毕业设计（论文）电气控制线路的设计与应用

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1、第一章 绪论第一章 绪论1.1 引言 在生产中，机械设备的使用效能与其电气自动化的程度有着密切的关系，尤其是机电一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，就应该掌握生产设备电气控制线路的设计。通过我们以前的学习，我们已经初步掌握了低压电器、电气控制线路的基本环节以及一些典型生产机械电气控制线路基础上，本文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。1.2 电气自动控制系统的发展状况 1电气拖动的发展与分类 电气控制与电气拖动有着密切的关系。20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气拖动随电动机的发展而发展。（1）成

2、组拖动：一台电动机经天轴（或地轴）由皮带传动驱动若干台机床工作。由于这种方式存在有传动线路长、效率低、结构复杂等缺点，目前已被淘汰。（2）单电机拖动：一台电动机拖动一台机床。较之成组拖动更简化了拖动机构，缩短了传动线路，提高了传动的效率，至今中小型通用机床仍有采用单电机拖动的。（3）多电机拖动：随着机床自动化程度的提高和重型机床的发展，机床的运动增多，要求提高，出现了采用多台电动机驱动一台机床（如铣床）乃至十余台电动机拖动一台重型机床（如龙门刨床）的拖动方式，这样可以缩短机床的传动链，易于实现各工作部件运动的自动化。（4）交、直流无级调速：由于电气无级调速具有可灵活选择最佳切削用量和简化机械传

3、动结构等优点，20世纪30年代出现的交流电动机直流电动机直流电动无级调速系统，至今还在重型机床上有所应用。2电气控制系统的发展与分类(1)逻辑控制系统：又称开关量或断续控制系统，逻辑代数是它的理论基础，采用具有两个稳定工作状态的各种电气和电子器件构成各种逻辑控制系统。按自动化程度的不同分为：1）手动控制。在电气控制初期，大都采用电器开关对机床电动机的起动、停止、反向等进行手动控制，现在砂轮机、 台钻等动作简单的小型机床上仍有采用。 2）自动控制。（2）连续控制系统：对物理量（如电压、转速等）进行连续自动控制的系统，又称模拟控制系统。（3）混合控制系统：同时采用数字控制和模拟控制的系统称为混合控

4、制系统，数控机床、机器人的控制驱动系统多属于这类控制系统。1.3 本课题的主要研究内容本节重点学习电气控制线路设计的基本内容，即确定电力拖动方案、设计生产机械电力拖动自动控制线路、选择拖动电机及电气元件、进行生产机械电力装备施工设计、2河北师范大学职技学院学士学位论文编写生产机械电气控制系统的电气说明书与设计文件。在进行电力拖动方案的确定时，应遵循有关原则进行选择。应当考虑电动机的调速4特性与负载特性相适应，以求得电动机充分合理的应用；根据生产机械的调速要求如调速范围、调速平滑性、机械特性硬度、转速调节级数及工作可靠性等方面来选择合适的拖动方案；在满足技术指标的前提下，进行经济比较，最后确定最

5、佳方案。设备的电气控制方法很多，有继电器接触器的有触点控制，有无触点逻辑控制，有可编程序控制器控制、计算机控制等。总之，合理地确定控制方案，设计实现、简便、可靠、经济、适用的电力拖动控制系统的重要前提。应考虑以下几个方面：1控制方式与拖动需要相适应。控制方式并非越先进越好，而应该以经济效益为标准。2控制方式与通用化程度相适应。对于某些加工一种或几种零件的专用机床，它的通用化程度很低，但它可以有较高的自动化程度。3控制方式应最大限度满足工艺要求。根据加工对象的工艺要求，控制线路应具有自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性连锁、信号指示和故障诊断等功能，以最大限度满足工艺要求。4控制电路

6、的电源应当可靠。简单的控制电路可直接用电网电源，元件较多、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。影响方案确定的因素很多，最后选定方案的技术水平和经济水平，取决于设计人员的设计经验和设计方案的灵活运用。第二章 电气控制线路的逻辑设计第二章 电气控制线路的逻辑设计 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。任何一台机械设备的结构形式和使用效能与其电气自动化程度有着密切的关系，因此要求电气设计人员必须与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机械结构、加工工艺有一定的了解，这样才能设计出符合要

