機(jī)床自動(dòng)控制

1、 機(jī)床電氣自動(dòng)控制第一章 緒論一、電氣自動(dòng)控制之在機(jī)床中的地位現(xiàn)代機(jī)床由工作機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，原動(dòng)機(jī)和自動(dòng)控制系統(tǒng)四個(gè)部分組成。所謂自動(dòng)控制是指在沒有人直接參與的（或經(jīng)由少數(shù)人參與）的情況下，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)是被控制及對(duì)象（生產(chǎn)過程）自動(dòng)地按預(yù)定的規(guī)律去工作 。如機(jī)床按照規(guī)定的程序自動(dòng)的啟動(dòng)或停車；利用微型計(jì)算機(jī)控制數(shù)控車床，按照看計(jì)算機(jī)發(fā)出的程序指令，自動(dòng)按預(yù)定的軌跡加工；利用可編程控制器，按照預(yù)先編制的程序，是機(jī)床實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)循環(huán)控制，所以這些都是電氣自動(dòng)控制的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的搜短有多種多樣，可以用電器的方法來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。也可以用機(jī)械的、液壓的、啟動(dòng)的等方法來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，由于現(xiàn)代化的

2、金屬切削機(jī)床均用交，直流電機(jī)作動(dòng)力源，因而電氣自動(dòng)控制是現(xiàn)代機(jī)床的主要控制手段。即使采用其他控制方法，也離不開電氣控制的配合，本書是以機(jī)床作為典型對(duì)象來研究電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理，方法和應(yīng)用，這些基本控制方法自然也適用于其他機(jī)器設(shè)備及生產(chǎn)過程。 機(jī)床經(jīng)過一百多年的發(fā)展，結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，性能不斷提高，在很大程度上取決于電器的拖動(dòng)與電氣控制系統(tǒng)的更新。電氣拖動(dòng)在速度調(diào)節(jié)方面具有無可比擬的優(yōu)越性和發(fā)展前途，采用直流或交流無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床，是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的變速箱變得十分簡單，簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)。提高了效率和剛度，也提高了精度，今年研究成功的電機(jī)主軸部件，將交流電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在主軸上，使其振動(dòng)和噪音均減小

3、，他完全代替了主軸變速齒輪箱，對(duì)機(jī)床傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生變革性的影響。生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)力的高速發(fā)展，要求及其需要更高的精度，更高的效率，更多的品種，更高的自動(dòng)化程序及可靠性?？茖W(xué)技術(shù)特別是微電子技術(shù)的高度發(fā)展為電氣控制的進(jìn)步創(chuàng)造了良好的條件，現(xiàn)代機(jī)床在電氣控制方面綜合應(yīng)用了許多先進(jìn)科技技術(shù)成果，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。特別是廉價(jià)可靠的在機(jī)床行業(yè)的廣泛應(yīng)用，是機(jī)床的自動(dòng)化程序，加工效率，加工精度，可靠性不斷提高，同時(shí)以擴(kuò)大工藝范圍，縮短新產(chǎn)品的試制周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代，降低勞動(dòng)成本和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度起到重要作用，近年來出現(xiàn)的各種機(jī)電一體化產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，柔性制造單元及系

4、統(tǒng)等軍事電氣控制自動(dòng)化的說碩果?？梢婋姎庾詣?dòng)控制對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展起到重要作用，機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生以及從事機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的工程技術(shù)人員都必須掌握機(jī)床電氣自動(dòng)控制的理論和方法。二、機(jī)床電氣自動(dòng)控制的發(fā)展情況1. 電氣拖動(dòng)的發(fā)展電氣控制和電氣拖動(dòng)有著密切的關(guān)系。20世紀(jì)初，由于電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，使得機(jī)床的拖動(dòng)發(fā)生了變革，用電動(dòng)機(jī)代替蒸汽機(jī)，機(jī)床的電器拖動(dòng)隨電動(dòng)機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。（1）單電機(jī)的拖動(dòng) 一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)機(jī)床，較之乘組拖動(dòng)簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，縮短了傳動(dòng)路線，提高了傳動(dòng)效率，至今中小型通用機(jī)床人采用單電機(jī)拖動(dòng)的。（2）多電機(jī)拖動(dòng) 由于生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)增多，要求提高，創(chuàng)先了多臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)一套機(jī)床的拖動(dòng)

