电气控制线路设计基础ppt课件.ppt 60页

第3章电气控制线路设计基础返回总目录 电气控制设计的主要内容电力拖动方案的确定、电动机的选择电气控制方案的确定及控制方式的选择电气设计的一般原则保护环节电气控制系统的一般设计方法电气控制线路的逻辑设计方法常用电气元器件的选择电气控制的工艺设计本章小结习题与思考题本章内容 电气控制设计的主要内容一、电气控制线路设计的基本要求(1)熟悉所设计设备电气线路的总体技术要求及工作过程，取得电气设计的基本依据，最大限度地满足生产机械和工艺对电气控制的要求。(2)优化设计方案、妥善处理机械与电气的关系，通过技术经济分析，选用性能价格比最佳的电气设计方案。在满足要求的前提下，设计出简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便的电路。(3)正确合理地选用电气元器件，尽可能减少元器件的品种和规格，降低生产成本。(4)取得良好的MTBF(平均无故障时间)指标，确保使用的安全可靠。(5)设计中贯彻最新的国家标准。二、电气控制系统设计的基本内容电气控制系统设计的基本任务是根据生产机械的控制要求，设计和完成电控装置在制造、使用和维护过程中所需的图样和资料。这些工作主要反映在电气原理和工艺设计中，具体来说，需完成下列设计项目：(1)拟定电气设计技术任务书。(2)提出电气控制原理性方案及总体框图(电控装置设计预期达到的主要技术指标、各种设计方案技术性能比较及实施可能性)。 电气控制设计的主要内容(3)编写系统参数计算书。(4)绘制电气原理图(总图及分图)。(5)选择整个系统的电气元器件，提出专用元器件的技术指标并给出元器件明细表。(6)绘制电控装置总装、部件、组件、单元装配图(元器件布置安装图)和接线图。(7)标准构件选用与非标准构件设计(包括电控箱[柜]的结构与尺寸、散热器、导线、支架等)。(8)绘制装置布置图、出线端子图和设备接线图。(9)编写操作使用、维护说明书。三、电气控制设备的设计步骤电气控制设备设计一般分为3个阶段：初步设计、技术设计和产品设计。1.初步设计初步设计是研究系统和电气控制装置的组成，拟订设计任务书并寻求最佳控制方案的初步阶段，以取得技术设计的依据。初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提出，也可由机械设计人员提出有关机械结构资料和工艺要求，由电气设计人员完成初步设计。这些要求常常以工作循环图、执行元器件动作节拍表、检测元器件状态表等形式提供。在进行初步设计时应尽可能收集国内外同类产品的有关资料进行仔细的分析研究。初步设计应确定以下内容： 电气控制设计的主要内容(1)机械设备名称、用途、工艺过程、技术性能、传动参数及现场工作条件。(2)用户供电电网的种类、电压、频率及容量。(3)有关电气传动的基本特性，如运动部件的数量和用途，负载特性，调速指标，电动机起动、反向和制动要求等。(4)有关电气动作的特性要求，如电气控制的基本方式，自动化程序、自动工作循环的组成、电气保护及联锁等。(5)有关操作、显示方面的要求，加操作台的布置、测量显示、故障报警及照明等要求。(6)电气自动控制的原理性方案及预期的主要技术性能指标。(7)投资费用估算及技术经济指标。初步设计是一个呈报有关部门的总体方案设计报告，是进行技木设计和产品设计的依据。如果整体方案出错将直接导致整个设计的失败。故必须进行认真的可行性分析，并在可能实现的几种方案中根据技术、经济指标及现有的条件进行综合考虑，做出正确决策。 电气控制设计的主要内容2.技术设计在通过初步设计的基础上，技术设计需要完成的内容如下。(1)对系统中某些关键环节和特殊环节作必要的实验，并写出实验研究报告。(2)绘出电气控制系统的电气原理图。(3)编写系统参数计算书。(4)选择整个系统的元器件，提出专用元器件的技术指标，编制元器件明细表。(5)编写技术设计说明书，介绍系统原理、主要技术指标以及有关运行维护条件和对施工安装的要求。(6)绘制电控装置图、出线端子图等。3.产品设计产品设计是根据初步设计和技术设计最终完成的电气控制系统设备的工作图样。产品设计需要完成以下内容：(1)绘制产品总装配图、部件装配图和零件图。(2)绘制产品接线图。(3)进行图样的标准化审核。一般来说，电气控制装置的设计应按以上3个阶段进行，每个阶段中的某些内容可根据设计项目的具体情况有所调整。 电力拖动方案的确定、电动机的选择所谓电力拖动方案是指根据生产机械的精度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等条件去确定电动机的类型、数量、传动方式及拟订电动机的起动、运行、调速、转向、制动等控制要求。它是电气设计的主要内容之一，作为电气控制原理图设计及电气元器件选择的依据，是以后各部分设计内容的基础和先决条件。一、确定拖动方式1.单独拖动单独拖动就是一台设备只由一台电动机拖动。2.分立拖动通过机械传动链将动力传送到达每个工作机构，一台设备由多台电动机分别驱动各个工作机构。电气传动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多台电动机的拖动方式，以缩短机械传动链，提高传动效率，便于自动化和简化总体结构。因而在选择时应根据生产工艺及机械结构的具体情况决定电动机的数量。 电力拖动方案的确定、电动机的选择二、确定调速方案不同的对象有不同的调速要求。为了达到一定的调速范围，可采用齿轮变速箱、液压调速装置、双速或多速电动机以及电气的无级调速传动方案。无级调速有直流调压调速、交流调压调速和变频变压调速。目前，变频变压调速技术的使用越来越广泛，在选择调速方案时，可参考以下几点：(1)重型或大型设备主运动及进给运动，应尽可能采用无级调速。这有利于简化机械结构，缩小设备体积降低设备制造成本。(2)精密机械设备如坐标镗床、精密磨床、数控机床以及某些精密机械手，为了保证加工精度和动作的准确性，便于自动控制，也应采用电气无级调速方案。(3)一般中小型设备如普通机床没有特殊要求时，可选用经济、简单、可靠的三相笼型异步电动机，配以适当级数的齿轮变速箱。为了简化结构，扩大调速范围，也可采用双速或多速的笼型异步电动机。在选用三相笼型异步电动机的额定转速时，应满足工艺条件要求。 