1、第四章 典型生产机械电气控制电路分析,4.1 电气控制电路的分析基础 4.2 车床的电气控制电路分析 4.3 铣床的电气控制电路分析 4.4 T68型卧式镗床的电气控制电路分析 4.5 起重机械电气控制电路分析,1.设备说明书设备说明书由机械（包括液压）与电气两部分组成。(1) 设备的构造，主要技术指标，机械、液压气动部分的工作原理及主要性能指标、规格和运动要求等。(2) 电气传动方式，电机、执行电器等数目、规格型号、安装位置、用途及控制要求。(3) 设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮、指示装置的布置以及在控制电路中的作用。,4.1 电气控制电路的分析基础,一、电气控制电路分析的内容,(4
2、) 弄清楚与机械、液压部分直接关联的电器（行程开关、电磁阀、电磁离合器、传感器等）的位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，在控制中的作用等。2.电气控制原理图这是电路分析的主要内容。电气控制系统的原理图有主电路、控制电路、指示照明电路、保护及联锁环节以及特殊控制电路等部分组成。,注意：我们在分析具体电路图时，必须与阅读其它技术资料结合起 来。例如，各种电动机及执行元件的控制方式、位置及作用，各 种与机械有关的位置开关、主令电器的状态等，只有通过阅读说 明书才能了解。,1.分析主电路 电动机起动、转向控制、调速、制动等基本控制环节。2.分析控制电路 将控制电路“化整为零”，按功能不同划分成若干
3、个局部控制电路来进行分析。3.分析指示照明等辅助电路,二、电路图阅读分析的方法与步骤,分析控制电路的最基本的方法是“查线读图”法。,4.分析自锁、联锁与保护环节,5.分析特殊控制环节,6.总体检查,4.2 普通车床的电气控制,车床是一种应用极为广泛的金属切削机床。在机械加工中广泛使用，根据其结构和用途不同、分成普通车床、立式车床、六角车床、仿形车床等。车床主要用于车削外圆、内孔、端面、螺纹定型表面和回转体的端面等，并可装上钻头、绞刀等刀具进行孔加工。 车床通常由一台主电机拖动，经由机械传动链，实现切削主运动和刀具进给运动，其主运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液
4、压泵等常采用单独的电动机驱动。,一、卧式车床的主要结构及运动形式,卧式车床主要结构如下页图，为了加工各种旋转表面，车床必须具有切削运动和辅助运动。切削运动包括主运动和进给运，除此之外的所有运动均称为辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件作旋转运动，它消耗绝大部分能量。进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动，其运动方式有手动和自动两种。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的加紧与放松。,卧式车床的结构 1-床身；2-进给箱；3-挂轮箱；4-主轴箱；5-溜板箱； 6-溜板及刀架；7-尾座；8-丝杠；9-光杠,车床主要由床身、主轴、刀架、溜板箱和尾架等部分组成。车床有两种主要运动，一种是安装
5、在床身主轴箱中的主轴转动，称为主运动，另一种是溜板箱中的溜板带动刀架的直线运动，称为进给运动。主轴的转动和溜板箱的移动均由主电机驱动。由于加工时其转动惯量比较大，因此必须有停车制动功能，较好的停车制动是采用电气制动方法。为了加工螺纹等工件，主轴需要正反转，主轴的转速应随工件的材料、尺寸、工艺要求及刀具的种类不同而变化。在加工过程中，还需要提供切削液等辅助功能的控制。,二、卧式车床的电力拖动及控制要求,根据普通卧式车床加工的需要，其控制要求：1.主轴转速和进给速度可调，主轴转速能在相当大的范围内进行调节 2.主轴电动机的起动、停车应能实现自动控制。 3.冷却泵电动机4.快速移动电动机5.控制线路
6、应有必要的保护及照明等电路。,主轴启动之后， 再启动,采用机械抱闸 或电磁制动,三、C650普通车床的电气控制线路分析,C650普通车床主电动机的功率为30kW,为提高工作效率，该机床采用了反接制动，为减小制动电流，定子回路串入了限流电阻R。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，专门设置一台2.2kW的拖动溜板箱的快速移动电动机。1.主电路分析该车床有三台电动机，M1为主电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动。M2为冷却泵电动机，提供切削液。M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。开关QS将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1的过载保护用热继电器。R
