工作經驗的電氣人員來說，也能較快地完成設計任務，因此在電氣設計中被普遍采用。設計中被普遍采用。 3、缺點、缺點 設計方案不一定是最佳方案，當經驗不足或考慮不周時會影響線路工設計方案不一定是最佳方案，當經驗不足或考慮不周時會影響線路工作的可靠性。作的可靠性。12 （二）邏輯設計法（二）邏輯設計法 邏輯設計法就是利用邏輯代數這一工具設計電氣電路。它根據生產過程的邏輯設計法就是利用邏輯代數這一工具設計電氣電路。它根據生產過程的工藝要求，將控制電路中的繼電器、接觸器線圈的得電與斷電，觸點的閉合工藝要求，將控制電路中的繼電器、接觸器線圈的得電與斷電，觸點的閉合與斷開，主令元件中的與斷開，主令元件中的

14、接通與斷開等看做邏輯函數和邏輯變量，用邏輯函數接通與斷開等看做邏輯函數和邏輯變量，用邏輯函數關系式表示它們之間的邏輯關系，再運用邏輯函數基本公式和運算規律，對關系式表示它們之間的邏輯關系，再運用邏輯函數基本公式和運算規律，對邏輯函數式進行化簡，按化簡后的表達式，畫出相應的電氣原理圖。邏輯函數式進行化簡，按化簡后的表達式，畫出相應的電氣原理圖。 13 采用邏輯設計法設計的控制電路，能求得某邏輯功能的最簡電路，采用邏輯設計法設計的控制電路，能求得某邏輯功能的最簡電路，但其整個設計過程較復雜。對于一些復雜的控制要求，還必須增設許但其整個設計過程較復雜。對于一些復雜的控制要求，還必須增設許多新的多新的

15、 條件，因此，在實際電氣控制電路的設計中，邏輯設計法僅作條件，因此，在實際電氣控制電路的設計中，邏輯設計法僅作為經驗設計法的輔助的補充。為經驗設計法的輔助的補充。14設計實例設計實例(經驗設計法經驗設計法) 某專用機床有左、右兩個動力頭，用以銑削加工，它們各由一臺交流電動機某專用機床有左、右兩個動力頭，用以銑削加工，它們各由一臺交流電動機(4.5KW)拖動；另外有一個安裝工件的滑臺，由另一臺交流電動機拖動；另外有一個安裝工件的滑臺，由另一臺交流電動機(1.1KW)拖動。拖動。加工工藝要求：在開始工作時，要求滑臺先快速移動到加工位置，然后自動變為加工工藝要求：在開始工作時，要求滑臺先快速移動到加

16、工位置，然后自動變為慢速進給，進給到指定位置自動停止，再由操作者發出指令使滑臺快速返回，回慢速進給，進給到指定位置自動停止，再由操作者發出指令使滑臺快速返回，回到原位后自動停車。到原位后自動停車。 15 控制要求：控制要求： 滑臺電動機需要正反轉，兩個動力頭電動機只要單向旋轉、同時啟滑臺電動機需要正反轉，兩個動力頭電動機只要單向旋轉、同時啟停，它們在滑臺電動機正向啟動后啟動，而在滑臺電動機正向停車時停，它們在滑臺電動機正向啟動后啟動，而在滑臺電動機正向停車時也停車。滑臺速度的改變是由電磁鐵也停車。滑臺速度的改變是由電磁鐵YA改變機械傳動鏈來實現，即電改變機械傳動鏈來實現，即電磁鐵吸合時為快進，

17、電磁鐵釋放時為慢進。磁鐵吸合時為快進，電磁鐵釋放時為慢進。16 滑臺電動機正、反轉由滑臺電動機正、反轉由KM1 、KM2控制。控制。 兩個動力頭電動機由兩個動力頭電動機由KM3控制。控制。1. 主電路設計主電路設計17 2. 控制電路設計控制電路設計 按鈕按鈕SB1、SB2控制滑臺電動機啟動，控制滑臺電動機啟動， SB3、SB4控制滑臺電動機停車。控制滑臺電動機停車。 滑臺的快速前進與返回分別用滑臺的快速前進與返回分別用KM1與與KM2的輔助觸點控制的輔助觸點控制KM4，再由，再由KM4觸點去通斷電磁鐵觸點去通斷電磁鐵YA。滑臺快速前進到加工位置時，要求慢速進給，。滑臺快速前進到加工位置時，要

18、求慢速進給，因而在因而在KM1觸點控制觸點控制KM4的支路上串聯行程開關的支路上串聯行程開關SQ3的常閉觸點。的常閉觸點。1819 3. 聯鎖與保護環節設計聯鎖與保護環節設計 用行程開關用行程開關SQ1的常閉觸點控制滑臺慢速進給到位時的停車。的常閉觸點控制滑臺慢速進給到位時的停車。 用行程開關用行程開關SQ2的常閉觸點控制滑臺快速返回至原位時的自動停車。的常閉觸點控制滑臺快速返回至原位時的自動停車。 接觸器接觸器KM1與與KM2之間互相聯鎖，三臺電動機均應用熱繼電器作過載保護之間互相聯鎖，三臺電動機均應用熱繼電器作過載保護。20214. 線路的完善線路的完善 22另一電路另一電路23二、設計控

