2.7 电气控制电路的分析基础

在现代生产机械设备中，电气控制系统是重要的组成部分，本节将通过分析典型生产机械C616型车床的电气控制线路，进一步介绍电气控制电路的组成以及各种基本控制电路在具体系统中的应用。同时掌握分析电气控制电路的方法，从中找出规律，逐步提高阅读电气控制线路图的能力。

1.电气控制电路分析的内容

电气控制电路分析的内容有以下几个方面：

（1）设备说明书

设备说明书由机械（包括液压）与电气两部分组成。

1）设备的构造，主要技术指标，机械、液压气动部分的工作原理及主要性能指标、规格和运动要求等。

2）电气传动方式，电动机、执行电器等数目、规格型号、安装位置、用途及控制要求。

3）设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮、指示装置的布置以及在控制电路中的作用。

4）弄清楚与机械、液压部分直接关联的电器（行程开关、电磁阀、电磁离合器和传感器等）的位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，在控制中的作用等。

（2）电气控制原理图

这是电路分析的主要内容。电气控制系统的原理图有主电路、控制电路、指示照明电路、保护及联锁环节以及特殊控制电路等部分组成。

在分析具体电路图时，必须与阅读其他技术资料结合起来。例如，各种电动机及执行元件的控制方式、位置及作用，各种与机械有关的位置开关、主令电器的状态等，只有通过阅读说明书才能了解。

2.电路图阅读分析的方法与步骤

分析控制电路的最基本的方法是“查线读图”法。电气原理图的分析方法与步骤如下：

（1）分析主电路

无论线路设计还是线路分析都应从主电路入手，而主电路的作用是保证整机拖动要求的实现。从主电路的构成可分析出电动机或执行电路的类型、工作方式、起动、转向、调速和制动等基本控制要求。

（2）分析控制电路

主电路的控制要求是由控制电路来实现的，运用“化整为零”、“顺藤摸瓜”的原则，将控制电路按功能不同划分成若干个局部控制电路，从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控制过程。如果控制电路较复杂，则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。

（3）分析辅助电路

辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障警报等部分。辅助电路中很多部分是由控制电路中的元件来控制的，所以，在分析辅助电路时，还要对照控制电路进行分析。

（4）分析联锁与保护环节

生产机械对安全性和可靠性有很高的要求。实现这些要求，除了合理地选择拖动、控制方案以外，在控制电路中还应设置一系列电气保护装置和必要的电气联锁，在电气控制原理图的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。

（5）分析特殊控制环节

在某些控制电路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切，且相对独立的某些特殊环节，如产品计数装置、自动检测系统、晶闸管触发电路和自动调温装置等。这些部分往往自成一个小系统，其读图和分析方法可参照上述分析过程，灵活运用所学过的电子技术、变流技术、自控系统、检测与转换等知识逐一分析。

（6）总体检查

经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，以达到清楚地理解原理图中每一个电气元器件的作用、工作过程及主要参数。

3.卧式车床的电气控制电路分析

车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，主要用于车削外圆、内孔、端面、螺纹定型表面和回转体的端面等，并可装上钻头、绞刀等刀具进行孔的加工。根据其结构和用途不同车床分成卧式车床、立式车床、六角车床、仿形车床等。

（1）卧式车床的主要结构及运动形式

卧式车床的主要结构如图2-30所示，为了加工各种旋转表面，车床必须具有切削运动和辅助运动。切削运动包括主运动和进给运动，除此之外的所有运动均称为辅助运动。主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件做旋转运动，它消耗绝大部分能量。进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向的直线运动，其运动方式有手动和自动两种。辅助运动是指刀架的快速移动及工件的夹紧与放松。

图2-30 卧式车床的主要结构

对卧式车床的主运动和进给运动可做如下总结：

1）主运动：工件的旋转。

主轴电动机--→主轴箱--→三爪卡盘--→工件

2）进给运动：刀架的纵向与横向直线运动。

主轴箱--→挂轮箱--→进给箱--→光杠/丝杠--→溜板箱--→刀具。

（2）电力拖动及控制要求（中、小型车床）

1）中、小型车床的电动机容量较小，在电网容量满足要求的情况下，一般采用直接起动。

2）车削加工的调速范围较大，故车床的主轴采用齿轮变速，主轴电动机无需变速控制。

3）车削螺纹时为避免乱扣现象要求主轴能反转退刀，因此要求主轴电动机能实现正、反转。

4）加工螺纹时，进给运动与主运动之间必须保持准确的比例关系，因此主运动和进给运动由同一台电动机（主轴电动机）拖动。

5）加工过程中为防止刀具和工件的温度过高，需要附有冷却泵电动机。冷却泵电动机只需单向旋转，手动控制。

（3）C616型卧式车床的电气控制电路分析

C616型卧式车床的电路如图2-31所示。

1）主电路分析。该车床有三台电动机，M1为主电动机，M2为润滑泵电动机，M3为冷却泵电动机。三相交流电源通过开关QS引入，FU1、FR1分别实现主电动机的短路保护和过载保护。KM1、KM2为主电动机M1的正转和反转接触器。KM3为电动机M2的起动、停止接触器。SA1为电动机M3的接通和断开用组合开关，FR2、FR3进行电动机的过载保护。

图2-31 卧式车床控制电路图

2）控制、照明和显示电路分析。合上开关QS后，三相交流电源被引入。当SA2的操纵手柄处在零位时，合上转换开关SA3，则接触器KM3通电吸合，润滑泵电动机M2起动。KM3的辅助常开触点闭合为主电动机M1起动做好准备，电动机M2与M1之间有顺序起动联锁。操纵控制开关SA2，可以控制主电动机正/反转。当开关SA2在零位时，SA20接通，SA21、SA22断开，这时中间继电器KA通电吸合并自锁。当将操纵手柄扳到向下位置时，SA21接通，SA20、SA22断开，正转接触器KM1通电吸合，主电动机M1正转起动。若将操纵手柄扳到向上位置时，SA22接通，SA20、SA21断开，反转接触器KM2通电，M1反转起动。当手柄扳回零位时，SA21、SA22断开，接触器KM1或KM2线圈断电，电动机M1自由停车。有经验的操作工人在停车时，将手柄瞬时扳向相反转向的位置，电动机M1进入反接制动状态，待主轴接近停止时，将手柄迅速扳回零位，可以大大缩短停车时间。

中间继电器KA起零电压保护作用。在线路中，当电源电压降低或消失时，中间继电器KA释放，KA的常开触点断开；接触器KM3释放，KM3的常开触点断开；KM1或KM2也断电释放。当电网电压恢复后，因为这时SA2开关不在零位，KM3不会得电吸合，所以KM1或KM2也不会得电吸合。即使这时手柄在零位，由于SA21、SA22触点断开，KM1或KM2也不会得电造成自起动，这就是中间继电器KA的零电压保护作用。

照明电器的电源由照明变压器TC二次侧输出36V电压供电，SA4为照明灯接通或断开的按键开关。