发布时间 : 星期一 文章电气控制系统设计课后答案更新完毕开始阅读615ffe59852458fb770b56a7
M3反转的接触器KM3线圈得电，M3反转，驱动工作台向上或向后移动进给。其联锁控制原理与向下或向前移动控制类似。
十字复合操作手柄扳在中间位置时，横向或垂直方向的机械离合器脱开，行程开关SQ3与SQ4均不受压，因此进给电动机停转，工作台停止移动。在床身上同样也设置了上、下和前、后限位保护用的终端撞块，当工作台移动到极限位置时，挡块撞击十字手柄，使其回到中间置，切断电路，使工作台在进给终点停车。
在同一时间内，工作台只允许向一个方向移动，为防止机床运动干涉造成设备事故，各运动方向之间必须进行联锁。而操作手柄在工作时，只存在一种运动选择，因此铣床进给运动之间的联锁由两操作手柄之间的联锁来实现。
联锁控制电路由两条电路并联组成，纵向操作手柄控制的行程开关SQ1、SQ2的动断触点串联在一条支路上，十字复合操作手柄控制的行程开关SQ3、SQ4的动断触点串联在另一条支路上。进行某一方向的进给运动时，需扳动一个操作手柄，这样只能切断其中一条支路，另一条支路仍能正常通电，使接触器KM2或 KM3的线圈得电。若进给运动时由于误操作扳动另一个操作手柄，则两条支路均被切断，接触器KM2或KM3立即断电，使工作台停止移动，从而对设备进行了保护。
4－15 数控机床的开环、半闭环、闭环伺服系统有何特点？分别适用于什么场合？
【参考答案】
1、开环伺服系统
开环伺服系统结构简单，易于控制，但精度较低，低速时不稳定，高速时扭矩小，一般用于中、低档数控机床或普通机床的数控改造上。
2、闭环伺服系统
闭环伺服系统的反馈信号取自机床工作台(或刀架)的实际位置，所以系统传动链的误差、环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿，使得跟随精度和定位精度大大提高。但由于受机械变形、温度变化、振动等因素的影响，系统的稳定性难以调整，且机床运行一段时间后，在机械传动部件的磨损、变形等因素的影响下，系统的稳定性易改变，使精度发生变化。因此只有在那些传动部件精密度高、性能稳定，使用过程温差变化不大的大型、精密数控机床上才使用闭环伺服系统。
3、半闭环伺服系统
半闭环和闭环系统的控制结构是一致的，不同点在于闭环系统环内包括较多的机械传动部件，传动误差均可被补偿，理论上精度可以达到很高。而半闭环伺服系统由于坐标运动的传动链有一都分在位置闭环以外，因此环外的传动误差得不到系统的补偿，这种伺服系统的精度低于闭环系统。但半闭环系统比闭环系统结构简单，造价低且安装、调试方便，故这种系统被广泛用于中小型数控机床上。
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第5章 继电器-接触器控制系统设计
习题与思考题
5－1生产设备的电气控制系统设计包括哪些内容，遵循哪些原则? 【参考答案】
1、继电器－接触器控制系统设计的内容
继电器－接触器控制系统设计的内容可以分为电气原理图设计和工艺设计两大部分。 （1）电气原理图设计的主要内容
电气原理图设计是继电器－接触器控制系统设计的核心，是工艺设计和制定其他技术资料的依据。主要包括以下设计内容：
① 制定电气设计技术条件，即任务书； ② 选择电气传动方案与控制方式； ③ 确定或核对电动机的类型及技术参数；
④ 绘制电气控制系统原理图，确定各部分之间的关系，计算主要技术参数； ⑤ 选择电气元件，制定元器件目录清单； ⑥ 编写电气控制系统设计说明书。 （2）工艺设计的主要内容
工艺设计的主要目的是便于组织电气控制装置的制造与施工，实现电气原理图设计的功能和各项技术指标，为设备的制造、调试、维护和使用提供必要的图纸资料。主要包括以下设计内容：
① 根据电气原理图及选定的电器元件，设计、绘制电气控制系统的总装配图及接线图； ② 按照电气原理图或划分的组件进行统一编号，编写各部分元件目录表，并根据总图编号统计出各组件的进出线号；
③ 根据组件电气原理及选定的元件目录表，设计组件装配图(元件安装方式)、接线图，以便组件装配和生产管理；
④ 根据组件装配要求，绘制电气安装板和非标准的电器安装零件图，标明技术要求，以便制造、加工；
⑤ 根据组件尺寸及安装要求，确定电气控制柜结构与外形尺寸、安装支架、安装尺寸、面板安装方式、各组件的连接方式、通风散热以及维修操作位置、方式等；