电力拖动方案的确定、电动机的选择三、电动机的选择和电动机的起动、制动和反向要求1.电动机的选择电动机的选择包括电动机的种类、结构形式、额定转速和额定功率。1)根据生产机械的调速要求选择电动机的种类和转速首先，只要能满足生产需要，则都应采用异步电动机；仅在起动、制动和调速不满足要求时才选用直流电动机。随着电力电子及控制技术的发展，交流调速装置的性能和成本已能与直流调速装置相媲美，交流调速的应用范围越来越广泛。另外，在需要补偿电网功率因数及稳定工作时，应优先考虑采用同步电动机；在要求大的起动转矩和恒功率调速时，常选用直流串级电动机。2)根据工作环境选择电动机的结构电动机的结构形式应当适应机械结构的要求。考虑到现场环境，可选用开启式、防护式、封闭式、防腐式甚至是防爆式电动机。3)根据生产机械的功率负载和转矩负载选择电动机的额定功率首先根据生产机械的功率负载图和转矩负载图预选一台电动机；然后根据负载进行发热校验，用检验的结果修正预选的电动机，直到电动机容量得到充分利用(电动机的稳定温升接近其额定温升)；最后再校验其过载能力与起动转矩是否满足拖动要求。 电力拖动方案的确定、电动机的选择2.电动机起动、制动和反向要求一般说来，由电动机完成设备的起动、制动和反向要比机械方法简单容易。因此，机电设备主轴的起动、停止、正反转运动调整操作，只要条件允许最好由电动机完成。机械设备主运动传动系统的起动转矩一般都比较小。因此，原则上可采用任何一种起动方式。对于它的辅助运动，在起动时往往要克服较大的静转矩，必要时也可选用高起动转矩的电动机，或采用提高起动转矩的措施。另外，还要考虑电网容量。对电网容量不大而起动电流较大的电动机，一定要采用限制起动电流的措施，如串入电阻降压起动等，以免电网电压波动较大而造成事故。传动电动机是否需要制动，应视机电设备工作循环的长短而定。对于某些高速高效金属切削机床，宜采用电动机制动。如果对于制动的性能无特殊要求而电动机又需要反转时，则采用反接制动可使线路简化。在要求制动平稳、准确，即在制动过程中不允许有反转可能性时，则宜采用能耗制动方式。电动机的频繁起动、反向或制动会使过渡过程中的损耗增加，导致电动机过载。因此在这种情况下，必须限制电动机的起动、制动电流，或者在选择电动机的类型上加以考虑。 电气控制方案的确定及控制方式的选择一、电气控制方案的可靠性一个系统或产品的质量，一般包括技术性能指标和可靠性指标，设计的可靠性就是使一个系统或产品设计满足可靠性指标。如果一个系统或产品的可靠性不在产品设计阶段进行考虑，没有一些具体的可靠性指标或者产品开发设计人员不懂得可靠性的设计方法，那么保证一个控制系统或产品的可靠性是困难的。需要确定采用何种控制方案时，应该根据实际情况，实事求是地进行设计，既要防止脱离现实的设计，也应避免陈旧保守的设计。要提高控制系统的可靠性，则应把控制系统的复杂性降至保持工作功能所需要的最低限度。也就是说，控制系统应该尽可能简单化、非工作所需的元器件及不必要的复杂结构尽量不用，否则会增加控制系统失效的概率。因此，必须利用可靠性设计的方法，来提高控制系统的可靠程度。二、电气控制方案的确定控制方案应与通用性和专用性的程序相适应。一般的简单生产设备需要的控制元器件数很少，其工作程序往往是固定的，使用中一般不需经常改变原有程序，因此，可采用有触点的继电—接触器控制系统。虽然该控制系统在电路结构上是呈“固定式”的，但它能控制较大的功率，而且控制方法简单，价格便宜，目前仍使用很广。 对于在控制中需要进行模拟量处理及数学运算的，输入/输出信号多、控制要求复杂或控制要求经常变动的，控制系统要求体积小、动作频率高、响应时间快的，可根据情况采用可编程控制、计算机控制方案。在自动生产线中，可根据控制要求和联锁条件的复杂程度不同，采用分散控制或集中控制的方案。但各台单机的控制方案和基本控制环节应尽量一致，以简化设计及制造过程。为满足生产工艺的某些要求，在电气控制方案中还应考虑下述诸方面的问题：采用自动循环或半自动循环、手动调整、工序变更、系统的检测、各个运动之间的联锁、各种安全保护、故障诊断、信号指标、照明及人机关系等。电气控制方案的确定及控制方式的选择 电气设计的一般原则一、应最大限度地实现生产机械和工艺的要求应最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求。设计之前，首先要调查清楚生产要求。不同的场合对控制线路的要求有所不同，如一般控制线路只要求满足起动、反向和制动就可以了，有些则要求在一定范围内平滑调速和按规定的规律改变转速，出现事故时需要有必要的保护及信号预报以及各部分运动要求有一定的配合和联锁关系等。如果已经有类似设备，还应了解现有控制线路的特点以及操作者对它们的反应。这些都是在设计之前应该调查清楚的。另外，在科学技术飞速发展的今天，对电气控制线路的要求越来越高，而新的电气元器件和电气装置、新的控制方法层出不穷，如智能式的断路器、软启动器、变频器等，电气控制系统的先进性总是与电气元器件的不断发展、更新紧密地联系在一起的。电气控制线路的设计人员应不断密切关心电动机、电器技术、电子技术的新发展，不断收集新产品资料，更新自己的知识，以便及时应用于控制系统的设计中，使自己设计的电气控制线路更好地满足生产的要求，并在技术指标、稳定性、可靠性等方面进一步提高。二、控制线路应简单经济在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简单、经济。 电气设计的一般原则(1)控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验过的线路和环节。(2)控制线路应简短。设计控制线路时，尽量缩减连接导线的数量和长度。应考虑到各元器件之间的实际接线。特别要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线。如图3.1所示为连接导线。图3.1(a)是不合理的连线方法，图3.1(b)是合理的连线方法。因为按钮在操作台上，而接触器在电气柜内，一般都将起动按钮和停止按钮直接连接，这样就可以减少一次引出线。(a)不合理连线(b)合理连线图3.1连接导线(3)减少不必要的触点以简化线路。