7、为限流电阻，防止在点动时连续的起动电流造成电动机的过载。通过电流互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流，熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器KM4、KM5为M2、M3起动用接触器。FR2为M2的过载保护热继电器，因快速电动机M3短时工作，故不设过载保护。,线路中KM1为M1电动机的正转接触器，KM2为M1的反转接触器，KA为中间继电器。工作过程如下：M1电动机的点动控制是由点动按钮SB4控制。按下SB4，接触器KM1的线圈得电，它的主触点闭合，电动机定子绕组经限流电阻R和电源接通，电动机在低速下启动。松开SB4，KM1断电，电动机停止。在点动过程中，中间继电器KA不通电，因
8、此KM1不会自锁。,2、控制电路分析 （1）主电动机M1的点动调整控制,（2）主电动机M1的正、反转控制正转：主电动机正转由正向起动按钮SB1控制。按下SB1时，接触器KM3首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻R短接，辅助触点也同时闭合，使中间继电器KA的线圈得电，KA的辅助常开触点（13-7）闭合使接触器KM1得电，电动机在全电压下启动。由于KM1的常开触点（13-15）、KA的常开触点（5-15）闭合将KM1自锁。,反转：主电动机的反 转是由反向起动按钮 SB2控制的。当电动机 处于停车状态时，按 下SB2时，KM3首先得 电，然后KA得电，它 的辅助触点（21-23） 闭合，使KM2得
9、电吸 合，M2的主触点将电 动机的三相电源相序 改变，使电动机在全 电压下反转启动。KM2的常开触点 （15-21）和KA的常开 触点（5-15）的闭合 将KM2自锁。KM2和 KM1的常闭触点分别 串在对方的接触器线 圈的回路中，起到正 转和反转的互锁作用 。,（3）主电动机M1的反接制动控制速度继电器与被控电动机同轴联接 ，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）闭合，电动机反转时，速度继电器的反转常开触点KS2（17-7）闭合。在电动机正转时，接触器KM1，KM3和继电器都处于得电状态，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）也是闭合的，这样就为正转反接制动做好准
10、备。,停车时，按下停止按钮 SB6，接触器KM3失 电，其主触点断开，电 阻R串入主回路。与此 同时KM1也失电，断开 了电动机的电，同时KA 也失电，使它的常闭触 点闭合。这样就使反转 接触器线圈KM2通过1- 3-5-17-23-25线路得电， 电机的电源反接，使其 处于反接制动状态。当 电动机的转速下降为速 度继电器的复位转速 时，速度继电器的正转 常开触点KS1（17-23 ）断开，切断KM2的通 电回路，电动机停止。电动机反转时的制动与 正转时的制动相似。,（4）刀架的快速移动和冷却泵控制刀架的快速移动由转动刀架手柄压动限位开关SQ，使接触器KM5吸合，M3电动机转动来实现。,（5）
11、其它辅助线路监视主回路负载的电流 表是通过电源互感器接入 的。为防止电动机起动、 点动和制动电流对电流表 的冲击，线路中采用一个 时间继电器KT。例如当 启动时，KT线圈通电， 而KT的延时断开的常闭 触点尚未动作，电流互感 器副边电流只流经该触点 构成闭合回路，电流表没 有电流流过。启动后，T 延时断开的常闭触点打， 此时电流才流经电流表。 控制电路的电源采用了控 制变压器TC低压供电， 这样使之更加安全。,四、C616卧式车床的电气控制电路分析,1.主电路分析 该车床有三台电动机，M1为主电动机，M2为润滑泵电动机，M3为冷却泵电动机。三相交流电源通过开关QS引入，FU1、FR1分别为主电
12、机的短路保护和过载保护。KM1、KM2为主电动机M1的正转和反转接触器。KM3为M1和M2电动机的起动、停止接触器。SA1为M3电动机的接通和断开用组合开关，FR2、FR3进行电动机的过载保护。2.控制、照明和显示电路分析合上开关QS后，三相交流电源被引入。当SA2的操纵手柄处在零位时，合上转换开关SA3，则接触器KM3通电吸合，润滑泵电动机M2起动。KM3的辅助常开触点闭合为主电动机M1启动作好准备，M2与M1电动机之间有顺序起动联锁。,操纵控制开关SA2，可以控制主电动机正转反转。当开关SA2在零位时，SA20接通，SA21、SA22断开，这时中间继电器KA通电吸合并自锁。当将操纵手柄扳到
