机床电气控制技术绪论.ppt

开始第一章啦,第一章 机床常用电器与控制线路的基本环节,课程要求出勤要求：按时上课，不旷课，不迟到，不早退；旷课达到1/3者，不准参加考试考核方式：点名，课堂作业等形式课堂要求：保持安静，认真听讲,绪论一、本课程的内容二、本课程的组成三、本课程的任务四、本课程的教材及选讲内容五、学习本课程的意义六、电气控制技术发展概况七、机床电气控制技术发展概论,绪论,一、本课程的内容 以电动机或其它执行电器（如电磁阀）为控制对象，介绍电气控制的基本原理，典型电路及设计方法。电气控制包括：断续控制（开关量）本课程介绍连续控制（模拟量）其它课程介绍电气控制技术应用范围广泛是基础性技术，在生产、流通、消费乃至科研、军事等领域都有应用。,绪论,控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制,绪论,1、断续控制右上图为控制电路右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况系统特点：结构简单，成本低频繁开停机，能耗大,2、连续控制右上图为控制电路右下图为电冰箱温度变化曲线和压缩机电动机的运行情况。系统特点：结构复杂，成本高运行平稳，能耗低,绪论,控制方式举例：电冰箱的自动恒温控制,二、本课程的组成,第一部分 继电器控制技术 属于传统电气控制技术，目前在简单控制系统大量使用第二部分 可编程序控制器原理及应用 属于现代电气控制技术，发展迅速，目前在复杂控制系统广泛使用,绪论,三、本课程的任务,掌握普通机床电气控制系统的结构组成、工作原理、线路设计及应用;掌握可编程控制器的工作原理、过程和控制程序的编制方法。,绪论,五、学习本课程的意义,1、面向企业电气工程师基本技能培养本课程的前3章内容是电工培训、电工技能大赛的基本内容，作为未来的电气工程师必须掌握。第四至六章是电气工程师特有的要求，电气控制设计掌握不好，就只能达到电工水平。自动化专业=工业自动化学习目标：优秀2、面向未来针对未来不确定性的知识储备加强基础、拓宽知识面是现代高等教育的一大趋势现代学科发展的趋势是既高度分化又高度融合成为某一个行业的“专家”容易，成为“大家”很难只有在多个相关领域内成为专家，才有可能成为“大家”学习目标：合格,绪论,六、电气控制技术发展概况,第一阶段：从集中传动到分散传动机械传动从复杂到简单电气传动及控制从简单到复杂。集中传动开始于瓦特的蒸汽机时代一个车间使用一台蒸汽机提供动力通过天轴、齿轮和皮带系统将动力分配到各个纺织机械,绪论,蒸汽机天轴纺纱机,绪论,蒸汽机天轴织布机,绪论,第二阶段：从继电器控制到PC控制PC(Programmable Controller)是一种以开关量为主要控制对象的工业控制计算机。由继电器构成复杂控制系统的可靠性降低。第三阶段：从单台设备的PC控制到整个生产线的PC控制高速线材生产线：三菱A型，3机双环网连续铸造生产线：西门子S5-135，分布式结构,绪论,七、机床电气控制技术发展概论普通机床向数控机床发展机床拖动方式：单机拖动向多机拖动发展继电器接触器控制向可编程控制器方向发展,绪论,机床电气控制技术,时间继电器,各种机床,绪论,第1章前言,电器及电气控制伴随着电能的发现与应用已经走过了几百年的历史长河。本章从应用的角度首先介绍了几种常用的低压控制类电器，对其结构、动作原理以及它们在电气控制线路中的应用做一简单说明。图1-0中给出了某些电器的图片。,图1-0 常用低压控制电器,电气控制技术在各类机床上有广泛的应用，本章介绍组成电气控制线路常用的基本环节，力求为各种机床电气控制线路的分析与设计打下基础。现代机床通常由机、电、液三大技术为支撑，从自动控制的角度说，三者彼此融合难以割裂，电气控制技术的学习无法避开这一现实，本章将以一定篇幅介绍电液控制环节及其应用实例。,常用低压电器,电气原理图的画法及阅读方法,本章主要内容,1.1 常用低压电器,电器：对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用广泛,可编程序控制器（PLC）是计算机技术与继电器、接触器控制技术相结合的产物，其输入、输出与低压电器密切相关。,电器元件本身朝着新的领域扩展,电器元件性能提高新型电器元件产生机、电、仪一体化电器元件实现电器元件应用范围扩展,有些电器元件有其特殊性,以继电器、接触器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位,掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术必需的基础,概述,电器元件的分类：,按动作原理分类：,AC1200V、DC1500V及以上电路中的电器。,低压电器：,高压电器：,AC1200V、DC1500V以下电路中的电器。