Z30130X31型钻床控制系统的PLC改造

第一章 引 言可编程控制器（Programmable Controller)是为工业控制应用而设计制造的专用计算机控制装置，是 20 世纪 60 年代发展起来的控制设备。最早的可编程控制器可追溯到 1969 年。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller,简称 PLC，主要作用就是替代继电器实现逻辑控制。工业控制领域的快速发展和不断增长的新需求。使得目前这种装置的功能已经大大超出逻辑控制的范围，因此原来的说法已经不贴切地表示其功能了。今天我们称之为可编程控制器 ，简称 PC。但为了避免与个人计算机 Personal Computer的简称混淆，还是简称 PLC。PLC 是微电子技术与自动控制技术相结合的产物，它的应用非常广泛，能方便地直接用于机械制造、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。即可用于老设备的技术改造，也可用于新产品的开发和机电一体化。近年来，可编程序控制器的发展非常快，不仅应用普及非常快，而新产品的开发速度也是非常快的。随着我国的经济飞速发展，人民生活水平迅速提高，工作居住条件得到了巨大改善。钻床作为工业生产内的重要生产工具，与人们的工作和效力的产生息息相关。对它的性能要求很精确。在此，我们采用了 PLC 的控制来实现钻床的运行稳定。钻床的电气系统由液压系统、冷却泵和电磁吸盘以及照明电路等部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前钻床设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。改造后使生产线的效率得到提到，使用寿命更长久等优点。改造钻床是一门专业知识相当广泛的专业，它涉及到自动化专业的多门专业基础课：电子技术、计算机控制、计算机接口、自控原理、检测技术、电力电子技术、电机拖动、电气系统控制、可编程逻辑控制器等。通过这些专业课程的学习，在此次毕业设计中，又使这些课程得到了复习、巩固。掌握所学知识并解决实际问题的方法和技能。Z3013031 型摇臂钻床属于大型立式钻床，能够进行多种形式的机械加工，如钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、刮平面以及攻螺纹等。摇臂钻床的运动部件较多，常采用多台电动机拖动，一般采用三相交流鼠笼式异步电动机拖动，用机械变速调节主轴转速和进刀量，变速箱为机械有级调速，钻床的主运动和进给运动都有较大的调速范围。Z30130X31 型钻床的传统的继电器接触器控制系统过于复杂烦琐。若采用 PLC控制进行改造后，便线路简化，可靠性提高，响应加快精确更正确，给设备维护、检修带来方便，同时在成本上也合理，能够产生较大的经济效益。第二章 机床的主要参数1. 机床的主要参数（1）最大钻孔直径 100mm（2）主轴中心线至立柱母线距离：最大 3150mm最小 570mm（3）主轴箱水平移动距离 2580mm（4）主轴端面至底座工作面距离：最大 2500mm最小 750mm（5）摇臂升降距离 1250mm（6）摇臂升降速度 0.61m/min（7）摇臂回转角度 360 度（8）主轴圆锥孔 莫氏 6 号（9）主轴转速范围 81000r/min（10）主轴转速级数 22 级（11）主轴进给量范围 0.063.2mm/r（12）主轴进给量级数 16 级（13）主轴行程 500mm （14）刻度盘每转钻孔深度 170mm（15）主轴允许最大扭转力矩 2450Nm（16）主轴允许最大进给抗力 4910 3.N（17）主电机功率 15kw（18）摇臂升降电机功率 3kw（19）主轴箱及摇臂液压夹紧电机功率 0.75k（20）立柱液压夹紧电机功率 0.75kw（21）主轴箱水平移动电机功率 0.25kw（22）主轴箱水平移动速度 1.6m/min（23 ）冷却泵电机功率 0.09kw2. 钻床的机械及运动形式（一）Z30130x31 型摇臂钻床适用于在重大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、刮平面及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔。Z30130x31 行摇臂钻床，其零部件通用化程度较高，本机床具有如下特点：采用液压预选变速机构，可节省辅助时间；主轴正反转、停车（制动） 、变速、空挡等动作都用一个手柄控制，操纵轻便；主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠；摇臂上导轨、主套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命；主轴箱的移动除手动，还可以机动；有完善的安全保护装置及外柱防护和自动润滑装置。（二）液压系统的主要特点（1）该液压系统中工作台的换向采用了时间控制的换向回路。