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液压超净工作台控制系统的设计说明
液压超净工作台控制系统的设计说明
目前，常用的机械设备广泛采用继电器-接触器控制，也称常规控制或传统控制。尽管数控机床和可编程控制器控制的机床越来越多，但是，一方面传统机床拥有量现在仍占绝大多数，另一方面机床数控化有较长的发展过程，而且一些简单系统根本不需要微机控制。因此，学习和掌握机床继电器、接触器电气控制系统的设计是极为重要的。
1控制电路设计应注意的问题
有时候，设计出来的实际线路会出现不正确、不合理、不经济等现象，因此在设计过程中，应注意：
1.避免“临界竞争和冒险现象”的产生；
2.尽量减少电器元件触点数量；
3.合理安排电器元件触点位置；
4.尽量减少电气线路的电源种类，电源有交流和直流两大类，接触器和继电器等也有交直流两大类，要尽量采用同一类电源；
5.尽量减少电器元件的品种、规格、数量和触点。同一用途的电器元件，尽可能选用同一型号规格。实现同一控制功能的电路可以有多个，电器元件的触点用得最少的电路最优；
6.尽可能减少通电电器数量。例如，时间继电器在完成延时控制功能以后就应断电，以利节能和延长寿命。
2控制部分的设计
电动机的功率较小，控制液压泵实现超净工作台的运作，所以电动机采用单向自己启动的控制方式，用km控制在设计时还应该考虑过载保护，由熔断器Fu进行担任具体如下图所示
2.1控制电源的设计
考虑到安全可靠的满足电动机工作性能及实现超净工作台的正常的要求，利用室内的电源供电，交流电220v，具体接线情况如图所示。
2.2控制电路的设计
由于液压系统的工作及其重要，考虑到操作方便，可在机床床头操作板上或其主部位设置起动和停止按钮，SB
、SB
、SB
和SB
。进行操纵实现其控制，并且为使其工作稳定和操作方便，两电磁铁。
3.1起动、停止控制线路
笼型三相异步电动机的起动、停止控制线路是应用最广泛、也最基本的控制线路。它由刀开关QS、熔断器FU、接触器的主触头KM、热继电器FR的热元件和电机M构成主电路，由停止按钮SB1、起动按钮 SB2、接触器KM的线圈及其常开辅助触头、热继电器FR的常闭触头构成控制电路。较小容量的电机在起动时一般采用全压起动。
线路的工作原理：起动时，先合上刀开关QS，引入三相电源。按下起动按钮SB2，指示灯变亮，交流接触器KM的线圈通电，KM的主触头闭合，电动机接通电源直接起动运转。同时，与SB2并联的接触器KM的常开触头闭合，当松开SB2自动复位时，接触器KM的线圈仍可通过其常开触头闭合而继续通电，从而保持电动机的连续运行。这种依靠接触器的自身辅助触头使其线圈保持通电的现象称为“自锁”。
接着如果按下SB3按钮，则KM2线圈得电，即1YA得电；若按下SB4按钮时，SB3按钮自动复位， KM2线圈失电，同时2YA得电。通过这样，三位四通电磁换向阀就得到了控制。
电动机M停止运转时，只要按下停止按钮SB1，控制电路即可断开，同时指示灯灭。按下 SB1时，线圈KM得电释放，KM的三个常开触头断开，从而切断三相电源，电动机M停止运转。当松开手，SB1虽然复位成常闭状态，但KM的自锁常开触头已断开，KM线圈不能再依靠自锁而通电了。
本次设计中，三相异步电动机的起动、停止；三位四通电磁换向阀的1YA、2YA的得失电，都需要得到控制，因此需要绘制其控制线路图。三向异步电动机的起动、停止各用一个按钮，1YA、2YA各用一个按钮，总共需要四个按钮。
本次设计的电路应用在液压升降台液压系统中。根据以上叙述，绘制其控制线路图。
先闭合总开关，当按下SB1时KM得电KM的常闭柱头断开，常开柱头闭合，则电机M得电。按下SB3则1YA得电1YA的常开柱头闭合，常闭柱头断开，升降台开始上升。当按下SB4则2YA得电，2YA的常闭柱头断开，1YA失电并停上升，2YA常开柱头闭合发生自锁则升降台开始下降。按下SB1则KM失电，电动机停转。
4电气元件的选择
电动机的选择实际是在机电设计密切结合下进行的，实际试验情况下，定型的，现在我们来进行其他元件的选择：
1.电源开关的选择
电源开关Qs的选择主要考虑电动机的额定电流和期待电流。
选择电源开关的注意事项：
（1）选用合适ude输入电压规格；选择合适的功率；
（2）考虑负载特性；
（3）尚需考虑电源的工作环境温度，以及有无额外的辅助散热设备；
（4）根据应用所需选择各项功能，如保护功能、应用功能等。
2.熔断器的选择
（1）熔断器类型的选择
应该根据使用场合选择熔断器的的类型，电网一般
用刀型触头熔断器（如HDLRT0 RT36系列）；电动机的保护一般用螺旋式熔断器；保护壳控制元件则应选择半导体保护用快速式熔断器。
（2）熔断器规格的选择
1）对于变压器等负载熔体的额定电流应略大于或等于线路的安全电流
2）在电动机回路中用作短路保护时，应考虑到电动机的启动条件，按电动机启动时间的长短来来选择熔体的额定电流，对启动时间不长的电动机，可按下式决定熔体的额定电流:IN熔体=Ist（1.6～2）。
3接触器的选择
（1）选择接触器的类型 ：
根据电路中负载电流的种类选择。交流复杂应选用交流接触器，直流负载应选择直流接触器，如果控制系统中主要是交流负载，直流电动机或直流负载的容量较小，也可都选用交流接触器来进行控制，但出点的额定电流应得选大一点。
（2）选择接触器主触头的额定电压 ：
应等于或大于负载的额定电压。