,按用途分类：（表1-1、表1-2）,手动电器：,控制电器：,自动电器：,配电电器：,主令电器：,保护电器：,执行电器：,通过人的操作发出动作指令的电器。,产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器。,用于各种控制电路和控制系统的电器。,用于电能的输送和分配的电器。,用于自动控制系统中发送动作指令的电器。,用于保护电路及用电设备的电器。,用于完成某种动作或传送功能的电器。,按工作电压等级分类：,表1-1 低压电器还可按使用场合分类,表1-1 低压电器按使用场合分类表,表1-2 低压电器产品按作用分类,接触器,电力拖动和自动控制系统中使用量大，涉及面广的一种低压自动控制电器。用来频繁地接通和分断交、直流主回路和大容量控制电路。,电磁接触器结构示意图,静铁心,线 圈,主触点,常闭辅助触点,常开辅助触点,灭弧罩,动铁心,弹 簧,1 结构与工作原理,电磁机构：将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作.,触点：接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。,灭弧装置：熄灭触点分断电流瞬间触点之间气隙中产生的电弧。,其它：包括释放弹簧机构、支架与底座等。,按所控制电路 主触点 辅助触点按原始状态 常开触点 常闭触点,灭弧罩灭弧栅磁吹灭弧装置,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，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。,接触器根据电磁原理工作：,接触器机械寿命、电寿命,接触器主要技术参数：,线圈电压,主触点额定电流、额定电压,辅助触点额定电流、对数,接触器极数,接触器分类及特点：,电磁接触器结构示意图,交流接触器：线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。交变磁通穿过铁心，产全涡流和磁滞损耗，使铁心发热。铁心用硅钢片冲压而成以减少铁损。线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上以便于散热。铁心端面上安装铜制的短路环，以防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声。灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。,直流接触器：线圈通以直流电，主触点接通、切断直流主电路。不产全涡流和磁滞损耗，铁心不发热。铁心用整块钢制成。线圈制成长而薄的圆筒状。250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。灭弧装置通常采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。,接触器的分类,动画演示（接触器）,衔铁,弹簧,电机,接触器动作原理,铁芯,常开,线圈,常闭,主触点,辅助触点,电源,常用接触器图片,3.图形符号及文字标注,图形符号及文字标注,线圈,常开主触点,常闭辅助触点,常开辅助触点,控制继电器,常用继电器,电流继电器,电压继电器,中间继电器,固态继电器,热继电器,时间继电器,速度继电器,继电器综述,继电器主要用于控制电路，流过触点的电流小，一般不需要灭弧装置。,用于控制与保护电路中，作信号转换用的电器。,具有输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件）,当感应元件中的输入量变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。,如电流、电压、温度、压力等,作用：,特点：,结构：,原理：,继电器综述,继电特性曲线,线圈失电到衔铁完全释放所需的时间,继电器吸合值,继电器释放值,继电器特性及其重要参数：,返回系数：,铁心与衔铁间非磁性垫片的厚薄,吸合时间：,线圈接受电信号到衔铁完全吸台所需的时间,释放时间：,释放弹簧的松紧程度,一般自动复位,根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器,电流继电器,动作电流整定范围：,当电路发生短路及过流时立即将电路切断,当电路电流过低时立即将电路切断,过电流继电器：,欠电流继电器：,线圈电流 整定电流时，继电器吸合,线圈电流 整定电流时，继电器释放,动作电流整定范围：,整定电流时,线圈电流,继电器不动作,整定电流时,继电器才动作,线圈电流,交流为(110350),直流为(70300),吸合电流为(3050),释放电流为(1020),原理,线圈串接于电路中，导线粗、匝数少、阻抗小。