第4章 电气控制线路设计及实例分析
(建筑电气工程)第四章电气控制线路的设计第章电气控制精编
（建筑电气工程）第四章电气控制线路的设计第章电气控制第四章电气控制线路的设计本章要点●介绍电气控制线路设计的原则和内容●学习电气控制线路设计的方法●掌握拖动方案和控制方案的确定原则●熟练掌握元器件的选择方法本章难点●控制线路的设计和优化在生产中，机械设备的使用效能和其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电壹体化已成为现代机械工业发展的总趋势，所以要搞好机电工作，就应当掌握生产设备电气控制线路的设计。
通过前几章的学习，在已经初步掌握了低压电器、电气控制线路的基本环节以及壹些典型生产机械电气控制线路的基础上，本章将介绍相关的电气控制线路的设计方法和所使用的低压电器的选择方法。
第壹节设计的基本原则和内容设计工作的首要问题是树立正确的设计思想，树立工程实践的观点，使设计的产品经济、使用、可靠、先进、使用及维修方便。
任何壹台机械设备的结构形式和使用效能和其电气自动化程度有着十分密切的关系，因此电气控制设计必须和设备的机械设计相对应，这就要求电气设计人员必须对机械设备的的机械结构、加工工艺有壹定的了解，这样才能设计出符合要求的电气控制设备。
壹、电气控制系统设计的基本内容机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：１．确定电力拖动方案。
２．设计生产机械电力拖动自动控制线路。
３．选择拖动电机及电气元件，制定电器明细表。
４．进行生产机械电力装备施工设计５．编写生产机械电气控制系统的电气说明书和设计文件二、电力拖动方案确定的原则对各类生产机械电气控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。
主要根据设备的工艺要求及结构来选用电动机的数量，然后根据各生产机械的调速要求来确定调速方案，同时，应当考虑电动机的调速特性和负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用。
1．无电气调速要求的生产机械在不需要电气调速和起动不频繁的场合，应首先考虑采用鼠笼式异步电动机。
电气控制线路设计举例
电器，热元件电流为0.5A，工作时将额定电流调整
为0.43A。
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第4章 电工测量与工厂输配电和安全用电
3.5.4选择电器元件
由于M2、M3电动机额定电流很小，故KM2、KM3
选用JZ7-44交流中间继电器代替，线圈电压为127V，
触点额定电流5A，4对动合触点，4对动断触点。
§3.5 电气控制线路设计举例
3.5.1 CW6163卧式车床电气传动的特点及 控制要求
3.5.2 电动机的选择 3.5.3 电气控制线路设计 3.5.4 选择电器元件 3.5.5 制定电气元件明细表 3.5.6 绘制电气元件安装布置及接线图
第4章 电工测量与工厂输配电和安全用电
3.5.1 CW6163卧式车床电气传动的特点及 控制要求
其余各元件选用见表3-3所示。
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第4章 电工测量Байду номын сангаас工厂输配电和安全用电
3.5.5制定电气元件明细表
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第4章 电工测量与工厂输配电和安全用电
3.5.4选择电器元件
如表3-3，明细表中应注明各元器件名称、型号、 规格及数量等。
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3.5.1 CW6163卧式车床电气传动的特点及控制要求 1）车床主运动和进给由电动机M1集中传动，主轴
正反转由两组摩擦片离合器来完成。 2）主轴制动采用液压制动器。 3）冷却泵由电动机M2拖动。
4）刀架快速移动由单独快速移动电动机M3拖动。 5）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。
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第四章电气控制线路的设计方法
中，触点 KA 的取值与线圈 KM 的取值相同，而
KM1 与继电器的常闭触点的取值相同，所以， 故实现了非运算。
1、电气线路的逻辑表示
KA1 A J KM KM1
（a）逻辑符号 （b）控制线路实例
KM F
图1.20 逻辑“非”
1、电气线路的逻辑表示
三、电气线路的逻辑表示
1、电气线路的逻辑表示
四、逻辑代数的基本性质
AB AB A
2、触点电路的化简
步骤： （1）列写化简电路的全部逻辑表达式 （2）化简为最佳化逻辑表达式 （3）转化为相应的触点电路 （4）简化整体电路：合并相同触点组
2、触点电路的化简
一、公式法化简逻辑函 数 1、列写逻辑表达式
K1 AC BD AD BC K 2 AD BD AE BE
1、电气线路的逻辑表示
一、电器元件的逻辑表示 1、常开触头 ：
K , KM , SB
常闭触头：K , KM , SB
2、开关元件的受激状态、触头的闭合状态为：1 开关元件的原始状态、触头的断开状态为：0
1、电气线路的逻辑表示
1、电气线路的逻辑表示
