电气控制与PLC技术详解

4.

1

电气设计的基本原则4.2机床电力拖动电动机的选择4.3

电气控制线路设计4.4机床常用电器的选择4.5

电气控制线路设计举例Ch4

电气控制线路经验设计1.

了解电气控制线路设计的基本内容。2.理解电气控制线路设计的一般程序。3.掌握电气控制线路设计的原则。4.能够利用经验设计法设计简单的电气控制线路。

2本章要求生产机械一般由机械和电气两大部分组成

。其中,电气控制系统是生产机械的重要组成部分,对生产机械能否

正确

、可靠和安全的工作起着决定性作用。一个好的电气控制系统,必须既能满足生产机械的工艺要求,又要符合经济性原则,还要安全可靠

、操作维护

方便

。生产机械电气控制系统设计的合理与否,将直接影

响其工作性能及先进性。由各种低压电器组成的电气自动控制线路,具有线路简单

、

维修方便

、

成本低等特点,广泛应用于生产设备电气控

制领域

。

3电气控制系统设计的基本任务：

根据生产机械对控制系

统的要求设计和编制设备的制造

、使用和维修过程中所必须

的图纸

、

资料

，

主要包括电气原理图

、

电气元件布置图

、

安

装接线图等

，

编制外购元件目录

、材料消耗清单

，

编写说明

书等资料。电气控制系统设计主要包括电气原理图设计和电气工艺

设计两大部分内容

。

电气原理图设计是为满足生产机械及其

工艺要求而进行的电路设计

，

决定了生产机械的实用性和先

进性

，

是电气控制系统设计的核心;电气工艺设计是为电气

控制装置的制造

、使用

、运行及维修的需要而进行的生产施

工设计

，

如开关柜柜体设计

、布线工艺设计等

。

电气工艺设

计必须在电气原理图设计完成后

，

根据工程现场实际要求

，

合理考虑。

4.