在换向阀阀芯上的四个控制边均带有锥度较小的制动锥，同时可采用单向节流阀来调整阀芯的移动速度，使制动过程平稳，减小了换向冲击，这对工作台运动速度较高、换向要求平稳。（2）液压系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲现象。（3）具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。第三章 继电器接触器控制原理3.1 控制线路特点与电气线路概述3.1.1控制线路特点 （1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气断路器作为电源引入开关。自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。（2）由于各台点动机的容量不同，在起动时须区别对待。主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了 Y起动控制线路。其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。（3）控制线路装有总起动与总停止按钮，便于操作和在发生事故时紧急停车。（4）摇臂的上升运动和下降运动有严格的动作顺序，由限位开关 SQ3 给以保证。（5）每一个主要动作均有指示灯作出指示，便于操作和进行电气维修。（6）主柱的夹紧与松开单独用一台电动机拖动，使控制更为灵活。（7）主轴箱的水平移动单独用一台电动机拖动，降低了操作者的劳动强度。（8）摇臂的上升运动和下降运动可以用主轴箱上的十字开关操作，也可以装在立柱下部的控制按钮操作，属于两地控制线路。（9）立柱与主轴箱的松开与夹紧可以同时进行操作，也可以单独进行。（10）控制线路采取了可靠的电气联锁措施，以防止发生电源短路事故。3.1.2电气线路概述主电路由六台三相交流异步电动机及其有关的电气元件组成。主轴电动机只有一个旋转方向，因为功率较大，所以采用 Y起动控制线路。冷却泵电动机也只有一个旋转方向，采用开关直接起动控制线路。其它四台交流电动机都有两个旋转方向，采用交流接触器起动控制线路。M1 为主电动机，由交流接触器 KM1、KM2 和 KM3 进行 Y起动，KM1 和 KM3 也是M1 的停止电器。M1 的短路保护电器是总电源引入开关自动空气断路器 QF1 中的电磁脱扣装置。热继电器 FR1 是 M1 的过载保护电器。M2 是摇臂升降电动机。交流接触器 KM4 控制 M2 的正向起动与停止。M2 的反向起动与停止由反向交流接触器 KM5 控制。M2 的短路保护电器也是自动空气断路器 QF1 中的电磁脱扣装置。因为 M2 是短时间工作，所以不设过载保护电器。M3 是摇臂和主轴箱松开与夹紧电动机，它实质上是液压油泵电动机，为摇臂与主轴箱的松开与夹紧提供压力油。交流接触器 KM6 控制 M3 的正向起动与停止。M3 反向转动的起动与停止由交流接触器 KM7 控制。自动空气断路器 QF4 中的电磁脱扣装置是 M3 的短路保护器。虽然摇臂与主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，M3 并不长期运转，但液压系统出现故障或行程开关调整不当时，M3 也会处于长时间过载状态而造成事故，所以在电路中装设了热继电器 FR2。M4 是立柱的松开与夹紧电动机，也是液压油泵电动机，专供立柱松开与夹紧用的压力油。M4 的正反向起动与停止分别由正向交流接触器 KM8 与反向交流接触器 KM9 控制。M4 的短路保护电器是自动空气断路 QF4 的电磁脱扣装置。由于 M4 不是长期运行的电动机，所以不设过载保护电器。M5 是主轴箱水平移动电动机，有两个旋转方向，由交流接触器 KM10 和 KM11 分别控制其起动与停止。短路保护电器仍为自动空气断路器 QF4 中的电磁脱扣装置。由于短时间工作，所以不设过载保护电器。M6 是冷却泵电动机，功率很小，虽然长时间工作，也不设过载保电器。由自动空气断路器 QF2 控制其起动和停止，并兼作短路保护电器。控制线路中装设了三台时间继电器，其中 KT1 为通电延时型、KT2 和 KT3 为断电延时型在主轴箱水平移动控制线路中，主轴箱与电动机之间接入了直流电磁离合器 YC1，使控制更为可靠。控制线路电压为 110V，信号等电路电压为交流 6V，均变压器 TC2 提供电源。电磁离合器电压为 24V，由控制变压器 TC1 供电。照明线路除了装设两台照明灯外，还装有电源插座，便于接临时照明灯。照明电路电压为 24V，由变压器 TC2 供电3.2 控制原理分析及分立控制线路3.2.1开车前准备工作 先将自动空气断路器 QF7QF8 扳到闭合位置，然后扳动总电源开关 QF1，引入三相 380V交流电源。这时，电源接通指示灯 HL1 亮，表示机床的电气线路已处于通路状态。按下总起动按钮 SB1，中间继电器 KA1 的线圈经(1-3-5-7-0)线路得电吸合并自锁，为控制线路提供了电源通路，并为其它电器得电做好准备。3.2.2主轴电动机起动与停止控制线路在中间继电器 KA1 得电并自锁的基础上，按下起动按钮 SB2，时间继电器 KT1 的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合。