【正文】 計 對于三相鼠籠式異步電動機，主要是根據(jù)工藝 要求來選擇動力線路，包括電動機的起動、制動、正反轉(zhuǎn)控制及動力線路的保護環(huán)節(jié)。也可以根據(jù)經(jīng)驗公式進行判斷。 （四） 主電路的設(shè)計分析 圖 51 為車床的主電路。低壓斷路器 QF1 對整個動力線路進 行過載及短路保護。刀架電動機 M3 的過載保護及短路保護可由斷路器 QF5 擔(dān)任。在工業(yè)企業(yè)現(xiàn) 場，通常采用經(jīng)驗設(shè)計方法。 （ 1）首先進行主電路設(shè)計。即本部分就是正確地“選擇”和有機的“組合”的任務(wù)。 經(jīng)驗設(shè)計方法的基本特點是： （ 1）其設(shè)計過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳設(shè)計方案。 （ 4）一般需要進行模擬試驗。 21 （ 3）根據(jù)檢測元件狀態(tài)表寫出各程序的特征數(shù) ，并確定分組，設(shè)置中間記憶元件，使各分組所有程序能區(qū)分開。因此，在一般工廠企業(yè)的電氣控制線路設(shè)計中，邏輯設(shè)計法僅為經(jīng)驗設(shè)計法的輔助和補充。 主軸的啟動時間、制動時間由主軸變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定。 。例如，一臺初軋機要用 400 多種、 3300 多件低壓電器進行控制。 2．根據(jù)電氣控制的電壓、電流及功率的 大小來確定元件的規(guī)格，滿足元器件的承載能力及使用壽命。 （二） 低壓斷路器（ QF）的選擇 低壓斷路器又稱為自動空氣開關(guān)，是將控制和保護的功能合為一體的電器。 選擇低壓斷路器時應(yīng)注意： 1．低壓斷路器的額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工 作電壓和工作電流； 2．低壓斷路器的極限通斷能力應(yīng)大于或等于線路的最大短路電流； 3．欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓； 4．過電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于線路的最大負(fù)載電流。 DZ15 系列型號意義為： 25 表 61 列出了 DZ15 系列規(guī)格及參數(shù) 。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一定時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開的原理制成的一種塑料外殼式斷路器 設(shè)計代號 殼架等級額定電流 級數(shù) 3 級 液壓式電磁脫扣器 配 電保護用過電流脫扣器 26 電流保護器。熔斷體一般由熔點低、易于熔斷、導(dǎo)電性良好的合 金材料制成。串聯(lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時，熔體自身發(fā)熱而熔斷，從而對電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備及家用電器起到保護作用。 選擇熔斷器，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電流等級和熔體的額定電流。 （ 2） 負(fù)載有尖峰電流。 ② 、 對于頻繁起動的電動機，上述系數(shù)應(yīng)增為 ~3 。 （四） 接觸器（ KM）的選擇 接觸器是一種用來頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐穾в胸?fù)載（如電動機）的自動控制電器。銜鐵帶動觸電系統(tǒng)動作，使常閉觸電斷開，常開觸點閉合。 交流接觸器型號的含義： 28 選用時，一般交流負(fù)載用交流接觸器，直流負(fù)載用直流接觸器。 2．接觸器的主要選用原則： （ 1）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)（輕任務(wù)、一般任務(wù)或重任務(wù)）來選擇相應(yīng)使用類別的接觸器； （ 2）交流接觸器的額定電壓（指觸點的額定電壓）一般為 500V 或 380V 兩種，應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓； （ 3）根據(jù)電動機（或）其他負(fù)載的功率和操作情況來確定接觸器主觸點的電流等級； （ 4） 接觸器線圈的電流種類和電壓等級應(yīng)與控制電路相同； （ 5） 觸點數(shù)量和種類應(yīng)滿足電路和 控制電路的要求。 （五） 繼電器（ KA）的選擇 繼電器是當(dāng)輸入的物理量達(dá)到規(guī)定值時，其電氣輸出電路被接通或阻斷的一種自動電器。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。一般來講，中間繼電器的觸頭容量與接觸器的輔助觸頭差不多，其額定電流多數(shù)為 5A，對于電動機額定電流不超過 5A 的電氣控制系統(tǒng)，也可以代替接觸器來使用。 1．中間繼電器的選擇。 