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第五章第五章 电气控制电路设计电气控制电路设计1 第一节 电气控制系统设计的基本要求 和内容 第二节 电气拖动方案的确定原则与 电动机的选择 第三节 电气控制电路的设计 第四节 常用电气元件的选择 第五节 电气设备装置的安装与调试 第六节 电气控制电路的设计举例2第一节 电气控制系统设计的基本要求和内容 一、电气控制电路的设计要求 1）必须树立正确的设计思想 2）了解和熟悉所设计机械设备 3）了解该设备中采用的其他系统 4）了解供电系统情况及所需测量器具的种类 5）通过技术经济分析，确定该控制系统具有的自动化、专业化和通用化程度3 二、电气控制系统的设计内容 1）确定电气拖动方案与控制方案 2）选择拖动电动机的结构形式、型号与容量 3）设计电气控制系统原理图 4）设计、绘制非标准电器元件和安装零件 5）绘制电器位置图，电气系统互连图 6）设计和选择电气设备元器件。7）编写电气控制系统工作原理和使用说明书4第二节 电力拖动方案的确定原则 与电动机的选择 一、电力拖动方案的确定原则 1.确定机械设备传动系统的调速方式 2.拖动方式 单独拖动与分力拖动。3.调速性能与负载特性 4.机械设备传动系统的起动、反向、制动的控制方案 5.控制方案的选择5 二、电动机选择 1.电动机的容量的选择 （1）分析计算法 1）长期运行方式电动机容量的选择 2）短期运行方式电动机容量的选择 3）重复短时运动方式电动机容量的选择 （2）调查统计类比法 1）统计分析法 2）类比法6表5-1 驱动机床运动部件所需电动机功率机床类型运动部件移动速度/（m/min）所需电动机功率/kW卧式车床Dm=400mm溜板690.51Dm=600mm溜板460.81.2Dm=1000mm溜板343.2摇臂钻床dm=3575mm摇臂0.51.512.8升降台铣床工作台460.81.2升降台1.521.21.5龙门铣床横梁0.250.524横梁上的铣头11.51.52立柱上的铣头0.511.52快速移动所需要的功率可从表5-1中所列数据选择。7 2.电动机电流种类选择 （1）优先选用三相笼型异步电动机 （2）选用绕线转子异步电动机 （3）选用直流电动机 3.电动机额定电压的选择 4.电动机额定转速的选择 5.电动机形式的选择 （1）开启式 （2）防护式 （3）封闭式 （4）防暴式 8第三节 电气控制电路的设计 一、设计电气控制电路的原则和内容 1.电路设计的原则 2.电路设计的内容 （1）确定控制电路的电流种类和电压数值 （2）主电路设计 （3）辅助电路设计 1）控制电路设计。2）执行电路是用于控制执行元件中的电路。3）联锁保护环节。4）信号显示与照明电路。9 二、电气控制电路设计的方法与步骤 1.逻辑代数设计法 2.经验分析设计法 （1）正确连接电器的线圈 两个电器线圈的联接 10 （2）简化电路，减少电器的触点，提高可靠性 简化电路，减少电器触点数 11 减少串联触点数12 用二极管简化直流电路13 （3）合理安排元件触点的位置，减少故障与连接导线 触点的正确连接 14 节省连接导线15 （4）尽量减少电器不必要的通电时间 减少电器不必要的通电时间16 （5）避免出现寄生电路 寄生电路17第四节 常用电气元件的选择 一、电气元件选择的基本原则 二、电气元件的选择 1.引入电源控制开关 （1）刀开关与铁壳开关的选用 （2）组合开关的选用 （3）断路器选择 18 2.熔断器 （1）熔体额定电流的选择 1）负载较平稳，无尖峰电流 2）负载出现尖峰电流 当n台电动机不同时起动时的最大的电流 3）采用减压方法起动的电动机 （2）熔断器的规格选择 （3）熔断器类型的选择19 3.接触器选择 （1）种类、类别选择 （2）额定电压与额定电流 额定电压：额定电流：（3）吸引线圈的电流种类及额定电压 （4）考虑辅助触点的额定电流、种类和数量 （5）根据使用环境选择有关系列接触器20 4.继电器 （1）电磁式通用继电器 （2）时间继电器 （3）热继电器 （4）速度继电器 5.主令电器 （1）按钮开关 （2）行程开关 （3）万能转换开关21 6.制动电磁铁 （1）电源的性质 （2）行程的长短 （3）线圈连接方式 （4）容量确定 直动式制动电磁铁的电磁吸力：转动式制动电磁铁的电磁力矩：22 7.控制变压器和整流变压器 （1）控制变压器 控制变压器容量的近似计算公式：（2）整流变压器 8.其他电器选择 （1）机床工作灯和信号灯 （2）接线板 （3）导线23第五节电气设备装置的安装与调试 一、电气设备安装、施工实际内容 1.电气设备装置总体布置 2.电气控制装置的结构设计 3.确定电气控制装置的电器位置图 4.确定电气控制板内电器接线图 5.确定电气控制系统的互连图 二、电气设备的安装要求24 三、电气控制系统的调试 1.各运动部件应先单独调整2.