机床设备课件

•第二章机床电气控制线路基本环节•§2.1电气控制线路的绘制•电气控制系统是由许多电气元件按一定要求连接而成的。为了便于电气控制系统的设计、分析、安装、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其连接，用一定的图形表达出来，这种图形就是电气控制系统图。•电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。•一、电气控制系统图中的图形符号和文字符号•电气控制系统图中，电气元件必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号。国家规定从1990年1月1日起，今后电气系统图中的图形符号和文字符号必须符合最新的国家标准。（见课本表2-1）•二、电气控制线路图的绘制•（一）电气原理图••电气原理图是为了便于阅读和分析控制线路，根据简单清晰的原则，采用电气元件展开的形式绘制成的表示电气控制线路工作原理的图形。在电气原理图中只包括所有电气元件的导电部件和接线端点之间的相互关系，但并不按照各电气元件的实际布置位置和实际接线情况来绘制，也不反映电气元件的大小。下面结合下图所示CW6132机床的电气原理图说明绘制电气原理图的基本规则和应注意的事项。一个完整的控制电路包括了电源电路、主电路、控制电路和辅助电路四部分。*特别说明一、基本电路1、电源电路：按规定绘成水平线与电源保护和电源开关组成。2、主电路：该电路的通电状态决定了电机的状态。3、控制回路：该电路的通电状态决定了线圈的状态。4、辅助电路：起照明、信号显示、报警等作用。二、控制过程1、实现弱电控制强电，使操作安全可靠。2、便于实现远距离控制和自动控制。三、电气原理图的绘制原则1、电器是未通电时的状态，二进制逻辑元件是置零时的状态，机械开关是循环开始前的状态。2、电源电路电路一般绘成水平线，主电路用垂直线绘在图面左侧，控制线路用垂直线绘在图面右侧。3、在垂线左侧的触点是常开触点，右侧是常闭触点，水平线上方为常闭触点，下方为常开触点。•⑴原理图一般分主电路和辅助电路两部分画出：主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。辅助电路包括控制回路、信号电路及保护电路等，由继电器的线圈和触点、接触器的线圈和辅助触点、按钮、照明灯、控制变压器等电器元件组成。一般主电路用粗实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实线表示，画在右边（或下部）。•⑵原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要符合国家标准。属于同一电器的线圈和触点，都要用同一文字符号表示。当使用相同类型电器时，可在文字符号后面加注阿拉伯数字序号来区分。•⑶原理图中，各电器元件的导电部件如线圈和触点的位置，应根据便于阅读和发现的原则来安排，绘在它们完成作用的地方。同电器元件的各个部件可以不画在一起。•⑷原理图中所有电器的触点，都按没有通电或没有外力作用时的开闭状态画出。如：继电器、接触器的触点，按线圈未通电时的状态画；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态画出；控制器按手柄处于零位时的状态画等。•⑸原理图中，有直接电联系的交叉导线的连接点，要用黑圆点表示。无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。•⑹原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。•（7）.区域划分用途栏：说明相对应电路的用途分区栏：便于看图，查找元器件触点垂线左边为常开触点，右边为常闭触点•（二）电气元件布置图••电气元件布置图主要用来表示各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。各电气元件的安装位置是由机床的结构和工作要求来决定的，如电动机要和被拖动的机械部件在一起，行程开关应放在要取得信号的地方，操作元件要放在操作台及悬挂操纵箱等操作方便的地方，一般电气元件应放在控制柜内。