使用的触点越少，则控制线路的出故障机会就越低，工作的可靠性就越高。在简化、合并触点过程中，着眼点应放在同类性质触点的合并上，一个触点能完成的动作，不用两个触点。在简化过程中应注意触点的额定电流是否允许，也应考虑对其他回路的影响。图3.2中列举了一些触点简化与合并的例子。 电气设计的一般原则(a)(b)(c)(d)图3.2触点简化与合并 电气设计的一般原则(4)节约电能。控制线路在工作时，除必要的电器必须通电外，其余的电器尽量不通电，以节约电能。以异步电动机星—三角降压起动的控制线路为例，如图3.3所示。图3.3星—三角降压起动控制线路在电动机起动后，接触器KM3和时间继电器KT就失去了作用，可以在起动后利用KM2的常闭触点切除KM3和KT线圈的电源。 电气设计的一般原则三、保证控制线路工作的可靠和安全为了使控制线路可靠、安全，最主要的是选用可靠的元器件，如尽量选用机械和电气寿命长、结构坚实、动作可靠、抗干扰性能好的电器。同时在具体线路设计中应注意以下几点。1.正确连接电器的线圈交流电器线圈不能串联使用，如图3.4所示。即使外加电压是两个线圈的额定电压之和，也是不允许的。因为两个电器动作总是有先有后，有一个电器吸合动作，它的线圈上的电压降也相应增大，从而使另一个电器达不到所需要的动作电压。因此，两个电器需要同时动作时，其线圈应该并联连接。(a)不合理连接(b)合理连接图3.4线圈不能串联连接 电气设计的一般原则2.应尽量避免电器依次动作的现象在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现象。如图3.5(a)所示，接通线圈KM3要经过KM、KM1、和KM2三对常开触点。若改为图3.5(b)，则每个线圈通电只需经过一对触点，这样可靠性更高。不合理接线(b)合理接线图3.5减少多个电气元器件依次通电3.避免出现寄生电路在控制线路的设计中，要注意避免产生寄生电路(或叫假电路)。如图3.6所示是一个具有指示灯和热保护的电动机正反转电路。在正常工作时，线路能完成正反转起动、停止和信号指示，但当电动机过载、热继电器FR动作时，线路就出现了寄生电路，如图3.6虚线所示。这样使正向接触器KM1不能释放，起不到保护作用。 电气设计的一般原则图3.6寄生电路的产生4.避免发生触点“竞争”与“冒险”现象在电气控制电路中，由于某一控制信号的作用，电路从一个状态转换到另一个状态时，常常有几个电器的状态发生变化。由于电气元器件总有一定的固有动作时间，因此往往会发生不按预订时序动作的情况。触点争先吸合，发生振荡，这种现象称为电路的“竞争”。另外，由于电气元器件的固有释放延时作用，因此也会出现开关电器不按要求的逻辑功能转换状态的可能性，这种现象称为“冒险”。“竞争”与“冒险”现象都造成控制回路不能按要求动作，引起控制失灵，如图3.7所示。 电气设计的一般原则图3.7触点的“竞争”与“冒险”当KA闭合时，接触器KM1、KM2竞争吸合，只有经过多次振荡吸合“竞争”后，才能稳定在一个状态上；同样在KA断开时，KM1、KM2又会争先断开，产生振荡。通常分析控制电路的电器动作及触点的接通和断开都是静态分析，没有考虑其动作时间。实际上，由于电磁线圈的电磁惯性、机械惯性等因素，通断过程中总存在一定的固有时间(几十毫秒到几百毫秒)，这是电气元器件的固有特性。设计时要避免发生触点“竞争”与“冒险”现象，防止电路中因电气元器件固有特性引起配合不良的后果。5.应考虑各种联锁关系在频繁操作的可逆运行线路中，正反向接触器之间不仅要有电气联锁，而且要有机械联锁。 保护环节电气控制系统除了能满足生产机械的加工工艺要求外，要想长期地正常地无故障地运行，还必须有各种保护措施。保护环节是所有机床电气控制系统不可缺少的组成部分，利用它来保护电动机、电网、电气控制设备以及人身安全等。电气控制系统中常用的保护环节有过载保护、短路保护、零电压和欠电压保护等。一、短路保护常用的短路保护元器件有熔断器和自动空气开关。熔断器的熔体串联在被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，熔断器的熔丝自动熔断，或自动空气开关脱扣器感应脱扣，从而切断电路，达到保护的目的。自动空气开关又称自动空气断路器，有断路、过载和欠压保护作用。这种开关能在线路发生上述故障时快速地自动切断电源。它是低压配电重要的保护元件之一，常作低压配电盘的总电源开关及电动机变压器的合闸开关。当电动机容量较小时，控制线路不需另外设置熔断器作短路保护，因主电路的熔断器同时可作控制线路的短路保护；当电动机容量较大时，控制电路要单独设置熔断器作短路保护。断路器既可作短路保护，又可作过载保护。线路出故障，断路器跳闸，故障排除后只要重新合上断路器即能重新工作。 保护环节二、过载保护常用的过载保护器件是热继电器。电动机的负载突然增加，断相运行或电网电压降低都会引起电动机过载。电动机长期过载运行，绕组温升超过其允许值，电动机的绝缘材料就要变脆，寿命就会减少，严重时损害电动机。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。热继电器可以满足这样的要求：当电动机为额定电流时，电动机为额定温升，热继电器不动作；在过载电流较小时，热继电器要经过较长时间才动作，过载电流较大时，热继电器则经过较短时间就会动作。由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护。三、过流保护如果在直流电动机和交流绕线转子异步电动机起动或制动时，限流电阻被短接，将会造成很大的起动或制动电流。另外，负载的加大也会导致电流增加。过大的电流将会使电动机或机械设备损坏。因此，对直流电动机或绕线异步异步电动机常采用过流保护。 保护环节过流保护常用电磁式过电流继电器实现。当电动机过流达到过电流继电器的动作值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触点断开，切断控制电路，电动机随之脱离电源并停转，达到了过流保护的目的。一般过电流的动作值为起动电流的1.2倍。短路、过流、过载保护虽然都是电流保护，但由于故障电流、动作值及保护特性、保护要求和使用元器件的不同，它们之间是不能相互取代的。