,1电磁式控制继电器,图1-5 直流电磁继电器的结构1铁芯 2旋转棱角 3复位弹簧4调节螺母 5衔铁 6动触点7静触点 8非磁性垫片 9线圈,欠电流继电器,过电流继电器,动作电流q：使电流继电器开始动作所需的电流值；返回电流f：电流继电器动作后返回原状态时的电流值；返回系数f：返回值与动作值之比，ff/q。,主要技术指标：,电压继电器：,过电压继电器：动作电压整定范围为(105120)Un,欠电压继电器：吸合电压调整范围为(3050)Un 释放电压调整范围为(720)Un,结构原理：与电流继电器类似,线圈并联在电路中，匝数多，导线细,根据输入（线圈）电压大小而动作的继电器,本质上是一种电压继电器，工作原理与接触器相同。,作用：,电动机额定电流不超过5A的电气控制系统，可代替接触器。,中间继电器：,触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。,小容量的接触器：,当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。,触点数量较多，能够将一个输入信号变成多个输出信号。当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。,(b)符号,表1-3 不同用途的控制继电器,表1-4 电磁式控制继电器的整定参数,继电器感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。,2.时间继电器：,类型：通电延时、断电延时、带瞬动触点通电（断电）延时触点：常开延时闭合、常闭延时断开、常开延时断开、常闭延时闭合,空气阻尼式：包括电磁机构、工作触点及气室三部分，靠空气阻尼作用实现延时。延时范围较宽、结构简单、工作可靠、价格低廉、寿命长。延时时间有0.4180s和0.460s两种规格。,电动式：包括同步电动机、减速齿轮机构、电磁离合系统及执行机构。延时时间长，可达数十小时，延时精度高。结构复杂，体积较大。,电子式：数字计数式，包括脉冲发生器、计数器、显示器、放大器及执行机构。延时时间长、调节方便、精度高、应用广。可取代阻容式、空气阻尼式、电动式等时间继电器。,动画演示（通电延时时间继电器）,动画演示（断电延时时间继电器）,1）文字符号：,2）图形符号：,通电延时型：,断电延时型：,常闭,瞬动触头,常开,延时触头,常开,常闭,线圈,常闭,瞬动触头,常开,延时触头,常开,常闭,线圈,KT,空气阻尼式时间继电器（JS7系列）,晶体管式时间继电器（JS14）,数字式时间继电器（JSS14）,3.热继电器：,对连续运行的电动机进行过载及断相保护，防止电动机过热而烧毁,（三）机构组成、工作原理、符号表示、动画演示：,（四）热继电器主要参数：,热继电器额定电流：热继电器中可以安装的热元件的最大整定电流 值。,热元件额定电流：热元件的最大整定电流值。,热继电器整定电流：热元件能够长期通过而不致引起热继电器 动作的最大电流值。通常热继电器的整定电流是按电动机的额定电流整定的。,热继电器整定电流调节范围：手动调节整定电流旋钮，通过偏心轮机构，调整双金属片与导板的距离，能够调节的电流整定值的范围。,（二）分类,（一）作用,双金属片式,热敏电阻式,易熔合金式,利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作,利用电阻值随温度变化而变化的特性制成,利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作,故障排除后，手动复位热继电器触点可以重新接通控制电路。,双金属片由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后，因两层金属片伸长率不同而弯曲。,加热元件串接在电动机定子绕组中，电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作；当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。,通常用其常闭触点与接触器线圈电路串联，切断接触器线圈电流，使电动机主电路失电。,动画演示（热继电器）,JR36,JR28,JR20,热元件,常闭触头,常开触头,热继电器使用中应注意的问题,热继电器尽管选用得当，但使用不当时也会造成对电动机过载保护的不可靠，因此，必须正确使用热继电器。,图1-10 热继电器的保护特性与电动机过载特性的合理匹配1热继电器的保护特性 2电动机过载特性性,热继电器的出线端的连接导线，须严格规定选用。这是因为导线的材料和其线径大小均能影响发热元件端点传导到外部热量的多少。导线过细，轴向导热较差，热继电器可能提前动作；反之，导线过粗，轴向导热快，热继电器可能延迟动作。