•(三）电气安装接线图••电气安装接线图是为了安装电气设备和电气元件时进行配线或检查维修电气控制线路故障服务的。在图中要表示各电气设备之间的实际接线情况，并标注出外部接线所需的数据。在接线图中各电气元件的文字符号、元件连接顺序、线路号码编制都必须与电气原理图一致。•图1-23是根据图1-22电气原理图绘制的接线图。图中表明了该电气设备中电源进线、按钮板、照明灯、行程开关、电动机与电气安装板接线端之间的关系，也标注了所采用的包塑金属软管的直径和长度以及理解导线的根数、截面积与颜色。如按钮板与电气安装板的连接，按钮板上有SB1、SB2、HL1与HL2四个元件，根据电气原理图SB1与SB2有一端相连为“地”，其余的2、3、4、6、7、15、16通过7根1mm的红色线接到安装板上相应的接线端，与安装板上的元件相连。§2.2三相异步电动机的控制线路一、启动控制启动基本要求：1、足够的起动转矩以加快起动过程。2、起动电流要小。起动方法有全压起动和降压起动起动方法要根据电网容量的大小，电动机的功率大小和种类以及工作特性和要求等因素决定。（一）直接起动控制线路利用闸刀开关或接触器直接把电动机接到电网上。优点：起动设备简单，成本低，起动时间短，起动方便可靠。缺点：起动电流大，对电动机和电网有一定的冲击。仅适用不频繁起动的小容量电动机1、开关直接启动控制电路2、接触器直接启动控制线路SB2－启动按钮SB1－停止按钮点动长动KM－自锁触点电路保护环节：1、短路保护(FU)2、过载保护(FR)3、欠压和失压保护（KM）SA+—长动SA－—点动SB2+—长动SB3+—点动长动与点动配合电路（二）间接起动控制线路目的：限制启动电流，减少起动电流对电网及电动机等设备的冲击。1、定子绕组串联电阻降压起动电动机起动时，在三相定子电路上串接电阻，使加在电动机绕组上电压降低，起动后再将电阻短接，电动机仍然在额定电压下正常运行。特点：起动方式不受电动机接线形式的限制，设备简单。串电阻降压起动控制线路动画演示电机及机床电气控制电动机的定子加上了降低了的电压进行起动，起动后再将电压恢复至额定值，目的是减少较大的起动电流以减少对电网的冲击。2、Y－△降压起动在正常运行时，电机定子绕组联成△形，起动时联结成Y形，起动完毕后再恢复为△形。问题：电机定子绕组有接成Y形和△形，正常工作接成Y形的电机是否可以采用Y-△降压起动？Y-△降压起动的特点？u2u1v1w1w2v2u1v1w1u2v2w2u1w2v1v2u2w1w1v1u1u1v1w1w2w2v2v2u2u2ZUIIYPYlYZUIIPl33VUUY3803313UUIIYllY312UUTTYYKMY与KMΔ不能同时通电（二）、控制电路•丫-△降压起动控制线路动画演示机床电气控制二、正反转控制机械互锁电气互锁从主电路上看KM1和KM2同时通电会造成主电路电源短路注意：KM1和KM2不能同时通电或闭合电气互锁的作用：防止接触器主触点熔焊或机械结构失灵使主触点不能断开。若另一接触器动作会造成事故。工作台自动往返控制SQ3和SQ4为超程限位开关除去SQ1是怎样一个工作过程？？正反转自动循环线路动画演示机床电气控制三、多地点控制电路四、顺序起、停控制电路五、三相异步电动机的制动控制线路停机制动有两种类型：一是电磁铁操纵机械进行制动的电磁机械制动；二是电气制动使电动机产生一个与转子原来转动方向相反的力矩来进行制动，常用的电气制动有反接制动和能耗制动。（一）、电磁式机械制动控制电路应用较普遍的机械制动装置有电磁抱闸和电磁离合器两种。1、电磁抱闸结构弹簧制动轮制动闸M3～制动轮和电机同轴安装，当制动闸紧紧抱住制动轮，电动机转子便会迅速停止旋转。利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法称为机械制动。机械制动分为通电制动型和断电制动型两种。断电制动型电磁抱闸的结构示意图如下：2.断电制动控制电路工作原理：上电源开关QS，按下起动按钮SB2后，接触器KM线圈得电自锁，主触点闭合，电磁铁线圈YB通电，衔铁吸合，使制动器的闸瓦和闸轮分开，电动机M起动运转。