7、求的电气控制设备。2.1 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，制定电气明细表。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与设计文件。2.2电力拖动方案确定的原则 对各类生产机械电器控制系统的设计，首要的是选择和确定合适的拖动方案。主要是根据设备的工艺要求及结构来选择电动机的数量，然后根据各生产机械的调速来确定调速方案，同时，应当考虑电动机的调速特性与负载相适应，以求的电动机充分合理的应

8、用。在满足技术指标的前提下，进行经济比较，最后确定最佳方案。2.3控制方案的确定选择设备的电气控制方法很多，由继电器接触器的有触点控制，有无触点逻辑控制，有可编程控制器控制、计算机控制等。总之，合理的确定控制方案，设计实现、简便、可靠、经济、适用的电力拖动控制系统的重要前提。控制方案的确定，应遵循以下原则：1控制方式与拖动需要相适应。控制方式并非越先进越好，而应该以经济效益为标准。控制逻辑简单、加工程序基本上固定的生产机械，采用继电器接触器控制方式比较合理；对于经常改变加工程序或控制逻辑复杂的生产机械设备，则采用可编程控制器较为合理。2控制方式与通用化程度相适应。通用化是指生产机械加工不同对象

9、的通用化程度，它与自动化是两个概念。对于某些加工一种或几种零件的专用机床，它的通用化程度比较很低、但它可以有较高的自动化程度，这种机床宜采用固定的控制电路；对于单件、小批量可以加工形状复杂零件的通用机床，宜采用数字程序控制，或采用可编程序控制器控制，因为他们可以根据不同的加工对象而设定不同的加工程序，因而有较好的通用性和灵活性。 3控制方式应最大限度满足工艺要求。根据加工工艺要求，控制线路应具有自动循环、半自动循环、手动调整、紧急快退、保护性连锁、信号指示和故障诊断等功能，以最大限度满足工艺要求。 4控制电路的电源应当可靠。简单的控制电路可直接用电网电源，元件较多、河北师范大学职技学院学士学位

10、论文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。对于自动化程度较高的生产机械可采用直流电源，这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，操作维修也比较安全。影响方案确定的因素很多，最后选定方案的技术水平和经济水平，取决于设计人员的设计经验和设计方案的灵活运用。2.4电气控制线路的设计方法。 生产机械的电气控制系统是生产机械的重要组成部分，他对生产机械能否正确可靠地工作决定性的作用。因此，设计电气控制线路前，应对生产机械的工作性能、基本机构、运动情况及加工工艺过程有充分的了解，特别要明确生产工艺对电气控制提出的要求，在此基础上，再来考虑控制方式，如控制方式、起动、反向

11、、制动、调速等控制，设置必要的保护与联锁，以保证满足生产机械的工艺要求。 在进行具体电路设计时，首先应设计主电路，然后设计控制电路，最后是信号电路及局部照明电路等。初步设计完成后，应当仔细检查，但电路是否符合设计要求，应尽可能使之完善简化，最后选择所用电器的型号与规格。2.4.1控制线路的设计要求。不同用途的电气控制线路，其控制要求有所不同，一般应满足以下要求：1.应能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。2.线路结构求简单，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路。3.操作、调整和检修方便。4.具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故。5.工作稳定，

12、安全可靠，符合使用环境条件。2.4.2设计控制线路时应注意的问题设计具体线路时，为了使线路设计的简单且准确可靠，应注意以下几个问题。1.尽量减少连接导线设计控制线路时，应考虑各元器件的实际位置，尽可能减少配线时的连接导线。如图2.1（a）所示电路是不合理的。因为按钮一般是安装在操作台上的，而接触器是安装在电器柜内的，这样接线就需要由电器柜内二次引出连接线到操作台上，所以一般都将起动按钮与停止按钮直接连接，这样就可以减少一次引出线，如图2.1(b)所示为合适的连接。 （a）不合理 （b）合理 图2.1 电气连接图2正确连接电器的线圈6第二章 电气控制线路的逻辑设计电压线圈通常不能串联使用，如图2

