现代电气控制第二章().ppt

第2章常用电气控制线路,常用电气控制电路的工作原理,重点：,2.1电气控制线路的绘制方法,由按钮、开关、接触器、继电器、保护元件等有触点的低压控制电器，根据一定的控制要求所组成的控制线路叫做电气控制线路。电器控制线路属于有触点控制。电器控制线路有电气原理图、电气安装接线图和电器布置图三种表示方法。,一.电气控制线路常用的符号,电气控制线路图是工程技术的通用语言，必须符合国际（家）标准。,我国电气设备有关标准：GB/T472819962000电气简图用图形符号GB/T6988.142002电气技术文件的编制GB/T6988.61993“控制系统功能图表的绘制”GB/T71591987电气技术中的文字符号制定通则GB/T69881997“电气制图”要求；。,二.电气原理图,为了便于阅读和分析控制线路，电气原理图采用电器元件展开形式，层次分明清晰的绘制。图中应包括所有导电部件和接线端子。不必按照电气元件的实际布置来绘制，也不必反映电器元件的实际大小。,(1)分为主电路和辅助电路。主电路一般由电源开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机组成。辅助电路由控制电路、照明电路、信号电路和保护电路组成。,(2)图形、文字采用国标。,(3)元件布局应便于阅读。一般主左(上)、辅右(下),(4)电器元件采用展开图画法，分散在不同位置的同一元件的不同部件，应标注同一的文字符号。同类元件在文字符号后加数字序号以示区别。,(6)电器元件的可动部分均按没通电或没有外力作用时的状态画出。,(7)应尽量减少线条和避免线条较叉。有电气连接的导线，应在连接处画实心原点。,(5)在接触器、继电器电磁线圈的下方标注有相应触头所在图中位置的检索代号，检索代号用图面区域号表示。其中左栏为常开触头所在区号，右栏为常闭触头所在区数字。,电气原理图绘制原则：,三.电气安装接线图,用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。,三相异步电动机启动、停止电气原理和电气安装接线图,（1）同一电气的各部件画在一起，其尺寸和比例没有严格要求，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。各部件的位置尽量符合实际情况。（2）各电气元件的图形符号、文字符号和回路标记，均应以原理图为准，并且要保持一致。（3）不在同一控制箱内或不是同一块配电屏上的各电气元件之间的连接，必须通过接线端子板进行连接。（4）应详细地标明配线用的各种导线的型号、规格、截面积及连接导线的根数。（5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。,电气安装接线图绘制原则：,四.电气元件布置图,用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。,电气元件布置图绘制原则：,1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。6）按电器元件外形尺寸绘出，并标明元件间距,2.2三相鼠笼式异步电动机直接（全压）启动控制,三相鼠笼式异步电动机结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点，占使用电动机的80以上。,根据功率大小，三相鼠笼式异步电动机有直接(全压)启动和启压起动两种方式。在供电变压器容量足够大时，小容量三相鼠笼式异步电动机可以直接启动，其优点是：电气设备少，线路简单。缺点是：启动电流大，易引起供电系统电压波动。干扰其他用电设备正常工作。,一.采用刀开关直接启动控制,适用于小容量，启动不频繁的三相鼠笼式异步电动机。熔断器起短路保护。,二.采用接触器直接启动控制,(1)点动控制,启动：,常用于机床：对刀调整和电动葫芦,(2)连续(长动)控制,器动：自锁(自保)环节,保护环节：短路保护(熔断器FU)、长期过载保护(热继电器FR)、欠电压失电压保护(接触器的自锁环节),停止：,停止：,同书图2-2,同书图2-4（a),(3)点长结合控制,a.采用钮子开关SA,b.采用复合按钮SB3,点动：按复合按钮SB3,长动：按起动按钮SB2,缺点：在点动控制时，若KM的释放时间大于SB3的复位时间，则不能实现正常点动控制。,c.采用中间继电器KA,点动：按起动按钮SB3,长动：按起动按钮SB2,优点：可靠性提高,同书图2-4（b),同书图2-4（c),2.3三相鼠笼式异步电动机减压起动控制,对于大容量(10KW以上)三相鼠笼式异步电动机必须采用减压起动控制，减压起动控制减小了起动电流，同时也降低了电动机的起动转矩，只适用于电动机的空载或轻载起动。,三相鼠笼式异步电动机的减压起动控制有定子绕组串电阻(电抗器)起动、自耦变压器起动、星三角起动和使用软启动器等。