1

电气设计的基本原则41．

熟悉所设计机床（设备)的总体技术要求及工作过程，清楚其它系统对电气控制系统的技术要求。2．

了解机床（设备)的现场工作条件

，

供电情况及测量仪表的种类。3．

通过技术经济分析

，

选择性能价格比最佳的传动方案和控制方案。4．

设计简单合理

、技术先进

、工作可靠

、维修方便的电气控制电路

。进行模拟试验

，

验证控制电路能否满足

机床的工艺要求。5．

保证使用的安全性

，

贯彻最新国家标准。

一

、机床电气设计的基本要求51．

拟定电气设计的技术条件（任务书)；2．

确定电力传动方案和控制方案；3．

确定电动机容量；4．

设计电气控制原理图；5．

选择电气元器件及装置；

制定电气设备装置

、元件、

器件的清单及备件

，

易损件的清单；6．

绘制电气安装图

、位置图

、互连图；7．

设计电气柜

、操作台

、配电板及非标准器件与零件；8．

编写设计计算说明书及使用说明书

，

包括顺序说明、

维修说明及调整方法。根据实际情况

，

对上述步骤可作适当的调整。

二

、机床电气设计的内容及设计步骤6电气设计的技术条件通常以设计任务书的形式表达

。

它

是整个电气设计的依据

。在任务书中

，

除了简要说明所设计

的机床（设备)型号

、用途

、工艺过程

、技术性能

、传动参

数及现场工作条件外

，

还必须说明：1．

用户供电电网的种类

、

电压

、频率及容量；2．

有关电气传动的基本特性

，

如运动部件的数量和用途

、

负载

特性

、调速指标

、

电动机的起动

、反向和制动要求等；3．

有关电气控制的特性

，

如电气控制的基本方式

、

自动工作循

环的组成

、

自动控制的动作顺序

、

电气保护及联锁条件等；4．

有关操作方面的要求

，

如操作台的布置

、测量显示

、故障报

警及照明等要求；5．

机床主要电气设备（如电动机

、执行电器和行程开关等)的

参数及布置框图；该技术任务书是依据所设计机床（设备)的总体技术方

案拟定的。

三

、

电气设计的技术条件71.确定机床传动的调速方式生产机械从生产工艺和节能等方面考虑往往要求能够调速,不同的设备有不同的调速范围和精度要求,不同的调速

性能应选用不同的调速方案。机床传动的调速方式一般可分为机械调速和电气控制调速

。

前者是通过电动机驱动变速机构或液压装置,对机床的

主运动和进给运动进行调速

。后者是采用直流电动机或交流

电动机以及步进电动机的调速系统,以达到机床无级和自动

调速的目的。

四

、机床电力传动方案的确定8对于一般中小型生产机械

，

无特殊调速指标要求时

，

应

优先选用简单

、经济

、可靠的三相鼠笼式异步电动机

，

配以

适当级数的齿轮变速箱或液压调速系统

。若需进一步简化结

构

、提高传动效率

、扩大调速范围

，

如调速范围D=2～3、调

速级数≤4时

，

可采用双速或多速鼠笼式异步电动机。对于大型

、重型生产机械和精密机械

，

应尽可能采用电

气无级调速

，

一般采用晶闸管-直流电动机调速系统或交流电

动机变频调速系统

，

直流电动机结构复杂

、造价高

、维护困

难

，

变频调速技术已日益成熟。变频电机采用"专用变频感应电动机+变频器”的交流

调速方式

，

使生产机械的自动化程度和生产效率大为提高

，

目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。

92.传动方式与其负载特性相适应在确定机床电力传动方案时

，

必须对电力传动的调速性质和其负载特性进行分析

，

找出电动机在整个调速范围

内转矩

、功率与转速的关系[T=f（n)；P=f（n)]。确

定负载需要恒功率传动

，

还是恒转矩传动

。(Y-YY接适用

于恒转矩调速

，

△-YY接适用于恒功率调速

。)3.电动机的起制动和正反转的要求在机床的传动控制中

，

采用电气控制电动机的起制动和正反转是较为简单的一种控制方式

。对于一般较小容量的电动机

，

其容量不超过供电变压器容量的20%，

一般可采用直接起动。

10必须采取限制起动电流或起动转矩的措施

。

常用的方法有:在定子电路中串入电阻或电抗

，

星三角起动和延边三角形起

动

，

使用自耦变压器降压起动等

。若在电网允许的压降内

，

为了提高电动机的起动转矩

，

有时可采取某些措施

，

例如

，

对绕线式异步电动机转子串接对称电阻的起动。传动电动机是否需要制动

，

这要根据机床工作需要而定。

若无特殊要求

，

一般采用反接制动

，

这样可使控制线路简化。

若在制动过程中要求平稳

、准确

，

而且不允许有反转情况发

生

，

则必须采取其它可靠的制动措施

，

如能耗制动方式

，

电

磁制动器

，

锥形转子电动机等。对于其它一些要求起制动频繁

、转速平稳

、

定位准确的