19、制線路時應注意的問題二、設計控制線路時應注意的問題1. 盡量減少連接導線盡量減少連接導線24 2. 正確連接電器線圈正確連接電器線圈 電壓線圈通常不串聯使用，即使是兩個同型號電壓線圈也不能采用串電壓線圈通常不串聯使用，即使是兩個同型號電壓線圈也不能采用串聯施加額定電壓之和，以免電壓分配不勻引起工作不可靠。在直流控制聯施加額定電壓之和，以免電壓分配不勻引起工作不可靠。在直流控制電路中，對于電感較大的電磁線圈，如電磁閥、電磁鐵或直流電動勵磁電路中，對于電感較大的電磁線圈，如電磁閥、電磁鐵或直流電動勵磁線圈等不宜與相同電壓等級的繼電器并聯工作，否則在接通或斷開電源線圈等不宜與相同電壓等級的繼電器并聯

20、工作，否則在接通或斷開電源時會造成后者的誤動作。時會造成后者的誤動作。25263. 避免出現寄生回路避免出現寄生回路274. 合理使用電器觸頭合理使用電器觸頭285. 盡量減少電器元件的品種、規格與數量。盡量減少電器元件的品種、規格與數量。6. 多個電器的依次動作問題多個電器的依次動作問題7. 盡可能提高電路工作的可靠性、安全性。盡可能提高電路工作的可靠性、安全性。8. 線路設計要考慮操作、使用、調試與維修的方便。線路設計要考慮操作、使用、調試與維修的方便。29第三節第三節 常用電氣元器件的選擇常用電氣元器件的選擇 一、電動機的選擇一、電動機的選擇 電動機的選擇主要包括：電動機的容量、結構型式

21、、額定電壓、額定轉速電動機的選擇主要包括：電動機的容量、結構型式、額定電壓、額定轉速和電流種類等。電動機選擇的基本原則是和電流種類等。電動機選擇的基本原則是: （1）電動機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載特性相適應，）電動機的機械特性應滿足生產機械提出的要求，要與負載特性相適應，以保證生產過程中的運行穩定性，并具有一定的調速范圍與良好的起動、制以保證生產過程中的運行穩定性，并具有一定的調速范圍與良好的起動、制動性能。動性能。 （2）電動機在工作過程中，其功率應該能夠得到充分利用）電動機在工作過程中，其功率應該能夠得到充分利用，亦即電動機的溫，亦即電動機的溫升盡可能達到或接近額定溫升

22、值，而不致于造成容量浪費。升盡可能達到或接近額定溫升值，而不致于造成容量浪費。 30 （3）電動機的結構型式應該滿足機械設計提出的安裝要求，并能適合生產）電動機的結構型式應該滿足機械設計提出的安裝要求，并能適合生產機械周圍環境的工作條件。機械周圍環境的工作條件。 （4）在滿足設計要求的情況下，應優先考慮采用結構簡單、價格便宜和維）在滿足設計要求的情況下，應優先考慮采用結構簡單、價格便宜和維修方便的三相籠型異步電動機。修方便的三相籠型異步電動機。311.電動機的容量的選擇電動機的容量的選擇 根據電動機的負載和工作方式，正確選擇電動機的容量，一般按以下原根據電動機的負載和工作方式，正確選擇電動機的

23、容量，一般按以下原則則: 對于恒定負載長期工作制的電動機，其容量的選擇應保證電動機的額定功對于恒定負載長期工作制的電動機，其容量的選擇應保證電動機的額定功率大于等于負載所需要的功率。率大于等于負載所需要的功率。 對于變動負載長期工作制的電動機，其容量的選擇應保證當負載變到最大對于變動負載長期工作制的電動機，其容量的選擇應保證當負載變到最大時，電動機仍能給出所需要的功率，同時電動機的溫升不得超過允許值。時，電動機仍能給出所需要的功率，同時電動機的溫升不得超過允許值。 對于短時工作制的電動機，其容量的選擇原則上可按照電動機在一個工作對于短時工作制的電動機，其容量的選擇原則上可按照電動機在一個工作循

24、環內的平均功耗來確定。循環內的平均功耗來確定。32調查統計類比法調查統計類比法 調查統計類比法是將各國同類型機床或其他生產機械的電動機容量進調查統計類比法是將各國同類型機床或其他生產機械的電動機容量進行調查統計和分析，從中找出電動機容量和機床主要參數之間的關系，再行調查統計和分析，從中找出電動機容量和機床主要參數之間的關系，再根據我國實際情況得出相應計算公式的一種方法。它是在不斷總結經驗的根據我國實際情況得出相應計算公式的一種方法。它是在不斷總結經驗的基礎上，選擇電動機容量的一種實用方法。這種方法比較簡單，但具有一基礎上，選擇電動機容量的一種實用方法。這種方法比較簡單，但具有一定的局限性，通常