停车时，按下停止按钮SB1后，接触器KM线圈断电，自锁触点和主触点分断，使电动机和电磁铁线圈YB同时断电，衔铁与铁心分开，在弹簧拉力的作用下闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机迅速停转。（二）、电气制动控制线路１、反接制动原理：反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定于绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。特点：制动力矩大，制动迅速，效果好，但冲击效应较大，制动准确性差。通常仅适用于10kw以下的小容量电动机。要求1：通常要求在电动机主电路中串接反接制动电阻电阻以限制反接制动电流。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法。要求2：在电动机转速接近于零时，及时切断反相序电源，以防止反向再起动。（1）单向反接制动控制电路（为反接制动作好准备）（2）可逆运行反接制动控制电路2、能耗制动控制原理：在电动机脱离三相交流电源之后，在电动机定子绕组上立即加一个直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。优点：停车准确可靠，制动平稳、能耗小。对电网无冲击，缺点：需要直流电源。在一些重型机床中，常常将能耗制动与电磁抱闸配合使用，先进行能耗制动，当转速降至某值时，令抱闸动作，可以有效地实现准确快速停车。（为制动作好准备）在制动要求不高，电动机功率在10KW以下时可采用无变压器的单管能耗制动电路。它是无变压器的单管采用半波整流器作为直流电源，这种电源体积小，成本低。六、三相异步电动机的调速电路调速方法以下几种：1、改变转差率2、改变电动机磁极对数3、改变供电电源频率一、双速电动机控制电路（变极调速）（一）变极原理方法1：在定子上装两套各具有不同极数的独立绕组方法2：在一个绕组上用改变绕组的连接方式来改变磁极对数磁极4极，磁极对数P＝2磁极2极，磁极对数P＝11、△/YY接法低速--△接法：３个电源线连接在接线端Ｕ、Ｖ、Ｗ每根绕组的中点接出的接线端空着不接，此时磁极为４，电机同步转速为1500r/min高速--YY接法：接线端Ｕ、Ｖ、Ｗ短接，Ｕ″、Ｖ″、Ｗ″三个接线端接上电源，此时磁极为２，同步转速为3000r/min注：为保证转向一致，两种接法切换时，应将电源相序反过来。（二）、双速电动机△/YY接法控制电路二、变频器（变频调速）（一）变频器的基本类型对交流电动机实现变频调速的装置叫变频器。变频器按其结构可分为两种基本类型：交—交变频器和交—直—交变频器交—交变频器没有明显的中间滤波环节，电网交流电被直接变成可调频调压的交流电。而交—直—交变频器先将电网交流电变换为直流电，经中间滤波环节之后，再进行逆变转换为变频变压的交流电。交—交变频器的特点是属于一次换能，效率较高，但整个装置元件数较多，调频范围仅为电网频率的1／3～1／2，适用于低速大功率拖动。交一直一交变频器是二次换能，效率略低，装置元件数较少，频率调节范围较宽，适用于各种拖动装置。（二）、交一直一交变频器1、单相交一直一交变频器晶闸管整流器将交流电整流为幅值可调的直流电Ud，直流电压U。通过电容C滤波，以减小波纹。2、三相交一直一交变频器由电感L和电容C构成滤波环节，以减小整流以后的电压和电流的波纹。根据中间滤波环节是电容性或是电感性，可以将交一直一角变频器分为电压型或电流型变频器。（三）、变频调速的条件要求改变定子供电频率f1的同时改变供电电压U1的大小。（四）、变频器电气控制线路KM控制变频器接通或断开电源KA1正转；KA2反转30C、30B报警复习1、机床电气控制线路的组成？一个完整的控制电路包括了电源电路、主电路、控制电路和辅助电路四部分。2、电动机启动的基本要求？1、足够的起动转矩以加快起动过程。2、起动电流要小。3、电动机如何实现正反转？将接至电动机的三相电源进线中任意的两相对调，即可实现正反转。4、电机正反转电气互锁的作用？防止接触器主触点熔焊或机械结构失灵使主触点不能断开。若另一接触器动作会造成事故。5、降压启动的目的？目的是减少较大的起动电流以减少对电网的冲击。6、电机定子绕组有接成Y形和△形，正常工作接成Y形的电机是否可以采用Y-△降