精密机床设备

，

除必须采用限制电动机起制动电流以外

，

还

需要采用反馈控制系统

、

高转差电动机

、步进电动机系统或

其它较复杂的控制方式

，

以满足机床的控制要求。

对于超过电网允许压降的电动机起动或对机床运动部件产生过大的动态应力的电动机起动,11在确定控制方案时

，

需要综合考虑各方案的性能

、成本、

寿命

、发展趋势等因素

，

主要遵循以下原则：自动化程度要与国情相适应

。尽可能选用最新科技成果

，

同

时要与企业自身经济实力相适应。控制方式应与设备通用化和专用化的程度相适应

。对于工作

程序固定

，

无需经常改变程序的普通生产机械

，

可采用继电接

触器控制系统

，

控制方法简单

，

价格便宜

，

能够控制的功率较

大;对于要求较复杂的控制对象

，

或经常变换工序和加工对象

的设备

，

可采用数字控制或可编程序控制器控制系统。控制方式随控制过程的复杂程度而变化

。根据控制要求及控

制过程的复杂程度

，

可采用分散控制或集中控制

，

但单机的控

制方式和基本控制环节应尽量保持一致

，

以简化设计和制造过

程。

五

、机床电气控制方案的确定控制系统的工作方式

，

应在经济

、

安全的前提下

，

最大限度地满足工艺要求

。控制方案选择

，

应考虑采用自动

、半自

动循环

，

并考虑手动调整

、联锁

、

安全保护

、故障诊断

、信

号指示

、

照明等。控制电路的电源必须可靠

。

简单控制电路可直接用电网电源;较复杂电路的控制装置

，

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

，

方便与无触点元件连接

，

使元件动作

平稳

，

操作维修也安全。

13控制方式主要有时间控制

、速度控制

、

电流控制及行程

控制:√时间控制方式:利用时间继电器或可编程逻辑控制器的延时单元将感测系统接收到的输入信号经过一段时间的延时后

再发出输出信号

，

从而实现电路的切换。√速度控制方式:利用速度继电器或测速发电机

，

直接或间接的检测某机械部件的运动速度

，

按照速度原则实现电路的控制。√电流控制方式:借助于电流继电器

，

其动作反映了某一

电路中电流的变化

，

从而实现按电流原则的控制。√行程控制方式:利用生产机械的运动部件与事先安排好位置的行程开关或接近开关进行配合

，

达到位置控制的作用。

六

、控制方式的选择电气工艺设计的主要目的在于方便电气控制装置的制造,实现原理图设计的各项技术指标

，

为设备调试

、使用和维

护提供必要的图纸资料

。其主要内容包括：◆1)根据电气原理图和选定的电器元件

，

设计电气设备的总体配置

，

绘制电气控制系统的总装配图和总接线图

。总

接线图应体现电动机

、执行电器

、

电器箱组件

、操作台、电源和检测元件的分布状况以及各部分间的接线关系

，

以供装配

、调试及日常维护使用。◆2)按照原理框图或划分的组件进行统一编号

，

绘制各组件原理图

，

列出元件目录表

，

并根据总图编号统计各组件

的进出线号。

★电气工艺设计的主要内容◆3)根据组件原理电路及选定的元件目录表

，

设计组件装配图

、接线图

，

图中应反映出各电器元件的安装方式与接线

方式。◆4)根据组件装配要求

，

绘制电器安装板和非标准电器安装零件图。◆5)设计电气箱。◆6)根据总图

、组件原理图等资料

，

汇总后列出外购清单、标准件清单和主要材料消耗定额等。◆7)编写使用维护说明书。

★电气工艺设计的主要内容（续)其次

，

应综合考虑电动机的转速

、

电压

、

结构形式等

。

选择的基本原则如下:➢电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求

，

要与被拖动负

载特性相适应

，

以保证运行稳定

，

并具有良好的起动

、制动性能

对有调速要求时应合理选择调速方案。➢电动机的结构形式应能满足机械设计提出的安装要求

，

选择恰

当的使用类别和工作制

，

并能适应周围环境的工作条件。➢工作过程中电动机容量能得到充分利用

，

使其温升尽可能达到

或接近额定温升值。➢电动机的电压选择应根据使用地点的电源电压来决定

，

额定功

率根据生产机械的功率负载和转矩负载来选择。➢在满足设计要求情况下

，

应优先采用结构简单

、价格便宜

、维

护方便的笼型三相交流异步电动机。

4.2机床电力拖动电动机的选择在选择电动机时

，

首先应选择合适的功率;17

一

、机床用电动机容量的选择1．

机床主拖动电动机容量的选择（1)调查统计类比法卧式车床主电动机的功率：式中P——主拖动电机功率（kW)D——工件最大直径（m)立式车床主电动机的功率：式中D——工件最大直径（m)18式中P——电动机功率;P—机械传动轴上的功率; ——生产机械效率;——电动机与生产机械之间的传动效率。