二、逻辑代数的基本逻辑关系
（1）“与”运算（逻辑乘） 逻辑代数中运算符号“×”或“·”读作“与”。 “与”运算的真值表如表1.1所示。
表1.4 非运算
1、电气线路的逻辑表示
实现逻辑“非”的器件叫做“非”门，它的逻
辑符号如图1.3（a）所示，图1.3（b）示出了
继电控制线路中“非”运算的实例，通常称KA 为原变量，为反变量，它们是一个变量的两种 形式，如同一个继电器的一对常开、常闭触点， 在向各自相补的状态切换时同步动作。图（b）
KA1 A + B J KA1 KM
电气控制线路设计及实例分析
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路设计时应注意的问题 ：
尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑 电器元件的实际位 置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
快进KM1 工进KM3
快退KM2
SQ1
工退KM4 SQ3Fra bibliotekSQ2
原 位
转 换
终 点
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
快进 2、分析接触器线圈的起始和终止条件： 1）KM1：起始条件—起动按钮SB2 ↓ 终止条件—SQ2↓ 2）KM3：起始条件—SQ2↓ 终止条件—SQ3↓ 3）KM4：起始条件—SQ3↓ 终止条件—SQ2↑ 4）KM2：起始条件—SQ2↑ 终止条件—SQ1↓ KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应 增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即 （（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条 件调整为KM2+。 快退 工退 工进
当SQ1↓，SQ2↑，但KM4-，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等
快进KM1
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。
电气控制线路设计实例
电气控制线路设计实例下面通过一个实例介绍电气掌握线路的一般设计方法。
拟设计某机床主电动机掌握线路。
要求：1)可正反转；2)双向点动掌握13)双向反接制4)有短路和过载爱护。
1．电路设计(1)主电路设计点动时要频繁起动，定子回路应串入限流电阻，反接制动时为削减制动电流，定子回路也应串入限流电阻。
而在正常正反转运转时，应旁路限流电阻。
故主电路应具有正反转选择和是否串入限流电阻选择功能、如图1所示，正常正反转运转时，KM主触点应闭合；点动或制动时，KM主触点应断开。
图1 车床电气原理图(2)掌握电路设计图2 点动掌握线路图3 正反向及制动掌握线路1)点动掌握点动时定子回路应串入限流电阻，按下按钮SB4，接触器KM1得电吸台。
它的主触点闭合，KM 4不得电，电动机的定子绕组经限流电阻R和电源接通．电动机在较低速度下正向起动。
松开按钮SB4，KMl断电，电动机停止转动。
在点动过程中．继电器KM线圈不通电，KMl线圈不会自锁。
反方向时类同。
见图2。
2)主轴电动机的反接制动掌握反接制动时定子回路也应串人限流电阻。
速度继电器与被控电动机是同轴联结的，当电动机正转时．速度继电器正转动合触点KSl闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2闭合。
当电动机正向旋转时，接触器KMl和KM都处于得电动作状态，速度继电器正转动合触点KS1闭合，这样就为电动机正转时的反接制动做好了预备。
当要停车制动时，按下制动按钮SBI，各接触器都失电；松开按钮SB1，经正转动合触点KSl接通反转接触器KM2。
当电动机的转速下降到速度继电器的复位转速时，速度继电器KSl动合触点断开，切断了接触器KM2线圈的通电回路，电动机停止。
电动机反转时的制动与正转时的制动相像，见图3。
3)主电动机的正反转掌握电路主电动机正转由正向起动按钮SB2掌握，按下按钮SB2时，接触器KM首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻短接。
接触器KM的帮助触点闭合使接触器KM1得电吸合，电动机在满电压下正向起动。
电气控制线路设计及实例分析教材模板ppt
2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。 以此例学习条件分析法的应用： 1、分析动作过程：
原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→ SQ3↓→工 退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止
➢ 多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的控制电路。
➢ 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要 有电气联锁，而且 还有机械联锁。