13、向下位置时，SA21接通，SA20、SA22断开，正转接触器KM1通电吸合，主电动机M1正转起动。若将操纵手柄扳到向上位置时，SA22接通，SA20、SA21断开，反转接触器KM2通电，M1反转起动。当手柄扳回零位时，SA21、SA22断开，接触器KM1或KM2线圈断电，M1电动机自由停车。有经验的操作工人在停车时，将手柄瞬时扳向相反转向的位置，M1电动机进入反接制动状态，待主轴接近停止时，将手柄迅速扳回零位，可以大大缩短停车时间。,中间继电器KA起零压保护作用。在线路中，当电源电压降低或消失时，中间继电器KA释放，KA的常开触点断开；接触器KM3释放，KM3的常开触点断开；KM1或KM2也断
14、电释放。当电网电压恢复后，因为这时SA2开关不在零位，KM3不会得电吸合，所以KM1或KM2也不会得电吸合。即使这时手柄在零位，由于SA21、SA22触点断开，KM1或KM2也不会得电造成自启动，这就是中间继电器KA的零压保护作用。照明电器的电源由照明变压器TC副边输出36V电压供电，SA4为照明灯接通或断开的按键开关。,铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。可以用来加工机械零件的平面、斜面、沟槽等型面，在装上分度头以后，可以加工直齿轮和螺旋面；装上回转圆工作台，则可以加工凸轮和弧形槽等回转体。按结构形式的不同，可分为立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、仿型铣床以及各种专用铣床。 铣床的主运动为主轴带动刀
15、具的旋转运动，进给运动为工件相对铣刀的移动，即工作台的进给运动，有工作台水平左右（纵向），前后（横向）以及上下（垂直）方向的运动以及圆形工作台的旋转运动。,4.2 铣床的电气控制分析,4.2.1铣床的主要工作情况,X62W卧式万能铣床的结构,4.2.2 X62W型卧式铣床主要结构及运动形式,X62W卧式万能铣床由床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和 升降台等部件组成。可以实现七个方向的运动：,升降台的上下移动，一般称为垂直运动。,溜板沿水平导轨作平行于主轴轴线方向的前后运动，一般称横向进给。,工作台沿回转台上的导轨作垂直于轴线方向的左右移动，一般称为纵向移动, 倾斜方向进给，以加工螺旋槽。,X
16、62W型铣床有三种运动，即主运动、进给运动和辅助运动。主运动：主轴带动铣刀的旋转运动；进给运动：加工过程中工作台带动工件在三个相互垂直方向上的直线运动；辅助运动：工作台在三个互相垂直方向上的快速直线运动，以及工作台的旋转运动。,4.2.3 X62W型卧式铣床电气控制线路分析,1X62W型万能铣床的主轴与工作台各自采用单独的笼型异 步电动机拖动。2主轴电动机空载起动，采用直接起动。为完成顺铣和逆 铣，要求有正反转。3主轴电动机有停车制动控制。,4工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由同一台进 给电动机拖动，三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现，同 一时间只允许工作台向一个方向移动，故三
17、个方向的运动之间应有 完善的联锁保护。,5X62W型万能铣床通过吸合一个快速电磁铁的方法来改变 传动链的传动比从而实现快速移动。6要求圆工作台旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个 方向的直线运动之间有联锁保护控制。,7X62W型铣床采用机械方式变速。要求主轴或进给变速时 电动机进行冲动（短时转动）控制。8主轴旋转与工作台进给之间应有起停顺序联锁控制，9冷却泵由一台电动机拖动，供给铣削时的冷却液。10为操作方便，机床的起、停要求两处控制。,X62W型万能铣床电气控制电路见下页。（一）主电路分析万能铣床主电路共有三台电动机，其中M1为主轴拖动电 动机，M2为工作台进给拖动电动机，M3为冷却泵电动
18、机。,1控制电路电源 由控制变压器TC的110V副边供给。,（二）控制电路分析,X62W型铣床电气控制电路,2主轴电动机M1的控制,（1）主轴电动机M1的起动,SQ7处于不受力,SA4扳到主轴所需要的旋转方向,起动前准备,起动：,主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄、SQ7行程开关和 变速数字盘的机电联合控制实现的。既可以停车变速，又可以运行 时变速。,（2）主轴电动机M1的停车制动,停车：,（3）主轴变速时的冲动控制,当需要对主轴变速时，操作过程是：,总之，主轴变速冲动过程就是SQ7行程开关短时受压又恢复原 状、主轴短时低速运转，与机械变速严密配合的过程。当主轴重新 起动后，就会按新的转速运