可根据机床总体设计中对机械传动功率的要求

，

确定机床拖动用电动机功率

。

即知道机械传动的功率

，

可

计算出所需电动机功率:（2)分析计算法19式中——机床总效率

，

一般主运动为回转运动的机床

为0.7～0.85；

主运动为往复运动的机床为0.6～0.7（结

构简单的取大值

，

复杂的取小值)。计算出电动机的功率

，

仅仅是初步确定的数据

，

还要根据实际情况

，

进行分析

，

对电动机进行校验

，

最后确定

其容量。

P=20例:某机床负载如图所示

，

试选一

台四级Y系列电动机。由上式算得等效负载:P=5.4kW21整个工作过程中可以认为近似不变时

，

电动机的功率近

似与转矩成正比

。此时

，

等效负载P为:3)节能查表法当电动机的机械特性很硬

，

以致电动机的转速在0

100200

300

400

500

600

700

t

(P=6.95.5P11电动机型号所需电动机功率（kW)电动机型号应选电动机功率（kW)所需电动机

功率（kW)应选电动机功率（kW)Y160M-4Y132M-4Y132S-4Y180M-4Y112M-4Y90S-4Y100L2-4Y801-4Y100L1-4Y802-4Y160L-4Y225M-4Y225S-4Y200L-4Y180L-4Y90L-42

.

192

.

723

.624

.

156

.63Y160M1-

29

.0212

.6713

.9218

.

3523

.2725

.054

1

.98Y801-

2Y802-

2Y90S-

2Y90L-

2Y100L-

2Y112M-

2Y

132S

1-

2Y132S2-

2Y160M2-

2Y160L-

2Y180M-

2Y200L1-

2Y220M2-

2Y225M-

2Y250M-

20

.

730

.860

.981

.

17305

.

55522432

.21

.

50

.

751

.

115117

.

53718

.

5450

.921

.

162

.072

.223

.964

.

157

.061

1

.6

116

.9

12

1

.8924

.4

17

.6837

.460

.

5443

.875

1

.99Y280M-4Y250M-4Y280S-455

.

7

162

.

58Y280S-

2Y280M-

275904530

.

550

.

751

.

11

.

52

.245

.

57

.

5111518

.

522303767

.

7255752290机床进给运动的功率也是由有效功率和功率损失两部分组成

。

一般进给运动的有效功率都是比较小的,如通用机床进给有效功率仅为主运动功率的0.0015～0.0025,铣床为0.015～0.025,但由于进给机构传动效率很低,实际需要的进给功率,车床