（3）选择接触器主触头的额定电流：
被选用接触器主触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流。也可根据
控制的电动机的的最大功率来进行选择。如果接触器是用来控制电动机的频繁启动正反或反接制动等场合，应将接触器的主触头额定电流降低使用，一般可降低一个等级。
（4）根据控制电路要求确定吸引线圈工作电压和辅助触点的容量：
如果控制电路比较简单，所用接触器的数量较少，则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用380v或220v。如果控制线路比较复杂，使用的电器有比较多，为了安全起见，线圈的额定电压可以选低一些，这时需要加一个控制变压器，，直流接触器线圈的额定电压应视控制电路的情况而定。而一系列同一容量等级的接触器其线圈的额定电压有好几种，可以选用线圈的额定电压和电流控制电路的电压一致。直流接触器的线圈时加直流电压，交流接触器的线圈一般是加交流电压。有时为了提高接触器的最大操作频率，交流接触器也有采用直流线圈的。如果把直流线圈的电压加上交流电压，因阻挠太大，电流太小，则接触器往往不吸合。如果将交流电压的线圈加上直流电压，则因电阻太小，电流太大，回烧坏线圈。
5熔断器的选择
熔断器是一种应用广泛的最简单有效的短路保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。
熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体一般由熔点低，易于熔断、导电性能良好的合金材料制成。在小电流中，常用铅合金或锌做成的熔体（熔丝）。对大电流的电路，常用铜或银做成片状或笼状的熔体。在正常负载情况下，熔体温度低于熔断所必须的温度，熔体不会熔断。当电路发生短路或严重超载时，电流变大，熔体温度达到熔断温度而自动熔断，切断被保护的电路。熔体为一次性使用元件，再次工作必须更换新的熔体。
选择熔断器主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流。熔断器的类型应根据线路要求和安装条件来选择。熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压。熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。熔体额定电流的选择是熔断器选择的核心。
1．熔断器类型：熔断器类型应根据电路要求、使用场合及安装条件来选择，其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配。对于容量较小的照明和电动机，一般是考虑它们的过载保护，可选用熔体熔化系数小的熔断器，对于容量较大的照明和电动机，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，可选用低分断能力的熔断器；若短路电流较大时，可选用高分断能力的RL1系列熔断器；若短路电流相当大时，可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器。
2．熔断器额定电压和额定电流：熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压，额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。
3．熔断器熔体额定电流
对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载，应选择熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流，即
（5-1）
式中 
——熔体额定电流（A）；
——负载额定电流（A）。
对于长期工作的单台电动机，要考虑电动机起动时不应熔断，即
（5-2）
轻载时系数取1.5，重载时系数取2.5。
对于频繁起动的单台电动机，在频繁起动时，熔体不应熔断，即
（5-3）
对于多台电动机长期共用一个熔断器，熔体额定电流为
（5-4）
式中 
——容量最大电动机的额定电流（A）；
——除容量最大电动机外，其余电动机额定电流之和（A）。
根据计算得，
=10A，
=3.8A 。
4．适用于配电系统的熔断器：在配电系统多级熔断器保护中，为防止越级熔断，使上、下级熔断器间有良好的配合，选用熔断器时应使上一级（干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（支线）的熔体额定电流大1~2个级差。
经过上述，在此次设计中选用RL1系列螺旋式熔断器，其型号为RL1-20，功率因数
。
6开关的选择
刀开关主要根据使用的场合、电源种类、电压等级、负载容量及所需极数来选择。
1．根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式。
若用于隔断电源时，选用无灭弧罩的产品；若用于分断负载时，则应选用有灭弧罩、且用杠杆来操作的产品。
2．根据线路电压和电流来选择。
刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压；刀开关额定电流应大于负载的额定电流，当负载为异步电动机时，其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍。