19、行。,3工作台进给电动机M2的控制,转换开关SA1是用来控制圆工作台接通与停止的主令电器， 当圆工作台使用或停用时SA1的状态 如表3-1所示（“+”表示触头接通，“-”表示触头断开）。,表3-1 圆工作台转换开关工作状态,注意：万能铣床要求在主轴电动机起动后，才能起动进给电 动机。所以电路原理图设计为主轴电动机M1的控制接触器KM1动作 后，由其辅助常开触头（从13号线）把工作台进给运动控制电路的 电源接通，即KM1得电，工作台才能运动。,由工作台纵向操纵手柄来控制。手柄有三个位置：向右、向左、 中间。工作台纵向操纵手柄在不同位置会压到SQ1、SQ2两个行程 开关，这些行程开关的工作状态见下
20、表。,（1）工作台左右（纵向）运动的控制：,工作台纵向行程开关工作状态,工作台移动的前提条件是“主轴已启动”，即13号线得电。,向右移动：,向左移动：,（2）工作台的上下（升降）和前后（横向）运动的控制：工作台的上下运动和前后运动由十字复式操纵手柄来控制。此手柄有五个位置，即上、下、前、后和中间位置。工作台横向、升降行程开关工作状态见下表。,工作台升降、横向行程开关工作状态,升降及横向操 纵手柄,触点,向上运动：,向下运动：,注意：对电路分析来说，工作台的“向前”与“向下”运动使用的是同一个电流通路；而“向后”与“向上”运动在控制电路上也没有区别。与十字手柄联动的机械机构会相应切换垂直运动和横
21、向运动传动链，区分两种不同的运动。,（3）工作台进给运动时的变速冲动控制：,工作台在以上六个方向的运动均可以实现多个速度的运行。其变速过程与主轴变速过程相类似。变速必须在进给电动机停止时进行。,（4）工作台的快速移动控制：在纵向、横向和垂直六个方向上工作台均可以快速移动，快速移动是由快速移动电磁铁YA控制的。,（5）工作台各运动方向的联锁：由于工作台在同一时间内，只允许向一个方向运动，这种连锁是利用机械和电气的方法来实现的。例如工作台向左、向右控制，是同一手柄操作的，手柄本身起到左右运动的机械联锁作用。而工作台的纵向与横向、升降运动的联锁，则是利用电气方法来实现的。,其旋转速度也可通过蘑菇状变
22、速手轮进行调节。,（6）圆工作台控制：,工作台纵向及十字操作手柄都应置于中间位置！,SA1扳到“接通圆工作台”位置,按下SB3或SB4,M1起动,圆工作台单向运转,电流路径为：13SQ62SQ42SQ32SQ12SQ22SA12KM4线圈KM3常闭触头19,4冷却泵电动机M3的控制 将转换开关SA2合上，接触器KM6线圈得电吸合，冷却泵电动机M3起动，通过机械机构将冷却液输送到机床切削部分。5照明电路 机床照明由变压器TC供给36V安全电压，并由开关SA3控制。6保护环节 由FU1、FU2实现主电路的短路保护，FU3作为照明电路的短路保护，FU4实现控制电路的短路保护。,1电气控制电路与机械配
23、合相当密切，因此分析中要详细了解机械机构与电气控制的关系。2运动速度的调整主要是通过机械方法，因此简化了电气控制系统中的调速控制电路，但机械结构就相对比较复杂。3控制电路中设置了变速冲动控制，从而使变速顺利进行。4采用两地控制，操作方便。5具有完整的电气联锁，并具有短路、零压、过载及行程限位保护环节，工作可靠。,4、X62W卧式铣床电气控制电路的特点,五 T68型卧式镗床的电气控制线路分析,一、卧式镗床的主要结构及运动情况由结构，卧式镗床的运动大致有三种：主运动：镗轴的旋转运动与花盘的旋转运动；进给运动：镗轴的轴向进给，花盘刀具沿溜板的径向进给，镗头架的垂直进给，工作台的横向进给与纵向进给；辅
24、助运动：工作台的回旋，后立柱的纵向移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。,二、卧式镗床电力拖动及控制要求 T68型卧式镗床控制要求如下：1T68型卧式镗床采用机电联合调速。2进给运动要求主电动机能正反转。3为机床调整方便，主轴能作正反向低速点动。4为使主轴迅速准确停车，主轴电动机应具有制动措施，本机床采用电磁铁带动的机械制动装置。5为缩短时间，各工作进给应能快速移动，由另一台快速移动电动机拖动。6由于镗床运动部件较多，应设置必要的联锁和保护，并使操作尽量集中。,三、T68型卧式镗床的电气控制电路分析T68型卧式镗床电气控制电路见下页。1主电路分析T68型卧式镗床有两台电动机，M1为主电动机，
25、M2为快速移动电动机。其中M1为一台4/2极的双速电动机。2.控制电路分析合上QS后，变压器TC向控制电路供电，控制电路主要用于实现主轴电动机正反转控制、点动控制、制动控制及转速控制，实现快速移动电动机的点动控制。,反向点动过程相同，请自行分析。,(1)主轴电动机的点动控制,变速手柄置于低速位置，此时SQ1不受力。,（2）主轴电动机的起动控制,1）低速起动控制,变速手柄置于低速,SQ1不受力,按下SB3,KM1得电自锁,KM3、YB得电,M1接成三角形低速正向起动,反向连续运行个过程类似。,2）高速起动控制,变速手柄位于高速位置,SQ1动作,按下SB3,KM1得电自锁,KM3 YB得电,KT线