接触器 KM1 的线圈经(1-3-5-7-11-13-2-0)线路通电吸合并自锁。接触器 KM3。接触器 KM2 的线圈经(1-3-5-7-11-13-15-17-2-0)线路通电吸合。KM2 的主触点闭合，短路主电动机三相绕组的末端，将主电动机接成 Y 形。由于 KM1 主触点闭合，接通 M1 的三相电源，主轴电动机在定子绕组接成 Y 的情况下得电旋转。当主轴电动机的转速逐渐升高到接近额定转速时，时间继电器 KT1 延时开启的动断触点 KT1-2(13-15)断开，接触器 KM2 的线圈断电释放。KM2 的主触点断开，使主触点电动机定子绕组的末端脱离短路状态。与此同时，时间继电器 KT1 延时闭合的动合触点 KT1(13-21)闭合，使接触器 KM3 的线圈经(1-3-5-7-11-13-21-23-2-0)线路通电吸合。KM3 的主触点闭合，将主轴电动机的定子绕组接成形并通过已闭合的 KM1 街道电源上，使 M1 在额定转速下正常旋转。接触器 KM3 得电时，它的动合辅助触点 KM3(605-607)闭合，主轴电动机旋转指示灯 HL2亮。停止主轴电动机时，按下停止按钮 SB12，时间继电器 KT1、交流接触器 KM1 和 KM3 同时断电释放，KM1 的主轴触点断开，切除三相电源，主轴电动机停转。接触器 KM3 断电释放时，其动合触点 KM3(605-607)断开，主轴电动机旋转指示灯 HL2灭。3.2.3摇臂上升控制线路及工作原理在中间继电器 KA1 得点吸合并自锁的情况下，将主轴箱上的十字开关向上扳动，使SA1-1 接通，或按下装在立柱下部的摇臂上升起动按钮 SB3，中间继电器 KA2 的线圈经(1-3-5-7-25-27-29-0)线路通电吸合，KA2 动断触点 KA2-4(55-57)断开，保证 KM7 无电。同时，动合触点 KA2-3(39-41)和 KA2-1(7-37)闭合。前者为交流接触器 KM4 得点做好准备，后后者使时间继电器 KT2 的线圈经(1-3-5-7-37-0)线路通电吸合。因为 KT2 是断电延时型的时间继电器，所以它的断电延时开启的动合触点 KT2-1(7-55)杂通电时瞬时闭合，使时间继电器KT3 的线圈得电吸合。与此同时，时间继电器 KT2 的瞬时动作动合触点 KT2-3(7-87)闭合，使电磁铁 YA1 的线圈得电动作，打开摇臂松开油腔的进油阀门，为摇臂松开做好准备。由于 KT3 线圈通电吸合，其断电延时开启触点 KT3-2(7-87)瞬时闭合，保证了 YA1 的线圈在时间继电器 KT2 断电后 仍然通电。与此同时，KT3 瞬时动作的动合触点 KT3-1(49-51)闭合，使交流接触器 KM6 的线圈经(1-3-5-7-37-49-51-53-4-0)线路通电吸合。KM6 的主触点闭合，接通 M3 的电源，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机通电正向旋转，使压力油经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂松开。这时活塞杆通过弹簧片压动限位开关 SQ3，使其动断触点 SQ3-2(37-49)断开，交流接触器 KM6 的线圈断电释放。KM6 的主触点断开，切断 M3 的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。与此同时，限位开关 SQ3 的动合触点 SQ3-1(37-39)闭合，接触器 KM4 的线圈经(1-3-5-7-37-39-41-43-0)线路通电吸合，其主触点接通 M2 的电源，摇臂升降电动机正向转动 ，带动摇臂上升。当摇臂上升到所需要的位置时，扳动十字开关使 SA1-1 断开，或松开起动按钮 SB3，中间继电器 KA2 的线圈断电释放。KA2 的动断触点 KA2-1(7-37)断开，时间继电器 KT2 和交流接触器 KM4 的线圈断电释放，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。KA2 释放时，动断触点 KA2-4(55-57)闭合，为交流接触器 KM7 得电动作做好了准备KT2 断电释放时，它的瞬时动作动触点 KT2-3(7-87)断开，但由于 KT3 仍然通电，所以电磁铁 YC1 仍处于带电状态。经过 13S 的延时，KT2 延时开启动合触点 KT2-1(7-55)断开，但因为限位开关 SQ4 闭合，所以并不影响 KT3 的通电吸合状态。同时，KT2 的延时闭合动断触点 KT2-2(59-63)闭合，交流接触器 KM7 的线圈经(1-3-5-7-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7 的住触点接通 M3的电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机反向转动，压力油经二为六通阀进入摇臂夹紧油腔，推动活塞和菱形块，将摇臂夹紧。