四、零电压与欠电压保护当电动机正在运行时，如果电源电压因某种原因消失，那么在电源电压恢复时，电动机就将自行起动，这就可能造成生产设备的损坏，甚至造成人身事故。为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护称为零压保护。当电动机正常运转时，电源电压过分地降低将引起一些电器释放，造成控制线路不正常工作，可能发生事故；电源电压过分降低也会引起电动机转速下降甚至停转。因此需要在电源电压降到一定值以下时就将电源切断，这就是欠压保护。一般常用零压保护继电器和欠电压继电器实现零压保护和欠压保护。在许多机床中不用控制开关操作，而是用按钮操作，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自锁作用，可不必另加零压保护继电器了。当电源电压过低或断电时，接触器释放，此时接触器的主触点和辅助触点同时打开，使电动机电源切断并失去自锁。当电源电压恢复正常时，操作人员必须重新按下起动按钮，才能使电动机起动。所以像这样带有自锁环节的电路本身已具备了零压保护环节。 保护环节【例3.1】图3.8所示是电动机常用保护电路，指出各电气元器件所起的保护作用。图3.8电动机的常用保护线路 保护环节解：各元器件所起的保护作用如下。短路保护：熔断器FU；过载保护：热继电器FR；过流保护：热电流继电器KI1、KI2；零压保护：中间继电器KA，接触器KM1、KM2；欠压保护：欠电压继电器KV，接触器KM1、KM2；联锁保护：通过接触器KM1、KM2互锁触点实现。 电气控制系统的一般设计方法电气控制线路的设计方法通常有两种。一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。它的特点是无固定的设计程序和设计模式，灵活性很大，主要靠经验进行。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制线路，掌握多种典型线路的设计资料，同时具有丰富的设计经验。在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使线路符合设计要求。即使这样，设计出来的线路可能不是最简化线路，所用的电器及触点不一定是最少，所得出的方案不一定是最佳方案。另一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分析、设计线路。用这种方法设计的线路比较合理，特别适合完成较复杂的生产工艺所要求的控制线路。但是相对而言，逻辑设计法难度较大，不易掌握。本节介绍一般设计法，逻辑设计法在下一节作专门介绍。一般设计法由于是靠经验进行设计的，因而灵活性很大、初步设计出来的线路可能是几个，这时要加以比较分析，甚至要通过实验加以验证，才能确定比较合理的设计方案。这种设计方法没有固定模式。通常先用一些典型线路环节拼凑起来实现某些基本要求，然后根据生产工艺要求逐步完善其功能，并添加适当的联锁与保护环节。 电气控制系统的一般设计方法1.控制系统的工艺要求现要设计一个龙门刨床的横梁升降控制系统。在龙门刨床(或立车)上装有横梁机构，刀架装在横梁上，用来加工工件。由于加工工件位置高低不同，要求横梁能沿立柱上下移动，而在加工过程中，横梁又需要夹紧在立柱上，不允许松动。因此，横梁机构对电气控制系统提出了如下要求：(1)保证横梁能上下移动，夹紧机构能实现横梁的夹紧或放松。(2)横梁夹紧与横梁移动之间必须有一定的操作程序。当横梁上下移动时，应能自动按照“放松横梁→横梁上下移动→夹紧横梁→夹紧电动机自动停止运动”的顺序动作。(3)横梁在上升与下降时应有限位保护。(4)横梁夹紧与横梁移动之间及正反向运动之间应有必要的联锁。2.电气控制线路设计步骤1)设计主电路根据工艺要求可知，横梁移动和横梁夹紧需用两台异步电动机(横梁升降电动机M1和夹紧放松电动机M2)拖动。为了保证实现上下移动和夹紧放松的要求，电动机必须能实现正反转，因此需要四个接触器KM1、KM2、KM3、KM4分别控制两个电动机的正反转。那么，主电路就是两台电动机的正反转电路。 电气控制系统的一般设计方法2)设计基本控制电路4个接触器具有4个控制线圈，由于只能用两个点动按钮去控制上下移动和放松夹紧两个运动。按钮的触点不够，因此需要通过两个中间继电器KA1和KA2进行控制。根据上述要求，可以设计出图3.9所示的控制电路，但它还不能实现在横梁放松后自动向上或向下移动，也不能在横梁夹紧后使夹紧电动机自动停止。为了实现这两个自动控制要求，还需要做相应地改进，这需要恰当地选择控制过程中的变化参量来实现。(a)主电路(b)控制电路图3.9横梁控制电路 电气控制系统的一般设计方法3)选择控制参量、确定控制方案对于第一个自动控制要求，可选行程这个变化参量来反映横梁的放松程度，采用行程开关SQ1来控制，如图3.10所示。当按下向上移动按钮SB1时，中间继电器KA1通电，其常开触点闭合，KM4通电，则夹紧电动机作放松运动；同时，其常闭触点断开，实现与夹紧和下移的联锁。当放松完毕，压块就会压合SQ1，其常闭触点断开，接触器线圈KM4失电；同时SQ1常开触点闭合，接通向上移动接触器KM1。这样，横梁放松以后，就会自动向上移动。向下的过程类似。对于第二个自动控制要求，即在横梁夹紧后使夹紧电动机自动停止，也需要选择一个变化参量来反映夹紧程度。可以用行程、时间和反映夹紧力的电流作为变化参量。如采用行程参量，当夹紧机构磨损后，测量就不精确；如采用时间参量，则更不易调整准确。因此这里选用电流参量进行控制。图3.10中，在夹紧电动机夹紧方向的主电路中串联接入一个电流继电器KI，其动作电流可整定在额定电流两倍左右。KI的常闭触点应该串接在KM3接触器电路中。横梁移动停止后，如上升停止，行程开关SQ2的压块会压合，其常闭触点断开，KM3通电，因此夹紧电动机立即自动起动。当较大的起动电流达到KI的整定值时，KI将动作，其常闭触点一旦断开，KM3又断电，自动停止夹紧电动机的工作。 电气控制系统的一般设计方法4)设计联锁保护环节设计联锁保护环节主要是将反映相互关联运动的电器触点串联或并联接入被联锁运动的相应电器电路中，这里采用KA1和KA2的常闭触点实现横梁移动电动机和夹紧电动机正反转工作的联锁保护。