25、選擇的電動機容量都有較大的裕度，存在著一定程度的定的局限性，通常選擇的電動機容量都有較大的裕度，存在著一定程度的浪費。浪費。 我國的機床制造廠家對不同類型的機床。通常采用以下統計分析公式來我國的機床制造廠家對不同類型的機床。通常采用以下統計分析公式來計算機床主電動機的容量：計算機床主電動機的容量：33(1) 臥式車床臥式車床 PN=36.5D1.54kW 立式車床立式車床 PN=20D0.88kW 式中式中 PN主電動機額定功率主電動機額定功率(kW)； D 工件最大直徑工件最大直徑(m)。(2) 搖臂鉆床搖臂鉆床 PN=0.0646D1.19kW 式中式中 PN主軸電動機的額定功率主軸電動機

26、的額定功率(kw)； D 最大鉆孔直徑最大鉆孔直徑(mm)。(3) 臥式銑鏜床臥式銑鏜床 PN=0.004D1.7kW式中式中 PN主電動機的額定功率主電動機的額定功率(kW)： D 鏜桿直徑鏜桿直徑(mm)。34 (4) 外圓磨床外圓磨床 PN=0.1KBkW 式中式中PN主電動機的額定功率主電動機的額定功率(kw)； B 砂輪寬度砂輪寬度(mm)； K 當砂輪主軸采用滾動軸承時，當砂輪主軸采用滾動軸承時，K=0.81.1； 當砂輪主軸采用滑動軸承時，當砂輪主軸采用滑動軸承時，K=1.01.3。 (5) 龍門銑床龍門銑床 PN=B1.16166kw 式中式中 PN主電動機的額定功率主電動機的

27、額定功率(kw)； B 工作臺寬度工作臺寬度(mm)。 35 電動機的結構形式應滿足機械設計提出的安裝要求，并適周圍環境。電動機的結構形式應滿足機械設計提出的安裝要求，并適周圍環境。 (1) 電動機的工作方式一般有連續工作制、短時工作制和斷續周期工作制三種。電電動機的工作方式一般有連續工作制、短時工作制和斷續周期工作制三種。電動機根據負載的不同工作方式，應選用相對應工作制的電動機，但也可選用連續動機根據負載的不同工作方式，應選用相對應工作制的電動機，但也可選用連續工作制的電動機拖動其他工作制的負載。工作制的電動機拖動其他工作制的負載。 (2) 電動機的結構型式按照其安裝的方式不同，可以分為臥式

28、和立式兩種。臥式的電動機的結構型式按照其安裝的方式不同，可以分為臥式和立式兩種。臥式的轉軸為水平安放，而立式的轉軸為垂直安放。在一般情況下，多選用臥式電動機轉軸為水平安放，而立式的轉軸為垂直安放。在一般情況下，多選用臥式電動機。有時為了簡化傳動裝置，才選用立式電動機。如鉆床、水廠水泵等。有時為了簡化傳動裝置，才選用立式電動機。如鉆床、水廠水泵等。2.電動機的型式的選擇電動機的型式的選擇36 (3) 根據電動機的工作環境選擇相應的防護型式根據電動機的工作環境選擇相應的防護型式 開啟式：這類電動機價格便宜，散熱好，它只適用于干燥及清潔的環境。若遇開啟式：這類電動機價格便宜，散熱好，它只適用于干燥及

29、清潔的環境。若遇水氣、鐵屑、灰塵、油垢等，則將影響電動機的使用壽命和正常運行。水氣、鐵屑、灰塵、油垢等，則將影響電動機的使用壽命和正常運行。 防護式：這類電動機可防雨、防滴、防濺，并能防止外界物體從上面落人電動防護式：這類電動機可防雨、防滴、防濺，并能防止外界物體從上面落人電動機內，但不能防止潮氣及灰塵侵入。它適用于干燥、灰塵不多及沒有腐蝕性和機內，但不能防止潮氣及灰塵侵入。它適用于干燥、灰塵不多及沒有腐蝕性和爆炸性氣體的環境，一般情況下多選用此種型式的電動機。爆炸性氣體的環境，一般情況下多選用此種型式的電動機。 37 封閉式：這類電動機有自扇冷式、他扇冷式和密封式三種。前兩種適用于潮封閉式：

30、這類電動機有自扇冷式、他扇冷式和密封式三種。前兩種適用于潮濕、多腐蝕性灰塵及易受風雨侵蝕的環境，后一種則適用于浸入水中的機械濕、多腐蝕性灰塵及易受風雨侵蝕的環境，后一種則適用于浸入水中的機械，這種電動機價格昂貴，一般情況下盡量少選用。，這種電動機價格昂貴，一般情況下盡量少選用。 防爆式：這類電動機主要適用于有爆炸危險的環境。防爆式：這類電動機主要適用于有爆炸危險的環境。38 交流電動機的額定電壓應與供電電網電壓一致。如果所選電動機的額定電交流電動機的額定電壓應與供電電網電壓一致。如果所選電動機的額定電壓高于供電電網電壓，則電動機可能不會起動，或由于電流過大而減少其使用壓高于供電電網電壓，則電動