,一.定子绕组串电阻减压起动,原理：起动时，三相定子绕组串入电阻，降低定子绕组上的电压；延迟整定时间后，电动机转速接近额定转速时，将电阻切除，电动机在额定电压下工作。,优点：动作可靠、价格低廉、功率因素高。,缺点：电阻功率损耗大。,适用：中小容量且不经常起动的电动机。,串电阻减压起动（对比，节能）,二.星三角减压起动,原理：按时间原则，起动时，定子绕组接成星形，加在每相绕组上的电压为额定电压的1/3，从而减小了起动电流。延迟整定时间后，将定子绕组接成三角形，电动机在全压运行。,优点：起动电流约为电动机额定电流的2倍(三角形直接起动的1/3),起动电流特性好；结构简单、成本低。,缺点：起动转矩下降为三角形直接起动的1/3，起动特性差。,适用：电动机空载或轻载起动场合。,Y-减压启动（时间原则，自行分析）,L1L2L3,FU1,FU2,KM,KM,SB1,SB2,KM,U,V,W,QS,KMY,KM,KMY,KM,KMY,KT,KM,KMY,KT,M3,FR,FR,Y-减压启动（时间原则，自行分析）,特点：小功率电动机可利用角接接触器的辅助触点代替星接接触器,三.自耦变压器减压起动,原理：按时间原则，起动时，串入自耦变压器，定子绕组电压为自耦变压器二次侧电压，从而减小了起动电流。延迟整定时间后，自耦变压器被切除，定子绕组加入额定电压，电动机全压运行。,优点：起动电流小，功率损耗小。,缺点：自耦变压器价格贵。,适用：较大容量电动机。,自耦变压器减压启动（时间原则，自行分析，比前图多个接触器）,四.延边三角形减压起动（自学）,原始状态,启动时,正常运转时,延边三角形减压起动（时间原则，自行分析）,五.软启动控制,SMC(SmartmotorControllers)智能马达控制器是一种电子式降压起动控制器。除提供软启动控制外，根据型号不同还提供了诸如：限流起动、双斜坡起动、突跳起动、泵控制、全压起动和软停止等多种控制方式。还具有过载、过热和缺相等完善的保护功能。,软启动,软停止,限流启动,突跳启动,泵控制,全压启动,ATS48,单向运行、软启动、软停车或自由停车控制（ATS46三线制控制）,一拖二、软启动、自由停车（ATS46两线制控制自行分析）,一拖二、软启动、自由停车（ATS46两线制控制自行分析）,六.绕线式转子电动机减压起动（自学）,（1）绕线转子电动机串电阻启动,启动时，在转子回路串入作Y形连接、分级切换的三相启动电阻器，以减小启动电流、增加启动转矩。随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。启动完毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。在这种启动方式中，由于电阻是常数，所以为了获取较平滑的启动过程，将启动电阻分为几级，在启动过程中逐级切除。,a.按钮操作,b.时间继电器自动控制,FU2,QS,c.电流继电器自动控制电路,(a)无互锁，必须有停止过程。误操作时引起相间短接。,(b)电气互锁，必须有停止过程。,(c)采用复合按钮，实现双重(电气机械)互锁，正反转控制无需停止过程，提高效率。,2.4三相鼠笼式异步电动机正反转控制,2.5三相鼠笼式异步电动机制动控制,三相鼠笼式异步电动机有机械制动和电气制动两种制动方式。,一.三相鼠笼式异步电动机机械制动（自学）,机械制动：当电动机的定子绕组断电后，利用机械装置使电动机立即停转，常用的有电磁抱闸或液压装置制动。,1线圈2衔铁3铁心4弹簧5闸轮6杠杆7闸瓦8轴,电磁抱闸制动器结构图,电磁抱闸制动器工作原理图,电磁抱闸断电制动控制线路,电磁抱闸通电制动控制线路,三相鼠笼式异步电动机电气制动有反接制动、能耗制动等。,1.三相鼠笼式异步电动机反接制动,单向运行反接制动（同书图2-17）,原理：改变电动机电源相序，产生制动转矩。,特点：制动迅速，反接制动电流较大，适用于10KW的小容量电动机。,反接制动电阻：对称和不对称两种接法。,二.三相鼠笼式异步电动机电气制动,串电阻减压起动和单相反接制动,可逆运行反接制动1（自行分析）,电动机正转:KM1、KS1动作电动机反转:KM2、KS2动作,缺点：主电路无限流电阻，冲击电流大，适用于小容量电动机,可逆运行反接制动2（自行分析）,电动机正转:KM1、KSF动作电动机反转:KM2、KSR动作,具有反接制动电阻的可逆运行反接制动（自行分析同书2-18）,R为反接制动电阻同时具有限制启动电流的作用,2.三相鼠笼式异步电动机能耗制动,时间原则控制的单向能耗制动（比较书2-19无KT瞬动触点）,原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组上加入直流电,利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。