与此同时，活塞杆通过弹簧片压动限位开关 SQ4，使它的动断触点 SQ4(7-55)断开，交流接触器 KM7 和时间继电器 KT3 的线圈断电释放，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机停止转动。经过 13S 的延时，KT3 延时开启的动合触点 KT3-2(7-87)断开，YC1 断电释放。3.2.4摇臂下降的控制线路原理分析 摇臂下降的控制线路及其工作原理和摇臂上升的控制线路及工作原理极为相似，只要把摇臂上升线路中的 SA1-1 改为 SA1-2（十字开关向下扳动） ，摇臂上升起动按钮 SB3 改为摇臂下降起动按钮 SB4，中间继电器 KA2 改为 KA3，接触器 KM4 改为 KM5 即可。摇臂的上升与下降是短时间调整工作，所以采用电动方式。行程开关 SQ1 和 SQ2 用来限制摇臂上升和下降的行程。当摇臂上升到极限位置时，压动SQ1，使其动断触点 SQ1(25-27)断开。中间继电器 KA2 断电释放，动合触点 KA2-1(7-37) KA2-3(38-41)断开，接触器 KM4 失电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止上升。当摇臂下降到极限位置时，压动限为开关 SQ2，使它的触点 SQ2(31-33)断开，中间继电器 KA3 的动合触点 KA3-1(7-37)和 KA3-3(39-45)断开，KM5 断电，摇臂升降电动机停止转动，摇臂停止下降。正常工作时，限位开关 SQ1 和 SQ2 的动断触点总是闭合的。3.2.5主轴箱松开与夹紧控制原理分析主轴箱和立柱的松开（或夹紧）即可以同时进行，也可以单独进行，由转换开关 SA2 控制。转换开关 SA2 有三个位置，将 SA2 扳到中间位置，主柱和主轴箱同时松开（或夹紧） ；将 SA2 扳到左边位置，立柱单独松开（或夹紧） ；将 SA2 扳到右边位置，主轴箱单独松开（或夹紧） 。复合按钮 SB5 是立柱与主轴箱的松开控制按钮，SB6 是夹紧控制按钮。下面，先分析主轴箱单独松开的控制线路原理。将转换开关 SA2 扳到右边位置，则触点 SA2(73-51)和 SA2(79-55)接通。按下复合按钮SB5，接触器 KM6 的线圈经(1-3-5-7-73-51-53-4-0)线路通电吸合，它的主触点闭合，接通M3 的电源，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机起动正向旋转，供应压力油。由于这时电磁铁 YA1 处于无电释放状态，所以压力油经二位六通阀进行主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。松开时压动限位开关 SQ6，使动断触点 SQ6-2(605-613)闭合，立柱和主轴箱松开指示灯 HL3 亮。这时，应立即松开复合按钮 SB5，使接触器 KM6 断电释放，主轴箱和摇臂的松开与夹紧电动机停转。主轴箱单独夹紧时，仍将转换开关 SA2 扳到右边位置，使 SA2(79-55)接通。按下复合按钮 SB6，接触器 KM7 的线圈经(1-3-5-7-79-55-57-59-63-65-4-0)线路通电吸合。KM7 的主触点闭合，接通 M3 的三相电源，主轴箱和摇臂夹紧与松开电动机起动反向旋转，提供压力油。由于此时电磁铁 YA1 处于电释放状态，所以压力油 经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，使主轴箱夹紧。夹紧时压动限位开关 SQ6，使它的动合触点 SQ6-1 闭合，立柱和主轴箱夹紧指示灯 HL4 亮，HL3 灭。这时，要立即松开复合按钮 SB6，使接触器 KM7断电释放，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机因断电而停止转动。3.2.6立柱单独松开与夹紧的控制原理分析 立柱单独松开时，将转换开关 SA2 扳到左边位置，SA2(73-75)闭合，按下复合按钮SB5，接触器 KM8 的线圈经线路通电吸合，其主触点闭合，立柱松开与夹紧电动机 M4 起动正向旋转，供应压力油。通过液压机械系统使立柱夹紧。夹紧时，立柱松开指示灯 HL3 亮。这时，要立即松开复合按钮 SB5，使 KM8 断电释放，立柱松开与夹紧电动机停转。主轴单独夹紧时，仍然将转换开关 SA2 扳向左边位置，使 SA2(79-83)接通吸合。在按下复合按钮 SB6 后接触器 KM9 的线圈经(1-3-5-7-79-83-85-0)线路通电吸合。KM9 的主触点闭合，接通 M4 的电源，夹紧时，立柱夹紧指示灯 HL4 亮，HL3 灭。这时，要立即松开复合按钮 SB6，使 KM9 断电释放，立柱夹紧与松开电动机停转。3.2.7立柱和主轴箱同时夹紧的控制原理分析立柱与主轴箱同时进行松开控制时，将转换开关 SA2 扳到中间位置，SA2(73-51)和SA2(79-75)同时接通，按下 SB5，KM6 和 KM8 同时得电吸合。