26、圈得电,M1低速正转起动,计时时间到,KM3失电,KM4 KM5,得电自锁,M1接成双星型正向高速运行,图3-7,T68型卧式镗床采用电磁操作的机械制动装置，主电路中的YB为制动电磁铁的线圈，无论M1正转或反转，YB线圈均通电吸合，松开电动机轴上的制动轮，电动机自由起动。当按下停止按钮SB1时，KM1、KM3、YB线圈均断电，在强力弹簧的作用下，将制动带紧箍在制动轮上，电动机迅速停车。,（3）主轴电动机的停车和制动控制,（4）主轴变速和进给变速控制,主轴变速和进给变速可以在电动机M1运行时进行。,主轴变速手柄拉出,SQ2动作,M1停车,主轴速度选择好,手柄复位,SQ2复位,M1自动低速起动运行
27、,进给变速过程与上相似。,（5）镗头架、工作台快速移动的控制,由快速电动机M2经传动机构拖动镗头架和工作台作各种快速移动。,控制变压器的一组副边绕组向照明电路提供36V安全电压。照明灯EL由开关SA1控制。熔断器FU3作照明电路的短路保护，FU4用作指示电路的短路保护。,3.照明电路,4.机床的联锁和保护,T68卧式镗床工作台或主轴箱在自动进给时，设置了两个行程开关SQ3和SQ4，以实现联锁保护。,1.主轴与进给电动机M1为双速电机。2.电动机M1能可逆运行，并可正反向点动及制动。3.主轴和进给变速均可在运行中进行。只要进行变速，M1电动机就停止，变速完成后，可自动低速起动，使变速过程顺利进行
28、。4.主轴箱及工作台与主轴以单独的电动机M2拖动其快速移动。它们之间的进给有机械和电气联琐保护。,四、T68卧式万能镗床电气控制电路的特点,六 起重机械电气控制线路分析,一、起重机械概述,1 用途和分类,按其结构可分,按起吊的重量可分,桥式起重机,门式起重机,塔式起重机,旋转起重机,缆索起重机,小型为510t,中型1050t,重型50t以上,2.桥式起重机的结构及运动情况,1驾驶室 2辅助滑线架 3交流磁力控制盘 4电阻箱 5起重小车 6大车拖动电动机 7端梁 8主滑线 9主梁,桥式起重机由桥架，装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。 （1）桥架：由主梁9、端梁走台7等几部分组
29、成。主梁跨架在车间上空，其两端连有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架的一头装有大车移行机构6、电气箱3、起吊机构和小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架的一头装有驾驶室，另一头装有引入电源的主滑线。 （2）大车移行机构：大车移行机构是由驱动电动机、制动器、传动轴（减速器）和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中驱动和分别驱动两种。整个起重机在大车移动机构驱动下，可沿车间长度方向前后移动。 （3）小车运行机构：由小车架、小车移行机构和提升机构组成。小车架由钢板焊成，其上装有小车移行机构、提升机构、栏杆及提升限位开关。小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。在小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关；运动形
30、式:大车拖动电动机驱动的前后运动，小车拖动电动机驱动的左右运动以及由提升电动机驱动的重物升降运动三种形式，每种运动都要求有极限位置保护。,3桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求：通常起重机械的工作条件通常十分恶劣，而且工作环境变化大，大都是在粉尘大、高温、高湿度或室外露天场所等环境中使用。其工作负载属于重复短时工作制。由于起重机的工作性质是间歇的（时开时停，有时轻载，有时重载），要求电动机经常处于频繁起动、制动、反向工作状态，同时能承受较大的机械冲击，并有一定的调速要求。为此，专门设计了起重用电动机，它分为交流和直流两大类，交流起重用异步电动机有绕线和笼型两种，一般在中小型起重机上用交流异步电
31、动机，直流电动机一般用在大型起重机上。为了提高起重机的生产率及可靠性，对其电力拖动和自动控制等方面都提出了很高要求：（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。（2）具有一定的调速范围，对于普通起重机调速范围一般为3：1，而要求高的地方则要求达到5：110：1。（3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此应将速度分为几档，以便灵活操作。,（4）提升第一档的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免过大的机械冲击，这一档的电动机的起动转矩不能过大，一般限制在额定转矩的一半以下。（5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转矩可以是电