31、機可能不會起動，或由于電流過大而減少其使用壽命，甚至被燒毀。壽命，甚至被燒毀。 若所選電動機的額定電壓低于供電電網電壓，則電動機可能因繞組絕緣被若所選電動機的額定電壓低于供電電網電壓，則電動機可能因繞組絕緣被擊穿而損壞，或由于電流過大而被燒毀。擊穿而損壞，或由于電流過大而被燒毀。 一般車間的低壓電網電壓為一般車間的低壓電網電壓為380V。當電動機容量較大且供電電壓較高時，。當電動機容量較大且供電電壓較高時，可選用相應的高壓電動機。可選用相應的高壓電動機。 3.電動機額定電壓的選擇電動機額定電壓的選擇394.電動機額定轉速的選擇電動機額定轉速的選擇 電動機額定轉速的選擇是否合理，將直接影響到電力

32、拖動系統的技術和電動機額定轉速的選擇是否合理，將直接影響到電力拖動系統的技術和經濟指標。我們從電機原理可以知道，對于額定功率相同的電動機來講。經濟指標。我們從電機原理可以知道，對于額定功率相同的電動機來講。額定轉速越高，則其額定轉矩就越小，電動機的尺寸、重量和成本也就越額定轉速越高，則其額定轉矩就越小，電動機的尺寸、重量和成本也就越小。因此，選用高速電動機較為經濟。小。因此，選用高速電動機較為經濟。 但是，在生產機械速度一定的前提下，電動機轉速越高，則減速機構的但是，在生產機械速度一定的前提下，電動機轉速越高，則減速機構的傳動比也越大，造成減速機構體積龐大、結構更加復雜。因此，在選擇電傳動比也

33、越大，造成減速機構體積龐大、結構更加復雜。因此，在選擇電動機額定轉速時，必須綜合考慮電動機和機械兩方面的因素。動機額定轉速時，必須綜合考慮電動機和機械兩方面的因素。 405.電動機電流種類的選擇電動機電流種類的選擇 （1）交流電動機的選擇）交流電動機的選擇 三相籠型異步電動機三相籠型異步電動機 三相籠型異步電動機具有結構簡單、價格便宜、運行可靠和三相籠型異步電動機具有結構簡單、價格便宜、運行可靠和維護方便等優點，廣泛地應用在中小型機床、水泵、通風機、空氣壓縮機、傳送帶維護方便等優點，廣泛地應用在中小型機床、水泵、通風機、空氣壓縮機、傳送帶以及一些切削動力頭等生產機械上。其不足之處在于它的起動和

34、調速性能相對較差以及一些切削動力頭等生產機械上。其不足之處在于它的起動和調速性能相對較差，通常適用于電動機無調速要求或對起動性能要求不高的場合。，通常適用于電動機無調速要求或對起動性能要求不高的場合。 繞線轉子異步電動機對于有一定調速要求及起動、制動轉矩大的生產機械，如橋繞線轉子異步電動機對于有一定調速要求及起動、制動轉矩大的生產機械，如橋式起重機、鍛壓機等，可選用繞線轉子異步電動機。通過采用轉子串電阻的方法，式起重機、鍛壓機等，可選用繞線轉子異步電動機。通過采用轉子串電阻的方法，實現電動機起動和調速，但這種調速范圍相對有限。實現電動機起動和調速，但這種調速范圍相對有限。41 （2）直流電動機

35、的選擇）直流電動機的選擇 直流電動機可以實現無級起動和調速，它具有起動、調速平滑性好，調速直流電動機可以實現無級起動和調速，它具有起動、調速平滑性好，調速范圍寬、精度高等特點。對于要求電動機起動轉矩大而機械特性軟的生產機范圍寬、精度高等特點。對于要求電動機起動轉矩大而機械特性軟的生產機械，如無軌電車、重型起重機等，可選用串勵直流電動機。對于要求能在大械，如無軌電車、重型起重機等，可選用串勵直流電動機。對于要求能在大范圍內平滑調速以及位置控制準確的生產機械，如高精度數控機床、龍門刨范圍內平滑調速以及位置控制準確的生產機械，如高精度數控機床、龍門刨床等，可選用他勵或并勵直流電動機。其不足之處就是需

36、要提供一套直流電床等，可選用他勵或并勵直流電動機。其不足之處就是需要提供一套直流電源供給裝置，而且直流電動機的成本造價高于三相交流異步電動機。源供給裝置，而且直流電動機的成本造價高于三相交流異步電動機。42二、接觸器的選用二、接觸器的選用 在電氣控制電路中，接觸器的使用十分廣泛，在選擇接觸器時應根據不同使在電氣控制電路中，接觸器的使用十分廣泛，在選擇接觸器時應根據不同使用條件去選用，因為隨使用條件的不同，接觸器主觸點的工作電流和所控制功用條件去選用，因為隨使用條件的不同，接觸器主觸點的工作電流和所控制功率也在變化。率也在變化。 1.種類、類別的選擇種類、類別的選擇 接觸器有兩大類：即交流接觸器