,速度原则控制的单向能耗制动（同书图2-20）,时间原则控制的可逆运行能耗制动（自行分析同书图2-21）,采用速度原则控制的电动机可逆运行能耗制动控制电路（自行分析）,2.6三相鼠笼式异步电动机变频器控制,三相鼠笼式异步电动机的转速：,一.变频调速的基本知识,1.V/F(恒压频比)控制,改变电动机供电电源频率就能改变电动机转速。但改变频率时，电动机的内部阻抗也改变，单改变频率将产生弱励磁或过励磁，降低电动机的功率因数和效率。因此在改变频率的同时控制变频器的输出电压(即电动机的供电电压)，保持压频比恒定，使电动机磁通保持一定，在较广的调速范围内，电动机的功率因数和效率不下降。,V/F变频调速控制简单，但调速范围窄且精度较低，多用于调速要求不高的场合，如风机类节能，空调等。,2.矢量控制（VC:VectorControl）,直流电动机的电枢电流控制方式，使直流电动机的调速性能非常优良。矢量控制就是按照直流电动机电枢电流控制思想，在交流异步电动机上实现该控制方式，使交流异步电动机的调速性能能与直流电动机的调速性能相媲美。,矢量控制将供给异步电动机的定子电流在理论上分成：磁场电流(产生磁场的电流分量)和与磁场相垂直的转矩电流、(产生转矩的电流分量)。该电流分别于直流电动机的磁场电流和电枢电流相当。矢量控制中对这两个分量电流分别任意控制，再将二者合成后的定子电流，供给异步电动机。,矢量控制调速方式较为复杂，但其调速性能非常优良，调速范围宽、速度响应快、实现四象限运行等，适用于任何场合。但具有矢量控制功能的专用变频器的价格较只有V/F控制的通用变频器的价格高。,交流电机转速控制方式,交流输入电压：单相或三相固定电压或频率，例如400V交流变频器可调输出电压和频率控制电流交流电机：三相感应或同步可变的,可调的速度和转矩,二.交流变频器,SSC160变频器内部原理框图,PF40变频器控制端子,MM440变频器端子,使用变频器的异步电动机可逆调速系统MM440,2.7其他典型控制环节,一.多点控制,起动按钮并联，停止按钮串联,单行程控制（自动停止）,二.自动循环控制,单循环控制,自动循环控制,自动给水控制,三.顺序控制,主回路,控制回路,简化控制回路,按时间原则,(a)顺序控制主电路及按动作顺序控制电路(b)按时间原则顺序控制电路,逆序启动，顺序停止,逆序启动，顺序停止，故障急停,2.8电气控制线路分析与设计,一.电气原理图阅读分析的方法与步骤,在掌握机械设备及电气控制系统的构成、运动方式、相互关系，以及各电动机和执行电器的用途和控制等基本条件后，即可对设备控制线路进行具体的分析。分析电气原理图的一般原则是：化整为零、先主后辅、集零为整、安全保护和全面检查。,电气原理图阅读分析的方法与步骤：分析主电路分析控制电路分析辅助电路分析联锁与保护环节分析特殊控制环节总体检查,卧式车床结构示意图,C650型卧式车床电气控制电路,C650型卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、挂轮箱、丝杠、光杠刀架和溜板箱等组成。,M1（主电动机）：KM1、KM2实现正反转；KT与电流表PA用于检测运行电流；KM3用于点动和反接制动时串入电阻R限流；正反转电动运行时R旁路。速度继电器KS用于反接制动时，转速的过零检测。M2（冷却泵电机）：KM4用于起停控制。M3（快移电动机）：KM5用于起停（点动）控制。,主电动机M1的控制：点动（正向）。按下点动按钮SB2KM1线圈通电（无自锁）M1串R全压正向点动，电流表PA不投入。松开点动按钮SB2KM1线圈断电，点动停止。正反转控制（SB3、SB4）。按动正转SB3KT线圈通电延时、KM3线圈通电主回路R被旁路KA线圈通电KM1线圈通电自锁M1正向起动。启动完毕，KT延时时间到PA投入检测运行电流。反接制动（正转时n0触点闭合）。按动停车按钮SB1KM1、KT、KM3、KA线圈断电，松开SB1KM2线圈通电M1串R反接n100r/min时KM2线圈断电，切除反接电源，M1停止转动。反转及反转的反接制动请自行分析。,刀架的快速移动和冷却泵的控制。转动刀架手柄，行程开关SQ将被压下而闭合，KM5线圈通电。主电路中KM5主触点闭合，驱动刀架快速移动电动机M3启动。反向转动刀架手柄复位，SQ行程开关断开，则电动机M3断电停转。按下SB6，KM4线圈通电，并通过KM4常开辅助触点对SB6自锁，主电路中KM4主触点闭合，冷却泵电动机M2转动并保持。按下SB5，KM4线圈断电，冷却泵电动机M2停转。辅助电路分析。照明电路和控制电源。电流表A的保护电路。,二.电气控制线路设计方法：经验设计法、逻辑设计法（自学）,1.经验设计法,根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节,加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。