它们的主触点闭合，主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机 M3、立柱松开与夹紧电动机 M4 得电正向旋转，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱松开油缸，推动活塞和菱形块，将主轴箱松开。同时，通过液压系统是立柱松开，指示灯 HL3 亮。这时，应立即松开复合按钮 SB5，使接触器 KM6 和 KM8 断电释放，电动机 M3 和 M4 断电停转。主轴箱与立柱同时进行夹紧控制时，仍将转换开关放在中间位置，使 SA2(73-55)和SA2(79-83)接通。按下 SB6，接触器 KM7 和 KM9 同时得电吸合。它们的主触点闭合，使主轴箱和摇臂松开与夹紧电动机 M3、立柱松开与夹紧电动机 M4 反向转动，供应压力油。压力油经二位六通阀进入主轴箱夹紧油缸，推动活塞和菱形块，将主轴夹紧。同时，液压系统将立柱夹紧，夹紧指示灯 HL4 亮。这时，应立即松开 SB6，使接触器 KM7 和 KM9 断电释放。它们的主触点断开，使电动机 M3 和 M4 停转。3.2.8主轴箱的水平移动控制 主轴箱的水平移动控制是通过十字开关 SA1 实现的。在主轴箱松开的情况下，主轴箱松开与夹紧油缸的活塞杆压动限位开关 SQ5，使其动合触点 SQ5(7-93)闭合。向右扳动十字开关，使触点 SA1-3 接通。接触器 KM10 的线圈经(1-3-5-7-93-95-97-0)线路通电吸合。动合触点 KM10(113-115)闭合，电磁离合器 YC1 通电，接通 M5 与主轴箱之间的机械传动机构。同时，KM10 的主触点闭合，接通 M5 的电源，主轴箱水平移动电动机正向旋转，拖动主轴箱向右移动。如果向左扳动十字开关，SA1-4(93-101)接通，接触器 KM11 的线圈经(1-3-5-7-93-101-103-0)线路通电吸合。KM11 的动合触点 KM11(113-115)闭合，电磁离合器 YC1 通电，接通M5 与主轴箱与主轴箱之间的机械传动机构。同时，接触器 KM11 的主触点闭合，接通 M5 的电源，主轴箱水平移动电动机反向转动，拖动主轴箱向左移动。3.2.9冷却泵电动机的起动与停止控制扳动自动空气断路器 QF2，使之处于闭合或断开状态，接通或断开电源，既可实现冷却泵电动机 M6 的起动停止。第四章 PLC 控制系统的硬件设计4.1 电动机的选型选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速.A.电动机种类的选择：电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。.电动机型式的选择：各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。C.电动机容量的选择：1. 比那化负载下电动机容量的选择（1） 等效电流法等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流 Icq 来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流 Icq 与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比，由此可得等效电流为Icq = I12t1+I22t2+In2tnt1+t2+tn式中，tn 为对应负载电流 In 时的工作时间。求出 Icq 后，则选用电动机的额定电流 In 应大雨或等于 Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。（2） 等效转矩法 如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时） ，则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。Teq= T12t1+T22t2+Tn2tnt1+t2+tn此时，选用电动机的额定转矩 T 应大于或等于 T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。等效功率法如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转局成正比，于是由式（9.3.1）可得等效功率为Peq= P12t1+P22t2+Pn2tnt1+t2+tn此时，选用电动机的功率 P 大于或等于 P 即可。必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较大容量的电动机。表 4-1 电动机选型电机型号编号额定功率PN/KW转速n/r.min 电流 功率功率因数cos额定转矩额定电流最大转矩额定转矩转动惯量GD/kgm重量m/kgY160M2-2 M1 15 2930 29.4 88.