按规定，连接导线应为铜线，若不得已要用铝线，导线的截面积应放大18倍。除此之外，出线端螺钉应当拧紧，以免因螺钉松动导致接触电阻增大，影响发热元件的温升，最终可能使保护特性不稳定而引起误动作。,热继电器本身的额定电流等级并不多，但其发热元件编号很多。每一种编号都有一定的电流整定范围，故在使用上先应使发热元件的电流与电动机的电流相适应，然后根据电动机实际运行情况再做上下范围的适当调节。,热继电器有手动复位和自动复位两种方式。对于重要设备，当热继电器动作之后，必须待故障排除后方可重新启动电动机，宜采用手动复位方式；如果热继电器和接触器的安装地点远离操作地点，且从工艺上又易于看清楚过载情况，则宜采用自动复位式。,使用中每年要通电校验一次。另外，当主电路发生短路事故后，应检查发热元件和双金属片是否已发生永久性变形。若发生变形或无法作出判断时，则应进行通电试验。在调整时，绝不允许弯折双金属片。,使用中应定期去除尘埃和污垢。若双金属片中出现锈斑，可用棉布蘸上汽油轻轻揩拭，切忌用砂纸打磨。,热继电器和电动机的周围介质温度应尽量相同，否则会破坏已整调好的配合情况。例如，当电动机安装于高温处，而热继电器却安装于低温处时，热继电器动作将会延迟；反之，热继电器的动作将会提前。,热继电器必须按照产品说明书中规定的方式安装。当与其他电器装在一起时，应将热继电器装在其他电器的下方，以免其动作特性受其他电器发热的影响。,3.速度继电器：,用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动。转速接近零时，自动切除反相序电源。,转子：由一块永久磁铁制成，与电动机同轴相联，用以接受转动信号。,圆环（笼型空心绕组）：转子（磁铁）旋转时，笼型绕组切割转子磁场产生感应电动势，形成环内电流，此电流与磁铁磁场相作用，产生电磁转矩，圆环在此力矩的作用下带动摆杆，克服弹簧力而顺转子转动的方向摆动，并拨动触点改变其通断状态。,触点：在摆杆左右各设一组切换触点，分别在速度继电器正转和反转时发生作用。调节弹簧弹力时，可使速度继电器在不同转速时切换触点改变通断状态。,动作转速一般不低于120 r/min，复位转速约在100 r/min以下。,工作时，允许的转速高达10003600r/min。,正转和反转切换触点的动作，反映电动机转向和速度的变化。,图1-13 速度继电器的图形符号及文字标注a)与电动机同轴联接的转子 b)动合触点 c)动断触点,速度继电器图符及文字标注,动画演示,4.固态继电器：,四端有源器件：两个输入控制端，两个输出受控端。施加输入信号后，其输出呈导通状态，无信号时输出呈阻断状态。,优点：工作可靠、寿命长、对外界干扰小、能与逻辑电路兼容、抗干扰能力强、开关速度快、无火花、无动作噪音和使用方便等。,应用：有逐步取代传统电磁继电器的趋势，还可应用于计算机的输入输出接口、外围和终端设备等传统电磁继电器无法应用的领域。,主要参数：,交流固态继电器：,耐高压的光电耦合：实现输入和输出之间的电气隔离。,直流固态继电器：,输出采用晶体管。,输出采用晶闸管。,缺点：过载能力低，易受温度和辐射影响，通断阻抗比小。,由固体半导体元件组成的无触点开关器件。,输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出漏电流等。,1.1.4 熔断器,用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。结构简单、使用方便、价格低廉。,熔断器的保护特性（安秒）曲线,流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。,外壳：安装熔体。,熔体：熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。,熔体的额定电流IfN是熔体长期工作而不致熔断的电流。,作用：短路和严重过载保护应用：串接于被保护电路的首端 优点：结构简单，维护方便，价格便宜，体小量轻 分类：瓷插式RC 螺旋式RL 有填料式RT 填料密封式RM 快速熔断器RS 恢复熔断器RZ,符号：FU,文字标注 FU,瓷插式熔断器RC,螺旋式熔断器RL,有填料式熔断器RT,无填料密封式熔断器RM,快速熔断器RS,自恢复熔断器RZ,1.1.5 低压断路器（自动开关）,用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护的电器。发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合。在分断故障电流后一般不需要更换零部件。框架（万能）式：敞开式结构，适用于大容量配电装置。塑料外壳（装置）式：外壳用绝缘材料制作，安全性良好，用于电气控制设备 及建筑物内电源线路保护、电动机过载和短路保护。