37、和直流接觸器，選擇接觸器的種類是由負載的性接觸器有兩大類：即交流接觸器和直流接觸器，選擇接觸器的種類是由負載的性質決定的，也就是接觸器主觸點控制交流電路則選擇交流接觸器，控制直流電質決定的，也就是接觸器主觸點控制交流電路則選擇交流接觸器，控制直流電路則選擇直流接觸器。路則選擇直流接觸器。 交流接觸器使用類別有交流接觸器使用類別有AC-0AC-4五類五類 43 AC-0類用于感性負載或阻性負載，接通和分斷額定電壓和額定電流。類用于感性負載或阻性負載，接通和分斷額定電壓和額定電流。 AC-1類用于起動和運轉中，斷開繞線轉子電動機；在額定電壓下，接通和分類用于起動和運轉中，斷開繞線轉子電動機；在額定

38、電壓下，接通和分斷斷2.5倍額定電流。倍額定電流。 AC-2類用于起動、反接制動、反向和頻繁通斷繞線型電動機；在額定電壓下類用于起動、反接制動、反向和頻繁通斷繞線型電動機；在額定電壓下，接通和分斷，接通和分斷2.5倍額定電流。倍額定電流。 AC-3類用于起動和運轉中，斷開籠型異步電動機；在額定電壓下，接通和分類用于起動和運轉中，斷開籠型異步電動機；在額定電壓下，接通和分斷斷6倍額定電流。倍額定電流。 AC-4類用于起動、反接制動、反向和頻繁通斷籠型異步電動機；在額定電壓類用于起動、反接制動、反向和頻繁通斷籠型異步電動機；在額定電壓下，接通和分斷下，接通和分斷6倍額定電流。倍額定電流。44 由于

39、接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以應首先根據接觸器負擔的工由于接觸器產品系列是按使用類別設計的，所以應首先根據接觸器負擔的工作任務來選擇相應的使用類別。若電動機承擔一般任務，其控制接觸器可選作任務來選擇相應的使用類別。若電動機承擔一般任務，其控制接觸器可選AC-3類；若承擔重任務，應選擇類；若承擔重任務，應選擇AC-4類。在后一情形中如選用了類。在后一情形中如選用了AC-3類，則類，則應降級使用，即使如此，其電壽命仍有不同程度的降低。應降級使用，即使如此，其電壽命仍有不同程度的降低。 直流接觸器工作類別有直流接觸器工作類別有DC1DC4四種，其具體選擇方法與交流接觸器相同四種，其具體選擇方

40、法與交流接觸器相同。45 額定電壓與額定電流的選擇應主要考慮接觸器主觸點的額定電壓與額定電流，額定電壓與額定電流的選擇應主要考慮接觸器主觸點的額定電壓與額定電流，選擇原則是：選擇原則是： 接觸器的額定電壓應不小于負載的額定電壓；接觸器的額定電壓應不小于負載的額定電壓； 接觸器的額定電流應不小于負載的電流。接觸器的額定電流應不小于負載的電流。 對于電動機負載，可按下面經驗公式計算主觸點額定電流對于電動機負載，可按下面經驗公式計算主觸點額定電流IN ： IN（PN103）/(KUN) 式中式中 K 經驗常數，一般取經驗常數，一般取11.4 ； PN 電機功率（電機功率（KW） ； UN 電機額定電

41、壓（電機額定電壓（V）。 2.額定電壓與額定電流的選擇額定電壓與額定電流的選擇46注意：選擇接觸器切忌僅僅根據電動機額定電流來選擇接觸器的容量等級，注意：選擇接觸器切忌僅僅根據電動機額定電流來選擇接觸器的容量等級，因為接觸器的主要任務是接通和分斷負載，在頻繁操作的情況下，主觸點發因為接觸器的主要任務是接通和分斷負載，在頻繁操作的情況下，主觸點發熱比通以額定電流時要嚴重得多。因此對于頻繁啟動、制動及頻繁正反轉的熱比通以額定電流時要嚴重得多。因此對于頻繁啟動、制動及頻繁正反轉的工作情況，為了防止主觸點的燒蝕和過早損壞，應將接觸器的額定電流降低工作情況，為了防止主觸點的燒蝕和過早損壞，應將接觸器的額

42、定電流降低一個等級使用，或將控制容量減半選用。一個等級使用，或將控制容量減半選用。47 3.吸引線圈的電壓種類及額定電壓的選擇吸引線圈的電壓種類及額定電壓的選擇 對于同一系列、同一容量等級的接觸器，其線圈的額定電壓有好幾種規格，所對于同一系列、同一容量等級的接觸器，其線圈的額定電壓有好幾種規格，所以應指明線圈的額定電壓，它由控制回路電壓決定。另外，接觸器還有觸點電壓以應指明線圈的額定電壓，它由控制回路電壓決定。另外，接觸器還有觸點電壓等級，它是指主觸點間或輔助觸點間允許承受的電壓，使用時應小于或等于此值等級，它是指主觸點間或輔助觸點間允許承受的電壓，使用時應小于或等于此值。 4.輔助觸點的種類

