3.1電氣控制電路設計方法3.2電氣控制電路設計實例分析

13.1電氣控制電路設計方法2電氣控制電路設計方法：先設計主電路，再設計控制電路、信號電路及局部照明電路等控制電路設計要求：滿足生產機械的工藝要求，能按照工藝的順序準確而可靠地工作。電路結構力求簡單，盡量選用常用的且經過實際考驗過的電路。操作、調整和檢修方便。具有各種必要的保護裝置和聯鎖環節。控制電路設計方法：經驗設計法：根據生產工藝的要求，按照電動機的控制方法，采用典型環節電路直接進行設計。邏輯設計法：采用邏輯代數進行設計。3通過下面的例子來說明如何用經驗設計法來設計控制電路：例題：某機床有左、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。加工工藝是在開始工作時，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。要求兩動力頭電動機在滑臺電動機正向起動后起動，而在滑臺電動機正向停車時也停車。

4主電路設計：動力頭拖動電動機只要求單方向旋轉，為使兩臺電動機同步起動，可用一只接觸器KM3控制。滑臺拖功電動機需要正轉、反轉，可用兩只接觸器KM1、KM2接制。滑臺的快速移動由電磁鐵YA改變機械傳動鏈來實現，由接觸器KM4來控制。56控制電路設計滑臺電動機的正轉、反轉分別用兩個按鈕SBl與SB2控制，停車則分別用SB3與SB4控制。由于動力頭電動機在滑臺電動機正轉后起動，停車時也停車，故可用接觸器KM1的常開輔助觸點控制KM3的線圈，如圖a所示。滑臺的快速移動可采用電磁鐵YA通電時，改變凸輪的變速比來實現。滑臺的快速前進與返回分別用KM1與KM2的輔助觸點控制KM4，再由KM4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，因而在KM1觸點控制KM4的支路上串聯限位開關SQ3的常閉觸點。此部分的輔助電路如圖b所示。

78聯鎖與保護環節設計：用限位開關SQ1的常閉觸點控制滑臺慢速進給到位時的停車；用限位開關SQ2的常閉觸點控制滑臺快速返回至原位時的自動停車。接觸器KMl與KM2之間應互相聯鎖，三臺電動機均應用熱繼電器作過載保護。9電路的完善：電路初步設計完后，可能還有不夠合理的地方，因此需仔細校核。一共用了三個KMl的常開輔助觸點，而一般的接觸器只有兩個常開輔助觸點。因此，必須進行修改。從電路的工作情況可以看出，KM3的常開輔助觸點完全可以代替KM1的常開輔助觸點去控制電磁鐵YA，修改后的輔助電路如圖所示。10控制電路設計時應注意的問題：盡量減少連接導線。設計控制電路時，應考慮電器元件的實際位置，盡可能地減少配線時的連接導線，如圖a是不合理的。11

按鈕一般是裝在操作臺上，而接觸器則是裝在電器柜內，這樣接線就需要由電器柜二次引出連接線到操作臺上，所以一般都將起動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使用，如圖a所示。由于它們的阻抗不盡相同，會造成兩個線圈上的電壓分配不等。即使外加電壓是同型號線圈電壓的額定電壓之和，也不允許。因為電器動作總有先后，當有一個接觸器先動作時，則其線圈阻抗增大,該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，嚴重時將使電路燒毀。13電磁線圈的串并聯b)電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不要并聯連接。圖b中直流電磁鐵YA與繼電器KA并聯，在接通電源時可正常工作，但在斷開電源時，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，繼電器很快釋放，但電磁鐵線圈產生的自感電動勢可能使繼電器又吸合一段時間，從而造成繼電器的誤動作。解決方法可備用一個接觸器的觸點來控制。如圖c所示。

14控制電路中應避免出現寄生電路:

寄生電路是電路動作過程中意外接通的電路。如圖所示具有指示燈HL和熱保護的正反向電路.正常工作時，能完成正反向起動、停止和信號指示。當熱繼電器FR動作時，電路就出現了寄生電路，如圖中虛線所示，使正向接觸器KM1不能有效釋放，起不了保護作用。寄生電路15盡可能減少電器數量，采用標準件和相同型號的電器:如圖所示。當控制的支路數較多，而觸點數目不夠時，可采用中間繼電器增加控制支路的數量。簡化電路去掉不必要的KM1，簡化電路，提高電路可靠性16多個電器的依次動作問題在電路中應盡量避免許多電器依次動作才能接通另一個電器的控制電路。可逆電路的聯鎖

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鎖，而且還有機械聯鎖。要有完善的保護措施常用的保護措施有漏電流、短路、過載、過電流、過電壓、失電壓等保護環節，有時還應設有合閘、斷開、事故、安全等必須的指示信號。173.2