由触点和灭弧装置、脱扣器与操作机构、自由脱扣机构组成。正常工作：主触点靠操作机构手动或电动合闸，接通和分断工作电流。短路或过流保护：过流脱扣器的衔铁被吸合，自由脱扣机构的钩子脱开，自动开关触点分离，切除故障电流。失压或零压保护：失压脱扣器的衔铁被释放，自由脱扣机构动作，断路器触点分离，切断电路。,DZ 20/塑料外壳 设计序号 额定极限短路 壳架等级 操作机构代号 极数 脱扣器型 用途代号 断路器 分断能力代号 额定电流(无字手柄操作)式及附件代号(无-配电)(Y一般型)(P电动机操作)(2-电动机)(J较高型)(G最高型),低压断路器型号说明举例,塑料外壳断路器主要参数：额定工作电压壳架额定电流等级极数脱扣器类型及额定电流短路分断能力,塑壳式低压断路器原理图,线路短路或严重过载保护,远距离跳闸，对电路不起保护作用,线路过载保护,电动机的失压保护,1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,M3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,一旦发生过载或短路时,过流脱钩器将吸合而顶开锁钩，将主触头断开，从而起到短路保护作用。,M3,主触点,弹簧,连杆装置,锁钩,M3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,M3,主触点,弹簧,连杆装置,一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触头断开，实现欠压保护作用。,万能式低压断路器结构图,控制按钮,1.1.6 主令电器,用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。可以直接作用于控制电路，也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制。,分类：,接近开关,行程开关,1.按钮开关,常用按钮图片,结构、符号、名称,常态：,“复位”按钮必须是蓝色。复位按钮兼有停止的作用时，则必须是红色。,按钮开关颜色规定,注意事项,“停止”和“急停”按钮必须是红色。,“点动”按钮必须是黑色。,“启动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑白、白色或灰色。,“启动”按钮的颜色是绿色。,按下：,常闭（动断）触点闭合，常开（动合）触点断开。,常闭（动断）触点断开，常开（动合）触点闭合。,动画演示(按钮),机械结构的接触式有触点行程开关,用途：,2.行程开关,检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短的装置。,二、行程开关分类：,外壳防护形式：,动作速度：,复位方式：,接线方式：,操作形式：,一、定义：,原理：,电气结构的非接触式无触点行程开关,光电结构的非接触式无触点行程开关,开启式、防护式、防尘式。,瞬动、慢动（蠕动）。,自动复位、非自动复位。,螺钉式、焊接式、插入式。,直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式。,一般用途行程开关、起重设备用行程开关、微动开关。,机械结构的接触式有触点行程开关,移动物体碰撞行程开关的操动头，使行程开关的常开触点接通和常闭触点分断。,原理图、符号,1-滚 轮2-上转臂3-盘形弹簧4-推 杆5-小滚轮6-擒纵件7、8-压板9、10-弹簧11-动触头12-静触头,常闭触点,SQ,符号,常开触点,常用机械式接近开关图片,类型：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。,运动着的物体接近它到一定距离时，发出信号，从而进行相应的操作。,参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。,常用接近开关图片,电气结构的非接触式行程开关（接近开关）,接近开关图片,作用距离从几厘米到几十米不等。,根据光的发射和接收部件的安装位置和光的接收方式的不同，分为对射式和反射式。,运动着的物体接近它到一定距离时，通过光的发射和接收部件，发出信号，从而进行相应的操作。,光电结构的非接触式行程开关光电开关,由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，能转换多种和多数量的电气控制线路，用途广泛。,LW5 15/额定电流 定位特征代号 接线图编号 接触系统档数,LW5系列万能转换开关的型号说明：,转换开关接线图示例：,转换开关型号：LW5-15D0724/3,1.