5、方式。采用了多臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)以后，不但簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率，而且易于實(shí)現(xiàn)個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的自動(dòng)化。多電機(jī)拖動(dòng)是待機(jī)床最基本的拖動(dòng)方式。（3）交，直流無級(jí)調(diào)速 電氣無級(jí)調(diào)速具有可靈活選擇最佳切削速度和極大簡化機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速性能 ，可以很方便的在寬范圍內(nèi)實(shí)行平滑預(yù)計(jì)調(diào)速，所以在20世紀(jì)30年代以后直流調(diào)速系統(tǒng)在重型和緊密機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以后，由于大功率晶閘管的問世，大功率率整流技術(shù)和大功率晶體管的發(fā)展，晶閘管電動(dòng)機(jī)無極調(diào)速系統(tǒng)取代了直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)，電磁放大機(jī)等直流調(diào)速系統(tǒng)，采用脈寬調(diào)速的直流調(diào)速系統(tǒng)也獲得廣泛的應(yīng)用，20世紀(jì)80

6、年代以后，由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使得較快、流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有突破性的發(fā)展。交流調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，單機(jī)容量和轉(zhuǎn)速可大大高于直流電機(jī)，交流電機(jī)無電刷和換向器，易于維護(hù)，可靠性高，能用于帶有腐蝕性、易爆性、含蟶氣體等特殊環(huán)境中。與直流電機(jī)相比，交流電機(jī)還具有體積小、重量輕、制造簡單、堅(jiān)固耐用的優(yōu)點(diǎn)。交流調(diào)速已突破關(guān)鍵性技術(shù)，從實(shí)用階段進(jìn)入擴(kuò)大應(yīng)用、系列化的新階段。以鼠籠式交流伺服電器為對(duì)象的矢量控制技術(shù)，是近年來新型的控制技術(shù)，它能使直流調(diào)速具有優(yōu)越調(diào)速性能。交流變頻調(diào)速器、矢量控制伺服單元及交流伺服電機(jī)已日益廣泛的應(yīng)用于工業(yè)中。交流調(diào)速的發(fā)展必將對(duì)機(jī)床行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，必須引起充分重視。2.電氣控制

7、系統(tǒng)的發(fā)展電氣拖動(dòng)的控制方式亦經(jīng)歷了一個(gè)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過程。最初采用手動(dòng)控制。 最早的自動(dòng)控制在20世紀(jì)2030年代出現(xiàn)的繼電接觸器控制，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的起動(dòng)、停車、調(diào)速、自動(dòng)循環(huán)以及保護(hù)等控制。它所使用的控制器件結(jié)構(gòu)簡單，廉價(jià)，控制方式直觀，易掌握，工作可靠，易維護(hù)，因此在機(jī)床控制上得到長期，廣泛的應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是體積大，功耗大，控制速度慢，改變控制程序困難，由于是有觸點(diǎn)控制，在空中復(fù)雜是可靠性降低。為了解決復(fù)雜和程序可變控制對(duì)象的需要，在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了順序控制器，它是繼電器和半導(dǎo)體元件的綜合應(yīng)用的控制裝置，具有程序改變?nèi)菀?，通用較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于組合機(jī)床和自動(dòng)線上，隨著

