2.7電氣控制線路設計基礎

電氣控制線路設計是建立在機械結構設計的基礎上，并以能最大限度地滿足機械設備和用戶對電氣控制要求為基本目標。通過對本節的學習，使讀者能夠根據生產機械的工藝要求，設計出合乎要求的、經濟的電氣控制系統。電氣控制線路設計涉及的內容很廣泛，在這一節里將概括地介紹電氣控制線路設計的基本內容。

2.7.1電氣設計的基本內容和一般原則

1.電氣設計的基本內容(1)擬定電氣設計任務書。(2)確定電力拖動方案和控制方案。(3)設計電氣原理圖。(4)選擇電動機、電氣元件，并制定電器元件明細表。(5)設計操作臺、電氣柜及非標準電氣元件。(6)設計機床電氣設備布置總圖、電氣安裝圖，以及電氣接線圖。(7)編寫電氣說明書和使用操作說明書。

2.電氣設計的一般原則(1)最大限度地滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求，這些生產工藝要求是電氣控制設計的依據。(2)在滿足控制要求前提下，設計方案力求簡單、經濟、合理，不要盲目追求自動化和高指標。力求控制系統操作簡單、使用與維修方便。(3)正確、合理地選用電器元件，確保控制系統安全可靠地工作。同時考慮技術進步、造型美觀。(4)為適應生產的發展和工藝的改進，在選擇控制設備時，設備能力留有適當余量。

2.電氣設計的一般原則(1)最大限度地滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求，這些生產工藝要求是電氣控制設計的依據。(2)在滿足控制要求前提下，設計方案力求簡單、經濟、合理，不要盲目追求自動化和高指標。力求控制系統操作簡單、使用與維修方便。(3)正確、合理地選用電器元件，確保控制系統安全可靠地工作。同時考慮技術進步、造型美觀。(4)為適應生產的發展和工藝的改進，在選擇控制設備時，設備能力留有適當余量。

3.電力拖動方案確定的原則所謂電力拖動方案是指根據生產機械的精度、工作效率、結構、運動部件的數量、運動要求、負載性質、調速要求以及投資額等條件去確定電動機的類型、數量、傳動方式及擬訂電動機的起動、運行、調速、轉向、制動等控制要求。（1）確定拖動方式電力拖動方式有兩種：1)單獨拖動一臺設備只有一臺電動機拖動。2)多電動機拖動一臺設備由多臺電動機分別驅動各個工作機構，通過機械傳動鏈將動力傳送到達每個工作機構。

3.電力拖動方案確定的原則（2）確定調速方案1)重型或大型設備主運動及進給運動，應盡可能采用無級調速。這有利于簡化機械結構，縮小體積，降低制造成本。2)精密機械設備如坐標鏜床、精密磨床、數控機床以及某些精密機械手，為了保證加工精度和動作的準確性，便于自動控制，也應采用電氣無級調速方案。3)一般中小型設備如普通機床沒有特殊要求時，可選用經濟、簡單、可靠的三相鼠籠式異步電動機，配以適當級數的齒輪變速箱。為了簡化結構，擴大調速范圍，也可采用雙速或多速的鼠籠式異步電動機。在選用三相鼠籠式異步電動機的額定轉速時，應滿足工藝條件要求。

3.電力拖動方案確定的原則

（3）電動機的調速特性與負載特性相適應不同機電設備的各個工作機構，具有各不相同的負載特性，如機床的主軸運動為恒功率負載，而進給運動為恒轉矩負載。在選擇電動機調速方案時，要使電動機的調速特性與負載特性相適應，否則將會引起拖動工作的不正常，電動機不能充分合理的使用。

4.電氣控制方案確定的原則(1)控制方式與拖動需要相適應。(2)控制方式與通用化程度相適應。(3)控制方式應最大限度滿足工藝要求。(4)控制電路的電源應可靠。

影響方案確定的因素較多，最后選定方案的技術水平和經濟水平，取決于設計人員設計經驗和設計方案的靈活運用。

2.7.2電氣設計的設計方法和步驟

1.電氣控制線路設計的一般步驟：(1)根據選定的拖動方案和控制方式設計系統的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術要求和主要技術參數。(2)根據各部分的要求，設計出原理框圖中各個部分的具體電路。在進行具體線路的設計時，一般應先設計主電路，然后設計控制電路、輔助電路、聯鎖與保護環節等。(3)繪制電氣系統原理圖。初步設計完成后，應仔細檢查，看線路是否符合設計要求，并反復修改，盡可能使之完善和簡化。(4)合理選擇電氣原理圖中每一電器元件，并制訂出元器件目錄清單。

2.電氣控制線路的設計例：某機床有左、右兩個動力頭，用以銑削加工，它們各由一臺交流電動機拖動；另外有一個安裝工件的滑臺，由另一臺交流電動機拖動。加工工藝是在開始工作時，要求滑臺先快速移動到加工位置，然后自動變為慢速進給，進給到指定位置自動停止，再由操作者發出指令使滑臺快速返回，回到原位后自動停車。要求兩動力頭電動機在滑臺電動機正向啟動后啟動，而在滑臺電動機正向停車時也停車。

2.電氣控制線路的設計（1）主電路設計動力頭拖動電動機只要求單方向旋轉，為使兩臺電動機同步啟動，可用一只接觸器KM3控制。滑臺拖動電動機需要正、反轉，可用兩只接觸器KMl、KM2控制。滑臺的快速移動由電磁鐵YA改變機械傳動鏈來實現，由接觸器KM4來控制。

2.電氣控制線路的設計（2）控制電路設計控制電路草圖如下圖。

2.電氣控制線路的設計（2）控制電路設計添加連鎖與保護環節后如下圖。

2.電氣控制線路的設計（2）控制電路設計最終完善后如下圖。

3.設計控制線路時應注意的問題

設計具體線路時，為了使線路設計得簡單且準確可靠，應注意以下幾個問題。（1）盡量減少連接導線

3.設計控制線路時應注意的問題（2）正確連接電器的線圈

(a)不合理(b)不合理(c)合理

3.設計控制線路時應注意的問題（3）控制線路中應避免出現寄生電路圖2-40寄生電路

3.設計控制線路時應注意的問題（4）盡可能減少電器數量、采用標準件和相同型號的電器

3.設計控制線路時應注意的問題（5）多個電器的依次動