图3.10完整的控制线路 电气控制系统的一般设计方法横梁上下需要有限位保护，采用行程开关SQ2和SQ3分别实现向上和向下限位保护。例如，横梁上升到预定位置时，SQ2压块就会压合，其常闭触点断开，KA1断开，接触器KM1线圈断电，则横梁停止上升。SQ1除了反映放松信号外，它还起到了横梁移动和横梁夹紧间的联锁控制。5)线路的完善和校核控制线路初步设计完毕后，可能还有不合理的地方，应仔细校核。特别应该对照生产要求再次分析设计线路是否逐条予以实现，线路在误操作时是否会产生事故。 电气控制线路的逻辑设计方法一、电气控制线路的逻辑代数分析方法逻辑代数又叫布尔代数、开关代数。逻辑代数的变量都有“1”和“0”两种取值，“0”和“1”分别代表两种对立的、非此即彼的概念，如果“1”代表“真”，“0”即为“假”；“1”代表“有”，“0”即为“无”；“1”代表“高”，“0”即为“低”。在机械电气控制线路中的开关触点只有“闭合”和“断开”两种截然不同的状态；电路中的执行元件也只有“得电”和“失电”两种状态；在数字电路中某点的电平只有“高”和“低”两种状态等等。因此这种对应关系使得逻辑代数在50多年前就被用来描述、分析和设计电气控制线路，随着科学技术的发展，逻辑代数已成为分析电路的重要数学工具。1.电路的逻辑表示电气控制系统由开关量构成控制时，电路状态与逻辑函数之间存在对应关系，为将电路状态用逻辑函数式的方式描述出来，通常对电器作出如下规定：(1)用KM、KA、SQ、…分别表示接触器、继电器、行程开关等电器的常开(常开)触点；、、、…表示常闭(常闭)触点。(2)触点闭合时，逻辑状态为“1”；断开时逻辑状态为“0”；线圈通电时为“1”状态；断电时为“0”状态。表达方式如下。 电气控制线路的逻辑设计方法①线圈状态：KA=1继电器线圈处于通电状态；KA=0继电器线圈处于断电状态。②触点处于非激励或非工作状态的原始状态：KA=0继电器常开触点状态；=1继电器常闭触点状态；SB=0按钮常开触点状态；=1按钮常闭触点状态。③触点处于激励或工作状态：KA=1继电器常开触点状态；=0继电器常闭触点状态；SB=1按钮常开触点状态；=0按钮常闭触点状态。2.基本逻辑运算用逻辑函数来表达控制元器件的状态，实质是以触点的状态作为逻辑变量。通过逻辑与、逻辑或、逻辑非的基本运算，得出运算结果以表明控制线路的结构。逻辑函数的线路实现是非常方便的。 电气控制线路的逻辑设计方法1)逻辑与(触点串联)图3.11(a)所示的串联电路就实现了逻辑与的运算。逻辑与运算用符号“·”表示(也可省略)。接触器的状态就是其线圈KM的状态。线路接通，即KA1、KA2都为1时，线圈KM通电，则KM=1；如线路断开，即只要KA1、KA2有一个为0时，线圈KM失电，则KM=0。逻辑与的关系表达式为KM=KA1·KA22)逻辑或：触点并联图3.11(b)所示的并联电路就实现了逻辑或运算。逻辑或运算用符号“+”表示。只要KA1、KA2有一个为1，则KM=1；只有当KA1、KA2全为0时，KM=0。逻辑或关系的表达式为KM=KA1+KA23)逻辑非图3.11(c)所示的电路实现了常闭触点与接触器KM线圈串联的逻辑非电路。当KA=1时，常闭触点断开，则KM=0；当KA=0时，常闭触点闭合，则KM=1。逻辑非的关系表达式为KM= 电气控制线路的逻辑设计方法(a)逻辑与电路(b)逻辑或电路(c)逻辑非电路图3.11逻辑运算电路二、逻辑代数的基本性质及其应用1.逻辑函数的基本公式和运算规律电气控制线路可以运用逻辑运算的基本公式和运算规律进行简化。下面给出了逻辑代数中常用的基本公式和运算规律。 电气控制线路的逻辑设计方法(1)交换律：(2)结合律：(3)分配律：(4)吸收律：(5)互补律：(6)非非律： 电气控制线路的逻辑设计方法2．电路化简的逻辑法举例图3.12(a)的逻辑式为函数式化简为因此，图3.11(a)化简后得到图3.11(b)所示电路，并且图3.11(a)图与图3.11(b)图电路在功能上等效。 电气控制线路的逻辑设计方法(a)(b)图3.12两个相等函数的等效电路三、逻辑设计法举例【例3.2】某电动机只有在继电器KA1、KA2和KA3中任何一个或任何两个继电器动作时才能运转，而在其他任何情况下都不运转，试设计其控制线路。 电气控制线路的逻辑设计方法解：电动机的运转由接触器KM控制。根据题目的要求，列出接触器、继电器通电后动作状态表，如表3-1所示。表3-1接触器、继电器通电后动作状态表根据动作状态表，接触器KM通电的逻辑函数式为利用逻辑代数基本公式进行化简得： 电气控制线路的逻辑设计方法根据简化了的逻辑函数关系式，可绘制如图3.13所示的电气控制线路。图3.13化简后的电气控制线路 常用电气元器件的选择一、常用电气元器件的选择原则(1)根据对控制元器件功能的要求，确定电气元器件的类型。例如：当元器件用于通、断功率较大的主电路时，应选用交流接触器；若有延时要求，应选用延时继电器。(2)确定元器件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电气控制的电压、电流及功率大小来确定元器件的规格。(3)确定元器件预期的工作环境及供应情况。如防油、防尘、货源等。(4)确定元器件在供应时所需的可靠性等。确定用以改善元器件失效率用的老化或其他筛选实验。采用与可靠性预计相适应的降额系数等，进行一些必要的核算和校核。二、电气元器件的选用1.各种按钮、开关的选用l)按钮按钮通常是用来短时接通或断开小电流控制电路的一种主令电器。其选用依据主要是根据需要的触点对数、动作要求、结构形式、颜色以及是否需要带指示灯等要求。如启动按钮选绿色、停止按钮选红色、紧急操作选蘑菇式等。目前，按钮产品有多种结构形式、多种触点组合以及多种颜色，供不同使用条件选用。 常用电气元器件的选择按钮的额定电压有交流500V，直流440V，额定电流为5A。常选用的按钮有LA2、LA10、LA19及LA20等系列。符合IEC国际标准的新产品有LAY3系列，额定工作电流为1.5A～8A。2)刀开关刀开关又称闸刀，主要用于接通和断开长期工作设备的电源以及不经常起动、制动和容量小于75kW的异步电动机。刀开关主要是根据电源种类、电压等级、电动机容量、所需极数及使用场合来选用。当用刀开关来控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。