8、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)一微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的具有編程，儲(chǔ)存，邏輯控制及數(shù)字運(yùn)算功能的可編程控制器PLA。PLA的設(shè)計(jì)以工業(yè)控制為目標(biāo)，因而具有公率級(jí)輸出，接線簡單，通用性強(qiáng)。編程容易，抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。它一問世即以強(qiáng)大的生命力，大面積的占領(lǐng)了傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域。PLC的一個(gè)發(fā)展方向是微型，簡易，價(jià)廉，以圖取代傳統(tǒng)繼電器的控制；而它的另一個(gè)發(fā)展方向是大容量，高速。高性能，對(duì)大規(guī)模復(fù)雜控制系統(tǒng)能進(jìn)行綜合控制。數(shù)字控制是機(jī)床電氣控制的另一方面，數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)用于機(jī)床的產(chǎn)物。它是20世紀(jì)50年代初，為適應(yīng)中小屁機(jī)械加工自動(dòng)化的需要 ，應(yīng)用電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代控制理論，精密測(cè)量技

9、術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)等現(xiàn)代金額學(xué)技術(shù)的成果。數(shù)控機(jī)床極具有專用機(jī)床生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)，又兼有通用機(jī)床工藝范圍廣，使用靈活的特點(diǎn)，并且還會(huì)擁有能自動(dòng)加工復(fù)雜成型表面，精度高的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床集高效率，高精度，高柔性于一身，成為當(dāng)今機(jī)床自動(dòng)化的理想形式。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，最初是由硬件邏輯電路組成的專用數(shù)控裝置NC，它的靈活性差，可靠性不夠。隨著價(jià)格廉價(jià)可靠的微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)無疑以為微機(jī)控制系統(tǒng)所取代，成為CNC或MNC系統(tǒng)。加工中心機(jī)床是工序高度集中的數(shù)控機(jī)床，具有刀庫和換刀機(jī)械手是他的顯著特征，在加工中心機(jī)床上，工件可以通過一次裝夾，完成全部加工。 從現(xiàn)代控制理論中的“最優(yōu)控制理論”

10、出發(fā)，研制了自動(dòng)應(yīng)數(shù)控機(jī)床（AC）。它能自動(dòng)適應(yīng)毛培數(shù)量變化，硬度不均勻，刀鋸磨損等隨機(jī)因素的變化，是道具具有最佳的切削用量，從而使中保證有高的生長率和加工質(zhì)量。為了發(fā)揮計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快的能力，可有一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，他成為計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)DNC,又稱為“直接群控系統(tǒng)”。20世紀(jì)90年代以后，“直接群控系統(tǒng)”在不斷退減，而有柔性制造系統(tǒng)取而代之。隨生產(chǎn)的發(fā)展，由單個(gè)機(jī)床的自動(dòng)化發(fā)展為生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化，柔性制造系統(tǒng)FMS是有一種計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械加工自動(dòng)線，是數(shù)控機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)搬運(yùn)車、自動(dòng)化檢測(cè)、自動(dòng)化倉庫組成的高技術(shù)產(chǎn)物。加上計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)CAD、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)CAM、計(jì)算機(jī)輔

11、助質(zhì)量檢測(cè)CAQ及計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)將構(gòu)成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。它是當(dāng)前機(jī)械加工自動(dòng)化發(fā)展的最高峰。三、本課程的內(nèi)容及要求“機(jī)床電器自動(dòng)控制”是機(jī)制專業(yè)的一門電類專業(yè)課，其任務(wù)是講授以及床位主要對(duì)象的自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理和實(shí)現(xiàn)手段。本課程的先修課是“電工學(xué)”、“微機(jī)原理及應(yīng)用”、“機(jī)床”。本課程的內(nèi)容處理上應(yīng)首先注意到我國機(jī)床電控的現(xiàn)狀，以幾點(diǎn)接觸器為基本講授內(nèi)容；同時(shí)藥充分重視電氣控制的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)，從應(yīng)用的角度出發(fā)講授電氣無級(jí)調(diào)速、可編程控制器、數(shù)控技術(shù)的基本技術(shù)的基本內(nèi)容。在學(xué)完本課程以后，學(xué)生應(yīng)掌握電氣自動(dòng)控制的基本原理；學(xué)會(huì)分析一般機(jī)床的電氣控制電路并具有一定的設(shè)計(jì)能力