43、及數量的選擇輔助觸點的種類及數量的選擇 接觸器輔助觸點的種類、數量應滿足控制需要，當輔助觸點的對數不能滿足要接觸器輔助觸點的種類、數量應滿足控制需要，當輔助觸點的對數不能滿足要求時，可用增設中間繼電器的方法來解決。求時，可用增設中間繼電器的方法來解決。48三、繼電器的選擇三、繼電器的選擇 1.電磁式通用繼電器的選擇電磁式通用繼電器的選擇 中間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器等都屬于這一類型。選用的依據主要中間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器等都屬于這一類型。選用的依據主要要考慮：被控制或被保護對象的特性，觸頭的種類、數量，控制電路的電壓、要考慮：被控制或被保護對象的特性，觸頭的種類、數量，控制電路

44、的電壓、電流、負載性質等因素。線圈電壓、電流應滿足控制電路的要求。如果控制電電流、負載性質等因素。線圈電壓、電流應滿足控制電路的要求。如果控制電流超過繼電器觸頭額定電流，可將觸頭并聯使用。作為保護用的流超過繼電器觸頭額定電流，可將觸頭并聯使用。作為保護用的 繼電器還應考繼電器還應考慮過電壓（或過電流）、欠電壓（或欠電流）繼電器的動作值和釋放值。慮過電壓（或過電流）、欠電壓（或欠電流）繼電器的動作值和釋放值。49 2.時間繼電器的選擇時間繼電器的選擇 選用時應考慮延時方式（通電延時或斷電延時）、延時范圍、延時精度、選用時應考慮延時方式（通電延時或斷電延時）、延時范圍、延時精度、觸頭形式、工作環境

45、等。觸頭形式、工作環境等。 常用的時間繼電器有電磁式、空氣阻尼式、電動式及晶體管式等，在延時常用的時間繼電器有電磁式、空氣阻尼式、電動式及晶體管式等，在延時精度要求不高、電源電壓波動大的場合，宜選用價格較低的電磁式或空氣阻精度要求不高、電源電壓波動大的場合，宜選用價格較低的電磁式或空氣阻尼式時間繼電器。當延時范圍大，延時準確度較高時，可選用電動式或晶體尼式時間繼電器。當延時范圍大，延時準確度較高時，可選用電動式或晶體管式時間繼電器。管式時間繼電器。 50 3.熱繼電器的選用熱繼電器的選用 對于工作時間較短，停歇時間長的電動機，如機床的刀架或工作臺的快速移對于工作時間較短，停歇時間長的電動機，如

46、機床的刀架或工作臺的快速移動，橫梁升降、夾緊、放松等運動，以及雖長期工作但過載可能性很小的電動動，橫梁升降、夾緊、放松等運動，以及雖長期工作但過載可能性很小的電動機，如排風扇等，可以不設過載保護，除此以外一般電動機都應考慮過載保護機，如排風扇等，可以不設過載保護，除此以外一般電動機都應考慮過載保護。 熱繼電器結構形式的選擇熱繼電器結構形式的選擇 熱繼電器有兩相式、三相式以及三相帶斷相保護等形式。對于星形接法的電熱繼電器有兩相式、三相式以及三相帶斷相保護等形式。對于星形接法的電動機可采用兩相或三相結構的熱繼電器。對于三角形接法的電動機應采用帶斷動機可采用兩相或三相結構的熱繼電器。對于三角形接法的

47、電動機應采用帶斷相保護的三相結構的熱繼電器。相保護的三相結構的熱繼電器。 51 熱元件額定電流熱元件額定電流的選擇的選擇 熱繼電器熱元件的額定電流原則上按被控制電動機的額定電流選取，并依熱繼電器熱元件的額定電流原則上按被控制電動機的額定電流選取，并依此去選擇熱元件編號或調節范圍。熱繼電器熱元件的額定電流可按下式選取此去選擇熱元件編號或調節范圍。熱繼電器熱元件的額定電流可按下式選取： IR=(0.95 1.05)IN 式中式中 IR 熱元件的額定電流熱元件的額定電流 IN 電動機的額定電流電動機的額定電流 在惡劣的工作環境下，啟動頻繁的電動機則按下在惡劣的工作環境下，啟動頻繁的電動機則按下 式選

48、取：式選取： IR=(1.15 1. 5)IN52四、熔斷器的選用四、熔斷器的選用 熔斷器的選擇，首先應確定熔體的額定電流，其次根據熔體的規格熔斷器的選擇，首先應確定熔體的額定電流，其次根據熔體的規格選擇熔斷器的規格，再根據被保護電路的性質選擇熔斷器的類型。選擇熔斷器的規格，再根據被保護電路的性質選擇熔斷器的類型。（1）熔體額定電流的選擇熔體額定電流的選擇 對于電阻性負載電路對于電阻性負載電路: : I IR R I IN N 式中式中 IR熔體額定電流熔體額定電流 I IN N負載額定電流負載額定電流 53 對于單臺電動機對于單臺電動機: IR（1.52.5）IN式中式中 IN電動機的額定電