13、.2（a）所示为不正确的连接。由于他们的阻抗不尽相同，造成两个线圈上的电压分配不等。即使是两个同型号线圈，外加电压是他们的额定电压之和，也不允许这样连接，因为电器动作总有先后，应有一个接触器先动作时，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，严重时将使线圈烧毁。电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。图2.2（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。解决的方法是可以各用一个接触器

14、的触点来控制。如图2.2（c）所示。（a）错误 （b）错误 （c）正确图2.2 电磁线圈连接图3寄生电路中应避免出现寄生电路寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。如图2.3HL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。当热继电器FR动作时，线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；反转时亦然。图2.3 寄生电路4.尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。将如图2.4（a）中线路改成河北师范大学职技学院学士学位论文图2.4(b)所示的线路后，可减少一个触点。 图2.4 简化

15、线路 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。5.多各电器的依次动作问题在线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线路。6.可逆线路的联锁在频繁操作的可逆线路中，正反向接触器之间不仅要由电气联锁而且要有机械联锁。7.完善的保护措施在电气控制线路中，为保证操作人员、电气设备及生产机械的安全，一定要有完善的保护措施。常用的保护环节有漏电流、短路、过载、过流、过压、失压等保护环节。有时还应该设有合闸、断开、事故、安全等必要的指示信号。2.5 控制线路的设计方法本节重点学习分析设计法，根据机械设备的工艺要求和工作过程，将现有的典型环节加以集聚，作适当的

16、补充和修改，综合成所需要的电气控制线路。要重点掌握设计时应当注意的问题，尽量避免发生差错，影响控制线路的可靠性和工作性能。电气线路的一般设计顺序是：首先设计主电路，然后设计控制电路。继电器-接触器控制系统的控制线路设计，常用的设计方法有逻辑设计法和分析设计法。2.5.1分析设计法是根据机械设备的工艺要求和工作过程，将现有的典型环节集聚起来，根据经验加以补充和修改，综合成所需要的控制线路。有时候再找不到现成电路的情况下要进行部分电路或全部电路的自行设计。这种设计方法的主要缺点如下：（1）在发现试画出来的线路达不到要求时，往往用增加电器元件或触点数量的方法加以解决，所以设计的线路往往不一定是最简单

17、、最经济的。（2）设计中可能因为考虑不周发生差错，影响线路的可靠性或工作性能。7第二章 电气控制线路的逻辑设计尽管如此，对于一些比较简单的控制线路仍然采用分析设计法，但对于一些比较复杂的控制线路则多用逻辑设计法。2.5.2逻辑设计法是用真值表与逻辑代数式相结合对控制线路进行综合分析，就是参照在控制要求中由设计人员给出的执行元件及主令电器的工作状态表，找出执行元件线圈同主令电器触点间的逻辑关系，将主令电器的触点作为逻辑自变量，执行元件线圈作为逻辑应变量，写出有关逻辑代数式，最后根据逻辑式作出对应电路，由于逻辑代数式可以通过有关计算法则进行运算和化简，所以，逻辑设计法往往能得到功能相同，但简单优化

18、的控制电路.（1）逻辑代数基础逻辑代数又叫布尔代数或开关代数。它是一种解决逻辑问题的数学方法，其变量只有“1”和“0”两种取值。这里的“1”和“0”不再表示数量的大小，而只表示两种不同的逻辑状态。如果“1”表示“真”，则“0”为“假”；“1”代表“高”，则“0”表示“低”。在电气控制线路中，线圈只有“得电”和“失电”两种状态，触点也只有“闭合”和“断开”两种状态。所以，我们可以用“1”表示“得电”或“闭合”状态，“0”表示“失电”或“断开”状态，因此逻辑代数是分析和设计电气控制线路不可缺少的教学工具。a）基本的逻辑运算基本的逻辑运算有与、或、非三种。只有决定十五节过得全部条件同时具备时，结果才

19、发生。这种因果关系叫做逻辑与，或者叫逻辑相乘。在决定事物结果的全部条件只要有任何一个满足时，结果才发生。这种因果关系叫做逻辑或，也叫逻辑相加。只要条件具备了，结果便不会发生；而条件不具备，结果一定发生。这种因果关系叫做逻辑非，也叫做逻辑求反。b）基本的逻辑表达式在逻辑代数中，把与、或、非看作是逻辑变量A、B间的三种最基本的逻辑运算，并以“”表示与运算，以“+”表示或运算，以变量上边的“-”表示非运算。因此A和B进行与逻辑运算时可写成：Y=AB;A和B进行或逻辑时可写成：Y=A+B;对A进行非逻辑运算时可写成： .（2）电气元件的逻辑代数表示在电气控制线路中，通常接触器、继电器、按钮、行程开关的