➢ 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、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。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
控制电路设计时应注意的问题 ：
➢ 尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电 器元件的实际位
置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是不 合理的。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
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。
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
➢ 正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它 们的阻抗不尽相同，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。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。
解释电气控制系统的组成和作用。
1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。
讲解常用低压电器的结构和工作原理。
1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。
介绍电气控制线路的设计方法和步骤。
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。
解释PLC的工作原理和基本结构。
2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。
讲解PLC编程的基本规则和方法。
2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。
讲解PLC的输入输出接口和通信接口。
第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。
通过实例讲解基本指令的应用。
3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。
讲解常用功能指令的用法和应用。
3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。
通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。
第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现电动机的控制。
4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。
第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。
讲解如何进行PLC故障诊断和排除。
5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。
讲解PLC的日常维护和故障预防措施。
第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。
6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。
电气控制线路设计和实例分析报告
2.677 0.43
IR
2.5
A 7.6A
可选用RLl-15型熔断器，配用10 A的熔体。
多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另 一个电器的控制电路。
可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅 要有电气联锁，而且 还有机械联锁。
要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、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。
《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法 4.2 电气控制电路设计实例分析
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法
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《可编程序控制器》 第四章 电气控制线路设计及实例分析
（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-4，1l kW，380V，23.0A，1460 r/min； • 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，380V，0.43A，2790 r/min； • 快速移动电动机M3：Y90S-4，1.1kW，380V，2.8 A，1400 r/min。