49、流電動機的額定電流 對于多臺電動機對于多臺電動機: IR （1.52.5） INmax+IN 式中式中 INmax 容量最大的一臺電動機的額定電流容量最大的一臺電動機的額定電流 IN 其他電動機額定電流的總和其他電動機額定電流的總和54 （2）熔斷器的規格選擇）熔斷器的規格選擇 熔斷器額定電壓必須不小于電路工作電壓。熔斷器額定電壓必須不小于電路工作電壓。 熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。熔斷器的額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。 （3）熔斷器類型選擇）熔斷器類型選擇 熔斷器類型根據電路要求、使用場合、安裝條件和適用范圍來確定。熔斷器類型根據電路要求、使用場合、安裝條件

50、和適用范圍來確定。 （4）分斷能力的選擇）分斷能力的選擇 熔斷器的極限分斷能力應大于或等于所保護電路可能出現的短路電流值，熔斷器的極限分斷能力應大于或等于所保護電路可能出現的短路電流值，這樣才能得到可靠的短路保護。這樣才能得到可靠的短路保護。55五、控制變壓器容量計算五、控制變壓器容量計算 當控制線路比較復雜，控制電壓等級較多時，常需要采用控制變壓器進行電壓轉換當控制線路比較復雜，控制電壓等級較多時，常需要采用控制變壓器進行電壓轉換，以提高工作的可靠性和安全性。，以提高工作的可靠性和安全性。 控制變壓器的容量可以根據由它供電的控制線路在最大工作負載時所需要的功率來控制變壓器的容量可以根據由它供

51、電的控制線路在最大工作負載時所需要的功率來考慮，并留有一定的余量。即考慮，并留有一定的余量。即 S=KLSi 式中式中S為控制變壓器容量，單位為為控制變壓器容量，單位為VA； Si為控制電路在最大負載時所有吸持電器消耗功能的總和為控制電路在最大負載時所有吸持電器消耗功能的總和(VA)；對于交流電磁式；對于交流電磁式電器，又應取其吸持視在功率電器，又應取其吸持視在功率(VA)； KL 為變壓器容量儲備系數。一般取為變壓器容量儲備系數。一般取1.1-1.25。56 1刀開關和鐵殼開關的選擇刀開關和鐵殼開關的選擇 刀開關和鐵殼開關適用于不頻繁地接通或分斷小容量低壓電路。一般根據電流種類刀開關和鐵殼開

52、關適用于不頻繁地接通或分斷小容量低壓電路。一般根據電流種類、電壓等級、電動機容量、電壓等級、電動機容量(電路電流電路電流)及控制的極數進行選擇。及控制的極數進行選擇。 在用于照明電路時，刀開關或鐵殼開關的額定電壓應大于或等于電路的最大工作電在用于照明電路時，刀開關或鐵殼開關的額定電壓應大于或等于電路的最大工作電壓，其額定電流應大于或等于電路的最大工作電流。壓，其額定電流應大于或等于電路的最大工作電流。 在用于電動機直接起動時，刀開關或鐵殼開關的額定電壓選擇同前而額定電流值在用于電動機直接起動時，刀開關或鐵殼開關的額定電壓選擇同前而額定電流值應大于或等于電動機額定電流的應大于或等于電動機額定電流

53、的3倍。倍。六、其它控制電器的選用六、其它控制電器的選用57 2斷路器的選擇斷路器的選擇 斷路器的選擇包括選擇斷路器的類型、容量等級和保護方式。斷路器的選擇包括選擇斷路器的類型、容量等級和保護方式。 1) 斷路器類型的選擇在電氣控制線路中按電氣裝置的要求，一般多選用塑殼式斷路斷路器類型的選擇在電氣控制線路中按電氣裝置的要求，一般多選用塑殼式斷路器。器。 2) 斷路器容量等級的確定斷路器容量等級的確定 斷路器的容量等級是由電路的額定電壓和額定電流來確定的。斷路器的容量等級是由電路的額定電壓和額定電流來確定的。 58 熱脫扣器的整定電流應與所控制的電動機的額定電流或負載額定電流一致。熱脫扣器的整定

54、電流應與所控制的電動機的額定電流或負載額定電流一致。 電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流，或為電電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應大于負載正常工作時的尖峰電流，或為電動機起動電流的動機起動電流的1.7倍（保護電動機時）。倍（保護電動機時）。3)斷路器的保護方式根據控制電路的保護要求，可選擇不同保護特性的斷路器。斷路器的保護方式根據控制電路的保護要求，可選擇不同保護特性的斷路器。對于塑殼式斷路器，它具有過載長延時、短路瞬時動作的保護特性，并帶有電磁對于塑殼式斷路器，它具有過載長延時、短路瞬時動作的保護特性，并帶有電磁脫扣器脫扣器(作短路保護作短路保護)和熱脫扣器和熱脫扣器(作