万能转换开关,1.1.7 其它常用电器,LW515型万能转换开关定位特征及代号,万能转换开关：QS,QS转换开关触点通断展开图,万能转换开关,纵向虚线表示手柄位置，图中有三个位置、0、横向圆圈表示触点对数，图中有6对触点纵横交叉处圆黑点为手柄在此位置对应的触点接通位：1、4、6触点通0位：2、3、5触点通位：3、4、5触点通,万能转换开关,转换开关触点通断表,纵向表示手柄位置，表中有三个位置、0、；横向为触点对数，图中有6对；为手柄在此位置接通的触点位：1、4、6触点通0位：2、3、5触点通位：3、4、5触点通,按照预定程序转换控制电路的主令电器，结构和凸轮控制器相似，只是触点的额定电流较小。,2.主令控制器,根据控制屏的型号选择主令控制器，与控制屏配合实现控制。,主令控制器的触点控制接触器，再由接触器来控制电动机，触点的容量减小，操作轻便。,电动机容量较大，工作繁重，操作频繁，调速性能要求较高时，采用主令控制器操作。,1.2 电气原理图的画法及阅图方法,电力拖动电气控制线路主要由各种电器元件（如接触器、继电器、电阻器、开关）和电动机等用电设备组成。为了设计、研究分析、安装维修时阅图方便，在绘制电气控制线路图时，必须使用国家统一规定的电气图形符号和文字符号。常用的电气设备图样有三类。,电气原理图表明了电气控制线路的工作原理。以及各电器元件的作用和相互关系，而不考虑各电路元件安装位置和实际连线情况。绘制电气原理图，一般遵循下面的规则：,1.电气原理图,图1-16 C620卧式车床电气控制原理图,(1)电气控制线路分为主电路和控制电路。主电路用粗线绘出，而控制电路用相对较细线画。一般主电路画在 左侧，控制电路画在右侧。(2)电气控制线路中，同一电器的各导电部件如线圈和触点常常不画在一起，但必须用统一文字标明。(3)电气控制线路的全部触点都按“平常”状态绘出。图1-16为卧式车床控制线路的工作原理图。,电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜 中的实际安装位置。,电气设备接线图表明各电气设备之间的实际接线情况。,电气设备安装图和电气设备接线图主要用于安装、接线、检查维修和工程施工。,2、电气设备安装图,3、电气设备接线图,对于相对简单的系统，常常将安装图与接线图画到一起，下图是小型卧式车床的电气安装与接线图。,卧式车床电气安装、接线图,1.3笼型电动机的起动控制线路,笼型异步电动机有直接起动和降压起动两种方式。,1.3.1 直接起动控制线路,对于控制要求不高的简单机械如小型台钻、砂轮机、冷却泵等都直接用开关起动，如图1-17所示。对于中小型卧式车床主电机都采用接触器直接起动线路，如图1-18所示。图中KM是自锁触点。,图1-17 用开关直接起动线路,图1-18 用接触器直接起动线路,1.3.2 降压起动控制线路,较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压起动的方式起动。,星-三角变换降压起动控制线路 在正常运行时，电动机定子绕组联成三角形，起动时 联结成星形，起动即将完毕再恢复成三角形。图1-19是一种起动线路，其中动断触点KM2 与KM3保证接触器KM2 与KM3线圈不会同时通电，以防电源短路。动断触点KM2同时也使时间继电器KT断电。图1-20是用两个接触器和一个时间继电器进行星三角 转换的降压起动控制线路。电动机连成星或三角都是由接触器KM2完成的。,图1-19 星三角降压起动控制线路（1）,图120 星角降压起动控制线路（2）,.定子串电阻降压起动控制线路 图1-21是定子串电阻降压起动控制线路。电动机起动时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，起动后再将电阻短路掉，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。机床中常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。,随着电力电子技术、计算机技术的发展，已经生产出各种性能优越的软起动器，能按要求平滑起动，彻底的解决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。,3.补偿器降压起动补偿器QJ3、QJ5系列都是手动操作，XJ01系列则是自动操作的自耦降压起动器。补偿器降压起动适用于容量较大和正常运行时定子绕组接成星形，不能采用星角变换起动的笼型电动机,1-21 电动机定子串电阻降压起动控制线路,1.4 电动机正反转控制线路,许多生产机械都有可逆运行的要求，由电动机的正反转来实现生产机械的可逆运行是很方便的，只需使拖动电动机可以两个方向运行就可以了。如果用KM1和KM2分别完成电动机的正反向控制，那么由正转与反转起动线路组合起来就成了正反转控制线路。