32、动转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。（6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。（7）要有完备的电气保护与联锁环节。由于起重机使用很广泛，控制设备已经标准化。根据拖动电动机容量的大小，常用的控制方式有两种：一种是采用凸轮控制器直接去控制电动机的起停、正反转、调速和制动。这种控制方式由于受到控制器触点容量的限制，故只适用于小容量起重电动机的控制。另一种是采用主令控制器与磁力控制屏配合的控制方式，适用于容量较大，调速要求较高的起重电动机和工作十分繁重的起重机。对于15t以上的桥式起重机，一般同时采用两种控制
33、方式，主提升机构采用主令控制器配合控制屏控制的方式，而大车小车移动机构和副提升机构则采用凸轮控制器控制方式。,二.凸轮控制器控制线路分析,接触器KM控制电动机起动和停止。控制器的不同控制位置,转子各相电路接入不同的电阻，实现一定范围的调速。,凸轮控制器控制电动机的机械特性,（1）主电路分析 QS为电源开关，KI为过电流继电器，用于过载保护，YA为三相电磁制动抱闸的电磁铁，YA断电时，在强力弹簧作用下制动器抱闸紧紧抱住电动机转轴进行制动，YA通电时，电磁铁吸动抱闸使之松开。三相电动机有接触器KM进行起动和停止控制，电动机转子回路串联了几段三相不对称电阻。在控制器的不同控制位置，凸轮控制器控制转子
34、各相电路接入不同的电阻，以得到不同的转速，实现一定范围的调速。在电动机定子回路中，三相电源进线中的有一相直接引入，其它两相经凸轮控制器控制，当控制器手柄位于左边15档与位于右边15档的区别是两相电源互换，实现电动机的电源的相序的改变，达到正转与反转控制目的。电磁制动器YA与电动机同时得电或失电，从而实现停电制动。凸轮控制器操作手柄使电动机的定子和转子电路同时处在左边或右边对应各档控制位置。左右两边15档转子回路接线完全一样。当操作手柄处于第一档时，各对触点都不接通，转子电路电阻全部接入，电动机转速最低。而处在第五档时，五对触点全部接通，转子电路电阻全部短接，电动机转速最高。,（2）控制电路分析
35、 凸轮控制器的另外三对触点串接在接触器KM的控制回路中，当操作手柄处于零位时，触点1-2、3-4、4-5接通，此时若按下SB则接触器得电吸合并自锁，电源接通，电动机的运行状态由凸轮控制器控制。（3）保护联锁环节分析 本控制线路有过电流、失压、短路、安全门、极限位置及紧急操作等保护环节。其中主电路的过电流保护由串接在主电路中的过电流继电器KI来实现，其控制触点串接在接触器KM的控制回路中，一旦发生过电流，KI动作，KM释放而切断控制回路电源，起重机便停止工作。由接触器KM线圈和0位触点串联来实现失压保护。操作中一旦断电，接触器释放，必须将操作手柄扳回零位，并重新按起动按钮方能工作。控制电路的短路
36、保护是由FU实现的，串联在控制电路中的SA1、SQ1、SQ2及SQ3分别是紧急操作、安全门开关及提升机构上极限位置与下极限位置保护行程开关。,三.主令控制器控制线路分析,KM0、KM1分别实现提升电机的正转与反转。 KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8实现转子电路串入不同的电阻，调节转速。,1主电路分析LK1-1290型主令控制器共有12对触点，提升、下降各有六个控制位置。通过12对触点的闭合与分断组合去控制定子电路与转子回路的接触器，决定电动机的工作状态（转向、转短、转速等），使主钩上升、下降，高速及低速运行。KM0与KM1为吊钩电动机正反转控制接触器（控制吊钩升降），YA为三相制
37、动电磁铁，KI1为过电流保护继电器，电动机转子电路中共有七段对称连接的电阻，其中前两段为反接制动电阻，由接触器KM3、KM4控制，后四段为起动加速调速电阻，分别由接触器KM5KM8控制,当KM3KM8依次闭合时，电动机的转子回路中所串入的电阻依次减小。,与主令控制器的各控制位置相对应的电动机的机械特性如右图。,2控制电路分析1）正转提升控制先合上QS1、QS2，主电路、控制电路上电，当主令控制器操作手柄置于0位时，SA1闭合，使电压继电器KV吸合并自锁，控制线路便处于准备工作状态。当控制手柄处于工作位置时，虽然SA1断开，但不影响KV的吸合状态。正转提升有六个控制位置，当主令控制器操作手柄转到
38、上升第1位时，SA3、SA4、SA6、SA7闭合，接触器KM0，、KM2、KM3得电吸合，电动机接上正转电源，制动电磁铁同时通电，松开电磁抱闸，由于转子电路中KM3的触点短接一段电阻，所以电动机是工作在第一象限特性曲线1上，对应的电磁转矩较小，一般吊不起重物，只作张紧钢丝绳和消除齿轮间隙的预备起动级。当控制手柄依次转到上升第2、3、4、5、6位时，控制器触点SA8SA12相继闭合，依次使KM4、KM5、KM6、KM7、KM8通电吸合，对应的转子电路逐渐短接各段电阻，电动机的工作点从第2条特性向第3、第4、第5并最终向第6条特性过渡，提升速度逐渐增加，可获得五种提升速度。,2）下降操作控制 下降