12、；了解電器無極調(diào)速的主要類型、工作原理及其應(yīng)用；掌握數(shù)控技術(shù)的基本內(nèi)容；對(duì)可編程控制器應(yīng)具有基本的能力。綜上所述，通過學(xué)習(xí)本門課程以后，學(xué)生能夠具有對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的綜合分析設(shè)計(jì)能力。第二章 機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示金屬切削機(jī)床和機(jī)械設(shè)備一般均由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，尤其以采用三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)較為普遍 。對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制有多種方式，而在普遍機(jī)床中大多采用幾點(diǎn)接觸器控制方式。 繼電接觸器控制電路繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等元件組成這些電器元件均屬于開關(guān)元件，它們一般只有兩種工作狀態(tài)，即觸頭的通和斷，電磁線圈的得電與失電，這與邏輯代數(shù)中的“1”和“0”相對(duì)應(yīng)，因而可以完全采用邏輯代數(shù)這一數(shù)學(xué)工具

13、描述、分析和設(shè)計(jì)機(jī)床電氣控制電路。邏輯代數(shù)在20世紀(jì)20年代就被用來研究電路設(shè)計(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，邏輯代數(shù)現(xiàn)已是數(shù)字技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制主要有啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)及變速控制等，這些控制電路是組成機(jī)床電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)。本章在對(duì)常用電器元件簡述的基礎(chǔ)上，介紹一些電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)，并用邏輯代數(shù)來描述這些電路。21 常用低壓電器低壓電器是指工作電壓在1000V一下或1200V以下的各種電器，這種電器種類繁多，功能多樣，應(yīng)用十分廣泛。下面介紹一些常用低壓電器的功能、工作原理即在電路圖中的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。一、 開關(guān)電器開關(guān)電器是指低壓電器中作為不頻繁的

14、手動(dòng)接觸和分段電路的開關(guān)，或作為機(jī)床電路中電源的引入開關(guān)。它包括刀開關(guān)，組合開關(guān)及自動(dòng)開關(guān)等。刀開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，手動(dòng)操作，在低壓控制柜中作為電源的引入開關(guān)。在機(jī)床種組合開關(guān)和自動(dòng)開關(guān)應(yīng)用也很廣泛。1、 組合開關(guān)組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)。它由動(dòng)觸頭1、靜觸頭2、方形轉(zhuǎn)軸3、手柄4、定位機(jī)構(gòu)及外殼等組成。動(dòng)、靜觸頭疊裝在數(shù)層絕緣殼內(nèi)，其結(jié)構(gòu)示意如圖21所示。當(dāng)手柄由位置1轉(zhuǎn)到位置2時(shí)，方軸帶動(dòng)各層動(dòng)觸片一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使相應(yīng)的靜觸頭插入動(dòng)觸頭中，便接通電路。動(dòng)觸頭有180°分布，也有90°分布的。若各層動(dòng)靜觸頭選用不同的形式與分布、在轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，電路就有不同的通、斷狀態(tài)。組合開關(guān)有單極，雙

15、極及多級(jí)之分，圖21所示為三相（三級(jí)）開關(guān)。組合開關(guān)在機(jī)床電氣設(shè)備中主要作為電源引入開關(guān)，也可以來直接控制小容量異步電動(dòng)機(jī)的非頻繁地啟動(dòng)和停止。刀開關(guān)和組合開關(guān)在電路中的圖形符號(hào)與文字符號(hào)如圖22所示。2、 自動(dòng)開關(guān) 自動(dòng)開關(guān)又稱自動(dòng)空氣開關(guān)。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載、短路以及施壓故障時(shí)，能自動(dòng)切斷故障電路，有效的保護(hù)串聯(lián)在它后面的電氣設(shè)備。在正常情況下，自動(dòng)開關(guān)也可以不頻繁的接通和斷開電路及控制電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，因此，自動(dòng)開關(guān)是低壓電路常用的具有保護(hù)環(huán)節(jié)的斷合電器。圖23時(shí)自動(dòng)開關(guān)的工作原理圖，圖中手動(dòng)合閘操作機(jī)構(gòu)未畫出，自動(dòng)開關(guān)處于合閘位置。當(dāng)過電流（短路）時(shí)，銜鐵11吸合；欠電壓時(shí)，銜鐵7釋放；