第4章 电气控制线路的设计
4.1.3 设计的一般规律
1.选用典型环节。 选用典型环节。 选用典型环节 2.合理设计电路：必要时，可以使用逻辑代数化简电路，优化电路结构。 合理设计电路： 合理设计电路 必要时，可以使用逻辑代数化简电路，优化电路结构。
• (1) 设计电气原理图时，还要考虑工程施工的要求。 设计电气原理图时，还要考虑工程施工的要求。
（a） ） （b） ） 图4-2 控制电路
5
(3) 防止竞争现象
例如: 例如 图4-3a为反身 为反身 自停电路， 自停电路，存 在电气导通的 竞争现象。 竞争现象。 图4-3b为无竞 为无竞 争的反身自停 电路。 电路。
图4-3 反身自停电路
结论：继电、接触器 结论：继电、 控制电路不得用自身 触点切断线圈的导电 电路。 电路。
1
任何复杂的电器控制线路都是按照一定的控制原则 控制原则， 任何复杂的电器控制线路都是按照一定的控制原则，由基 本的控制线路组成的 组成的。 本的控制线路组成的。 基本控制线路是电器控制的基础。 基本控制线路是电器控制的基础。 电器控制线路的表示方法有：电气原理图、电气接线图、 电器控制线路的表示方法有：电气原理图、电气接线图、 电器布置图。 电器布置图。 电气原理图是根据工作原理而绘制的 具有结构简单 是根据工作原理而绘制的， 结构简单、 电气原理图是根据工作原理而绘制的，具有结构简单、层 次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点 的工作原理等优点。 次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。 电器控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家 电器控制线路常用的图形、文字符号必须符合最新的国家 标准。 标准。
停机过程：松开起动按钮SB→接触器线 停机过程：松开起动按钮SB→接触器线 KM断电 接触器主触点KM断开 断电→ 断开→ 圈KM断电→接触器主触点KM断开→电 动机M停电停转。 动机M停电停转。
现代电器控制技术PPT课件第四章 电气控制线路设计
a
12
图4.11
短 路 保 护 电 路
a
13
图4.12 过电流保护
a
14
图4.13 过载保护电路
a
15
图4.14 失压保护
a
16
4.3 电气控制线路的经验设计法
电气控制线路有两种设计方法： 经验设计法； 逻辑设计法。
经验设计法的基本步骤： ①主电路设计：主要考虑电动机的起动、点动、 正反转、制动及多速电动机的调速。
a
5
图4.3 转换触点的应用
a
6
图4.4 利用二极管等效
a
7
图4.5 减少通电电路
a
8
图4.8 正确连接电器的触点
a
9
图4.9 反身自停电路
a
10
图4.10 寄生电路
a
11
为保证线路工作的安全性 一般设置以下保护：
（1）短路保护 （2）过载保护 （3）失压保护 （4）过电流保护 （5）弱磁保护 （6）极限保护
现代电气控制技术
（继电器控制部分）
a
11
第４章 电气控制线路设计基础
４.１ 电气设计的主要内容
电气设计的一般内容 ①拟定电气设计任务书(技术条件)； ②确定电力传动方案和控制方案； ③选择传动电动机； ④设计电气原理图(包括主、辅助电路)；
a
2
⑤选择电气元件，制定电气元件或装置易损件 及备用件的明细表；
②控制电路设计：主要考虑如何满足各种要求， 包括加工过程自动或半自动的控制等。
a
17
以铣床加工自动控制线路为例：
图4.15 主回路
a
18
Байду номын сангаас
第四章电气控制系统设计介绍PPT课件
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2
1
1
2
1
2
1
2
图 3 -9 减 少 触 头 数 量
.
9
三、在满足工艺要求前提下，线路力求经济、简单
3.尽量缩减连接导线的数量和长度。 设计控制线路时，各个电器元件之间的接线应合理布局，
特别是安装在不同地点的电器元件之间的连线更应予以充分 的考虑，否则不但会造成导线的浪费，甚至还会影响线路工 作的安全。
周期又已经开始。这样每经过一个周期（tp+ t0）温 升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将
在一稳定的小范围内波动。
.
28
图3-20 重复短时工作制电动机的负载图及温升曲线
重复短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负
载持续率（或暂载率）ε来表征重复短时工作制的工
作情况，即
ε=
工作时间 =
工作时间停车时间
.
t p ×100% tp t0
(3-10)
29
1.选用重复短时工作制电动机 标准负载持续率εs规定为15%、25%、40%和60%四 种，并以25%为额定负载持续率，同时规定一个周期 的总时间（tp+ t0）不超过10min。
a.根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率ε， 如果算出的ε值与电动机的额定负载持续率εsRT （25%） 相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等 于或略大于生产机械所需功率P。
.