3)组合开关组合开关主要用于电源的引入与隔离，又叫电源隔离开关。其选用依据是电源种类、电压等级、触点数量以及电动机容量。当采用组合开关来控制5kW以下小容量异步电动机时，其额定电流一般取电动机额定电流的1.5～3倍。接通次数15次/h～20次/h时，常用的组合开关为HZ系列：HZ1、HZ2、…、HZ10等。额定电流为10、25、60和100A四种，适用于交流380V以下，直流220V以下的电气设备中。4)行程开关行程开关主要用于控制运动机构的行程、位置或联锁等。根据控制功能、安装位量、电压电流等级、触点种类及数量来选择结构和型号。常用的有LXZ、LX19、JLXK1型行程开关以及JXW—II、JLXKI—II型微动开关等。对于要求动作快、灵敏度高的行程控制，可采用无触点接近开关。特别是近年来出现的霍尔接近开关性能好，寿命长，是一种值得推荐的无触点行程开关。 常用电气元器件的选择5)自动开关(自动空气开关)由于自动开关具有过载、欠压、短路保护作用，故在电气设计的应用中越来越多。自动开关的类型较多，有框架式、塑料外壳式、限流式、手动操作式和电动操作式。在选用时，主要从保护特性要求、分断能力、电网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流、操作频繁程度等几方面来确定它的型号。常用的有DZ10系列(额定电流分10、100、200、600A四个等级)。符合IEC标准的有3VE系列(额定电流0.1A～63A)。有关空气开关的选择与使用在1.5.2节中已有介绍。2.接触器的选择接触器的额定电流或额定控制功率随使用场合及控制对象的不同、操作条件与工作繁重程度不同而变化。接触器分直流接触器和交流接触器两大类，交流接触器主要有CJ10及CJ20系列，直流接触器多用CZ0系列。目前，符合IEC和新国家标准的产品有LC1—D系列，可与西门子3TB系列互换使用的CJX1、CJX2系列，这些新产品正逐步取代CJ和CZ0系列产品。在一般情况下，接触器的选用主要依据是接触器主触点的额定电压、电流要求，辅助触点的种类、数量及其额定电流，控制线圈电源种类，频率与额定电压，操作频繁程度和负载类型等因素。有关接触器的选择与使用在1.3.4节已有介绍，这里不再赘述。3.继电器的选择1)电磁式继电器的选用 常用电气元器件的选择(1)中间继电器的选用：中间继电器用于电路中传递与转换信号，扩大控制路数，将小功率控制信号转换为大容量的触点控制，扩充交流接触器及其他电器的控制作用。其选用主要根据触点的数量及种类确定型号，同时注意吸引线圈的额定电压应等于控制电路的电压等级。常用JZ7系列，新产品有JDZ1系列、CA2—DN1系列及仿西门子3TH的JZC1系列等。(2)电流、电压继电器选用的主要依据是被控制或被保护对象的特性、触点的种类、数量、控制电路的电压、电流、负载性质等因素，线圈电压、电流应满足控制线路的要求。如果控制电流超过继电器触点额定电流，可将触点并联使用。也可以采用触点串联使用方法来提高触点的分断能力。2)时间继电器的选用选用时应考虑延时方式(通电延时或断电延时)、延时范围、延时精度要求、外形尺寸、安装方式、价格等因素。常用的时间继电器有空气阻尼式、电磁式、电动式及晶体管式和数字时间继电器等，在延时精度要求不高且电源电压波动大的场合，宜选用价格低廉的电磁式或空气阻尼式时间继电器；当延时范围大，延时精度较高时，可选用电动式或晶体管式时间继电器，延时精度要求更高时，可选用数字式时间继电器，同时也要注意线圈电压等级能否满足控制电路的要求。JS7系列是应用较多的空气阻尼式时间继电器，代替它的新产品是JSK1。3)热继电器的选用对于工作时间较短、停歇时间长的电动机，如机床的刀架或工作台的快速移动，横梁升降、夹紧、放松等运动以及虽长期工作但过载可能性很小的电动机如排风扇等，可以不设过载保护，除此以外，一般电动机都应考虑过载保护。 常用电气元器件的选择热继电器有两相式、三相式及三相带断相保护等形式。对于星形联结的电动机及电源对称性较好的情况可采用两相结构的热继电器；对于三角形联结的电动机或电源对称性不够好的情况则应选用三相结构或带断相保护的三相结构热继电器；在重要场合或容量较大的电动机，可选用半导体温度继电器来进行过载保护。热继电器发热元件额定电流，一般按被控制电动机的额定电流的0.95～1.05倍选用，对过载能力较差的电动机可选得更小一些，其热继电器的额定电流应大于或等于发热元件的额定整定电流。过去常用的热继电器JR0系列，新产品有JRS1系列、LR1—D系列及西门子3UA系列。如遇到下列情况，选择的热继电器元件的额定电流要比电动机额定电流高一些，以便保护设备。(1)电动机负载惯性转矩非常大，起动时间长。(2)电动机所带的设备，不允许任意停电。(3)电动机拖动的设备负载为冲击性负载，如冲床、剪床等设备。4.熔断器的选择熔断器的选择包括熔断器的类型、额定电压、额定电流和熔体额定电流等。 常用电气元器件的选择(1)熔断器类型的选择。熔断器类型的选择，主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。例如，用于照明电路和电动机的保护时，一般应考虑过载保护，此时，希望熔断器的熔断系数适当小些，所以容量较小的照明线路和电动机宜采用熔体为铅锌合金的RC1A系列熔断器，而大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时的分断短路电流能力。若短路电流较小时，可采用熔体为锡质的RC1A系列或熔体为锌质的RM10系列熔断器。用于车间低压供电线路的保护时，一般应考虑短路时分断能力，当短路电流较大时，宜采用具有较高分断能力的RL1系列熔断器；当短路电流相当大时，宜采用有限流作用的RT10及RT12系列熔断器。(2)熔体额定电流的选择。用于照明或电热设备的保护时，因为负载电流比较稳定，所以熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流，即Ire≥Ie(Ire为熔体的额定电流、Ie为负载的额定电流)；用于单台长期工作电动机的保护时，考虑电动机起动时不应熔断，所以Ire≥(1.5～2.5)Ie(Ire为熔体的额定电流、Ie为电动机的额定电流)，轻载起动或起动时间较短时，系数可取近1.5；带重载起动或起动时间较长时，系数可取近2.5；用于频繁起动电动机的保护时，考虑频繁起动时发热熔断器也不应熔断，所以Ire≥(3～3.5)Ie；用于多台电动机的保护时，在出现尖峰电流时也不应熔断。