20、触点都是串联、并联或混联结构，均可用逻辑代数来表示。一般规定如下：a) 用原变量KM、KA、SQ分别表示接触器、继电器、行程开关等电气元件的常开（动合）触点，用反变量KM、KA、SQ表示常闭（动断）触点。b) 触点闭合时，逻辑状态为“1”；断开时，逻辑状态“0”。线圈通电状态为“1”；线圈断电状态为“0”。（3）电路状态的逻辑代数表示8河北师范大学职技学院学士学位论文 图一 图二 图三在电气控制线路中，触点表示逻辑变量，线圈表示逻辑输出。触电的串联关系可用逻辑与的关系表示，即逻辑乘（）;触电的并联用逻辑或得关系表示，即逻辑（+）。图一所示为一个简单的启动控制电路。其接触器KM线圈的逻辑代数：f

21、(KM)=SB1(SB2+KM)，线圈KM通电和断电，由常闭按钮SB1、常开触点SB2和接触器常开触点KM确定。当按下SB2时，则SB2=1,SB1=1,f(KM)=1(1+KM)=1，线圈KM通电。（4） 电气控制线路逻辑代数分析下面我们用一个实际的电气控制线路来说明逻辑代数的分析方法。图2是一个电气控制线路。那么通过上面的分析，我们可以写出该图的逻辑代数式：f(KM)=KA1KA2+KA3+KA2KA3我们可以利用逻辑代数式的化简方法对上式进行化简：f(KM)= KA1KA2+KA3+KA2KA3 =KA1KA2+KA3根据逻辑式可得到图三，两图的功能上等效，但是图三从结构上比图二要简练的

22、多。总之，利用逻辑代数的分析方法来分析电气控制线路的结构时，我们要熟练掌握逻辑代数的基本知识以及逻辑代数式的化简方法。电气控制的逻辑代数的分析方法如果能够灵活运用，不仅可以在设计电路时验证电路是否可行，还可以简化电路，使电路中使用的元器件减少，节省投资及维护费用。9第三章 电气控制线路设计中的电动机选择1110第五章 电气控制线路的应用举例第三章 电气控制线路设计中的电动机选择电动机是生产机械电力拖动系数的拖动元件，选择电动机的原则是：经济、安全、合理。选择电动机的指标是结构形式、类型、转速、额定电压和功率。正确的选择电动机，对设备性能影响较大。3.1电动机结构的选择电动机具有不同形式的防护型

23、式，如防护式、封闭式、防爆式等等，具体要根据电动机的工作条件来选择。1.现代设备，如机床，多采用防护式电动机，而在某些场合，在操作者和设备安全有保证的条件下也可采用开启式电动机，以利于散热和提高效率。2.在污染严重或粉尘较多的场所，应选用封闭式电动机。3.在爆炸危险地厂房车间内，应选择防爆式电动机。4.比较潮湿或冷却液流散的场所，也应该选择封闭式电动机；若温度较高时，应考虑选择热型电动机。5.露天作业，除选用封闭式电动机外，还应增加防护措施。3.2电动机类型的选择选择电动机类型的依据是在安全经济的条件下，适应设备工作特性的要求。1.由于笼型异步电动机造价低，使用维修方便，所以对速度无特殊要求的

24、设备应首先选择笼型异步电动机。2.要求有调速性能的设备，可选用直流电动机，当然也可以采用交流调速装置而选用交流电动机，但要考虑其经济性。3.对要求速度变化级数较少的场合，可选用多速异步电动机。4.对要求调速范围交款的设备，除考虑直流拖动外，还应考虑是否需要机械变速和电气调速结合使用。3.3电动机转速的选择对于额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机体积、重量和成本越小。因此，在条件允许的情况下，应尽可能选用高速电动机，但要根据设备对转速的要求，综合考虑电动机转速和机械传动两方面的多种因素来确定电动机额定转速，一般要考虑以下几个方面：1. 低速运转的设备，宜采用一个适当的转速为参考转速，以该转