电压电器的选择中：对于保护单台长期工作的电机的熔断器，考虑到电机的启动电流较大，一般选用4~7倍的额定电流。为使电机在启动时，熔体不被熔断熔体的额定电流
应为电机额定电流
的1.5~2.5倍。则
（5-5）
根据计算得，
=4A 。
如果电动机轻载启动时间较短，系数可近似的取1.5；如果重载启动时间较长或频繁启动，系数可取2.5。在本次设计中，选用1.5。
选择的熔断器型号：RL8-16/4，额定电压为380V，额定电流为16A，熔断体的额定电流为4A。
7热继电器的选择
热继电器是借助于电流通过发热元件时所产生的热，使不同线膨胀系数的两个金属片受热弯曲而推动机构动作的一种电器。热继电器是具有反时限过载保护特性，它主要用作电动机的过载、断相和电流不平衡保护，也常用作电气设备发热状态的控制。因此，应根据电动机的形式、工作环境、起动情况、负载情况、工作制及电动机允许过载能力等综合考虑。
1．热继电器结构形式的选择
对于星形联结的电动机，使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载，对电动机断相运行能起保护作用。
对于三角形联结的电动机，则应选用带断相保护的三相结构热继电器。
2．热继电器额定电流的选择
原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器。对于长期正常工作的电动机，热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的0.95-1.05倍；对于过载能力较差的电动机，热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的0.6-0.8倍。
对于不频繁起动的电动机，应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作，若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍，并且起动时间不超过6S，可按电动机的额定电流来选择热继电器。
按电动机的额定电流选取，即
（5-6）
式中 
——热继电器整定电流；
——电动机额定电流。
根据计算得，
=0.95， 
=3.23A 。
热继电器的额定工作电流应大于等于
，因此选择最佳的热继电器型号为JR16B-20/16。其额定电压为660V，额定电流为16A，热元件代号为5S。
以上是对各电气元件型号的选择，其总结如下表5-1所示。
表5-1 电气元件的选择
|
电气元件 |
接触器 |
熔断器 |
开关电器 |
热继电器 |
|
型号 |
CJ10-5 |
RL1-60 |
RL8-16/4 |
JR16B-20/16 |
8接触器的选择
接触器是机床电气控制系统中使用量大、涉及面广的一种低压控制电器，用来频繁的接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠（零）电压保护。
1．接触器的结构和工作原理
接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成。
接触器根据电磁工作原理，当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联通的。当电磁线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，即常开触头断开，常闭触头闭合。
2．交、直流接触器的特点
接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。
1）交流接触器
交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。
2）直流接触器
直流接触器线圈通以直流电，主触头接通、切断直流主电路。
3．接触器型号选取
在此次设计中，对于电动机负载可按下列经验公式计算
（5-7）
式中 
——流过接触器主触点电流（A）；
——电动机的额定功率(kW)；
——电动机的额定电压(V)；
K——经验系数，一般取1~1.4。
根据计算得，
A。
选择接触器的额定工作电流应大于等于
，所以接触器的型号选CJ10-5。额定电流是5A，额定电压220V，可控制电动机最大功率2.2kW。
9其它元件的选择
其它元件的选择，根据要求参考《新编高低压电器电子选用和维修手册》，具体如下表5-2所示。
表5-2 行程开关及按钮的选择
|
名 称 |
型号 |
额定电流 |
工作电压 |
|
行程开关 |
LX32-1S |
0.79A |
380V |
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按扭1，2，3，4 |
LA32-10D |
0.63A |
220V |
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电磁铁 |
MFJ4-YC |
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上一条：液压超净工作台系统设计计算下一条：洁净区操作工上岗证培训