電氣控制電路設計實例分析

18一、機床電氣控制電路設計舉例設計CW6163型臥式車床的電氣控制電路。機床電氣傳動的特點及控制要求機床主運動和進給運動由電動機M1集中傳動，主軸運動的正反向（滿足螺紋加工要求）是靠兩組摩擦片離合器完成。主軸制動采用液壓制動器。冷卻泵由電動機M2拖動。刀架快速移動由單獨的快速電動機M3拖動。進給運動的縱向（左右）運動，橫向（前后）運動，以及快速移動，都集中由一個手柄操縱。電動機型號：

主電動機M1：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min；快速移動電動機M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。19電氣控制電路設計主回路設計根據電氣傳動的要求，由接觸器KM1、KM2、KM3分別控制電動機M1、M2及M3，如圖所示。

三相電源由開關QS引入。

主電動機M1的過載保護由熱繼電器FR1實現。

主電動機的短路保護可由機床的前一級配電箱中的熔斷器充任。

冷卻泵電動機M2的過載保護由熱繼電器FR2實現。

快速移動電動機M3由于是短時工作，不設過載保護。

電動機M2、M3共同設短路保護熔斷器FU1。主電路和控制電路設計20控制電路設計考慮到操作方便，主電動機M1可在床頭操作板上和刀架拖板上分別設起動和停止按鈕SB1、SB2、SB3、SB4進行操縱。接觸器KM1與控制按鈕組成帶自鎖的起停控制電路。冷卻泵電動機M2由SB5、SB6進行起停操作，裝在機床頭部。快速移動電動機M3工作時間短，為了操作靈活由按鈕SB7與接觸器KM3組成點動控制電路。21信號指示與照明電路可設電源指示燈HL2（綠色），在電源開關QS接通后，立即發光顯示，表示機床電氣電路已處于供電狀態。設指示燈HL1（紅色）顯示主電動機是否運行。這兩個指示燈可由接觸器KM1的動合和動斷兩對輔助觸點進行切換顯示，如圖右上方所示。在操作板上設有交流電流表A，它串聯在電動機主回路中，用以指示機床的工作電流。這樣可根據電動機工作情況調整切削用量使電動機盡量滿載運行，以提高生產率，并能提高電動機功率因數。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各局部電路之間互相關系和電氣保護電路，畫成電氣原理圖，如圖所示。CW6163型臥式車床電氣原理圖23

選擇電氣元件電源引入開關QSQS主要作為電源隔離開關用，并不用它來直接起停電動機，可按電動機額定電流來選。在這里應該根據三臺電動機來選。在中小型機床常用組合開關中，可選用HZl0-25/3型，額定電流為25A，三極組合開關。熱繼電器FR1、FR2

主電動機M1額定電流23.0A，FR1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，工作時將額定電流調整為23.0A。

同理，FR2可選用JRl0-10型熱繼電器，選用1號元件，電流整定范圍是0.40～0.64A，整定在0.43A。

熔斷器FU1、FU2、FU3FU1是對M2、M3兩臺電動機進行保護的熔斷器。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，配用最小等級的熔斷體2A。24接觸器KM1、KM2及KM3

接觸器KM1，根據主電動機M1的額定電流IN=23.0A，控制回路電源

127V，需主觸點三對，動合輔助觸點兩對，動斷輔助觸點一對，根據上述情況，選用CT0-40型接觸器，電磁線圈電壓為127V。

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

變壓器最大負載時是KM1、KM2及KM3同時工作，可以計算出變壓器容量應大于68.4VA。考慮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：380V/127-36-6.3V，可滿足輔助回路的各種電壓需要。制定電氣元件明細表電氣元件明細表要注明各元器件的型號、規格及數量等，見表。25符號名

稱型

號

規格數量M1M2M3QSKM1KM2、KM3KR1KR2FU1FU2、FU3TCSB3、SB4、SB6SB1、SB2、SB5SB7HL1、HL2A主電動機冷卻泵電動機快速移動電動機組合開關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床的電氣接線圖是根據電氣原理圖及各電氣設備安裝的布置圖來繪制的。安裝電氣設備或檢查電路故障都要依據電氣接線圖。接線圖要表示出各電氣元件的相對位置及各元件的相互接線關系，因此要求接線圖中各電氣元件的相對位置與實際安裝的位置一致，并且同一個電器的各組成部分畫在一起。還要求各電氣元件的文字符號與原理圖一致。對各部分電路之間接線和對外部接線一般應通過端子板進行，而且應該注明外部接線的去向。為了看圖方便，對導線走向一致的多根導線合并畫成單線，可在元件的接線端標明接線的編號和去向。接線圖還應標明接線用導線的種類和規格，以及穿管的管子型號、規格尺寸。成束的接線應說明接線根數及其接線號。27二、設計控制兩臺三相異步電動機正、反轉的電氣控制電路。要求：1、兩臺電機均設正、反轉啟動按鈕和停止按鈕。2、只有當第一臺電機正轉或反轉