液压、气动等系统的单独调试 3.电气控制系统的调试25第六节 电气控制电路的设计举例 一、机床电气控制技术课程设计的目的与要求 二、设计应完成的技术文件与时间安排 三、机床电气控制电路设计举例 1.设计课题 2.三面铣的主要结构、工艺要求及技术参数返回本章首页26 （1）三面铣的主要结构 三面铣削组合机床结构示意图与零件示意图27 （2）机床工作情况 （3）机床动作循环 机床动作循环图28 （4）液压系统工作原理图及元件动作表 液压系统工作原理图29表5-2 元件动作表 元 件工 步YV1YV2YV3YV4YV5KP1KP2原位（）夹紧快进（）工进（）死挡铁停留（）/快退（）松开三面铣液压系统各元件的动作表见表5-2。（5）电动机、电磁阀技术参数（6）机床对电气控制的要求三面铣床上采用的电动机、电磁阀技术参数见表5-3。30表5-2 电动机、电磁阀技术参数符号名称型号规格M1液压泵电动机Y110S-4 1.5kW 1410r/min 380V 3.49AM2左铣削头电动机Y132S-4 4kW 1440r/min 380V 8.4AM3右1铣削头电动机Y112S-4 3kW 1430r/min 380V 6.8AM4立铣头电动机Y112S-4 3kW 1430r/min 380V 6.8AM5右2铣削头电动机Y132S-4 4kW 1440r/min 380V 8.4AYV1YV2夹紧松开电磁阀24E-25BD 14.4W 24V 0.6AYV3YV4滑台快进快退电磁阀35E-25BY 14.4W 24V 0.6AYV5滑台工进电磁阀22E-25B 14.4W 24V 0.6A31 （5）电动机、电磁阀技术参数 （6）机床对电气控制的要求 3.继电-接触器控制电路设计 （1）主电路 三面铣床主电路32 （2）控制电动机工作的控制电路 控制电动机工作的控制电路33 （3）液压系统执行元件控制电路 执行元件控制电路34 （4）照明、信号指示电路 35 （5）绘制三面铣削组合机床电气控制原理图 三面铣削组合机床电气控制电路36 （6）绘制三面铣削机床电气控制箱面板图 37 （7）电器元件一览表 （8）电气控制系统工作原理说明书 1）概述。2）机床自动加工时电路工作过程。3）调整控制环节。4）保护环节。表5-2三面铣削组合机床电气元件一览表序号代号名称型号规格单位数量备注1Q开关HZ10-25/3 380V 25A只1引入电源2KM1KM5接触器CJ20-10 110V只5五台电动机3FU1熔断器RL1B-15/6A 380V只3液压泵电动机4FU2熔断器RL1B-25/25A 380V只3左、立铣头电动机5FU3熔断器RL1B-25/25A 380V只3右1、右2铣头电动机6FU4熔断器RL1B-15/2A 380V只1控制电路7FU5熔断器RL1B-15/2A 380V只1照明电路8FU6熔断器RL1B-15/2A 380V只1直流电路表5-4为三面铣削组合机床电气元件一览表。38序号代号名称型号规格单位数量备注9FR1热继电器JR20-10 10R 3.2/4.8A只1液压泵电动机10FR2FR5热继电器JR20-10 14R 710A只2右1、右2铣头电动机11FR3FR4热继电器JR20-10 13R 68.4A只2右1、立铣头电动机12KA1中间继电器JZ77-44 110V只1工作开始、失压13KA2中间继电器JZ77-44 110V只1快进转工进14KT时间继电器JDZ22-S11 110V只1加工终点延时退回15T1控制变压器BK-150 380V/1102.46.3V只1控制照明、信号电源16T2整流变压器BKZ-5 380V/27V只1电磁铁电源17SQ1SQ5行程开关X19-001 4/3mm只5原位、终点等18SQ6行程开关LX12-2 2开2闭只1工件夹紧19SB1按钮LA20-11J（红）只1总停机20SB2按钮LA20-22D（绿）只1液压泵起动21SB3按钮LA20-22（绿）只1工作开始与工件夹紧22SB4 SB10按钮LA20-11（黑、白、黄等）只7调整23SC1万能转换开关LW6-5 2B0334只1工作与调整24HL1HL3信号灯XD0 6.3V/0.95W（绿）灯座型号E10/13只3电源、液压泵工作、工件夹紧25EL照明灯JC2 6040W24V灯座型号E27只1安全照明（续）39序号代号名称型号规格单位数量备注26XT端子板JX2-2503只3电源27XT端子板JX5-1005只15电动机28XT端子板JX5-0505只40控制等电路29导线BVR 1.5mm2只30主电路30导线BVR 1mm2只200控制电路（续）40 4.可编程序控制器控制设计 （1）机型选择。（2）机床控制过程功能表图 41 （3）现场信号与PLC软继电器编号对照表 （4）梯形图与程序清单42 （5）三面铣床PLC外部接线 （6）调试43