⑥ 汇总电气控制系统原理图、总装配图及各组件原理图等资料，列出需购买的元器件清单；
⑦ 编制调试、实验、使用、维护技术说明书。 2、继电器－接触器控制系统设计的原则
由于继电器－接触器控制系统是整个生产设备的一部分，所以在设计前要收集相关资料，进行必要的调查研究。应遵循的基本原则是：
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① 最大限度地满足生产需求，实现生产机械和加工工艺对电气控制系统的要求。 ② 在满足控制要求前提下，电气控制电路应力求安全、可靠、经济、实用、使用维护方便，不要盲目追求自动化和高指标。尽量选用标准的、常用的或经过实际考验的电路和环节。
③ 正确、合理地选用电气元件，确保控制系统安全可靠地工作。
④ 为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。 ⑤ 谨慎积极地采用新技术、新工艺。
⑥ 设计中贯彻最新的国家标准。电路图中的图形符号及文字符号一律按国家标准绘制。
5－2电气控制系统的设计方法有哪些，各有什么特点? 【参考答案】
电气控制系统原理图的设计方法有2种，即经验设计法(又称—般设计法)和逻辑设计法。 1、经验设计法
经验设计法是根据生产机械的工艺要求和加工过程，利用各种典型的基本控制环节，加以修改、补充、完善，最后得出最佳方案。若没有典型的控制环节可以采用，则按照生产机械的工艺要求逐步进行设计。
经验设计法的设计过程比较简单，但必须熟悉大量的基本控制电路，掌握多种典型电路的设计资料，同时具有丰富的实践经验。
采用经验设计法由于是靠经验进行设计，灵活性很大，设计出来的电路可能不是最简洁的，所用的电器及触点不一定最少，所得出的方案也不一定是最佳方案。
2、逻辑设计法
逻辑设计法即逻辑分析设计方法，是根据生产工艺要求，利用逻辑代数来分析、化简、设计控制电路的方法，这种设计方法能够确定实现一个开关量逻辑功能的自动控制电路所必须的、最少的中间继电器的数目，以达到使控制电路最简洁的目的。
总的来说，逻辑设计法较为科学，设计的自动控制电路比较简洁、合理，但是当自动控制电路比较复杂时，设计工作量比较大，过程繁琐，容易出错，因此用于简单的自动控制系统设计。
5－3某生产设备使用一台电动机，其额定功率为5kw、额定电压为380v、额定电流为12.5A。启动电流是额定电流的6倍，现用按钮进行启动和停止控制，试设计控制电路，要求有短路保护和过载保护。并选用接触器、按钮、熔断器，热继电器、电源开关等电器的型号和规格。 【参考答案】
1、控制电路
三相异步电动机的控制线路电气原理图如图5-1所示。
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图5-1 三相异步电动机控制线路电气原理图
控制原理：
当按下启动按钮SB2后，电源U1相通过热继电器FR动断接点、停止按钮SB1的动断接点、启动按钮SB2动合接点及交流接触器KM的线圈接通电源V1相，使交流接触器线圈带电而动作，其主触头闭合使电动机转动。同时，交流接触器KM的常开辅助触头短接了启动按钮SB2的动合接点，保持交流接触器线圈始终处于带电状态，这就是所谓的自锁（自保）。
2、接触器、按钮、熔断器，热继电器、电源开关等电器的型号和规格
电机的启动电流不是一个定值，在电机启动过程中，这个电流由大到小在变化。所以，电机的启动电流指的是个平均值。由于不同的电机、不同的负荷、不同的启动方式，启动所需的时间是不相同的，平均电流就有很大区别。接触器、热继电器和熔断器的选型要满足启动要求。
本题中，电机额定功率为5kw、额定电压为380v、额定电流为12.5A。启动电流是额定电流的6倍。
（1）断路器选型
断路器一般选用其额定电流1.5-2.5倍，即?1.5~2.5??12.5??18.75~31.25?A，选择额定电流25A。
（2）熔断器的选型
异步电机的起动电流Ist约为额定电流IN的 (5~7）倍。熔体额定电流 IF必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。对于频繁启动的电机：
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