16、過載時(shí)雙金屬片10向上彎曲；三者都通過杠桿5使搭鉤3脫開。由主觸頭1切斷電路。由于主觸頭系統(tǒng)要斷開電路的短路電流，因此主觸頭由耐弧合金制成并帶有柵片滅弧裝置。自動(dòng)開關(guān)的圖形符號(hào)及文字符號(hào)如圖24所示。二熔斷器熔斷器是一種最簡單有效的而價(jià)廉的保護(hù)電器。使用時(shí)，它串聯(lián)在所保護(hù)的電器中，作為電路及用電設(shè)備的短路及嚴(yán)重過載的保護(hù)元件，主要用作短路保護(hù)。熔斷器主要由熔體（俗稱保險(xiǎn)絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成。熔體是由易熔的金屬鉛，錫、銅、銀以及其合金制成，通常制成絲狀或片狀，熔管是裝溶體的外殼，由陶瓷，絕緣鋼紙或玻璃纖維制成，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。熔斷器的熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正

17、常工作時(shí)，熔體允許通過1、2倍額定電流而不熔斷。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，溶體中流過很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到溶體的熔點(diǎn)時(shí)，熔體熔斷切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)目的。電流通過熔體時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的平方及電流通過時(shí)間成正比，即電流過大，熔體熔斷時(shí)間越短，這一特性稱為熔斷器的保護(hù)特性（熔斷器的安秒特性），如圖25所示。熔斷器的圖形符號(hào)及文字符號(hào)見圖26所示。三、主令電器主令電器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的非自動(dòng)切換電器。主要有控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、十字開關(guān)、主合控制器及其他控制器。下面介紹應(yīng)用較多的按鈕開關(guān)和行程開關(guān)。1、 按鈕按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛的主令

18、電器。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭、和外殼組成，通常做成復(fù)合式，即具有常閉（動(dòng)斷）觸頭和常開（動(dòng)合）觸頭，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖27所示。按鈕的圖形符號(hào)及文字符號(hào)見圖28。2、 行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械的某運(yùn)動(dòng)部件對(duì)開關(guān)操作系統(tǒng)的碰撞而使觸頭動(dòng)作發(fā)出控制信號(hào)的主令電器。主要用來控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、行程及位置保護(hù)。行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式（如LX1系列等）、滾輪式（如LX2系列等）和微動(dòng)式（如LWX-11等）三種。直動(dòng)式行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)與按鈕相似，缺點(diǎn)是觸頭的分合速度取決于擋板的移動(dòng)速度，當(dāng)仿版移動(dòng)速度低于0.4m/min時(shí)，因

19、觸頭斷開太慢，易受電弧燒壞，這時(shí)應(yīng)選用有順勢(shì)機(jī)構(gòu)的滾輪式或微動(dòng)行程開關(guān)。圖29111所示是行程開關(guān)原理圖及圖形符號(hào)。四、交流接觸器接觸器是利用電磁吸力的作用來使觸頭閉合或斷開大電流電路（主電路及大容量控制電路）的自動(dòng)切換電器。其主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制其他電力負(fù)載如電熱器、電照明、電烙鐵及電容器組等。它具有低電壓（欠電壓或失壓）釋放保護(hù)功能，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。接觸器按其主觸頭通過的電流種類，分為直流接觸器和交流接觸器。交流接觸器多用于遠(yuǎn)距離控制電壓至380V，電流至600A的交流電路，頻繁起動(dòng)和控制交流電流電動(dòng)機(jī)，它主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等部分組成，圖212為常用的CJ