特点：试探的方法，无固定模式，设计结果不唯一,遵循原则：(1)最大限度实现生产机械和工艺对控制线路的要求。,(2)保证控制线路工作的安全和可靠性,线圈的连接：在交流控制电路中不能串联两个电气的线圈。,交流线路中，不允许两个电器元件线圈串联图a中，由于线圈的阻抗不相同，会造成两个线圈上的电压分配不等。即使外加电压是同型号线圈电压的额定电压之和，也不允许。因为电器动作总有先后，当有一个接触器先动作时，则其线圈阻抗增大,该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使电路烧毁。电感量相差悬殊的两个直流线圈，不能并联连接图b中，直流电磁铁YA与继电器KA并联，在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作。解决方法可备用一个接触器的触点来控制。如图c所示。,触点的连接：,不适当适当,同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能分别接在电源的不同相上。否则：易产生飞弧,元器件的连接：应尽量减少多个元件依次动作后才能接通另一个电器元件的情况。,应考虑电器触点的接通、分断能力。,在频繁操作的可逆线路中，应考虑采用双重互锁。,应考虑电气元件触点竞争问题。,先断后合：通电时，常闭触点先断、常开触点后合；断电时，常开触点先断、常闭触点后合。先合后断：通电时，常开触点先合、常闭触点后断；断电时，常闭触点先合、常开触点后断。,触点竞争：KA为先合后断型：自锁可行KA为先断后合型：自锁不行,(3)控制线路力求简单、经济,尽量减少触点数目。,合并同类触头利用带转换触头的中间继电器将两对触头合并合理设计电路,尽量减少连接导线。,按钮一般是装在操作台上，而接触器则是装在电器柜内，这样接线就需要由电器柜二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，就可以减少一次引出线，如图b所示。,控制线路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余尽量不通电。,尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的线路合环节。,防止寄生电路,寄生电路:控制线路在工作中出现意外接通的电路寄生电路的缺点:破坏线路的正常工作，造成误动作,正常工作时，能完成正反向起动、停止和信号指示。,当热继电器FR动作时，电路就出现了寄生电路，如图中虚线所示，使正向接触器KM1不能有效释放，起不了保护作用。如何解决？,寄生电路,具有指示灯HL和热保护的正反向电路,(4)应具备必要的保护环节,(5)应尽量便于操作和维修。,常用保护措施：漏电流、短路、过载、过电流、过电压、失电压等保护环节，有时还应设有合闸、断开、事故、安全等必须的指示信号。,2.逻辑设计法,接触器通电状态的真值表,例：某电动机只有在继电器KA1、KA2、KA3中任何一个或任何两个继电器动作时才能运转，而在其它任何情况下都不运转。电动机的运转由接触器KM控制,三.电气控制线路设计（自学）,电气控制系统设计的基本内容：拟定电气设计任务书确定电气传动控制方案，选择电动机设计电气控制原理图选择电气元件，制定明细表设计操作台、电气柜及非标准电气元件设计电气设备布置总图、电气安装图以及电气接线图编写电气说明书和使用操作说明书,电气控制系统设计的原则：1.电力拖动方案确定的原则：无电气调速要求电力拖动方案确定:笼型异步电动机：起动不频繁的场合绕线转子异步电动机：负载静转矩大的拖动装置同步电动机：负载平稳、容量大、起制动次数少,要求电气调速电力拖动方案确定:调速范围D23、调速级数24：改变极对数的双速或多速笼型异步电动机调速范围D3，且不要求平滑调速：绕线转子异步电动机，短时或重复短时负载调运范围D310，且要求平滑调速：容量不大时可采用带滑差离合器的异步电动机。长期运转在低速时，也可考虑采用晶闸管直流拖动系统。调速范围D10100：直流拖动系统或交流调速系统三相异步电动机：变更定子绕组的极数和改变转子电路的电阻,电动机调速性质的确定:与生产机械的负载特性相适应双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联结改为双星形联结时，转速由低速升为高速，功率却变化不大，适用于恒功率传动。由星形联结改为双星形联结时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动。直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩调速；而改变励磁调速为恒功率调速。恒转矩负载采用恒功率调速或恒功率负载采用恒转矩调速，将使电动机额定功率增大D倍（D为调速范围），部分转矩未得到充分利用。,2.