39、控制也有六个位置，根据吊钩上负载的大小和控制要求，分三种情况。 （1）C位（第一档）用于重物稳定停于空中或在空中作平移运动。由图可知，此时主令控制器的SA3、SA6、SA7、SA8闭合，使KM0、KM3、KM4通电吸合，电动机定于正向通电，转子短接两段电阻，产生一个提升转矩。而此时KM2未通电，因此电磁抱闸对电动机起制动作用，此时电磁抱闸制动力矩加上电动机产生的提升转矩与吊钩上重物力矩相平衡，使重物能安全停留在空中。该操作档的另一个作用是在下放重物时，控制手柄由下降任一位置扳回零位时，都要经过第一档，这时既有电动机的倒拉反接制动，又有电磁抱闸的机械制动，在两者共同作用下，可以防止重物的溜钩，以
40、实现准确停车。下降C位电动机转子电阻与提升第2位相同，所以该档机械特性为上升特性2及在第四象限的延伸。,（2）下降第1、2位用于重物低速下降。操作手柄在下降第1、2位，SA4闭合，KM2和YA通电，制动器松开，SA8、SA7相继断开，KM4、KM3相继断电释放，电动机转子电阻逐渐加入，使电动机产生的制动力矩减小，进而使电动机工作在不同速度的倒拉反接制动状态。获得两级重载下降速度，其机械特性如第四象限的1、2两条特性所示。必须注意，只有在重物下降时，为获得低速才能用这两档，倘若空钩或下放轻物时操作手柄置于第1、2位，非但不能下降，而且由于电动机产生的提升转矩大于负载转矩，还会上升。（3）下降第3
41、、4、5位为强力下降。当操作手柄在下降第3、4、5位置时，KM1及KM2得电吸合，电动机定子反向通电，同时电磁抱闸松开，电动机产生的电磁转矩与吊钩负载力矩方向一致，强迫推动吊钩下降，故称为强力下降，适用于空钩或轻物下降，因为提升机构存在一定摩擦阻力，空钩或轻载时的负载力矩不足以克服摩擦转矩自动下降。从第3位到第5位，转子电阻依次切除，可以获得三种强力下降速度，电动机的工作特性，对应于第三象限的3、4、5三条特性曲线。,3控制电路的保护环节由于起重机控制是一种远距离控制，很可能发生判断失误。例如实际上是一个重物下降，而司机估计不足，以为是轻物，而将操作手柄扳到下降第5位，以高速下放重物是危险的。
42、为此，在控制电路中，采用KM1和KM8常开触点串联使KM8通电后自锁，转换中经4、3位时，KM8保持吸合，电动机始终运行在下降特性5上，由d点经e点平稳过渡到f点，最后稳定在低速下降状态，避免超高速下降出现危险。在下降第3位转到第2位时，SA5断开，SA6接通，KM1断电，KM0通电吸合，电动机由电动状态进入反接制动状态。为了避免反接时的冲击电流和保证正确进入第2位的反接特性，采用KM8常闭触点和KM0常开触点并联的联锁触点，以保证在KM8常闭触点复位后，KM0才能吸合并自锁。防止由于KM8主触点因电流过大而烧结，使转子短路。控制电路中采用了KM0、KM1、KM2常开触点并联，是为了在下降第2
43、位、第3位转换过程中，避免高速下降瞬间机械制动引起强烈震动而损坏设备和发生人身事故。其它控制保护叙述从略。该线路还具有零位保护、零压保护、过电流保护及上限位置保护的作用。,七 电气控制系统的设计,7.1 电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序7.2 电气原理电路设计的方法与步骤7.3 电控线路设计的主要参数计算和元器件选择7.4 电气控制装置的工艺设计,生产机械电气控制系统的设计，包含两个基本内容：一个是原理设计，即要满足生产机械和工艺的各种控制要求; 另一个是工艺设计，即要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，工艺设计决定电气控制系
44、统是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点，所以电气控制系统设计要全面考虑两方面的内容。,电气控制系统的设计,在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分析能力之后，设计者应能举一反三，对受控生产机械进行电气控制系统的设计并提供一套完整的技术资料。本章讨论电气控制系统的设计过程和具有共性的设计问题。,7.1 电气控制系统设计的一般原则、基本内容和设计程序,一、电气控制系统设计的一般原则1最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。2设计方案合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维
