課題二電氣控制線路的設(shè)計(jì)533534熟悉電動(dòng)機(jī)的控制原則、保護(hù)措施和選擇方法，以及電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則、應(yīng)注意的問題，能進(jìn)行簡單生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)在工業(yè)生產(chǎn)中，所用的機(jī)械設(shè)備種類繁多，對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的控制要求各不相同，從而構(gòu)成的電氣控制線路也不一樣。那么，如何根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的控制要求來正確、合理地設(shè)計(jì)電氣控制線路呢？本次的工作任務(wù)是進(jìn)行簡單生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路的設(shè)計(jì)。535536一、電動(dòng)機(jī)的控制原則1.行程控制原則根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程或位置，利用行程開關(guān)來控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)稱為行程控制原則。行程開關(guān)是有觸點(diǎn)開關(guān)，在操作頻繁時(shí)，易產(chǎn)生故障，工作可靠性較低。如圖所示是接近開關(guān)，又稱為無觸點(diǎn)行程開關(guān)，是一種與運(yùn)動(dòng)部件無機(jī)械接觸而能操作的行程開關(guān)537接近開關(guān)a）外形b）符號(hào)538接近開關(guān)按工作原理分，有高頻振蕩型、感應(yīng)電橋型、霍爾效應(yīng)型、光電型、永磁及磁敏元件型、電容型和超聲波型等多種類型，其中以高頻振蕩型最為常用。高頻振蕩型接近開關(guān)的原理框圖如圖所示，其工作原理如下。高頻振蕩型接近開關(guān)的原理框圖539接近開關(guān)的型號(hào)含義如下。5402.時(shí)間控制原則利用時(shí)間繼電器按一定時(shí)間間隔來控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)稱為時(shí)間控制原則。3.速度控制原則根據(jù)電動(dòng)機(jī)的速度變化，利用速度繼電器等電器來控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)稱為速度控制原則。4.電流控制原則根據(jù)電動(dòng)機(jī)主回路電流的大小，利用電流繼電器來控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)稱為電流控制原則。541二、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)措施1.短路保護(hù)常用的短路保護(hù)電器是熔斷器和低壓斷路器。熔斷器的熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)。當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔斷器的熔體不起作用，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，其上面的壓降很小，可忽略不計(jì)。當(dāng)電路短路時(shí)，很大的短路電流流過熔體，使熔體立即熔斷，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同樣，若電路中接入低壓斷路器，當(dāng)電路短路時(shí)，低壓斷路器會(huì)立即動(dòng)作，切斷電源，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。5422.過載保護(hù)常用的過載保護(hù)電器是熱繼電器。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電流等于額定電流時(shí)，熱繼電器不動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載或過載電流較小時(shí)，熱繼電器不動(dòng)作，或經(jīng)過較長時(shí)間才動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載電流較大時(shí)，串接在主電路中的熱元件會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)熱彎曲，使串接在控制電路中的常閉觸頭斷開，先后切斷控制電路和主電路的電源，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。5433.欠壓保護(hù)實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)的電器是接觸器和電磁式電壓繼電器。在機(jī)床電氣控制線路中，只有少數(shù)線路專門裝設(shè)了電磁式電壓繼電器，大多數(shù)控制線路由于接觸器已兼有欠壓保護(hù)功能，所以不必再加設(shè)欠壓保護(hù)電器。一般當(dāng)電網(wǎng)電壓降低到額定電壓的85％以下時(shí)，接觸器（或電壓繼電器）線圈產(chǎn)生的電磁吸力將小于復(fù)位彈簧的拉力，動(dòng)鐵芯被迫釋放，其主觸頭和自鎖觸頭同時(shí)斷開，切斷主電路和控制電路電源，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。5444.失壓保護(hù)（零壓保護(hù)）在電氣控制線路中，起失壓保護(hù)作用的電器是接觸器和中間繼電器。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，接觸器和中間繼電器線圈中的電流消失，電磁吸力減小為零，動(dòng)鐵芯釋放，觸頭復(fù)位，切斷主電路和控制電路的電源。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，若不重新按下啟動(dòng)按鈕，則電動(dòng)機(jī)就不會(huì)自行啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了失壓保護(hù)。5455.過流保護(hù)過流保護(hù)常用電磁式過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流值達(dá)到過電流繼電器的動(dòng)作值時(shí)，繼電器動(dòng)作，使串接在控制電路中的常閉觸頭斷開，切斷控制電路，電動(dòng)機(jī)隨之脫離電源停轉(zhuǎn)，達(dá)到過流保護(hù)的目的。