工作原理是當(dāng)某一輸入量（如電壓、電流、溫度、速度、壓力等）達(dá)到預(yù)定數(shù)值時，使它動作，以改變控制電路的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)既定的控制或保護的目的。 CJ10 系列交流接觸器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)見表 63。頻繁動作的負(fù)載，考慮到操作線圈的溫升，宜選用直流勵磁操作的接觸器。 1．其主要技術(shù)數(shù)據(jù)有： （ 1）電源種 類：交流或直流； （ 2）主觸頭額定電壓、額定電流 。 接觸器由電磁機構(gòu)、觸電系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。 也可用下列公式選擇： II ? () 27 式中 mI —— 可能出現(xiàn)的最大電流。這樣就不能按其額定電流來選，采用經(jīng)驗計算方法選用。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心 。因此，在一定過載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續(xù)使用。使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護電路中，當(dāng)被保護電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，起到保護作用。熔斷器是一種過電流保護電器。 QF2~ QF9 的型號見元件名細(xì)表。因為當(dāng)電路短路時，若 采用熔斷器保護， 很有可能只有一相電源的熔斷器熔斷，造成缺相運行。因此，低壓斷路器在數(shù)控機 床上使用越來越廣泛。如防油、防塵、貨源等。 （一） 低壓電器元件選擇的基本原則 選擇低壓電氣元件時應(yīng)考慮以下方面： 1．根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件的類型。 23 1QF92110642 124 V 6 AVC 1220 B1220 A1低通濾波器 ZL250 V 6 A4321220 B220 A45AC220V300W220 C1 QF8 2110 B110 A1 2M7電柜風(fēng)扇電柜風(fēng)扇M6211 QF7 2110 D1000 WTC 2控制變壓器67AC110V250W 工作燈24 VAC40 WHL24 A24 B24 C100 WAC24V98QF63AC380V2121UV 圖 54 車床的電源線路 （八） 車床電源線路 圖 54 為車床的電源線路， 圖中變壓器 TC2 原邊接三相 AC380V，副邊三組繞組分別提供 AC220V、 AC24V、 AC110V 電壓，其中 AC110V 給交流接觸器線圈和強電柜風(fēng)扇提供電源； AC24V 給工作燈供電； AC220V 通過低通濾波器給伺服模塊、電源模塊、DC24V 電源提供電源； VC1 為 24V 電源，將 AC220V 轉(zhuǎn)換為 DC24V 電源，給世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)、 PLC 輸入 /輸出、 24V 繼電器線圈、伺服模塊、電源模塊提供電源； QF6~QF9 空氣開關(guān)為電路的短路保護。 當(dāng)有手動換刀或自動換刀指令時，經(jīng)過系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈段恍盘?，這時在圖 53中， PLC 輸出 Y06 有效， KA7 繼電器線圈通電，繼電器觸點閉合，在圖 52 中， KM5交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點閉合，刀架電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng) PLC 輸入點檢測到指令刀具所對應(yīng)的刀位信號時， PLC 輸出 Y06 有效撤銷，刀架電動機正轉(zhuǎn)停止；接著 PLC 輸出 Y07 有效， KA8 繼電器線圈通電，繼電器觸點閉合，在圖 52 中， KM6 交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點閉合，刀架電動機反轉(zhuǎn)，延時一定時間后（該時間由參數(shù)設(shè)定，并根據(jù)現(xiàn)場情況作調(diào)整） PLC 輸出 Y07 有效撤銷， KM6 交流接觸器主觸點斷開，刀架電動機反轉(zhuǎn)停止， 換刀過程完成。 圖 5圖 53 為車床的交流控制回路圖和直流控制回路圖。 （ 5）對按邏輯函數(shù)式畫出的控制電路進行檢查、化簡和完善。 2．邏輯設(shè)計法的一般步驟 （ 1）按工藝要求做出工作循環(huán)圖。 （ 2）需反復(fù)修改，影響設(shè)計速度。 3．全面檢查所設(shè)計電路，有條件時，進行模擬試驗，以進一步完善設(shè)計。 （ 2）然后進行控制線路設(shè)計。 2．控制線路設(shè)計。 