通常，将其中容量最大的一台电动机起动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为其尖峰电流，为此，熔体的额定电流应满足Ire≥(1.5～2.5)Iemax＋Ie(Iemax为多台电动机中容量最大的一台电动机额定电流、Ie为其余电动机额定电流之和)。 常用电气元器件的选择为防止发生越级熔断，上、下级(即供电干、支线)熔断器间应有良好的协调配合，为此应使上一级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(供电支线)大1～2个级差。(3)熔断器额定电压的选择。应使熔断器的额定电压大于或等于所在电路的额定电压。 电气控制的工艺设计一、电气设备总体配置设计各种电动机及各类电气元器件根据各自的作用，都有一定的装配位置，例如，拖动电动机与各种执行元器件(电磁铁、电磁阀、电磁离合器、电磁吸盘等)以及各种检测元器件(限位开关、传感器、温度、压力、速度继电器等)必须安装在生产机械的相应部位。各种控制电器(接触器、继电器、电阻、自动开关、控制变压器、放大器等)，保护电器(熔断器、电流、电压保护继电器等)可以安放在单独的电器箱内，而各种控制按钮、控制开关、各种指示灯、指示仪表、需经常调节的电位器等，则必须安放在控制台面板上。由于各种电气元器件安装位置不同，在构成一个完整的自动控制系统时，必须划分组件，同时要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线问题。划分组件的原则是：(1)功能类似的元器件组合在一起。例如用于操作的各类按钮、开关、键盘、指示检测、调节等元器件集中为控制面板组件，各种继电器、接触器、熔断器，照明变压器等控制电器集中为电气板组件，各类控制电源、整流、滤波元器件集中为电源组件等。 电气控制的工艺设计(2)尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器置于同一组件中。(3)强弱电控制器分离，以减少干扰。(4)力求整齐美观，外形尺寸，重量相近的电器组合在一起。(5)使于检查与调试，需经常调节、维护和易损元器件组合在一起。电气控制设备的各部分及组件之间的接线方式通常有：(1)电器板、控制板、机床电器的进出线一般采用接线端子(按电流大小及进出线数选用不同规格的接线端子)。(2)电气箱与被控制设备或电气箱之间采用多孔接插件，便于拆装、搬运。(3)印制电路板及弱电控制组件之间宜采用各种类型标准接插件。电气设备总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，将控制系统划分为几个组成部分称为部件。以龙门刨床为例，可划分机床电器部分(各拖动电动机、各种行程开关等)、机组部件(交磁放大机组、电动发电机组等)以及电气箱(各种控制电器、保护电器、调节电器等)。根据电气设备的复杂程度，每一部分又可划成若干组件，如印制电路组件、电器安装板组件、控制面板组件、电源组件等。要根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用管线要求等。 电气控制的工艺设计二、元器件布置图的设计及电器部件接线图的绘制电气元器件布置图是某些电气元器件按一定原则的组合。电气元器件布置图的设计依据是部件原理图(总原理图的一部分)。同一组件中电气元器件的布置要注意以下问题：(1)体积大和较重的电气元器件应装在电器板的下面，而发热元器件应安装在电器板的上面。(2)强电弱电分开并注意弱电屏蔽，防止外界干扰。(3)需要经常维护、检修、调整的电气元器件安装位置不宜过高或过低。(4)电气元器件的布置应考虑整齐、美观、对称、外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。(5)电气元器件布置不宜过密，要留有一定的间距，若采用板前走线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护。各电气元器件的位置确定以后，便可绘制电器布置图。布置图是根据电气元器件的外形绘制，并标出各元器件间距尺寸。每个电气元器件的安装尺寸及其公差范围，应严格按产品手册标准标注，作为底板加工依据，以保证各电器的顺利安装。在电气布置图设计中，还要根据本部件进出线的数量(由部件原理图统计出来)和采用导线规格，选择进出线方式，并选用适当接线端子板，按一定顺序标上进出线的接线号。 电气控制的工艺设计电气部件接线图是根据部件电气原理及电气元器件布置图绘制的。(1)接线图和接线表的绘制应符合GB/T6988.3—1997《电气技术用文件的编制第3部分：接线图和接线表》的规定。(2)电气元器件按外形绘制，并与布置图一致，偏差不要太大。(3)所有电气元器件及其引线应标注与电气原理图中相一致的文字符号及接线号。原理图中的项目代号、端子号及导线号的编制分别应符合GB5904—1985《电气技术中的项目代号》，GB/T4026—2004《人—机界面标志标识的基本方法和安全规则设备端子和特定导体终端标识及子母数字系统的应用通则》及GB4884—1985《绝缘导线的标记》等规定。(4)与电气原理图不同，在接线图中同一电气元器件的各个部分(触点、线圈等)必须画在一起。(5)电气接线图一律采用粗线条，走线方式有板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线。对于简单电气控制部件，电气元器件数量较少，接线关系不复杂，可直接画出元器件间的连线。但对于复杂部件，电气元器件数量多，接线较复杂的情况，一般是采用走线糟，只需在各电气元器件上标出接线号，不必画出各元器件间连线。(6)接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色要求。(7)部件的进出线除大截面导线外，都应经过接线板，不得直接进出。 