、钻床的有效功率约为主运动功率的0.03～0.085,而铣床则为0.2～0.25。

一般地,机床进给

运动传动效率为0.15～0.2,甚至还低。车床和钻床,当主运动和进给运动采用同一

台电动机

时,只计算主运动电动机功率即可

。对主运动和进给运动

没有严格内在联系的机床,如铣床,为了使用方便和减少

电能的损耗,进给运动一般采用单独电动机传动,该电动

机除传动进给外还传动工作台的快速移动

。

由于快速移动

所需的功率比进给大得多,因此电动机功率常常是由快速

移动所需要而决定的。

2.机床进给运动电动机容量选择230.6～

1.00.8～

1.23.22～41.5～21.5～2快速移动所需要的功率,一般由经验数据来选择,Dm=400mm卧式机床Dm=600mmDm=

1000mm龙

门

铣

床6～94～63～40.25～0.501.0～

1.50.5～

1.0横

梁横梁上的铣头

立柱上的铣头0.8～

1.21.2～

1.5升降台铣床4～61.5～2.0工

作

台升

降

台所需电动机功率（kW)1～2.8如

表所下

示机

床

类型

。摇臂钻床dm=35~

75mm移动速度（m/min)0.5～

1.5运动部件摇

臂溜板溜板溜板24

二、电动机转速和结构型式的选择电动机的转速愈低则体积愈大

，

价格也愈高

，

功率因数和效率也就低

，

因此电动机的转速要根据机械的要求和传动装置的具体情况加以选定

。

异步电动机的转速有3000r/min；1500r/min；1000r/min；750r/min；600r/min等几种

，

这是

由于电动机的磁极对数的不同而定的

。

电动机转子转速由于存在着转差率

，

一般比同步转速约低2%~5%。

一般情况下，可选用同步转速为1500r/min的电动机

，

因为这个转速下的

电动机适应性较强

，

而且功率因数和效率也高

。若电动机的

转速与该机械的转速不一致

，

可选取转速稍高的电动机通过

机械变速装置使其一致。从结构型式看：立式

、

卧式;封闭式

、

防爆式选择电动机的原则:先交流后直流,先鼠笼后绕线。25一般中小型机床电气传动控制系统并不复杂,大多数都是由继电器接触器系统来实现其控制的,因此在设计时,第

一节所讲述的机床电气设计的某些内容可以省略,其重点就

是设计继电器接触器控制线路及选择电气元件。当机床的控制方案确定后,可根据各电动机的控制任务不同,参照典型线路逐一分别设计局部线路,然后再根据各

部分的相互关系综合而成完整的控制线路。控制线路的设计应在满足机床电气控制系统具体要求的前提下,工作要可靠,力求操作

、

安装及维修方便。

4.3

电气控制线路设计26计控制电路原理图时

，

必须遵循以下几个原则：（1)控制系统应满足生产机械的工艺要求；（2)力求控制电路安全可靠

，

简单经济；（3)合理选择各种电器元件；（4)符合人机关此

，

便于维修。

一

、

原理图设计的一般原则确定了传动方案及控制方案后,进一步设271.控制电路电源的选择在电器控制线路比较简单

，

电器元件不多的情况下

，

应尽可能用主回路电源作为控制回路电源

，

即可

直接用交流380V或220V，

简化供电设备

。对于比较复杂的控制线路

，

控制电路应采用电源变压器

，

将控制电压由交流380V或220V降至110V或48V、24V。这是从安全角度考虑的

。一般机床照明的电路为36V以下电源

。一般这些不同的电压等级

，

都是由一个控

制变压器实现的。

二

、控制电路电源选择及主电路设计28控

制

电

路

类

型常用的电压值（V）电源设备交流电力传动的控制电路比较简单

者

，

电磁线圈5个以下交流380

、220直接采用动力电源220

、

110采用控制变压器交流电力传动的控制电路比较复杂

者48

、36

、24

、6采用电源变压器照明及信号指示电路直流电力传动的控制电路220

、

110整流器直流控制线路多用220V或110V供电

。对于直流电磁铁

、

电磁离合器,常用24V直流电源供电。电源选择具体如下表所示。

直流292．主电路设计对于三相鼠笼式异步电动机

，

要考虑的主要问题是：根据工艺要求

，

如何选择主电路电动机的起动方式

，

正反转控制及主电路的保护环节

。这些控制方式及保护环节

，

在前面几章已进行了分析介绍

，

关键在于设计时应注意以

下几方面的问题。（1)确定电动机是全压起动还是降压起动。全压起动必须满足电源变压器容量足够大的条件

，

也可用经验公式来确定

。若条件满足时

，

才能全压起动

，

反

之必须采用降压起动

。全压起动的条件为：30Seb——电源变压器额定容量（kVA)Ig——电动机全压起动电流（A)Ie——电动机额定电流（A)Pe——电动机额定功率（kW)（2)对于正反转控制方式