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0449 125Y13252-2 M2 3 2900 15.0 86.2 0.88 2.0 7.0 2.3 0.0216 70Y801-2 M3 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16Y801-2 M4 0.75 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 16Y905-2 M5 0.25 2840 3.44 78 0.85 2.2 7.0 2.3 0.0012 22Y801-2 M6 0.09 2830 1.81 75 0.84 2.2 6.5 2.3 0.00075 164.2 接触器的选择接触器是用来频繁的遥控接通或断开交流住电路及大容量控制电路的自动控制电路。它不同于刀开关类手动切换电路，因为它具有手动切换电器所不能实现的遥控功能；它也不同于自动空气开关，因为它具有一定的断流能力，但切不具备短路和过载保护功能。接触器在电力拖动和自动控制系统中，主要控制对象是电动机，也可以用于控制电热设备，电焊机、电容器组等其它负载。接触器不仅仅能遥控通断电路，还具有欠电压、零电压释放保护，操作频率高、工作、性能稳定，使用寿命长、维护方便等优点。接触器按驱动触点系统的动力不同可分为电磁接触器、气动接触器、液压接触器等。新型的真空接触器和晶闸管交流接触器正在逐步使用。接触器主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。接触器随便使用场合及控制对象的不同，其操作条件与工作繁重程度也不同。为尽可能经济地、正确地使用接触器。必须对控制对象的工作情况及接触器的性能有较全面的了解，不能仅看产品的铭牌数据，因接触器上所定的电压、电流、控制功率等参数均为某一使用条件下的额定值，选用时应根据具体使用条件正确选择。1. 选择接触器的种类通常先根据接触器所接触的电动机及负载电流类别来选择相应的接触器型，即交流负载应使用交流接触器，直流负载应使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可全用交流接触器进行控制，但是触点的额定电流应适当选择大一些。2. 选择接触器主触点的额定电压通常选择接触器主触点的额定电压应大于或等于负载贿赂的额定电压。通常电压等级分为交流接触器 380、660 及 1140V；直流接触器 220、440、660V 。3. 选择接触器主触点的额定电流接触器控制电阻性（如电热设备）时，主触点的额定电流应等于负载的工作电流。CJ20系列交流接触器额定电流等级有 10、16、32、55、80、125、200、315、400、630A 。CZ18系列支流接触器的额定电流等级有 40、80、160、315、630、1000A 。接触器控制电动机时，主触点的额定电流大雨或稍大雨电动机的额定电流。接触器设计时规定的使用类别来确定。可根据经验公式计算选择：PN103Ic= （A）KUN式中 K经验系数，一般取 11.4；PN 被控电动机的额定功率，千瓦；UN电动机的额定电压，伏；IC接触器主触点电流，安；经验公式仅适用于 CJ0， CJ10 系列。可根据做控制的电动机的最大功率查看表进行选择接触器如使用在频繁启动，制动和频繁正反转场合时，容量应增大一倍以上去选择接触器。4. 选择接触器吸引线圈的电压电磁线圈的额定电压等于控制回路的电源，通常电压等级分为：交流线圈：36、100、127、220、220、380V直流线圈：24、48、110、220、440V选用时，一般交流负载用交流吸引线圈接触器，直流负载用直流吸引线圈的接触器，但交流负载频繁动作时，可采用支流吸引线圈的接触器。接触器吸引线圈电压若从人身和设备安全角度考虑，可选择低一些，但当控制电路简单，线圈功率较小时，为了节省变压器，则可选用 220 或 380V。5. 选择接触器的触点数量接触器的特点数量应满足控制线路的要求。各种类型的接触器触点数量不同。交流接触器的主触点有三对（常开触点） ，一般选用四对辅助触点（两对常开） ，最多可达到六对（三对常开，三对常闭） 。直流接触器主触点一般有两对（尚开触点） ；辅助触点有四对（两对常开，两对常闭） 。1）额定操作频率接触器额定操作频率是指每小时接通次数。通常交流接触器为 600 次/每小时；直流接触器为 1200 次/每小时。PN103 1510（1）KM1：Ic= = = 97AKUN (11.4) 110PN103 15103KM2：Ic= = =97AKUN (11.4) 110PN103 15103KM3：Ic= = =97AKUN (11.4) 110PN103 3103（2）KM4：Ic= = =19.6AKUN (11.4) 110PN103 3103KM5：Ic= = =19.6AKUN (11.4) 110PN103 0.75103（3）KM6：Ic= = =4.9AKUN (11.4) 110PN103 0.75103KM7：Ic= = =4.9AKUN (11.4) 110PN103 0.75103（4）KM8：Ic= = =4.9AKUN (11.4) 110PN103 0.75103KM9：Ic= = =4.9AKUN (11.4) 110PN103 0.25103（5）KM10：Ic= = =1.62AKUN (11.4) 110PN103 1.5103KM11：Ic= = =1.62AKUN (11.4) 110表 4-2 接触器的选择继电器型号编 号 主 触 点 辅助触点 线 圈 可控制三相异步电动额定操作频率对数额定电流(A)额定电压(V)对数额定电流(A)额定电压(V)电压（V）功率(W)机的最大功率(KW)次/hCJ0-100 KM1 3 100 380 5 380 110 33 29CJ0-100 KM2 3 100 380 5 380 110 33 29CJ0-100 KM3 3 100 380 5 380 110 33 29CJ0-20 KM4 3 20 380 5 380 110 1.2CJ0-20 KM5 3 20 380 5 380 110 33 1.2CJ10-5 KM6 3 5 380 5 380 110 14 1.2CJ10-5 KM7 3 5 380 5 380 110 14 1.2CJ10-5 KM8 3 5 380 5 380 110 14 1.2CJ10-5 KM9 3 5 380 5 380 110 14 1.2CJ10-5 KM10 3 5 380 5 380 110 14 1.2CJ10-5 KM11 3 5 380 5 380 110 14 2.2CJ10-5 KM12 3 5 380均为两常开两常闭5 380 110 14 2.2大于或等于六百4.3 自动空气断路的选型自动空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，是一种既有手动开关作用又能进行自动欠压、失压、过载和短路保护的电器，同时也可用于不频繁地起动电动机。自动空气开关具有操作安全，使用方便、工作可靠、安装简单、动作值可调，分断能力较高、兼顾多种保护功能，工作不需要跟换元件等优点。因此获得广泛的应用。选型的原则如下：1. 自动空气开关的额定工作电压电路额定电压2. 自动空气开关的额定电流电路计算负载电流3. 热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流4. 电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流负载电路正常工作时的峰值电流单台电机：IZIstK K 取 1.51.7 Ist 为电动机启动电流多台电机：IZK（Istmax+）In K 取 1.51.7Istmax 为最大容量的一台电动机的启动电流In 为其余电动机额定电流的总和。5. 自动空气开关欠电压脱扣器的额定电压=电路额定电压6. 长延时电流整定值等于电动机额定电流。7. 6 倍延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。按起动时负载的轻重，可选用可返回时间为 1、3、5、8、15S 中的某一挡。（1） QF1：IST=（1.72.2）In=27=14AIZ（1.51.7）（14+33.5）=71.5A（2） QF2：IST=（1.72.2）In=26.5=13AIZ（1.51.7）13=19.5A（3） QF3：IST=（1.72.2）In=27=14AIZ（1.51.7）14=21A（4） QF4：IST=（1.72.2）In=27=14AIn（1.51.7）（14+6.5）=30.75A表 4-3 自动空气断路器选型型 号 编 号 类 型 额定电流 相 数DZ47-75D/3P QF1 电机保护用 75 三相DZ47-20D/3P QF2 电机保护用 20 三相DZ47-30D/3P QF3 25 三相DZ47-35/3P QF4 35 三相DZ47-6/1P QF5 6 单相DZ47-6/1P QF6 6 单相DZ47-20/1P QF7 20 单相DZ47-1/1P QF8 1 单相4.4 热继电器的选用热继电器是利用电流的热效应来推动机构是触点系统闭合或分断的保护电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。因此，必须了解电动机的工作环境、起动情况、负载性质、工作制及允许的过载能力。应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能接近，以便充分发挥电动机的过载能力，同时对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。（1）保护长期工作或间断的工作的电动机热继电器的选用（2）根据电动机的起动时间，选取 6In 下具有相应可返回时间的热继电器，一般可返回时间为（0.50.7 ）的继电器动作时间。（3）一般情况下，按电动机的额定电流选取，使热继电器的整定值为（0.951.05）In（In 为电动机的额定工作电流） ，或选取整定电流范围的中间值为电动机的额定工作电流。（4）用热继电器作断相保护时的选用对于 Y 接法电动机，一相断线后，流过热继电器的电流与流过电动机未断相的电流增加比例是一致的。（5）三相与两相热继电器的选用在一般故障情况下，两相热继电器与三相热继电器具有相同的保护效果，但制造两相的节省材料加工时，调试也较简单，所以应尽量选用两相热继电器。