控制方案确定:控制方式与拖动需要相适应：以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本固定，采用继电器接点控制方式较为合理；经常改变加工程序或控制逻辑复杂，采用可编程序控制器较为合理。控制方式与通用化程度相适应：加工一种或几种零件的专用设备，通用化程度低，可以有较高的自动化程度，宜采用固定的控制电路；单件、小批量且可加工形状复杂零件的通用设备，采用数字程序控制或可编程序控制器控制，可以根据不同加工对象设定不同的加工程序，有较好的通用性和灵活性。控制方式应最大限度满足工艺要求：自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性联锁、信号指示和故障诊断等功能。控制电路的电源应可靠：简单控制电路可直接用电网电源；电路较复杂的控制装置，可将电网电压隔离降压，以降低故障率；自动化程度较高的生产设备，可采用直流电源，有助于节省安装空间，便于同无触点元件连接，元件动作平稳，操作维修也较安全。,电气控制电路设计方法：设先设计主电路，再设计控制电路、信号电路及局部照明电路等,控制电路设计要求：满足生产机械的工艺要求，能按照工艺的顺序准确而可靠地工作。电路结构力求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的电路。操作、调整和检修方便。具有各种必要的保护装置和联锁环节。,控制电路设计方法：经验设计法：根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节电路直接进行设计。逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计。,通过下面的例子来说明如何用经验设计法来设计控制电路：例1：某机床有左、右两个动力头，用以铣削加工，它们各由一台交流电动机拖动；另外有一个安装工件的滑台，由另一台交流电动机拖动。加工工艺是在开始工作时，要求滑台先快速移动到加工位置，然后自动变为记速进给，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。要求两动力头电动机在滑台电动机正向起动后起动，而在滑台电动机正向停车时也停车。,主电路,主电路设计：动力头拖动电动机只要求单方向旋转，为使两台电动机同步起动，可用一只接触器KM3控制。滑台拖功电动机需要正转、反转，可用两只接触器KM1、KM2接制。滑台的快速移动由电磁铁YA改变机械传动链来实现，由接触器KM4来控制。,滑台电动机的正转、反转分别用两个按钮SBl与SB2控制，停车则分别用SB3与SB4控制。由于动力头电动机在滑台电动机正转后起动，停车时也停车，故可用接触器KM1的常开辅助触点控制KM3的线圈，如图a所示。控制电路设计滑台的快速移动可采用电磁铁YA通电时，改变凸轮的变速比来实现。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的支路上串联限位开关SQ3的常闭触点。此部分的辅助电路如图b所示。,控制电路草图,联锁与保护环节设计：用限位开关SQ1的常闭触点控制滑台慢速进给到位时的停车；用限位开关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KMl与KM2之间应互相联锁，三台电动机均应用热继电器作过载保护。,控制电路,电路的完善：电路初步设计完后，可能还有不够合理的地方，因此需仔细校核。一共用了三个KMl的常开辅助触点，而一般的接触器只有两个常开辅助触点。因此，必须进行修改。从电路的工作情况可以看出，KM3的常开辅助触点完全可以代替KM1的常开辅助触点去控制电磁铁YA，修改后的辅助电路如图所示。,修改后的控制电路,电气控制电路设计中元器件的选择1.电动机的选择：选择电动机时，要考虑电动机的功率、转速、结构型式、额定电压等a)电动机功率的选择:依据的是负载功率。选择电动机功率的一种实用方法是调查统计类比法。目前采用的拖动电动机功率的统计分析公式如下：(1)卧式车床主电动机的功率式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。,(2)立式车床主电动机的功率式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为工件最大直径（m）。(3)摇臂钻床主电动机的功率式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为最大钻孔直径（mm）。(4)卧式镗床主电动机的功率式中，P为主拖动电动机功率（kW）；D为镗杆直径（mm）。(5)龙门铣床主电动机的功率式中，P为主拖动电动机功率（kW）；B为工作台宽度（mm）。主拖动和进给拖动用一台电动机的场合，按主拖动电动机的功率计算。