第 10 讲 机床电气 控制电路设计

1. 第10讲 机床电气 控制电路设计 陈光胜 教师邮箱:Cgs-168@163.com、 学生邮箱:Dqkz2012@126.com PASS:shlgjxxy

2. 机床电气控制电路设计 • 机械设备设计：机械设计、 电气设计 一、机床电气设计的基本原则 1、机床电气设计的基本要求 总体技术要求 现场工作条件 经济性分析 合理设计 安全标准要求

3. 2、机床电气设计的步骤 • 1)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。

4. 3、电气设计的技术条件 电气设计的技术条件通常以设计任务书的形式表达。 4、机床电力传动方案的确定 1）确定机床传动的调速方式 机床传动调速方式一般可分为机械调速和电气控制调速 2）传动方式与其负载特性相适应 3）电动机的起制动和正反转的要求

5. 5、机床电气控制方案的确定 继电接触器控制 可编程控制 数字控制 1）机床电气控制方案的可靠性 先进性设计 降低系统复杂性至功能要求最低 可靠性设计

6. 2）电气控制方案的确定 • 可靠性指标 • 柔性 • 输入信号处理量 • 数据计算 • 响应速度 • 其它约束

7. 6、控制方式的选择 • 时间控制:时间继电器、PLC定时器 • 速度控制：有级变速、无级变速、伺服控制，异步电机（包括主轴电机）、伺服同步电机、变频器 • 电流控制：力控制 • 行程控制：自动控制循环。

8. 7、确定电动机容量 1） 电动机容量计算的基本步骤是： • 预选： 根据生产机械提供的功率负载图或转矩负载图。 • 发热校验： 计算或试验：平均损耗法、等效发热法。 • 过载能力与起动转矩校验： 是否满足拖动要求。

9. PLV与P2关系 P2—电动机实际输出功率 PLV—考虑到有功及无功总损耗功率 的当量损耗功率 2）节能查表法 （方均根） 电机等效负载P

10. 例：试选一台四极Y系列电动机 图6-2 某机床负载图 P=5.4KW

11. P=5.4KW

12. 二、机床常用电器元件选择 1、电器元件的可靠性 2、电器元件选择的基本原则 1）根据对控制元件功能的要求，确定电器元件类型。 2）确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。 3）确定元器件预期的工作环境及供应情况。 4）确定元器件在应用时所需的可靠性等。

13. 三、电器元件的选择 • 1.各种按钮、开关的选用 (1)按钮:控制功能选择结构型式、颜色 指示灯、旋钮式、蘑菇式等 额定电压：交流500V，直流440V 额定电流：5A （2）刀开关：用于切断长期工作设备的电源，考虑：电源种类、额定电压、用电设备容量、极数。

14. (3)组合开关 • 组合开关主要用于电源引入与隔离，也叫电源隔离开关。

15. （4）行程开关

17. (5)自动开关(自动空气开关) • 自动开关又称低压断路器。 • 常用的有DZ10系列(额定电流分10，100，200，600A四个等级)。小容量的有DZ4，DZ5(额定电流25A，50A两级)。

18. 电压等级：电力系统及电力设备的额定电压的级别系列电压等级：电力系统及电力设备的额定电压的级别系列 2.接触器选用 首先：主触头的额定电流 额定电压 吸引线圈的电压等级 其次：考虑辅助触头的数量和种类、操作频率等。

19. 根据电动机的容量Pe，用以下经验公式计算主触头的额定电流根据电动机的容量Pe，用以下经验公式计算主触头的额定电流 • 式中 K——经验常数，一般取1～1.4； • Ue——电动机额定线电压(V)； • Iec——被选定接触器的额定电流； • Uec——被选定接触器的额定电压； • Uex——线路额定电压； • IC——接触器主触头电流； • Pe——被控电机功率(kW)。

21. 3.中间继电器的选用 • 机床上常用JZ7系列中间继电器，新产品有JDZ1系列、CA2-DN1系列及仿西门子3TH的JZC1系列等，表6-7是几种中间继电器的主要技术数据。

23. 时间继电器式 电磁式、空气阻尼式、晶体管式和电动机式等。 JS7系列是应用较多的空气式时间继电器，代替它的新产品是JSK1其技术参数见表6-8。

24. 5.热继电器的选用 热继电器主要对异步电动机进行过载保护。 选择热继电器主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的额定电流及热元件的电流等级。 热元件的额定整定电流值，一般按电动机额定电流的0.95～1.05倍选用。 热继电器动作的设定电流，是人为设置

25. 电流调节范围

27. 6.熔断器选用 其主要类型有：插入式、螺旋式、填料封闭管式等。机床上常用螺旋式。

28. 式中 Ir——熔体额定电流； Ied——电动机额定电流； Iemax——容量最大的电动机之额定电流； ∑Ied——除容量最大的电动机之外，其余电动机额定电流之和。 熔体的选择 • 对单台电动机长期工作(不经常起动)，则 • 对于频繁起动的电动机，上式系数为3～4。

29. 7.控制变压器的选择 1)容量保证最大功率 • Sb——变压器所需容量(VA)； • ∑Sxc——控制电路在最大负载时工作的电器所需要的功率(VA)，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)，Sxc应取该电器的吸持功率值，一般认为这些电器功率因素近似相等； • Kb——变压器容量的储备系数，一般取1.1～1.25。

30. 2)启动其它电器，保证可靠吸合 • ∑Sjq——所有同时起动的交流接触器、交流中间继电器在起动时所需要的总功率(VA)； • ∑Sdq——所有同时起动的电磁铁在起动时所需要的总功率(VA)； • KL——电磁铁的工作行程Lg与额定行程Le之比的修正系数

31. 8 电磁铁的选择 分类： 1）牵引电磁铁——主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。 2）起重电磁铁——用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。 3）制动电磁铁——主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。 4）自动电器的电磁系统——如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。 5）其他用途的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。

32. 常用交流电磁电器的起动与吸持功率

33. 常见电磁铁：牵引电磁铁、阀用电磁铁；按电源分有交流和直流两大类。机床常用牵引电磁铁有MQ1和MQ2系列产品，其选用规格型号与技术参数见表6-12。常见电磁铁：牵引电磁铁、阀用电磁铁；按电源分有交流和直流两大类。机床常用牵引电磁铁有MQ1和MQ2系列产品，其选用规格型号与技术参数见表6-12。

35. 9.控制电路中某些电阻的计算 • (1)鼠笼式异步电动机起动限流电阻的计算 • 由下式近似计算，即 • 式中 Rq——每相起动限流电阻的阻值(Ω)； • Ie——电动机的额定电流(A)； • Kq——不加电阻时电动机的起动电流与额定电流之比(可查手册)； • Kqr——加入起动限流电阻后，电动机的起动电流与额定电流之比。

36. 加入限流电阻后起动转矩 Tq——电动机不加起动电阻时的起动转矩 Te——电动机的额定转矩； Kt——电动机的起动转矩与额定转矩之比(可查手册)

37. (2)鼠笼式异步电动机反接制动电阻计算 按下式计算 式中 Kzr——接入限流电阻后，反接制动电流与额定电流之比。

38. 制动转矩Mzr可估算为

39. 谢 谢！