25、速选择电动机并与减速机构联合传动。2. 对于高速运转的设备，可选用适当速度的电动机直接拖动。3. 对要求调速的设备，应注意电动机转速与设备要求的最高转速相适应，使得调速范围留有余地。4. 对经常起动、制动及反转的设备，如冶金及起重设备，其电动机的转速不宜选得过高，电动机的转动惯量应越小越好。3.4电动机额定电压的选择河北师范大学职技学院学士学位论文交流电动机的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220380（Y连接）及380600V（Y连接）两种，后者可用Y-起动；当电动机功率较大时，可选用相应电压如3000V、6000V、10000V的高压电动机。直流电动机的额定电压也要

26、与电源电压相一致。当直流电动机单独有直流发电机供电时，额定电压常为220V及110V；大功率直流电动机可提高到600800V，甚至1000V。3.5电动机功率的选择选择电动机功率的依据是负载功率。功率选的过大，设备投资大将造成浪费，同时，由于电动机欠载运行，使之效率和功率因数（对于交流电动机）降低，运行费用也会提高；相反，功率选得过低，电动机过载运行，使之寿命降低。第四章 电气控制线路设计中的元器件选择第四章 电气控制线路设计中的元器件选择 在设备电气控制线路中，为了满足生产工艺及电力拖动的需要，电动机要经常地起动、制动、改变运动方向、调节转速；当电路发生过载、短路、欠压或失压等情况时，控制电

27、路的保护环节还应当自动切断电路，保护线路和设备。所有这些要求都需要借助于电器来完成。由于各类电器在设备电气控制系统中所处的位置和所起的作用不同，其因此选用的方法也不尽相同。生产机械常用低压电器的选择，主要依据是电器产品目录上的各项指标或数据。正确合理地选择低压电器是电气系统安全运行、可靠工作的保证。4.1接触器的选用选择接触器主要依据以下数据：电源种类（自流或交流）；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。机床用的最多的是交流接触器。正确的选择接触器就是要使所得的接触器的技术数据，能满足控制线路对它提出的要求，选择接触器可按下列

28、步骤进行：1.根据接触器的任务，确定哪一系列的接触器。 2.交流接触器主触点的额定电压一般按高于线路额定电压来确定。3.根据控制回路的电压决定接触器的线圈电压。为保证安全，一般接触器吸引线圈选择较低的电压，但如果在控制线路比较简单的情况下，为了省去变压器，可选用380V电压。值得注意的是，接触器产品系列是按使用类别设计的，所以要根据接触器负担的工作任务来选用相应的产品系列。4.接触器辅助触点的数量、种类满足线路的需要。5.对于某些机械设备对接触器的固有吸合时间、固有释放时间及释放电压所提出的要求也应予以考虑。4.2继电器的选择4.2.1一般继电器的选择一般继电器是指具有相同电磁系统的继电器，又

29、称电磁继电器。选用时，除满足继电器线圈电压或线圈电流的满足外，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，选择是也应当注意。4.2.2.时间继电器的选择时间继电器的种类很多，选择时主要考虑控制线路提出的技术要求，如电源电压等级、电压种类（交流还是直流）以及触点的行事（瞬时触点还是延时触点）、数量、延时时间等。此外在满足技术要求的前提下尽可能选择结构简单、价格便宜的型号。现在的继电器种类繁多，各具特点，选择时应从以下几个方面考虑：（1）根据控制线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

30、准确度要求和延时时间的长短来选择。（3）根据适用场合、工作环境选择合适的时间继电器。目前在工业上经常使用一些质优价廉的数字化时间继电器，其核心一般是单片河北师范大学职技学院学士学位论文机或高精度的数字电路，具有精度高、使用灵活、故障率低等优点，是时间继电器发展的主流。4.2.3 热继电器的选择热继电器的选择应按电动机的工作环境、起动情况、负载性质等因素来考虑。一方面要充分发挥电动机的过载能力，另一方面，对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。一般情况下，可选用两相结构的热继电器；对电网电压严重不平衡、工作环境恶劣或很少有人照管的电动机，可选用三相式结构的热继电器；对于三角形接线的电动机，为了进行