13
四、应设置必要的保护环节 2.过电流保护
过电流会使电动机流过过大的冲击电流而损 坏电动机的换向器，同时过大的电动机转矩也会 使机械传动部件受到损坏，因此要及时切断电源。 在电动机运行过程中，过电流出现的可能性比短 路要大，特别是在频繁启动和正反转运行、重复 短时工作制的电动机中更是如此。
电气控制线路设计及实例分析
电气控制线路设计及实例分析一、简介二、电气控制线路设计步骤1、了解设备工作原理和要求：首先需要了解所控制的设备的工作原理和控制要求，包括输入输出信号的特点和范围，以及设备的工作模式等。
这是设计电气控制线路的基础。
2、选择控制元件：根据设备的工作原理和要求，选择合适的控制元件，如开关、继电器、传感器等。
需要考虑元件的电气特性和可靠性。
3、确定控制回路结构：根据设备的控制要求和元件的特性，确定控制回路的结构。
通常包括控制信号的产生、传输、处理和继电器等元件的选择和安装。
4、绘制电气控制图：根据控制回路的结构，使用电气图符和符号，绘制电气控制图。
电气控制图应清晰、准确地表达控制回路的结构和各个元件之间的连接关系。
5、进行电气控制线路的布线和接线：根据电气控制图，进行电气控制线路的布线和接线。
布线和接线应符合电气安全规范，减少干扰和误操作的可能。
6、进行电气控制线路的调试和测试：完成电气控制线路的布线和接线后，需要进行电气控制线路的调试和测试，以确保线路的正常工作和稳定性。
可以通过模拟信号和实际设备进行测试。
7、对电气控制线路进行优化和改进：在实际使用中，对电气控制线路进行优化和改进，提高设备的控制效率和安全性。
可以通过改变控制元件和参数，优化控制策略等方式实现。
三、电气控制线路设计实例分析以一个自动化生产线的电气控制线路设计为例，进行实例分析。
该自动化生产线由多个工作站组成，每个工作站需要进行自动控制。
整个生产线的主要任务是将原材料进行分配和加工，最终得到成品。
1、了解设备工作原理和要求：每个工作站的具体工作原理和控制要求不同，需要了解每个工作站的输入输出信号特点和范围，以及工作模式等。
2、选择控制元件：对于每个工作站，根据其控制要求选择适合的控制元件，如开关、继电器等。
比如，在装配工作站中可以使用继电器实现电机的正反转控制。
3、确定控制回路结构：根据每个工作站的控制要求和元件的特性，确定每个工作站的控制回路结构。
第四章电气控制线路设计基础.ppt
•对于按钮、行程开关元件，规定压下时为“1”状态，复位 时为“0”状态。
•对于元件的触点，规定触点闭合状态为“1”状态，触点断 开状态为“0”状态。
电气控制线路的逻辑设计法
用 KM、 KA、SQ、 SB分别表示接触器、继电器、 行程开关、按钮的常开触头
电气控制线路的逻辑设计法
开启信号和关断信号的选择形式和原则
•开启线：输出元件开启通电 •关断线：输出元件关断 •开启边界线转换主令信号是X开主。若转换主令 信号由常态变为受激，则X开主取其动合触点；若 转换主令信号由受激变为常态，则X开主取其动断 触点。 •关闭边界线转换主令信号是X关主。若转换主令 信号由常态变为受激，则X关主取其动断触点；若 转换主令信号由受激变为常态，则X关主取其动合 触点
②根据控制要求，用逻辑函数关系式表示这些 逻辑变量之间的逻辑关系；
③再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑 函数式进行化简；
④最后由化简的逻辑函数式画出相应的电气原 理图
电气控制线路的逻辑设计法
逻辑变量、逻辑函数及运算法则
1. 逻辑变量 •在逻辑代数中，把这种具有两个对立物理状态的量称为 “逻辑变量”。在继电接触式控制线路中，每一个接触器 或继电器的线圈、触头以及控制按钮的触头都相当于一个 逻辑变量。
• 保证控制线路工作的可靠性
4)容量不够增加接触器或中间继电器，并联触点增 加电路接通的可靠性，串联触点增加电路断开的可 靠性
5）频繁操作的可逆线路中，正反向接触器应加重型 接触器，应有电气和机械的联锁
6）避免许多电气依次动作才能接通另一电器的控 制线路
《电气与PLC控制技术》第四章
用时的状态。例如接触器线圈未通电，主令控制
器手柄在零位，按钮未按下时的情况等。
5）尽可能减少线条和避免线条交叉
各导线之间有电的联系时，在导线的交点 处画一个实心圆点。根据图面布置的需要， 可以将图形符号旋转90度，但文字符号不 可倒置。
6）要层次分明
2、图幅分区
A
B
C
CW6132型车床电气原理图
KM4 KT1 KT2 KM5 16 17 18 19 KT2