,1.4.1 电动机正反转控制线路,图1-22为异步电动机正反转控制线路。,图1-22 正转和反转控制线路,从图1-22中的主电路部分可知，若KM1和KM2分别闭合，则电动机的定子绕组所接U、W两相电源对调，结果电动机转向不同。若KM1和KM2同时闭合，就会造成主回路短路，如图1-22a。图1-22b需要先停止正转（反转），然后再按反转（正转），才能实现反转（正转），显然操作不方便。图1-22c解决了这种问题。,1.4.2 正反转自动循环线路,图1-23是机床工作台往返循环的控制线路。实质上是用行程开关来自动控制电动机正反转的。组合机床、龙门刨床、铣床的工作台常用这种线路实现往返循环。,图1-23 机床工作台往返循环的控制线路,ST1、ST2、ST3、ST4按要求安装在固定的位置上。其实这是按一定的行程用撞块压行程开关，代替了人工按按钮。按下正向起动按钮SB2，接触器KM1得电动作并自锁，电动机正转使工作台前进。当运行到ST2位置时，撞块压下ST2，ST2动断触点使KM1断电，但ST2的动合触点使KM2得电动作并自锁，电动机反转使工作台后退。当工作台运动到右端点撞块压下ST1时，使KM2断电，KM1又得电动作，电动机又正转使工作台前进，这样可一直循环下去，直到按下停止按钮才能停下来。,上述这种用行程开关按照机械运动部件的位置或位置的变化所进行的控制，称作按行程原则的自动控制，或称行程控制。,1.5 电动机制动控制线路,许多机床都要求能迅速停车或准确定位，这就要求对机械进行制动，强迫其迅速停车。制动停车的方式有机械制动和电气制动。电气制动实质是使电动机产生一个与转子原来的转动方向相反的制动转矩。机床中常用的电气制动是能耗制动和反接制动。,1.5.1 能耗制动控制线路,能耗制动是在三相笼型异步电动机切断三相电源的同时，给定子绕组接通直流电源，在转速为零时再切除直流电源的制动过程。制动过程中机械能转为电能消耗在转子电阻上。图1-24a、b是分别用复合按钮和时间继电器实现能耗制动的控制线路。,图1-24 能耗制动控制线路,反接制动实质上是改变接在电动机定子绕组上的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。反接制动过程为：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。,2.反接制动控制线路,图1-25为反接制动控制线路及工作流程图。1-25a、b都为反接制动的控制线路。1-25a有这样一个问题：在停车期间如为调整工件，需要用手转动机床主轴时，速度继电器的转子也将随着转动，其动合触点闭合，接触器KM2得电动作，电动机接通电源发生制动作用，不利于调整工作。1-25b解决了这个问题。,图1-25 反接制动控制线路,D1、D2、D3接电源，D4、D5、D6悬空，则绕组为三角形接法，每项绕组中两个线圈串联，电机为两对磁极，转速为低速。D1、D2、D3短接，D4、D5、D6接电源，则绕组为双星形接法，每项绕组中两个线圈并联，电机为一对磁极，转速为高速。,接触器KM1 动作为低速，KMh动作为高速。,1.6双速电动机高低速控制线路,双速电动机在机床中有较多应用，它是由改变定子绕组的磁极对数来改变其转速的。,接触器KM1 动作为低速；KMh、KM动作为高速。,用开关S实现高、低速控制（针对上面那个主电路）,用复合按钮SB2、SB3实现高、低速控制（同样针对上面那个主电路）,用开关S转换高、低速，较大容量的电动机可采用此控制方式。（适用下面那个主电路）,1.7 电液控制,液压传动系统和电气控制线路相结合的电液控制系统在组合机床、自动化机床、生产自动线、数控机床等中的应用越来越广泛。液压传动系统易获得较大的力矩，运动传递平稳、均匀，准确可靠，控制方便，易实现自动化。,1.电磁换向阀,液压传动系统由4个部分组成：动力装置（液压泵）2.执行机构（液压缸或液压马达）3.控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀）4.辅助装置（油箱、油管、过滤器、压力计等）,其中换向阀在机床液压系统中用以改变液流方向，实现运动换向、接通或关断油路。电磁换向阀是利用电磁铁推动滑阀移动来控制液流流动方向的。电磁换向阀的种类很多。,图1-27 电磁换向阀1阀体 2阀芯 3弹簧 4电磁铁 5推杆,电磁换向阀的结构,图1-27 电磁换向阀1阀体 2阀芯 3弹簧 4电磁铁 5推杆,常用电磁换向阀符号图,动力头是既能完成进给运动，而且又能同时完成刀具切削运动的动力部件。液压动力头的自动工作循环是由控制电路控制液压系统来实现的。图1-29是一次工作进给液压系统和其电气控制线路图。其自动工作过程如下，图1-29a为它的工作流程图：动力头原位停止 动力头快进 动力头工进 动力头快退 动力头“点动调整”,2.