FU 0設(shè)備界限L1L2L3135電源開關(guān) QF 1246KM 21 3 52 4 6U11 V11 W11M1U1M2KM 4 kW90WRC2 RC3KM 3主軸電動機 冷卻電動機PE642531QF3 QF4 QF5刀架電動機KM 6RC445WM3KM 5U1 V1WVUQF2 1 3 52 4 6伺服強電R2 S2 T2T1S1R1RC 1R S TKM 1(40A)(10A) (15A) (1A ) ( A) TC 1伺服變壓器 W1V1 W11 3 52 4 61 3 52 4 61 3 5642U21 V21 W21U2 V2 W2W2V2U21 3 5642W31V31U31123456123456W3V3U3U3 V3 W3UVW 圖 51 車床的主電路 （五） 控制線路的經(jīng)驗設(shè)計法 20 電氣控制線路的設(shè)計一般分為經(jīng)驗設(shè)計法和邏輯設(shè)計法。主電動機 M1 的過載保護及短路保護可由斷路器 QF3 擔(dān)任。先設(shè)計主電路，主電路有兩臺電動機，根據(jù)電氣傳動的特點及控制要求，由交流接觸器 KM1 用來控制伺服變壓器 TC1；交流接觸器 KM KM3 用來控制主軸電動機M1 的正反轉(zhuǎn)；交流接觸器 KM4 用來控制冷卻泵電動機 M2 的啟動和停止；交流接觸器KM KM6 用來控制刀架電動機 M3 的正反轉(zhuǎn)；滅弧器 RC RC2 、 RC3 及 RC4 用來保護交流接觸器的主觸點，防止當(dāng)主觸點斷開時，在動靜觸點間產(chǎn)生強烈電弧，燒壞主觸點。 3．必須注意主線路中的熔斷器保護、過載保護、過流保護及其他安全保護等元 19 件的選擇與設(shè)置。 1．確定電動機是全壓起動還是降壓起動。 （二） 控制線路電源的選擇 選擇控制線路的電源，可根據(jù)經(jīng)驗和有關(guān)手冊進行選擇 。如繼電器、接觸器的觸點，按線圈未通電時的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關(guān)的觸點按不受外力作用時的狀態(tài)畫；控制器按手柄處于零位時的狀態(tài)畫等。一般主電路用粗實線表示，畫在左邊（或上部）；輔助電路用細(xì)實線表示，畫在右邊（或下部）。當(dāng)使用相同類型電器時，可在文字符 號后加注阿拉伯?dāng)?shù)字序號來區(qū)分。 （ 6）電主軸。 （ 2）普通籠型異步電動機配簡易型變頻器。數(shù)控機床的設(shè)計要求包括各軸的進給速度、整機加工精度、加工范圍、傳動方式等，它直接對進給驅(qū)動系統(tǒng)的性能提出了要求因此是進給驅(qū)動裝置選型的基礎(chǔ)。 根據(jù)以上的原則，我們知道普 通車床 CA6140 的主軸電動機 M1 的型號為 Y132M4，額定功率為 kW，額定電流為 ,額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min；冷卻泵電動機 M2 的 16 型號為 AOB25，額定功率為 90W,額定電流為 ，額定轉(zhuǎn)速為 30000r/min。 ③ 封閉式。 ① 開啟式。 生產(chǎn)機械安裝的位置和場所不同，電動機的工作環(huán)境就不一樣。當(dāng)交流電源為 380V 時，若采用無整流變壓器的三相橋式可控整流電路供電，則直流電動機的額定電壓應(yīng)選為 440V；若采用無整流變壓器的三相半波可控整流電路供電，則直流電動機的額定電壓應(yīng)選為 220V。我國工廠內(nèi)的交流供電電壓，低壓一般為 380V，高壓一般為 10kV。交流伺服電動機則用于中高檔的數(shù)控機床，分辨率可以達(dá)到 ，最高快移速度則在 10m/min 以下，交流伺服電動機的額定轉(zhuǎn)速一般20xxr/min 左右。 ③ 對于只需要幾種速度，而不要求無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，為了 簡化變速機構(gòu)，可選用多速異步電動機（如 YD 系列小型多速異步電動機等）。 電動機類型選擇的基本依據(jù)是在滿足生產(chǎn)機械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。如常年環(huán)境溫度 0? 偏離 +40℃較多時，電動機容量可作相應(yīng)修正。 可根據(jù)機械設(shè)備總體設(shè)計中對機械傳動功率的要求，確定機械設(shè)備拖動用電 動機功率。 目前我國機床設(shè)計制造部門，往往采用這種方法來選擇電動機容量。 （ 3） 起動能力。 （ 2） 過載能力。但是準(zhǔn)確選擇電動機容量是比較困難的，因為機械設(shè)備負(fù)載情況比較復(fù)雜，傳動系統(tǒng)損失也難于計算得十分準(zhǔn)確。 13 四、 電動機和驅(qū)動裝置的選擇 （一） 電動機的選擇 正確選擇電動機具有重要的意義，要在了解電動機發(fā)熱和冷規(guī)律的基礎(chǔ)上，重點掌握電動機容量的選擇，熟悉電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速和形式的選用原則。為加工調(diào)整方便，還具有點動功能。它是 用操縱手柄通過機械的方法來改變主軸旋轉(zhuǎn)方向的。切削加工時，要求車床主軸能在較大范圍內(nèi)變速。 （ 2） 車床的主要結(jié)構(gòu)及運動形式； 教學(xué)型數(shù)控車床的工作原理與普通車床 CA6140 的工作原理相同，車床主要由床身、主軸變速箱、進給變速箱、溜板箱、溜板與刀架、尾架、光杠和絲