KT3
21
SQ 3
SB5 SB6 KT2
KT1 27 28
KT2 KT3
SA 29 30
YA1 YA2 31
摇臂钻床电气控制电路
第三节 常用基本控制电路
电器控制系统设计的一般要求和基本规律
生产机械的电器控制系统是生产机械不可缺少的重要组成部分， 它对生产机械能否正确与可靠地工作起着决定性的作用。一般电器 控制系统应该满足生产机械加工工艺的要求，线路要安全可靠、操 作和维护方便，设备投资少等。为此，必须正确地设计控制线路， 合理地选择电器元件。 由按钮、继电器、接触器等低压控制电器组成的继电—接触器 控制线路，具有线路简单，维护方便，便于操作，价格低廉等优点， 在各种生产机械的电器控制领域中，一直得到广泛地应用。本章主 要介绍组成电器控制线路的基本规律和典型线路环节，以使读者掌 握继电—接触器控制系统的设计方法、设计步骤以及设计原则。
QF KA4 KM 1 KM 3 KM 2 KA1 BV -1 KM 1
n
R
BV -2 FR KA1 M 3~ KV KA2
KA1
KM 1 KA2 KM 2 KM 3
n
KA2
KA3 KA4
可逆运行串电阻反接制动电路
第四篇 电气控制线路分析(二)
第四篇电气控制线路分析(二)典型设备的控制线路分析§1 卧式车床电气控制线路分析§2 组合机床的电气控制线路§4 摇臂钻床电气控制系统※§3 智能大厦生活水泵的电气控制系统§5 铣床电气控制线路※§6 卧式镗床※§7 磨床电气控制线路分析※§8 桥式起重机电气控制系统※继保应用简介机加工基本形式:车、铣、磨、镗、钻动画演示控制电器实现断续控制的应用很广泛，如楼宇自动化、继电保护，运输机构、各种加工设备等。
下面以机加工为例分析在机床电器控制的应用，至于数控加工在后续部分介绍。
轻型车床CQ61125立式车床摇臂钻床Z304010 动梁龙门镗铣床数控磨床T2225 T2235深孔镗床鼎泰数控钻铣加工中心通过对车床、摇臂钻床、万能铣床、卧式镗床、平面磨床、组合机床、桥式起重机等设备电气控制系统的分析，为设计、安装、调试、维修打下一定基础，也是基本控制线路的综合应用。
学会分析电气设备中各种电动机起动、制动过程和各种辅助电路的工作原理，掌握常用电气设备中电气原理图的原理和结构。
电气控制系统分析的一般方法步骤：1、了解机械设备的机械动作及工步图。
分析传动系统的驱动方式，含电动、液压、气动驱动原理。
2、了解电器元件的安装位置及作用。
3、分析机械部件与电器元件的关联，含操纵手柄，行程控制的档铁、撞块、离合器、电磁铁等的状态及安装位置。
4、分析电气控制原理。
§1 卧式车床电气控制线路分析C650车床：最大回转直径1020mm ，最大的工件长度3000mm 。
主轴电动机：用于主轴正反向运动和刀具的工步进给运动，通过手柄操纵机械变速箱改变主轴和进给的转速。
一、车床结构介绍和控制要求电控要求：①因转动惯量过大，主轴采用电气停车制动。
②快移电动机实现刀架拖板快速移动，以减少辅助工时。
驱动电机电气控制要求：主轴电动机（30KW ）：①正、反转②电气反接制动③正向点动。
电气控制线路设计
第4章电气控制线路设计生产机械种类繁多，电气控制设备各不相同，本章将以生产机械电力装置设计的基本原则及内容为主线，叙述电力拖动方案的确定，电气控制线路设计的一般要求。
电气控制线路的设计以及生产机械电气设备的施工设计等。
以求通过本章的学习能让学生举一反三，掌握电气控制线路的设计方法和常用控制电器的选择，掌握生产机械电气设备的施工设计、安装和调试。
第一节生产机械电力装备设计的基本原则和内容生产机械的机械结构、加工工艺、操作方式与其电气化程度密切相关，故生产机械电力装置的设计应与机械设计同时进行密切配合，并应树立工程实践的观点，最大限度地满足生产机械及工艺流程对电气控制的要求，使设计的产品经济实用、安全可靠、性能先进、使用及维修方便等。
机床电力装备设计的基本内容：（1）确定电力拖动方案；（2）选择电动机种类、结构形式和容量；（3）设计机床电气控制电路图；（4）选择机床电器，制订电器元件一览表；（5）进行机床电力装备施工设计；（6）编写设计计算说明书和使用说明书。
第二节电力拖动方案确定原则和电动机选择一、电力拖动方案的确定原则确定电力拖动方案时，首先应根据机床工艺要求及结构来选择电力拖动方式，确定电动机的数量，然后根据机床各运动机构要求的调速范围来选择调速方案，使电动机能得到充分合理的利用。
(一)拖动方式的选择电力拖动方式有单独拖动与分立拖动两种。