液压动力头控制线路,图1-29 液压动力头一次进给液压控制线路,图1-30 具有“延时停留”的控制线路,图1-30 具有“延时停留”的控制线路,3.半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路,图1-31及图1-32是半自动车床刀架的液压系统和电气控制电路图。,图中YG1及YG2分别是纵向液压缸和横向液压缸，由电磁换向阀YV1、YV2分别进行控制，实现刀架纵向移动和横向移动及后退。M2为液压泵电动机，M1为主电动机，分别由接触器KM1、KM2控制。KT是时间继电器，为无进给切削而设。,图1-31 半自动车床刀架纵进、横进及后退液压系统图,图1-32 半自动车床刀架纵进、横进及后退电气控制线路图,1.8控制线路的其他基本环节,点动控制,电动机在正常工作时多数需要连续不断地工作，即所谓长动。而点动指的是，按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作。点动常用于生产设备的调整，如机床的刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。图1-33为点动控制线路。,用复合按钮实现点动,用开关实现点动,用中间继电器实现点动,图1-33 点动控制线路,1.联锁 在机床控制线路中，经常要求电动机有顺序的起动，如某些机床主轴必须在液压泵工作后才能工作；龙门刨床工作台移动时，导轨内必须有足够的润滑油；铣床的主轴旋转后，工作台方可移动等，这些都要求有联锁关系。如图1-34所示。,联锁与互锁,图1-34 电动机的联锁控制,互锁实际上是一种联锁关系，其所以这样称谓，是为了强调触点之间的互相作用。在图1-35中控制对象是两台电动机，工艺上要求它们不能同时工作，于是采用了两个接触器动断触点互锁。这种互锁关系前面已用在电动机的正反转线路中，可保证正反向接触器KM1和KM2主触点不能同时接通，以防止电源短路。,2.互锁,图1-35 两台电动机的“互锁”控制,在操作比较复杂的机床中，也常用操作手柄和行程开关形成联锁。下面以X62W铣床进给运动为例讲述这种联锁关系。铣床工作时，工作台的各方向进给是不允许同时接通的，因此各方向的进给运动必须互相联锁。实际上，操纵进给的两个手柄各自都只能扳向一个操作位置，即接通一种进给，因此只要使两个操作手柄不能同时起到操作的作用（“0”位为不操作），就达到了联锁的目的。通常采取的电气联锁方案是:当两个手柄同时扳离“0”位时，就立即切断进给电路，可避免事故。图1-36是有关进给运动的联锁控制电路。,KM3是控制主轴电动机的接触器，其动合触点在这里完成主轴与进给运动的联锁，既只有主轴运转了才允许进给。,图1-36 X62W铣床进给运动的联锁控制线路,3.多点控制,在大型机床设备中，为了操作方便，常要求能在多个地点进行控制。如图1-37把起动按钮并联连接，停止按钮串联连接，分别安置在三个地方，就可三地操作。,图1-37 多点控制线路,（1）工作台的正反向自动循环控制 许多机床的自动循环控制都是靠行程控制来完成的。某些机床的工作台要求正反向运动自动循环，图1-38是龙门刨工作台自动正反向控制线路，用行程开关ST1、ST2作主令信号进行自动转换。电路工作过程如下：按起动按钮SB2，KM1得电，工作台前进，当达到预定行程后(可通过调整挡块位置来调整行程)，挡块压下ST1，ST1动断触点断开，切断接触器KM1，同时ST1动合触点闭合，反向接触器KM2得电，工作台反向运行，当反向到位，挡块压下ST2，工作台又转到正向运行，进行下一个循环。,4.工作循环自动控制,行程开关ST3、ST4是作极限保护用的,图1-38 正反向运动的自动循环线路,图1-39是动力头的行程控制电路，它也是由行程开关按行程来实现动力头的往复运动的。此控制电路完成了这样一个工作循环：首先是动力头I由位置b移到位置a 停下；然后动力头II由位置c移到位置d停住；接着使动力头I和动力头II同时退回原位停下。行程开关ST2、ST1、ST3、ST4分别装在床身的a、b、c、d 处。电动机M1带动动力头I，电动机M2带动动力头II。动力头I和II在原位时分别压下ST1和ST3。,（2）动力头的的自动循环控制,图1-39 动力头行程控制线路,1.9电动机的保护,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。常用的保护环节有过载保护、短路电流保护、零电压和欠电压保护以及直流电动机的弱磁保护等。,短路电流引起电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力使电器设备损坏。因此在产生短路现象时，必须迅速地将电源切断。常用的有：,熔断器保护自动开关保护,1.9.1 短路保护,过载保护 电动机长期超载运行，电动机绕组温升超过其允许值，电动机的