，

应防止误操作而引起的电源

相间短路

，

必须在控制电路中考虑互锁保护。（3)必须注意主电路的熔断保护

、过载保护及其它保护

元件的选择与设置。（4)主电路与控制电路应保持严格的对应关系。

≤311．

经验设计法的基本步骤（1)收集分析现有国内外同类型机床的电气控制电路

，

使控制系统满足设计原则。（2)根据生产机械对电气控制电路的要求

，

首先设计各

个独立环节的控制电路

，

然后由各个控制环节之间的关系

进一步拟定联锁控制电路及辅助电路的设计

。

一般的机床

电气控制电路设计包括主电路

、控制电路和辅助电路等设

计。a.主电路设计主要考虑电动机的起动

、

正反转

、制动、

点动及多速电动机的调速等。

三

、经验设计法的步骤和特点32b.控制电路设计主要考虑如何满足电动机的各种运转

功能及生产工艺要求

，

包括实现加工过程自动化或半

自动化的控制等。c.辅助电路设计主要考虑如何完善整个控制电路的设

计

，

包括短路

、过载

、超程

、零压

、联锁

、光电测试

、

信号

、

照明等各种保护环节。（3)合理选择各种电器元件

，

符合人机关系

，

便于使用

和维修。（4)全面检查所设计电路

，

在条件允许的情况下

，

进行

模拟试验

，

克服在工作过程中因误动作而产生的事故因素，

逐步完善整个电器控制电路的设计。

332．

经验设计法的基本特点（1)其设计过程是逐步完善的

，

一般不易获得最佳设

计方案

。但该方法简单易行

，

使用很广。（2)需反复修改草案

，

故会影响设计速度。（3)需要一定的经验才能进行设计

，

在设计中往往会

因考虑不周而影响电路的可靠性。（4)一般需要进行模拟试验。

34四、控制线路的设计规律继电器控制线路有一个共同的特点

，

就是通过触点的"通”和"断”控制电动机或其他电气设备来完成运动机

构的动作的

。

即使是复杂的控制线路

，

很大一部分也是动

合和动断触点组合而成的

。

为了设计方便把它们的相互关

系归纳为以下几个方面。1．

常开触点串联当要求几个条件同时具备时

，

才使电器线圈得电动作

，

可用几个常开触点与线圈串联的方法实现

。

如图中K1、K2、K3都动作接通时继电器KM才动作

，

这种关系在逻辑线路中

称"与”逻辑。

KMK1

K2

K3

352．

常开触点并联当在几个条件中

，

只要求具备其中任一条件

，

所控制

的继电器线圈就能得电

，

这时

，

可用几个常开触点并联来

实现

。这种关系在逻辑线路中叫"或”逻辑。

SB4

SB6SB1

SB3SB5SB2KMKM36当几个条件仅具备一个时,继电器线圈就断电,可用

几个常闭触点与控制的电器线圈串联的方法来实现。

SB4SB6KM 3.常闭触点串联SB3SB5SB2SB1KM37当要求几个条件都具备时

，

电器线圈才断电

，

可用几个常闭触点并联

，

再与控制的继电器线圈串联的方法

来实现。5．

保护电器的作用一般保护电器应既能保证控制线路长期正常运行，又能起到保护电动机及其它电器设备的作用

。

一旦线路

出现故障

，

它的触点就应以"通”转为"断”。

4.常闭触点并联38从可靠性设计的观点看

，

在满足功能要求的前提下

，

电路应尽可能简化

。

电气元件越少

，

触头数量就越少

，

发

生故障的机率降低

，

从而工作可靠性提高。1)合并同类触头如图所示

，

在获得同样功能的情况下

，b)图比a)图

在电路上少了一个触头

。但在合并触头时应注意触头所允

许通过的额定电流值的限制。应尽量避免多个触头依次动作才接通另一个电器的现象。

五

、控制线路设计的一般问题1.简化电路

、减少触头

，

提高电路工作的可靠性a)

b)合并同类触头K2K3K2K3K1K239K1利用具有转换触头的中间电器

，

将两个触头（属于同

一个电器的一个常开触头

、一个常闭触头)合并成一个转

换触头。

K1K2K5K1K3K4SAK2K5K4K32)利用转换触头利用转换触头403)在直流电路中利用半导体二极管的单向导电性来有效

地减少触头数目如图所示电路是等效的

，

对于弱电电器控制电路是

行之有效的方法

，

目前在自动磨床上得到应用。

K1VDK2利用二极管等效KM1KM2KM1KM2K1K1K2414)利用逻

辑代数进行

电路化简5)触点化

简与合并举

例K1K2K3触点化简与合并K3K3K1K1

K3K1K2K1K2K1K3K1

K242K3K3K4K4K1K1K2K4K1K2K1K2K4KKKKKK1)在设计控制电路时

，

电器线圈的一端应接在电

源的同一端。继电器

、接触器以及其它电器的线圈一端统一接在

触点电路KM电源的同一侧

，

使所有电器

触点电路K的触点在电源的另一侧

，

这样当某一

电器的触点发生短

路故障时

，

不致引起电源短-触点电路

路

，

同时安装接线也方便。

2.正确联接电器元件的线圈43KT2)电器元件的线圈不能串联使用

，

即使两个线圈

额定电压之和等于外加电压

，

也不允许串联使用。图示电路是错误的接法

，

因为每一个线圈上

所分配的电压与线圈阻抗成正比

，

当其中一个接

触器先动作后

，

该接触器的阻抗要比未吸合接触

器的阻抗大

。

因此

，

未吸合的接触器可能会因线

圈电压达不到其额定电压而不吸合

，

同时电路电

流增加

，

引起线圈烧毁

。所以若需要两个电器同时动作时,其线圈应该并联联接。KM1KM2K错误接法44a)b)如图a)所示电路，也是一种直流电磁铁线圈与直流中间继电器线圈不正确的电路联接。当触头KM断开时，由于电磁铁线圈YA电感量较大