对于采用单独的进给拖动电动机，出于其不仅拖动进给运动外还拖动工作台的快速移动，应按快速移动所需功率来选择。快速移动所需功率，般按经验数据来选择，可查阅有关资料。机床进给拖动的功率一般较小。按经验，车床、钻床的进给拖动功率为主拖动功率的0.03-0.05，而铣床的进给拖动功率为主拖动功率的0.2-0.25。,b)电动机额定电压的选择交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。中小型异步电动机额定电压为220V/380V（三角形/Y联结）及6380V/660V（三角形/Y联结）两种，后者可用Y/三角形起动；当电动机功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。c)电动机额定转速的选择对于额定功率相同的电动机，额定转速愈高，电动机尺寸、质量愈小，成本愈低，选用高速电动机较为经济。由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传动机构愈复杂。因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。d)电动机结构型式的选择电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式（轴是水平的）和立式（轴是垂直的）两种，应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则来选择。电动机具有不同的防护型式，如防护式、封闭式、防爆式等，具体要根据电动机的工作条件来选择。,e)笼型异步电动机有关电阻的计算(1)笼型异步电动机起动电阻的计算：在电动机减压起动方式中，定子回路串联的限流电阻可按下式近似计算：式中，Rst为每相启动限流电阻值（）；IN为电动机额定电流（A）；Kst为不加电阻时，电动机的起动电流与额定电流之比，可由手册查出；Ksrt为加入起动限流电阻后，电动机的起动电流与额定电流之比、可根据需要选取。(2)笼型异步电动机反接制动电阻的计算：电动机在反接制动瞬间，定子的旋转磁场已经反向旋转，而转子的转向尚未来得及改变，转差率s接近2，因此反接制动时的电流比起动电流大。为了限制制动电流，在电动机定子回路中也应串入限流电阻。反接制动的限流电阻可按下式近似计算：式中，Rrb为每相反接制动限流电阻阻值（）；Krbr为接入限流电阻后，反接制动电流与额定电流之比。如果只在电动机的两相中串入制动限流电阻，Rrb值可取计算值的1.5倍。,2.常用低压电器的选择a)接触器的选用选择接触器主要依据以下数据：电源种类（直流或交流）；主触点额定电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；电磁线圈的电源种类、频率和额定电压；额定操作频率等。机床应用最多的是交流接触器。交流接触器的选择主要考虑主触点的额定电流、额定电压、线圈电压等。(1)主触点额定电流IN可根据下面经验公式进行选择：式中，IN为接触器主触点额定电流（A）;K为比例系数，一般取1-1.4；PN为被控电动机额定功率（kW）；UN为被控电动机额定线电压（V）。(2)交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。(3)根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压(4)接触器辅助触点的数量、种类应满足电路的需要。,b)继电器的选择一般继电器的选择一般继电器也叫电磁继电器。选用时，除满足继电器线圈电压或线圈电流的要求外，还应按照控制需要分别选用过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器、中间继电器等。另外电压、电流继电器还有交流、直流之分，选择时也应注意。时间继电器的选择从以下几方面考虑：1)根据控制电路的要求来选择延时方式，即通电延时型或断电延时型。2)根据延时准确度要求和延时长、短要求来选择。3)根据使用场合、工作环境选择合适的时间继电器。热继电器的选择按照电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。(1)热继电器结构形式的选择。星形联结的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形联结的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器(2)热元件额定电流的选择。一般可按下式选取：式中，IR为热元件的额定电流；IN为电动机的额定电流。对于工作环境恶劣、起动频繁的电动机，则按下式选取：热元件选好后，还需根据电动机的额定电流来调整它的整定值。