【正文】 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(duì)于電動(dòng)機(jī)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。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(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 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(shí)，使它動(dòng)作，以改變控制電路的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)既定的控制或保護(hù)的目的。 （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(shí)，其電氣輸出電路被接通或阻斷的一種自動(dòng)電器。 CJ10 系列交流接觸器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)見表 63。 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(diǎn)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(dòng)機(jī)（或）其他負(fù)載的功率和操作情況來確定接觸器主觸點(diǎn)的電流等級(jí)； （ 4） 接觸器線圈的電流種類和電壓等級(jí)應(yīng)與控制電路相同； （ 5） 觸點(diǎn)數(shù)量和種類應(yīng)滿足電路和 控制電路的要求。頻繁動(dòng)作的負(fù)載，考慮到操作線圈的溫升，宜選用直流勵(lì)磁操作的接觸器。 交流接觸器型號(hào)的含義： 28 選用時(shí)，一般交流負(fù)載用交流接觸器，直流負(fù)載用直流接觸器。 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 。銜鐵帶動(dòng)觸電系統(tǒng)動(dòng)作，使常閉觸電斷開，常開觸點(diǎn)閉合。 接觸器由電磁機(jī)構(gòu)、觸電系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件四部分組成。 （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(dòng)機(jī)）的自動(dòng)控制電器。 也可用下列公式選擇： II ? () 27 式中 mI —— 可能出現(xiàn)的最大電流。 ② 、 對(duì)于頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，上述系數(shù)應(yīng)增為 ~3 。這樣就不能按其額定電流來選，采用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法選用。 （ 2） 負(fù)載有尖峰電流。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心 。 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(jí)和熔體的額定電流。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(huì)熔斷，可以繼續(xù)使用。串聯(lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時(shí)，熔體自身發(fā)熱而熔斷，從而對(duì)電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備及家用電器起到保護(hù)作用。使用時(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時(shí)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(hù)作用。熔斷體一般由熔點(diǎn)低、易于熔斷、導(dǎo)電性良好的合 金材料制成。熔斷器是一種過電流保護(hù)電器。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一定時(shí)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(jì)代號(hào) 殼架等級(jí)額定電流 級(jí)數(shù) 3 級(jí) 液壓式電磁脫扣器 配 電保護(hù)用過電流脫扣器 26 電流保護(hù)器。 QF2~ QF9 的型號(hào)見元件名細(xì)表。 DZ15 系列型號(hào)意義為： 25 表 61 列出了 DZ15 系列規(guī)格及參數(shù) 。因?yàn)楫?dāng)電路短路時(shí)，若 采用熔斷器保護(hù)， 很有可能只有一相電源的熔斷器熔斷，造成缺相運(yùn)行。 選擇低壓斷路器時(shí)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。因此，低壓斷路器在數(shù)控機(jī) 床上使用越來越廣泛。 （二） 低壓斷路器（ QF）的選擇 低壓斷路器又稱為自動(dòng)空氣開關(guān)，是將控制和保護(hù)的功能合為一體的電器。如防油、防塵、貨源等。 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。 （一） 低壓電器元件選擇的基本原則 選擇低壓電氣元件時(shí)應(yīng)考慮以下方面： 1．根據(jù)對(duì)控制元件功能的要求，確定電氣元件的類型。例如，一臺(tái)初軋機(jī)要用 400 多種、 3300 多件低壓電器進(jìn)行控制。 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(qiáng)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(hù)。 。 當(dāng)有手動(dòng)換刀或自動(dòng)換刀指令時(shí)，經(jīng)過系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈段恍盘?hào)，這時(shí)在圖 53中， PLC 輸出 Y06 有效， KA7 繼電器線圈通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，在圖 52 中， KM5交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點(diǎn)閉合，刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) PLC 輸入點(diǎn)檢測(cè)到指令刀具所對(duì)應(yīng)的刀位信號(hào)時(shí)， PLC 輸出 Y06 有效撤銷，刀架電動(dòng)機(jī)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(diǎn)閉合，在圖 52 中， KM6 交流接觸器線圈通電，交流接觸器主觸點(diǎn)閉合，刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，延時(shí)一定時(shí)間后（該時(shí)間由參數(shù)設(shè)定，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作調(diào)整） PLC 輸出 Y07 有效撤銷， KM6 交流接觸器主觸點(diǎn)斷開，刀架電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)停止， 換刀過程完成。 主軸的啟動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間由主軸變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)定。 圖 5圖 53 為車床的交流控制回路圖和直流控制回路圖。因此，在一般工廠企業(yè)的電氣控制線路設(shè)計(jì)中，邏輯設(shè)計(jì)法僅為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的輔助和補(bǔ)充。 （ 5）對(duì)按邏輯函數(shù)式畫出的控制電路進(jìn)行檢查、化簡(jiǎn)和完善。 21 （ 3）根據(jù)檢測(cè)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。 2．邏輯設(shè)計(jì)法的一般步驟 （ 1）按工藝要求做出工作循環(huán)圖。 （ 4）一般需要進(jìn)行模擬試驗(yàn)。 （ 2）需反復(fù)修改，影響設(shè)計(jì)速度。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)是： （ 1）其設(shè)計(jì)過程是逐步完善的，一般不易獲得最佳設(shè)計(jì)方案。 3．全面檢查所設(shè)計(jì)電路，有條件時(shí)，進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。即本部分就是正確地“選擇”和有機(jī)的“組合”的任務(wù)。 （ 2）然后進(jìn)行控制線路設(shè)計(jì)。 （ 1）首先進(jìn)行主電路設(shè)計(jì)。 2．控制線路設(shè)計(jì)。在工業(yè)企業(yè)現(xiàn) 場(chǎng)，通常采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。 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(dòng)機(jī) 冷卻電動(dòng)機(jī)PE642531QF3 QF4 QF5刀架電動(dòng)機(jī)KM 6RC445WM3KM 5U1 V1WVUQF2 1 3 52 4 6伺服強(qiáng)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(yàn)設(shè)計(jì)法 20 電氣控制線路的設(shè)計(jì)一般分為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法。刀架電動(dòng)機(jī) M3 的過載保護(hù)及短路保護(hù)可由斷路器 QF5 擔(dān)任。主電動(dòng)機(jī) M1 的過載保護(hù)及短路保護(hù)可由斷路器 QF3 擔(dān)任。低壓斷路器 QF1 對(duì)整個(gè)動(dòng)力線路進(jìn) 行過載及短路保護(hù)。先設(shè)計(jì)主電路，主電路有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)電氣傳動(dòng)的特點(diǎn)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(dòng)機(jī)M1 的正反轉(zhuǎn)；交流接觸器 KM4 用來控制冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2 的啟動(dòng)和停止；交流接觸器KM KM6 用來控制刀架電動(dòng)機(jī) M3 的正反轉(zhuǎn)；滅弧器 RC RC2 、 RC3 及 RC4 用來保護(hù)交流接觸器的主觸點(diǎn)，防止當(dāng)主觸點(diǎn)斷開時(shí)，在動(dòng)靜觸點(diǎn)間產(chǎn)生強(qiáng)烈電弧，燒壞主觸點(diǎn)。 （四） 主電路的設(shè)計(jì)分析 圖 51 為車床的主電路。 3．必須注意主線路中的熔斷器保護(hù)、過載保護(hù)、過流保護(hù)及其他安全保護(hù)等元 19 件的選擇與設(shè)置。也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行判斷。 1．確定電動(dòng)機(jī)是全壓起動(dòng)還是降壓起動(dòng)。 表 51 電氣控制線路常用的電源電壓 18 控制線路的類型 常用的電壓值（ V） 電源設(shè)備 交流電力傳動(dòng)的控制系統(tǒng)中控制線路較簡(jiǎn)單 交流 380 、220 直接采樣動(dòng)力電源 交流電力傳動(dòng)的控制系統(tǒng)中控制線路較復(fù)雜 220 、110 采用控制變壓器 照明及信號(hào)指示線路 4 32 6 采用電源變壓器 直流電力傳動(dòng)的控制系統(tǒng) 直流 220 、110 整流器 直流電磁鐵及離合器的控制線路 24 整流器 （三） 主電路的設(shè)計(jì) 對(duì)于三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，主要是根據(jù)工藝 要求來選擇動(dòng)力線路，包括電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制及動(dòng)力線路的保護(hù)環(huán)節(jié)。 （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(yàn)和有關(guān)手冊(cè)進(jìn)行選擇 。無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線，交叉處不能畫黑圓點(diǎn)。如繼電器、接觸器的觸點(diǎn)，按線圈未通電時(shí)的狀態(tài)畫；按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫；控制器按手柄處于零位時(shí)的狀態(tài)畫等。同一電氣元件的各個(gè)部件可以不畫在一起。一般主電路用粗實(shí)線表示，畫在左邊（或上部）；輔助電路用細(xì)實(shí)線表示，畫在右邊（或下部）。主電路就是從電源到電動(dòng)機(jī)繞組的大電流通過的路徑。當(dāng)使用相同類型電器時(shí)，可在文字符 號(hào)后加注阿拉伯?dāng)?shù)字序號(hào)來區(qū)分。 （一） 電氣原理圖繪制的基本規(guī)則 1．原理圖中，所有電動(dòng)機(jī)、電器等元件都采用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)來表示。 （ 6）電主軸。 （ 4）專用變頻電動(dòng)機(jī)配通用變頻器。 （ 2）普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡(jiǎn)易型變頻器。 14715813CP +CP DIR+DIRGN DCN CXS 30CW +CW CCW +CCW 屏蔽層步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置3456CN I / FSH 50806 AAC 80AC 80A +A B +BC +CD +D動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)變壓器AC 1 P380/80電動(dòng)機(jī)電源步進(jìn)電動(dòng)機(jī)指令接口 電源接口 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)接口 圖 42 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的基本接口 2．主軸驅(qū)動(dòng)裝置的選型 主軸驅(qū)動(dòng)裝置的選型與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等其他設(shè)備一樣，需要遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定可靠和易于操作維護(hù)的原則，以整機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)主軸系統(tǒng)的要求和不同類型的主軸系統(tǒng)的 17 特點(diǎn)為依據(jù)。數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)要求包括各軸的進(jìn)給速度、整機(jī)加工精度、加工范圍、傳動(dòng)方式等，它直接對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能提出了要求因此是進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置選型的基礎(chǔ)。 X 軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī) M4 的型號(hào)為 130BYG3502，其相數(shù)為 3，步距角為 ? ，最大靜扭矩為 ； Z 軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī) M5 的型號(hào)為 130BYG5501，為五相混合式，最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)的步距角為 ? 。 根據(jù)以上的原則，我們知道普 通車床 CA6140 的主軸電動(dòng)機(jī) M1 的型號(hào)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(dòng)機(jī)