20、10系列交流接觸器結(jié)構(gòu)原理圖，它有3對(duì)主觸頭，2對(duì)動(dòng)合輔助觸頭，2對(duì)東段輔助觸頭。1. 電磁結(jié)構(gòu)電磁結(jié)構(gòu)是接觸器的動(dòng)力元件，由鐵心、銜鐵（動(dòng)鐵心）、電磁線圈和釋放彈簧組成。當(dāng)電磁線圈接上交流電時(shí)，產(chǎn)生吸引力，是銜鐵帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)動(dòng)作。為漸少渦流及磁滯損耗，鐵心與銜鐵皆采用薄硅鋼片疊制而成，再鐵心柱端面上裝上短路環(huán)，以減少銜鐵交流震動(dòng)噪聲，其電磁線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上。3、 觸頭系統(tǒng)與滅弧裝置觸頭系統(tǒng)是接觸器的執(zhí)行元件，起分段與閉合電路作用。因此，要求出頭接觸電阻小，導(dǎo)電性能好，工作可靠。觸頭分主觸頭與輔助觸頭，主觸頭與輔助觸頭，主觸頭用以通斷主電路，輔助觸頭用以通斷控制電路。觸頭結(jié)構(gòu)采

21、用雙斷點(diǎn)橋式觸頭（如圖212所示），觸頭用純銀或者銀基粉末冶金材料制成，在觸頭系統(tǒng)中設(shè)有緩沖彈簧，以減輕觸頭磨損，為增加觸頭初壓力，還設(shè)有觸頭彈簧。接觸主觸頭在斷開電路時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象，電弧的高溫會(huì)將觸頭燒損，并使電路的切斷時(shí)間延長，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起火災(zāi)和其他事故 ，為使電弧迅速熄滅，交流接觸裝置觸頭間常設(shè)置滅弧裝置。接觸器的圖形和文字符號(hào)見圖213所示。五繼電器繼電器是一種根據(jù)電量（電壓、電流）或非電量的（如轉(zhuǎn)速、時(shí)間、溫度等）變化開閉控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)電力拖動(dòng)裝置的電器。繼電器按輸入信號(hào)的性質(zhì)可分為：電壓繼電器、電流繼電器、速度繼電器、時(shí)間繼電器、壓力繼電器等。按工作原

22、理可分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、熱繼電器、電動(dòng)式繼電器與電子繼電器等。按用途可分為：控制用和保護(hù)用繼電器等。1 電磁式繼電器低壓控制系統(tǒng)中采用的控制繼電器大部分為電磁式，如電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器及一部分時(shí)間繼電器等，其構(gòu)造和工作原理與接觸器相似，由電磁機(jī)構(gòu)的觸頭系統(tǒng)組成，由于用于控制電路，電路電流小，故不設(shè)滅弧裝置。中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器，但它的觸頭對(duì)數(shù)多，觸頭容量較大（額點(diǎn)電流510A），動(dòng)作靈敏。當(dāng)其他用電器的觸頭對(duì)數(shù)或觸頭容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大它的觸頭數(shù)或觸頭容量，起到中間轉(zhuǎn)換作用。中間繼電器圖形及文字符號(hào)見圖214.2 熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱

23、效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器。它在電路中用作三相導(dǎo)步電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中常會(huì)遇到過載情況，但只要過在不太嚴(yán)重，時(shí)間較短，繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的，但如果在時(shí)間太長 ，繞組溫升超過允許值，會(huì)加速電機(jī)絕緣的老化，甚至燒壞繞組。因此，長期運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有過載保護(hù)。熱繼電器主要由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的感測(cè)元件，由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成。當(dāng)溫度升高時(shí)，雙金屬片向膨脹系數(shù)小的金屬一面彎曲。熱繼電器的工作原理如圖215所示。發(fā)熱元件串聯(lián)于定子繞組電路中。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熱元件僅能是雙金屬片彎曲，還不足使觸頭動(dòng)作。當(dāng)電機(jī)過載時(shí)，即流過熱元件