55、過載保護作過載保護)，但不帶失壓脫扣裝置。，但不帶失壓脫扣裝置。59 3控制按鈕的選用控制按鈕的選用 1)根據使用場合，選擇控制按鈕的種類，如開啟式、保護式、防水式、防腐根據使用場合，選擇控制按鈕的種類，如開啟式、保護式、防水式、防腐式等。式等。 2)根據用途，選用合適的型式，對手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式、帶燈式等。根據用途，選用合適的型式，對手把旋鈕式、鑰匙式、緊急式、帶燈式等。 3)按控制回路的需要，確定不同的按鈕數，如單鈕、雙鈕、三鈕、多組等。按控制回路的需要，確定不同的按鈕數，如單鈕、雙鈕、三鈕、多組等。 4)按工作狀態指示和工作情況的要求，選擇按鈕及指示燈的額色按工作狀態指示和工作情

56、況的要求，選擇按鈕及指示燈的額色 (根據根據GB522685的規定的規定)。604行程開關的選用行程開關的選用1)根據應用場合及控制對象選擇。有一般用途行程開關和起重設備用行程根據應用場合及控制對象選擇。有一般用途行程開關和起重設備用行程開關。開關。2)根據安裝環境選擇防護型式如開啟式或保護式。根據安裝環境選擇防護型式如開啟式或保護式。3)根據控制回路的電壓和電流選擇行程開關系列。根據控制回路的電壓和電流選擇行程開關系列。4)根據機械與行程開關的傳力與位移關系選擇合適的頭部型式。根據機械與行程開關的傳力與位移關系選擇合適的頭部型式。 615萬能轉換開關的選用萬能轉換開關的選用1)按額定電壓和工

57、作電流選用合適的萬能轉換開關系列。按額定電壓和工作電流選用合適的萬能轉換開關系列。2)按操作需要選定手柄型式和定位特征。按操作需要選定手柄型式和定位特征。3)按控制要求參照轉換開關樣本確定觸點數量和接線圖編號。按控制要求參照轉換開關樣本確定觸點數量和接線圖編號。4)選擇面板型式及標志。選擇面板型式及標志。62 6 接近開關的選用接近開關的選用 接近開關較行程開關價格高，因此僅用于接近開關較行程開關價格高，因此僅用于 工作頻率高、可靠性及精度要求均較高的場合。工作頻率高、可靠性及精度要求均較高的場合。 1) 按應答距離要求選擇型號、規格。按應答距離要求選擇型號、規格。 2) 按輸出要求是有觸點還

58、是無觸點以及觸點數量，選擇合適的輸出型式。按輸出要求是有觸點還是無觸點以及觸點數量，選擇合適的輸出型式。63第四節第四節 電氣控制電路設計舉例電氣控制電路設計舉例 一、一、 車床的主要結構及設計要求車床的主要結構及設計要求 1.主要結構主要結構 本車床屬于普通的小型車床，性能優良，應用較廣泛。其主軸運動的正本車床屬于普通的小型車床，性能優良，應用較廣泛。其主軸運動的正反轉由兩組機械式摩擦片離合器控制，主軸的制動采用液壓制動器，進給運反轉由兩組機械式摩擦片離合器控制，主軸的制動采用液壓制動器，進給運動的縱向左右運動、橫向前后運動及快速移動均由一個手柄操作控制。可完動的縱向左右運動、橫向前后運動及

59、快速移動均由一個手柄操作控制。可完成工件最大直徑為成工件最大直徑為630mm，工件最大長度為，工件最大長度為1500mm。 64 2.電氣控制的要求電氣控制的要求 （1）根據工件的最大長度要求，為了減少輔助工作時間，要求配備一臺）根據工件的最大長度要求，為了減少輔助工作時間，要求配備一臺主軸運動電動機和一臺刀架快速移動電動機，主軸運動的起、停要求兩主軸運動電動機和一臺刀架快速移動電動機，主軸運動的起、停要求兩地操作控制。地操作控制。 （2）車削時刀具和工件產生的高溫，可由一臺普通冷卻泵電動機提供冷）車削時刀具和工件產生的高溫，可由一臺普通冷卻泵電動機提供冷卻液進行散熱。卻液進行散熱。 （3）根

60、據整個生產線狀況，要求配備一套局部照明裝置及必要的工作狀）根據整個生產線狀況，要求配備一套局部照明裝置及必要的工作狀態指示燈。態指示燈。65 1.主軸電動機主軸電動機M1 型號選定為型號選定為:Y160M-4 性能指標為性能指標為:額定功率額定功率11kW、額定電壓、額定電壓380V、額定電流、額定電流22.6A、額定轉速、額定轉速1460r/min。 2.冷卻泵電動機冷卻泵電動機M2 型號選定為型號選定為:JCB-22 性能指標為性能指標為:額定功率額定功率0.125kW、額定電流、額定電流0.43A、額定轉速、額定轉速2790r/min。 3.3.快速移動電動機快速移動電動機M3M3 型號