,c)熔断器的选择熔断器选择内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体额定电流。熔体额定电流IR的选择是主要参数。单台长期工作的异步电动机式中，IN为异步电动机额定电流。用一组熔断器保护多台电动机式中，Imax为容量最大的电动机的额定电流；IN为其他电动机额定电流之和。d)其他电器的选择(1)断路器的选择(2)控制变压器容量的选择(3)控制按钮的选择(4)行程开关的选择(5)万能转换开关的选择(6)接近开关的选择,电气控制系统中的保护环节1.短路保护电路发生短路时的危害，短路电流会引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力，使电动机和电路中的各种电气设备产生机械性损坏，图a为采用熔断器作短路保护的电路。图b为采用断路器作为短路保护和过载保护的电路。若主电动机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护若主电动机容量较大，则控制电路一定要单独设置短路保护熔断器。若主电路采用三相四线制或对变压器采用中性点接地的三相三线制的供电电路中，必须采用三相短路保护。,短路电路,2.过电流保护不正确的起动和过大的冲击负载，常常引起电动机出现很大的过电流。过电流的危害，导致电机损坏，引起过大的电动机转矩，使机械的转动部件受到损坏。,工作原理：当电动机起动时，时间继电器KT的动断触点仍闭合，动合触点尚未闭合，过电流继电器KI的线圈不接入电路。起动结束后，KT动断触点断开，动合触点闭合，KI线圈得电，开始起保护作用。工作过程中，某种原因而引起过电流时，TA输出电压增加，KI动作，其动断触点断开，电动机便停止运转。,图a所示是过电流保护用在绕线转子异步电动机的限流起动电路。图b为笼型电动机工作时的过电流保护电路。,过流保护,3.过载保护电动机长期超载运行的危害，使其绕组的温升将超过额定值而损坏，常采用热继电器作为过载保护元件。,单相、两相、三相过载保护,由于热惯性的关系，热继电器不会受短路电流的冲击而瞬时动作。但当有810倍额定电流通过热继电器时，有可能使热继电器的发热元件烧坏。,在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔断器或过流继电器配合使用。,原因,4.失电压保护失电压保护:是指防止电压恢复时电动机自起动的保护。通常采用接触器的自锁控制电路来实现，,按下按钮SB2，接触器线圈得电，其动合触点闭合。SB2按钮松开后，接触器线圈由于动合触点的闭合仍然得电。当电源断开，接触器线圈失电，其动合触点断开，故当恢复通电时，接触器线圈便不可能得电。要使接触器工作，必须再次按压起动按钮SB2。,失电压保护,5.欠电压保护欠电压保护:当电动机正常运转时，由于电压过分降低，将引起一些电器释放，造成控制电路工作失调，可能产生事故。因此，必须在电源电压降到一定值以下时切断电源，即为欠电压保护。一般常用电磁式电压继电器实现欠电压保护。当电源电压过低或消失时，电压继电器就释放，从而切断控制回路，电压再恢复时，要重新起动才能工作。,例2：设计CW6163型卧式车床的电气控制电路。机床电气传动的特点及控制要求机床主运动和进给运动由电动机M1集中传动，主轴运动的正反向（满足螺纹加工要求）是靠两组摩擦片离合器完成。主轴制动采用液压制动器。冷却泵由电动机M2拖动。刀架快速移动由单独的快速电动机M3拖动。进给运动的纵向（左右）运动，横向（前后）运动，以及快速移动，都集中由一个手柄操纵。电动机型号：主电动机M1：Y160M-4，1lkW，380V，23.0A，1460r/min；冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790r/min；快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8A，1400r/min。,电气控制电路设计主回路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2及M3，如图所示。,三相电源由开关QS引入。主电动机M1的过载保护由热继电器FR1实现。主电动机的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。冷却泵电动机M2的过载保护由热继电器FR2实现。快速移动电动机M3由于是短时工作，不设过载保护。电动机M2、M3共同设短路保护熔断器FU1。,主电路和控制电路设计,控制电路设计考虑到操作方便，主电动机M1可在床头操作板上和刀架拖板上分别设起动和停止按钮SB1、SB2、SB3、SB4进行操纵。接触器KM1与控制按钮组成带自锁的起停控制电路。冷却泵电动机M2由SB5、SB6进行起停操作，装在机床头部。快速移动电动机M3工作时间短，为了操作灵活由按钮SB7