31、断相保护，可选用带断相保护装置的热继电器。工作时间段、停歇时间较长的电动机，如机床的刀架或工作台快速移动所用的电机及恒定负载下长期运行的电动机（如风扇、油泵等），可不必设置热过载保护。热继电器的具体选择如下：（1）保护电动机的额定电流，一般选用热继电器额定电流的0.951.05倍。（2）根据需要的整定电流值选择热继电器热元件的编号和额定电流。选择时应使热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应留有一定限度的上、下调整范围。在重载起动以及启动时间较长时，为防止热继电器误动作，可将热元件在启动期见予以短路。4.3熔断器的选择熔断器选择的内容主要是熔断器种类、额定电压、额定电流等级和熔体的

32、额定电流的确定。熔断器的类型应满足电路要求：熔断器的额定电压应大于或等于电路的额定电压；熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔体的额定电流可以有以下几种选择：(1)对于阻性负载的保护，应使熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流，即：;(2)对于一台电动机的短路保护，应考虑到电动机的起动冲击电流的影响，可按下式选择：（1.52.5）;(3)对于多台电动机应按下式计算：（1.52.5）+使用熔断器时，对于螺旋式熔断器，将带色标的熔断器管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载端接到金属螺纹壳的上接线端，电源线接到瓷座上的下接线端，并保证各处接触良好。还应当考虑熔体材料，铅锡锌

33、为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝为高熔点材料，所制成的熔体容易熄弧，一般用在大电流电路中，当熔体已熔断或已严重氧化，需要更换熔体时，还应注意使新换熔体和原来熔体的规格保持一致。4.4控制变压器的选用控制变压器一般用于降低控制电路或辅助电路的电压，以保证控制电路安全可靠。选择控制变压器的原则为：（1）控制变压器原、副边电压应与交流电源电压、控制电源电压、与辅助电路电压要求相符。（2）应保证接于变压器副边的交流电磁器件在通电时能可靠地吸合。13第四章 电气控制线路设计中的元器件选择（3）电路正常运行时，变压器温升不应超过允许温升。（4）控制变压器可按长期运行的温

34、升来考虑，变压器的容量必须大于或等于最大工作负载的功率。4.5其它控制电器的选用4.5.1自动空气开关的选择自动空气开关可按下列条件选用：（1）根据线路的计算电流和工作电压，确定自动空气开关的额定电流和额定电压。显然，自动空气开关的额定电流应不小于线路的计算电流。（2）确定热脱扣器的整定电流。其数值应与被控制的电动机的额定电流或负载的额定电流一致。（3）确定过电流脱扣器瞬时动作的整定电流 式中 瞬时动作的整定电流； 线路中的尖峰电流；考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数。对于动作时间在0.02s以上的自动空气开关，取=1.35；对于动作时间在0.02s以下的自动空气开关，取=1.7。4.5

35、.2 控制按钮的选用控制按钮可按下列要求进行选用：（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。如手把旋转式、钥匙式、紧急式、带灯式等。（3）按控制回路的需要，确定不同的按钮数，如单钮、双钮、三钮、多钮等。（4）按工作状态指示和工作情况的要求，选用按钮及指示灯的颜色。4.5.3 行程开关的选用行程开关可按下列要求进行选用：（1）根据应用场合及控制对象选择。如一般用行程开关和起重设备用行程开关。（2）根据安装环境选择防护形式。如开启式和保护式。（3）根据控制回路的电压和电流选择开关系列。（4）根据机械与行程开关的传力与位移关系选择合适

36、的头部型式。4.5.4 万能转换开关的选择万能转换开关可按下列要求进行选择：14河北师范大学职技学院学士学位论文（1）按额定电压和工作电流选用合适的万能转换开关系列。（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）选择面板形式及标号。4.5.5 接近开关的选用接近开关可按下列要求选用：（1）接近开关的价格高于行程开关的价格，因此仅用于工作频率高、可靠性及精度要求均较高的场合。（2）按应答距离要求选择型号和规格。（3）按输出要求是有触点还是无触点以及触点数量，选择合适的输出型式。18第五章 电气控制线路的应用举例第五章 电气控制线路的应用举