电气控制的工艺设计三、电气箱及非标准零件图的设计在电气控制系统比较简单时，控制电器可以附在生产机械内部，而在控制系统比较复杂或由于生产环境及操作的需要，通常都带有单独的电气控制箱，以利制造、使用和维护。电气控制箱设计要考虑以下几个问题。(1)根据控制面板及箱内各电气部件的尺寸确定电气箱总体尺寸及结构方式。(2)结构紧凑外形美观，要与生产机械相匹配，应提出一定的装饰要求。(3)根据控制面板及箱内电气部件的安装尺寸，设计箱内安装支架，并标出安装孔或焊接安装螺栓尺寸。(4)根据方便安装、调整及维修要求，设计其开门方式。(5)为利于箱内电器的通风散热，在箱体适当部位设计通风孔或通风槽。(6)为便于电气箱的搬动，应设计合适的起吊勾、起吊孔、扶手架或箱体底部带活动轮。根据以上要求，先勾画出箱体的外形草图，估算出各部分尺寸，然后按比例画出外形图，再从对称、美观、使用方便等方面考虑进一步调整各尺寸、比例。外形确定以后，再按上述要求进行各部分的结构设计，绘制箱体总装图及各面门、控制面板、底板、安装支架、装饰条等零件图，并注明加工要求，视需要选用适当的门锁。大型控制系统、电气箱常设计成立柜式或工作台式，小型控制设备则设计成台式、手提式或悬挂式。电气箱的品种繁多，造型结构各异，在箱体设计中应注意吸取各种形式的优点。 电气控制的工艺设计四、已填清单汇总和说明书的编写在电气控制系统原理设计及工艺设计结束后，应根据各种图样，对设备需要的各种零件及材料进行综合统计，按类别划出外购成件汇总清单表、标准件清单表、主要材料消耗定额表及辅助材料消耗定额表，以便采购人员，生产管理部门按设备制造需要备料，做好生产准备工作。这些资料也是成本核算的依据，特别是对于生产批量较大的产品，此项工作尤其要仔细做好。新型生产设备的设计制造中，电气控制系统的投资占有很大比重，同时，控制系统对生产机械运行可靠性、稳定性起着重要的作用。因此，控制系统设计方案完成后，在投入生产前应经过严格的审定。为了确保生产设备达到设计指标，设备制造完成后，又要经过仔细的调试，使设备运行处在最佳状态。设计说明及使用说明是设计审定及调试、使用、维护过程中必不可少的技术资料。设计及使用说明书应包含以下主要内容：(1)拖动方案选择依据及本设计的主要特点。(2)主要参数的计算过程。(3)设计任务书中要求各项技术指标的核算与评价。(4)设备调试要求与调试方法。(5)使用、维护要求及注意事项。 本章小结本章主要论述了电气控制线路的设计基础——电气控制设计的主要内容、电力拖动方案的确定、电动机的选择、电气控制方案的确定及控制方式的选择、电气设计的一般原则、电气控制系统的保护环节、电气控制系统的一般设计方法、逻辑设计方法、常用电器元件的选择、电气控制的工艺设计。电气控制线路设计要最大限度地满足生产机械和工艺对电器控制线路的要求，并且设计要简单合理、技术先进、工作可靠、维修方便，尽可能减少元件的品种和规格，降低生产成本。电气控制设备设计分为初步设计、技术设计和产品设计。电气控制线路设计要可靠、安全，在具体设计中要注意几点：正确连接电器的线圈，两个电器需同时动作时，线圈应并联连接。应尽量避免电器依次动作的现象，这样可靠性更高。应避免产生寄生电路。避免发生触点“竞争”与“冒险”现象。电气控制电路的保护环节。生产机械要正常、安全、可靠的工作，必须有完善的保护环节，控制电路常用护环节及其实现方法如表3-2。 本章小结表3-2控制电路常用保护环节及其实现方法电气控制线路的设计方法通常有一般设计法和逻辑设计法两种。一般设计法是根据生产工艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。主要靠经验进行，但设计的线路不一定是最佳的电路。逻辑设计法是根据生产工艺的要求，利用逻辑代数来分析、设计线路的。设计的线路比较合理，但相对而言难度较大，不易掌握。 习题与思考题3-1机床电气设计应包括哪些内容？3-2简化图3.14各线路图。(a)(b)(c)图3.14题3.2图3-3两个相同的交流电磁线圈能否串联使用，为什么？3-4电气控制线路中，既接入熔断器，又接入热继电器，它们各起什么作用？3-5电气控制线路常用的保护环节有哪些？各采用什么电气元器件？3-6常开触点串联或并联，在电路中起什么样的控制作用？常闭触点串联或并联起什么控制作用？3-7分析图3.15各控制电路，并按正常操作时出现的问题加以改进。 习题与思考题(a)(b)(c)(d)图3.15题3.7图3-8试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运行的混合控制线路。3-9如图3.16所示各控制电路有什么错误？应如何改正？ 习题与思考题(a)(b)图3.16题3.9图3-10用电流表测量电动机的电流，为防止电动机起动时电流表被起动电流冲击，设计出如图3.17所示的控制电路，试分析时间继电器KT的作用。图3.17电流表接入控制线路 习题与思考题3-11如图3.18所示为机床自动间歇润滑的控制线路图，其中接触器KM为润滑液压泵电动机起停用接触器(主电路未画出)。线路可使润滑规律间歇工作。试分析其工作原理，并说明中间继电器KA和按钮SB的作用。图3.18机床间歇润滑的控制线路3-12设计一工作台自动循环控制线路，工作台在原位起动，运行到终点后立即返回，循环往复，直至按下停止按钮。3-13设计一小车运行的控制线路，小车由异步电动机拖动，其动作程序如下。(1)小车由原位开始前进，到终端后自动停止；(2)在终端停留2min后自动返回原位停止；(3)要求能在前进或后退途中任意位置停止或起动。 习题与思考题3-14有三台电动机M1、M2、M3，要求M1起动后经过一段时间，M2和M3同时起动，当M2或M3停止后，经一段时间M1停止。三台电动机均直接起动，且带有短路和过载保护，要求画出主电路和控制电路。3-15设计一小型吊车的控制线路。小型吊车有三台电动机，横梁电动机M1带动横梁在车间前后移动，小车电动机M2带动提升机构在横梁上左右移功，提升电动机M3升降重物。三台电动机都采用直接起动，自由停车。要求：(1)三台电动机都能正常起、保、停；(2)在升降过程中，横梁与小车不能动；(3)横梁具有前、后极限保护，提升有上、下极限保护。设计主电路与控制电路。