电气传动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式。
在具体选择时，应根据工艺及结构具体情况决定电动机的数量。
（二）调速方案的选择一般金属切削机床的主运动和进给运动，以及要求具有快速平稳的动态性能和准确定位的设备如龙门刨床、镗床、数控机床等，都要求具有一定的调速范围。
为此，可采用齿轮变速箱、液压调速装置、双速或多速电动机及电气的无级调速方案。
在选择调速方案时，可参考以下几点：（1）重型或大型设备的主运动及进给运动，应尽可能采用无级调速。
（2）精密机械设备如坐标镗床、精密磨床、数控机床等，为了保证加工精度，便于自动控制，也应采用电气无级调速方案。
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当 SQ1 ↓， SQ2 ↑，但 KM4- ，即工退 未开始时，不能快退；工退时，SQ2 未↑，不能快退，工退结束SQ2↑， 才能使KM2+，开始快退；当SQ2↑， KM2+，切断KM4-，停止工退。
3、组合与优化：增加连锁与保护环节，急停按钮等
快进KM1
工进KM3
快退KM2 SQ1
工退KM4
SQ2
SQ2
SQ1
SQ3
B
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O
A
C
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SQ1 SB1 KA1 SQ2 KT SQ3 KA2 KM2 KA1 KA2 SQ1 SQ3 KM2
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KA1
KT
KA2 KM1
KA2 SQ2 KM1
KM2
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L1 L2 L3 QS FU1
FU2 FR1 FU2 FR2 SB1 KT2 KM1 KM2 KT1 SB2 KM1 SB3 KA
控制电路设计时应注意的问题 ： 尽量减少连接导线 。设计控制电路时，应考虑电器元件 的实际位置，尽可能地减少配线时的连接导线，如图a是 不合理的。
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。
1、分析动作过程： 原位→起动按钮↓→快进（KM1+）→SQ2↓→工进（KM3+）→ SQ3↓→工 退（KM4+）→SQ2↑→快退（KM2+）→原位SQ1↓→停止
SQ3
快进 2、分析接触器线圈的起始和终止条件： 1）KM1：起始条件—起动按钮SB2 ↓ 终止条件—SQ2↓ 2）KM3：起始条件—SQ2↓ 终止条件—SQ3↓ 3）KM4：起始条件—SQ3↓ 终止条件—SQ2↑ 4）KM2：起始条件—SQ2↑ 终止条件—SQ1↓ KM2会在电路开始通电时就通电，这种情况应 增加起始条件：当KM4+时松开SQ2，即 （（KM4+）+（SQ2↑））；因而KM4终止条 件调整为KM2+。 工退 快退 工进
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SB3
U QS FU
V
W
KM3 KM4
SB1 KM1
KM2
KM1 FR1 FR2
KM1 SB2 KM2
KM2
KT1 KM1
KM1
KM2
KM2 SB6 KT1 KM4
10S
SB4 KM3
KM3
FR M
3~
KM3 SB5 KM4
KM4
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三、设计一小车运行的控制电路图，其动作如下： 1、启动后，小车由原点 O 处前进，到A 处（碰到限位开关 SQ1），小车后退； 2、后退到 B处（碰到限位开关 SQ2），小车停 5S，第二次 前进，直到碰到C处（碰到限位开关SQ3），又后退。 3、再次碰到B，小车停止。 4、假设接触器 KM1 接通时小车前进，KM2 接通时小车后退。 试设计电气控制电路图实现上述动作
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电磁线圈的串并联
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b)电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。