24、的電流超過完整電流時(shí)，熱元件發(fā)熱量增加使雙金屬片彎曲的位移增大，經(jīng)過一段時(shí)間后，雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板使熱繼電器動(dòng)斷觸頭斷開，切斷電動(dòng)機(jī)的控制電路，使電機(jī)停車。熱繼電器的整定電流是指熱繼電器長久不動(dòng)作的最大電流，超過此值即動(dòng)作。熱繼電器的整定電流旋鈕進(jìn)行調(diào)整。熱繼電器的圖形及文字符號(hào)見圖216.3時(shí)間繼電器凡是繼電器感測(cè)元件得到動(dòng)作信號(hào)后，其執(zhí)行元件（觸頭）觸頭要延遲一段時(shí)間才動(dòng)作的繼電器稱為時(shí)間繼電器。時(shí)間繼電器按延時(shí)性質(zhì)分，由線圈通電延時(shí)型和線圈斷電延時(shí)型兩種。按原理分電磁阻尼式、空氣阻尼式、電動(dòng)機(jī)式和晶體管式等幾種。下面就常用的空氣阻尼式和晶體管是時(shí)間繼電器作簡單介紹。1） 空氣阻尼式時(shí)間繼電

25、器空氣阻尼式時(shí)間繼電器是利用空氣阻尼作用用來獲得延時(shí)的，它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸頭三部分組成。觸頭系統(tǒng)采用LX5型微動(dòng)開關(guān)，延時(shí)機(jī)構(gòu)采用采用氣囊式阻尼器。這種時(shí)間繼電器可以做成時(shí)間延時(shí)型。其動(dòng)作原理如圖217所示?，F(xiàn)已通電延時(shí)型為例說明其工作原理。當(dāng)線圈一通電后，銜鐵3被鐵心2吸合，活塞桿6在塔形彈簧8的作用下，帶動(dòng)活塞12及橡皮膜10向上移動(dòng)。但由于橡皮膜下方氣室的空氣稀薄，形成負(fù)壓，因此活塞桿6只能緩慢的向上移動(dòng)，其移動(dòng)的速度視氣孔的大小而定，可通過調(diào)節(jié)螺桿13進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過一定延時(shí)時(shí)間后，活塞桿才能移動(dòng)到最上端，這時(shí)通過杠桿7將微動(dòng)開關(guān)15壓動(dòng)，使其動(dòng)觸頭斷開，動(dòng)合觸頭閉合，起到同點(diǎn)延

26、遲的作用。當(dāng)線圈一斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵3在反力彈簧4的作用下釋放，并通過活塞桿6將活塞12推向下端，這時(shí)橡皮膜10下方氣室內(nèi)的空氣通過橡皮膜、弱彈簧9和活塞12的肩部所形成的單向閥，迅速地從橡皮膜上方的氣室縫隙中排掉。因此杠桿7和微動(dòng)開關(guān)45能迅速的復(fù)位。在線圈1通電和斷電時(shí)，微動(dòng)開關(guān)16在推板5的作用下都能瞬時(shí)動(dòng)作，即為時(shí)間繼電器的瞬時(shí)觸頭?？臻g阻尼式時(shí)間繼電器延時(shí)范圍大（0.4180s），結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，壽命長，但延時(shí)誤差大（±10%-±20%），難以精準(zhǔn)的整定延時(shí)值。2） 晶體管式時(shí)間繼電器晶體管式時(shí)間繼電器也稱為半導(dǎo)體式時(shí)間繼電器，它具有延時(shí)范圍廣，精度高