（6）保护反复短时工作电动机时，仅有一定范围的适用性，当电动机起动电流倍数为6 倍的额定电流，启动时间小于 5 秒，电动机满载工作，通电持续率为 60%时，每小时允许操作次数最高不超过 40 次。（7）特殊工作制电动机的保护正反转及密集通断工作的电动机不宜采用热继电器来保护，可选用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。(1) FR1： IST=（1.72.2）In=2 7=14AIST 14IRN= = =8.75A(1.62) (1.62)(2) FR2 IST=（1.72.2）In=26.5=13AIST 14IRN= = =5.2A(2.53) (2.53)表 4-4 热继电器的选型型号 编号 额定电压 额定电流JR-16 FR1 380 10JR-16 FR2 380 104.5 中间继电器的选型中间继电器一般用来控制各种电磁线圈，使信号扩大或将信号同时传给几个控制元件。中间继电器的选择：中间继电器一般根据负载电流的类型、电压等级和触点数量来选择.表 4-5 中间继电器选型吸引线圈 触点参数型号 额定电压 消耗功率 额定电流 触点数动作值或整定值操作频率（次/h）机械寿命（万次）电寿命（万次）JZ7-22 110 12W 5A 两常开两常闭 85%105%U 1200 300 1004.6 万能转换开关的选型万能转换开关主要作为控制线路的转换、电气测量仪表的转换以及配电设备的远距离控制，易可作为小容量电动机的起动、制动、换向及变速控制。万能转换开关的选择1、 按额定工作电压和工作电流选用合适的系列。2、 按操作需要选定手柄形式和定位特征。3、 按控制要求参照万能转换开关样本确定触点数量和接线图编号。4、 选择面板形式及标志表 4-6 万能转换开关的选型接通 分断型号 额定电压 额定电流电压 电流 cos 电压 电流 cos触点档数 操作频率LW5 交流500V 15A 110V 30A 0.30.4 110V 30A 0.30.4116、 18、21、24、27、301204.7 电磁铁的选型电磁铁是利用电磁吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定，铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转换为机械能的一种低压电器。1按控制系统电压选择电磁铁的线圈电压。2根据工作需要选择适当的结构形式。3当制动器的型号已经确定时，应根据规定正确选配电磁铁。4电磁铁的功率应不小于牵引或制动功率。YA1 电磁铁的选型：假设打开电磁阀力为 1.5Kg 则选用 MQ2-1.54.8 按钮的选型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，对手把旋转式、钥匙式、紧急式、带灯式等。3根据控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。4按工作状态指示忽然工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。根据 GB522585 的规定，按钮的颜色、信号灯的颜色来选用。表 4-8 按钮选型型号 编号 类型 触点Y090-11/G SB1 平钮（自复式）Y090-11/G SB2 平钮（自复式）Y090-11/Y SB3 平钮（自复式）Y090-11/N SB4 平钮（自复式）Y090-11/G SB5-1 平钮Y090-11/G SB6-2 平钮Y090-11TS/R SB11 急停按纽（推锁旋转式）Y090-11/R SB12 平钮（自复式）均为一常开，一常闭4.9 位置开关的选型位置开关又称行程开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触点动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。1根据应用场合及控制对象选择种类。2根据安装环境选择防护形式，如开启式或保护式。3根据控制回路的额定电压和电流选择开关系列。4根据机械与位置开关的传力与位移关系选择合适的操作头型式。表 4-9 位置开关选型型号 编号 类型 型号 编号 类型LX1-Z1 SQ1 直动式 LX1-Z1 SQ4 直动式LX1-Z1 SQ2 直动式 LX1-Z1 SQ5 直动式LX1-Z1 SQ3 直动式 LX1-Z1 SQ6 直动式4.10 导线的选型电缆导电线芯截面，一般按发热条件选择。当电流通过导线时，导线中就会产生电能损耗，使导线发热，温度升高。若温度过高就会使电缆绝缘老化，甚至损坏。查电路得 In=29.4A29.4IN= =34.2A1.00.86查表得应选用 BLV（铝芯塑料绝缘线） ，截面积为 2.5mm24.11 变压器的选型变压器是电力系统中一种重要的电气设备。为了把发电厂（站）发出的电能比较经济的传输、合理的分配以及安全的使用，都要使用变压器。发电厂（站）发出的电