，

产生的感应电势加在中

间继电器K上

，

使流经中间继电器的感应电流有可能大于

其工作电流而使K重新吸合

，

且要经过一段时间后K才释

放

。这种误动作是不允许的

。

因此

，

一般应在K线圈电路

内单独串联一个常开触头KM，

如图b)所示。

3.直流电磁铁线圈与直流中间继电器线圈

的联接YAKRKMK45YAKMKM避免在控制电

路中出现寄生回路，

可以采取两种解决

办法：1)使热继电器的

常闭触点直接与控

制回路相串联。2)设置单独的信

号指示电路。

在控制电路的动作过程中或事故情况下

，

意外接通

的电路称为寄生回路（如图所示)。

寄生电路会破坏电

器元件和控制线路的工作顺序或造成误动作。

4.避免在控制电路中出现寄生回路SB2KMKMKR寄生回路SB146HL如图c、d是不适当的接线方法

，

而图a、b是适当的

。

因为按钮在按钮站（或操作台)，

电器在电器柜里

，

从图a看向按钮站的实际引线是三条

，

而图c则是四条

。

如图b、d考虑到SB1与SB3和SB2与SB4分别两地操作

，

则图b就比图d少用了联接导线。

应尽量减少联接导线SB5.在设计控制线路时，

的数量与长度SB

SBKM1

1

2

KM2

KM1

(c)