37、例5.1实训内容用分析设计法设计龙门刨床横梁升降的电气控制线路。5.2横梁升降机构的工艺要求（1）由于刨床工件加工位置高低不同，要求横梁沿立柱能作上升、下降的调整运动。（2）为确保切削加工的进行，正常情况下横梁应夹紧在立柱上，夹紧装置由夹紧电动机拖动，而横梁的上、下移动由另一台横梁升降电动机拖动。（3）在动作配合上，当横梁升降时应该按照下列顺序进行：横梁上升：横梁松开上升移动横梁夹紧 横梁下降：横梁松开下降移动横梁夹紧并回升 由此可知横梁下降时，多了一个短时回升动作，其目的在于消除多动螺母上端面与丝杠下端面的间隙，防止加工过程中将横梁上抬，造成横梁歪斜，影响加工精度。（4）横梁升降应设有限位保

38、护，而夹紧电动机应设有夹紧力保护。 5.3 电气控制线路的设计过程。5.3.1初步设计（1）主电路的设计:从横梁运动要求出发, 横梁移动由横梁升降电动机M1和横梁夹紧放松电动机M2拖动，且都有正反转。夹紧电动机需要的夹紧力保护，用过电流继电器KI来实现。（2）控制电路的设计: 由于横梁升降运动为调整运动，所以对M1采用点动控制。M2则按一定的顺序自动控制。根据横梁移动时的控制程序要求，M2与M1之间有一定的顺序关系：当发出“上升”指令后，M2电动机起动工作，将横梁松开，待横梁完全松开后，发出信号，使M2电动机停止工作，并使M电动机起动，拖动横梁上升。横梁松开信号的发出由复合行程开关SQ1完成，

39、当横梁处于夹紧状态时，SQ1不受压，当横梁完全松开时，夹紧机构经杠杆将SQ1压下，于是发出“松开”信号。当横梁上升到位时，撤除“上升”指令，M电动机立即停止工作，同时接通M2电动机，使M2反向运转，拖动夹紧机构使横梁夹紧。在夹紧过程中，开关行程开关SQ1复原，为下次发出放松信号作准备。当横梁夹紧到一定程度时，夹紧电动机M2主电路的电流升高，借助于M2定子电路中的过电流继电器发出“夹紧”信号，切断M2电动机的电路，使夹紧过程结束。横梁下降在不考虑短时回升时，其动作过程与上升时相同。综上所述，设计出的图，如图5.1所示：河北师范大学职技学院学士学位论文图 横梁升降电气控制线路图532 横梁升降电气

40、控制线路中的控制电路部分的修改（1）图所示的设计草图之一中，控制电路需要具有两组常开触点的按钮，而常用按钮为一组常开触点、一组常闭触点，为此可引入一个中间继电器KA，用按钮SB1、SB2去控制KA，再由KA来控制横梁的升、降和放松。（2）用SB1、SB2按钮的常闭触点完成横梁上升与下降的机械互锁。综上所述，修改后的设计的图，如图5.2所示：图5.2 横梁升降电气控制线路的设计图5.3.3 横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的优化进一步考虑横梁下降时的回升控制。由于回升时间短，所以可采用时间继电器来控制，选择断电延时时间继电器KT，将其通电瞬时闭合、断电延时断开的触点与夹紧接第五章 电气控制线

41、路的应用举例触器KM4的常开触点串联后，再与KA常开触点并联，去控制上升接触器KM1。而KT则由下降接触器KM2触点控制，构成设计图，如图5.3所示：图5.3 横梁升降电气控制线路设计图 5.4 横梁升降电气控制线路中的控制电路部分的进一步完善考虑电路各种保护与联锁，有必要设置如下环节：SQ2横梁与侧刀架运动的极限保护；SQ3横梁上升极限保护；SQ4横梁下降极限保护；KM1 和KM2的常闭触点横梁上升与下降的电气互锁；KM3 和KM4的常闭触点横梁放松与夹紧的电气互锁；至此，龙门刨床横梁升降的电气控制线路设计完成，电气原理图如图5.4所示。河北师范大学职技学院学士学位论文图5.4 龙门刨床横梁升降的电气原理图5.5 对电气原理图进行校核设计完成后，必须认真进行校核，看其是否满足生产工艺要求，电路是否合理，有无需要进一步简化之处，是否存在寄生电路，电路工作是否安全可靠等。