45、修，不要盲目追求高指标和自动化。3机械设计与电气设计应相互配合。许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。4确保控制系统安全可靠地工作。,电气控制系统设计的基本任务是根据控制要求设计、编制出设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、资料等。图纸包括电气原理图、电气系统的组件划分图、元器件布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图、电器元件安装底板图和非标准件加工图等，另外还要编制外购件目录、单台材料消耗清单、设备说明书等文字资料。,二、电气控制系统设计的基本任务、内容,电气控制系统设计的内容主要包含原理设计
46、与工艺设计两个部分：1、原理设计内容（l）拟订电气设计任务书。（2）确定电力拖动方案，选择电动机。（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。（4）选择电器元件，制订元器件明细表。（5）编写设计说明书。2、工艺设计内容（l）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。（2）设计组件布置图、安装图和接线图。（3）设计电气箱、操作台及非标准元件。（4）列出元件清单。（5）编写使用维护说明书。,1、拟订设计任务书设计任务书是整个电气控制系统的设计依据，又是设备竣工验收的依据。由技术领导部门、设备使用部门和任务设计部门等共同完成。电气控制系统的设计任务书中，主要包括以下内容： （1）设备名称、用途、基本结构
47、、动作要求及工艺过程介绍。 （2）电力拖动的方式及控制要求等。 （3）联锁、保护要求。 （4）自动化程度、稳定性及抗干扰要求。 （5）操作台、照明、信号指示、报警方式等要求。 （6）设备验收标准。 （7）其它要求。,三、电气控制系统设计的一般步骤,2、确定电力拖动方案电力拖动方案选择是电气控制系统设计的主要内容之一。,主要从几个方面考虑电力拖动方案： （1）拖动方式的选择：电力拖动方式，独立拖动？集中拖动？ （2）调速方案的选择：大型、重型设备的主运动和进给运动，应尽可能采用无级调速，有利于简化机械结构、降低成本；精密机械设备为保证加工精度也应采用无级调速；对于一般中小型设备，在没有特殊要求时
48、，可选用经济、简单、可靠的三相笼型异步电动机。 （3）电动机调速性质要与负载特性适应恒功率负载？恒转矩负载？在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速特性与生产机械的负载特性相适应，使电动机得到充分合理应用。,3、拖动电动机的选择基本原则（1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。（2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。（3）根据工作环境选择电动机的结构型式。,4、选择控制方式控制方式要实现拖动方案的控制要求。随着现代电气技术的迅速发展，生产机械电力拖动的控制方式从传统的继电接触器控制向PLC控制、CNC控制、计算机网络控制等方面发展，控制方式越来越多。控制方式的选择应在经济、安全的前提下，
49、最大限度地满足工艺的要求。,5、设计电气控制原理图，合理选用元器件，编制元器件明细表。6、设计电气设备的各种施工图纸。7、编写设计说明书和使用说明书。,一、电气控制原理电路的基本设计方法电气控制原理电路设计的方法有分析设计法和逻辑设计法。1、分析设计法分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节（单元电路）或将比较成熟的电路按其联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整线路。当没有现成的典型环节时，可根据控制要求边分析边设计。,7.2 电气控制原理电路设计的方法与步骤,优点：是设计方法简单，无固定的设计程序，它是在熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分
50、析电气控制电路能力的基础上进行的，容易为初学者所掌握，在电气设计中被普遍采用； 缺点：是设计出的方案不一定是最佳方案，当经验不足或考虑不周全时会影响线路工作的可靠性。设计时，应反复审核电路工作情况，有条件时还应进行模拟试验，发现问题及时修改，直到电路动作准确无误，满足生产工艺要求为止。,2、逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数来进行电路设计，从生产机械的拖动要求和工艺要求出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触点的闭合与断开，主令电器的接通与断开看成逻辑变量，根据控制要求将它们之间的关系用逻辑关系式来表达，然后再化简，做出相应的电路图。逻辑设计法的优点是能获得理想、经济的方案，但这种方法设计难度较大，整个设计过程较复杂，还要涉及一些新概念，因此，在一般常规设计中，很少单独采用。,