(d)电气元件的合理接线SB4KM1SB

3

2

SB4KM1(b)SBSB2

SB2

SB

1SB

147SB

1(a)KM1KM2KM1KM1KM1

3

6.尽量减少电器不必要的通电时间对正常工作时

，

长时间不工作的电器

，

应尽量减少

其不必要的通电时间

，

可节约电能及延长该电器寿命。7.在误操作情况下应具有必要的保护环节在日常工作中

，

难免由于某些原因而引起操作者的

失误

。

因此

，

设计者在条件允许的情况下

，

应尽量考虑

必要的保护环节

，

如自锁

、联锁控制环节等。8.在设计控制线路时也应考虑有关操纵

、故障检查

、检

测仪表

、信号指示

、报警以及照明等要求。

48完成电器控制线路的设计之后

，

应开始选

择所需要的控制电器

，

正确合理的选用

，

是控

制线路安全

、可靠工作的重要条件

。机床电器

的选择

，

主要是根据电器产品目录上的各项技

术指标（数据)来进行的。一

、

电器元件的可靠性整个系统的可靠性与所用元件的可靠性有

着密切的关系

，

如何正确选用好元件

，

对控制

系统电路的设计是很重要的。

4.4电气控制常用电器选择491．

根据对控制元件功能的要求

，

确定电器元件类

型

。

以继电接触器控制系统为例

，

当元件用于通

、

断功

率较大的主电路时

，

应选交流接触器；

若元件用于切换

功率较小的电路（如控制电路)时

，

则应选择中间继电

器；

若还伴有延时要求时

，

则应选用时间继电器。2．

确定元器件承载能力的临界值及使用寿命

。主要

是根据电器控制的电压

、

电流及功率大小来确定元件的

规格。3．

确定元器件预期的工作环境及供应情况

。

如

防油

、

防尘

、

货源等。4．

确定元器件在应用时所需的可靠性等

。确定用以

改善元器件失效率用的老化或其他筛选实验

。采用与可靠

性预计相适应的降额系数

。进行一些必要的计算和校核。

二

、

电器元件选择的基本原则50

三、电器元件的选择1.按钮的选用目前按钮在结构上有多种形式：

旋钮式——用手扭动

旋转进行操作；

指示灯式——按钮内可装入指示灯显示信

号；

紧急式——装有蘑菇形钮帽

，

以表示紧急操作。选择按钮

，

主要根据使用场合所需要的触点数

、触

点型式及颜色来进行。■

一般"绿色”表示起动

，"红色”表示停止

，"黑色”表示点动

，"蓝色”表示复位。2.熔断器的选用选择熔断器

，

主要是选择熔断器的种类

、额定电压

、

熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。额定电压是根据所保护电路的电压来选择的

。熔体电

流的选择是熔断器选择的核心。

51选择熔断器，主要分下面几种情况:(1)对于如照明线路等没有冲击电流的负载

，

应使熔体的

额定电流等于或稍大于线路的工作电流I，

即IR≥I式中I—熔体额定电流；I——工作电流。(2)对于一

台异步电动机

，

熔体可按下列关系选择：IR=（1.5～2.5)Ied或IR=IST/2.5式中Ie—电动机的额定电流；Ist——电动机的起动电流。(3)对于多台电动机

，

共用一个熔断器保护

，

熔体按下列

关系选择：IR≥Im/2.5式中I—可能出现的最大电流52②如果几台电动机同时起动

，

则Im为所有电动机起动电流的和。例如:有两台电动机

，

一

台电动机额定电流为14.6A;一

台为4.64A，

起动电流都为额定电流的7倍

。若共用一个熔断器进行

短路保护

，

试选择熔体电流。①若两台电动机不同时起动

，

则熔体电流:IR≥(14.6×7+4.64)/2.5=42.7A可选用RL1-60型熔断器

，

配用50A的熔断体。②若两台电动机同时起动

，

则熔体电流:IR≥(14.6+4.64)×7/2.5=53.9A再查手册确定出熔断器的型号。

的一

台电动机的起动电流,加上其它台电动机

的额定电流。

①如果几台电动机不同时起动,则Im为容量最大53热继电器的选择主要是根据电动机的额定电流来确定其

型号与规格

。

热继电器热元件的额定电流IRT应接近或略大于

电动机的额定电流Ied，

即IRT=（0.95～1.05)Ied在一般情况下

，

可选用两相结构的热继电器

，

对在电网

电压严重不平衡

、工作环境恶劣条件下工作的电动机

，

可选

用三相结构的热继电器

，

对于三角形接线的电动机

，

为了实

现断相保护

，

则可选用带断相保护装置的热继电器。如遇到下列情况

，

选择的热继电器热元件的电流要比电

动机额定电流高一些

，

以便来进行保护：1)电动机负载惯性转距非常大

，

起动时间长。2)电动机所带动的设备

，

不允许任意停电。3)电动机拖动的为冲击性负载

，

如冲床

、剪床等设备。

3

.热继电器的选用545)额定操作频率（次/h)，

即允许的每小时接通的最多次数。在实际选择交流接触器时,应主要考虑以下两点:①电磁线圈的额定电压;②主触点允许通过的额定电流。5.中间继电器的选用主要考虑:触点的数量和种类。6.时间继电器的选用主要考虑:延时方式。

4.接触器的选用选择接触器主要考虑以下技术数据:1)电源种类:交流或直流。2)主触点额定电压

、额定电流。3)辅助触点种类

、数量及触点额定电流。4)电磁线圈的电源种类

，

频率和额定电压。

557.控制变压器的选用

当控制线路所用电器较多

，

线路较为复杂时

，

一般需采

用经变压器降压的控制电源

，

提高线路的安全可靠性

。控制

变压器主要根据所需要变压器容量及一次侧

、二次侧的电压

等级来选择

。控制变压器可根据以下两种情况确定其容量：（1)依据控制线路最大工作负载所需要的功率计算

。

一般

可根据下式计算：PT≥KT∑Pxc（4-2)式中PT——所需变压器容量（VA)；KT——变压器容量储备系数

，KT=1.1～1.25；∑Pxc——控制线路最大负载时工作的电器所需的总功

率（VA)。显然对于交流电器（交流接触器

、

交流中间继电器及交

流电磁铁等)，Pxc应取吸持功率值。

56（2)变压器的容量应满足已吸合的电器在又起动吸合另一些电器时仍能吸合

，

可