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。
动电动机其正转时为快进，反转时为快退。其中 M2 为工作进给电动机其 正转时为工进，反转时为工退。其中工作状态的转换由位置开关来实现。
电路设计—条件分析法
（二）主电路设计 此例中有M1、M2两台电机，分别有正反转控制，均为全 压起动、连续工作，无制动要求。因此设计主电路如下：
快进KM1
工进KM3
快退KM2
M1 3~ M1 3~
FR1
FR2
KA
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KM1
KT1
KM2
KT2
ห้องสมุดไป่ตู้KA
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正确连接电器的线圈 。 a)电压线圈通常不能串联使用，如图a所示。由于它们的阻抗 不尽相同，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。
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尽可能减少电器数量，采用标准件和相同型号的电器:如图所示。
简化电路
当控制的支路数较多， 而触点数目不够时， 可采用中间继电器增 加控制支路的数量。
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去掉不必要的 KM1，简化电路， 提高电路可靠性
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多个电器的依次动作问题 在电路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器 的控制电路。 可逆电路的联锁 在频繁操作的可逆电路中，正反向接触器之间不仅要有电气 联锁，而且还有机械联锁。 要有完善的保护措施 常用的保护措施有漏电流、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。
第4章 电气控制线路设计及实例分析
4.1 电气控制电路设计方法
4.2 电气控制电路设计实例分析
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4.1 电气控制电路设计方 法 电气控制电路设计方法：
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。 2 武汉工程大学电气信息学院
SQ3
原 位
转 换
终 点
二、设计控制两台三相异步电动机正、反转的电气控制电 路。 要求： 1、两台电机均设正、反转启动按钮和停止按钮。 2 、只有当第一台电机正转或反转启动 10s 后第二台电机才 能正转或反转启动。而停车时只有第二台电机停车5s后 第一台电机才能停车。 3、当任一台电机发生过载时，两台电机均停止。
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控制电路中应避免出现寄生电路:
寄生电路是电路动作过程中意外接通的电路。如图所 示具有指示灯HL和热保护的正反向电路.
正常工作时，能 完成正反向起动、 停止和信号指示。
寄生电路
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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。
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4.2 电气控制电路设计实例分析
例：设计一个组合机床动力头的控制电路，要求在按下起动按钮后动力 头完成以下工作循环：快进→工进→工退→快退至原点停止。 （一）分析设计要求 此例中动力头工作台有4种工作状态：快进、工进、工退、快退。
可用M1、M2两台电机分别驱动不同的传动链来实现，其中M1为快速移
工退KM4
SQ1
SQ2
SQ3
原 位
转 换
终 点
（三）控制电路设计 条件分析法的原则： 1、以接触器、继电器、电磁铁等的线圈为分析对象，分析其通电（起始） 和断电（终止）条件，从而得出每个线圈的控制电路后经过组合和优化得出 整个控制电路。 2、线圈的分析顺序应尽量与控制过程的动作顺序一致。 以此例学习条件分析法的应用：