6.弱磁保護(hù)直流電動(dòng)機(jī)必須在磁場具有一定強(qiáng)度時(shí)才能啟動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在直流電動(dòng)機(jī)的電氣控制線路中要采取弱磁保護(hù)。弱磁保護(hù)是在電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路中串入弱磁繼電器（即欠電流繼電器）來實(shí)現(xiàn)的。5467.多功能保護(hù)器如圖所示為3DB系列電子式電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)器，它具有過載、缺相、欠壓、過壓、漏電、電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)等多種保護(hù)功能，是理想的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置。基本原理都是在控制回路中串聯(lián)一些受這些參數(shù)控制的常開觸頭或常閉觸頭，通過邏輯組合、聯(lián)鎖控制等實(shí)現(xiàn)所需的控制功能。DB系列電子式電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)器547三、電動(dòng)機(jī)的選擇第一，電動(dòng)機(jī)能夠完全滿足生產(chǎn)機(jī)械在機(jī)械特性方面的要求。第二，電動(dòng)機(jī)在工作過程中，其功率能被充分利用，即溫升應(yīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。第三，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)適合周圍環(huán)境的條件。5481.電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇（1）連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇1）恒定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇。電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率即可。2）變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇。在變化負(fù)載下使用的電動(dòng)機(jī)，一般是為恒定負(fù)載工作而設(shè)計(jì)的。因此，這種電動(dòng)機(jī)在變化負(fù)載下使用時(shí)，必須進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。549（2）短期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇當(dāng)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作時(shí)間符合標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定功率PN只要不小于負(fù)載功率PL即可，即滿足PN≥PL。（3）周期性斷續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇當(dāng)負(fù)載持續(xù)率≤10％時(shí)，按短期工作制選擇；當(dāng)負(fù)載持續(xù)率≥70％時(shí)，按長期工作制選擇。5502.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓要與現(xiàn)場供電電網(wǎng)電壓等級(jí)相符，否則，若電動(dòng)機(jī)的額定電壓低于供電電源電壓，電動(dòng)機(jī)將由于電流過大而被燒毀；若額定電壓高于供電電源電壓，電動(dòng)機(jī)有可能因電壓過低而不能啟動(dòng)，或雖能啟動(dòng)但因電流過大而縮短其使用壽命，甚至被燒毀。3.電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇得合理與否，將直接影響電動(dòng)機(jī)的價(jià)格、能量損耗及生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)率等技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。5514.電動(dòng)機(jī)種類的選擇（1）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的電源采用的是應(yīng)用最普遍的動(dòng)力電源——三相交流電源。（2）三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁，啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，而且有一定調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械上，可以優(yōu)先選用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一般采用轉(zhuǎn)子串接電阻（或電抗器）的方法實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和調(diào)速，調(diào)速范圍有限。使用晶閘管串級(jí)調(diào)速，可擴(kuò)展繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍。552（3）三相同步電動(dòng)機(jī)在要求大功率、恒轉(zhuǎn)速和改善功率因數(shù)的場合。（4）直流電動(dòng)機(jī)由于直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能好，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速，且調(diào)速范圍寬、精度高，所以對(duì)于要求在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速和需要準(zhǔn)確的位置控制的生產(chǎn)機(jī)械，可使用他勵(lì)或直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)；對(duì)于要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性較軟的生產(chǎn)機(jī)械，選用直