27、，體積小，耐沖擊，耐振動(dòng)、調(diào)節(jié)方便及其壽命長的特點(diǎn)，所以發(fā)展很快，使用也日益廣泛。晶體管式時(shí)間繼電器一般是利用RC電路電容充電時(shí)，電容器上的電壓逐漸上升的原理作為延時(shí)基礎(chǔ)的。改變充電電路的時(shí)間常數(shù)（改變電阻值），即可整定其延時(shí)時(shí)間。繼電器的輸出形式由兩種：有觸電式和無觸電式，前者是用晶體管驅(qū)動(dòng)小型電磁式繼電器，后者是采用晶體管或晶閘管輸出。時(shí)間繼電器的圖形及文字符號(hào)見圖218所示，4速度繼電器速度繼電器主要用作籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，亦稱反接制動(dòng)繼電器，它主要由轉(zhuǎn)子，定和觸頭三部分組成。轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠型空心圓環(huán)，由沙鋼片疊成，并裝有籠型繞組。 圖219為速度繼電器

28、的原理示意圖。其轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸項(xiàng)相連接，而定子空套在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)自隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，定子內(nèi)的短路導(dǎo)體便切割磁場(chǎng)而感應(yīng)電勢(shì)并產(chǎn)生電流，此電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是定子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片（或觸頭）動(dòng)作，使常閉觸頭分段，常開出頭閉合，當(dāng)電動(dòng)機(jī)豬速低于某一值時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，出頭在黃片作用下復(fù)位。一般速度繼電器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速為120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速在100r/min以下。 速度繼電器的圖形及文字符號(hào)如圖220所示。22 機(jī)床電器原理圖的畫法準(zhǔn)則機(jī)床電器控制系統(tǒng)是由許多電器元件按照一定的要求連接而成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床電的

29、電氣自動(dòng)控制。為了方便對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究分析、安裝調(diào)試、使用和維修，需要對(duì)電氣控制系統(tǒng)中各電器元件及其相互連接用國家規(guī)定的統(tǒng)一符號(hào)。文字圖形表示出來。這種圖形就是電氣控制系統(tǒng)圖，它有三種形式：電器原理圖、電氣布置圖、電器安裝接線圖。下面著重介紹電氣原理圖的繪制。電器原理圖是為了便于閱讀和分析控制電路的各種功能，用各種符號(hào)、電氣連接聯(lián)系起來描繪全部或分電氣設(shè)備的工作原理的路線圖。繪制電氣原理圖應(yīng)按GB472884、GB715987、GB698886等規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)繪圖。考慮到新老標(biāo)準(zhǔn)更換需要時(shí)間，本書附錄提供了電氣圖常用用圖形符號(hào)和文字符號(hào)新舊對(duì)照表，以供參考。根據(jù)簡單清晰的原則，原理圖采用電器

30、元件展開的形式描繪。它包括所有電氣元件的導(dǎo)電部件和接線端點(diǎn)，但并不按照電氣元件的實(shí)際位置來描繪，也不反應(yīng)電器元件的大小。一、 繪制原理圖的原則和要求1、 原理圖一般分為主電路、控制電路、信號(hào)電路、照明電路及保護(hù)電路等。主電路（動(dòng)力電路）指從電流到電動(dòng)機(jī)大電流通過的電路，其中電源電路用水平線繪制，受電動(dòng)力設(shè)備（電動(dòng)機(jī)）極其保護(hù)電路，應(yīng)垂直于電源電路畫出?？仉婋娐?、照明電路、信號(hào)電路及保護(hù)電路等，應(yīng)垂直繪地繪于兩水平電源線之間，耗能元件（如線圈、電磁鐵、信號(hào)燈等的一端應(yīng)直接連接在接地的水平電源線上，控制觸頭連接在上方水平線與耗能元件之間）。2、 圖中所有電器觸頭、都按沒有通電和沒有外力作用時(shí)開閉狀

31、態(tài)畫出。對(duì)于繼電器、接觸器的觸頭，按吸引線圈不通電狀態(tài)畫，按鈕、行程開關(guān)觸頭按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫。3、 無論主電路還是輔助電路，各元件一般應(yīng)按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列。4、 原理圖中，各電氣元件和部件在控制線路中的位置，應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一電氣元件的各個(gè)部件可以不畫在一起。 5、 原理圖中有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，用實(shí)心原點(diǎn)表示；可插接或測(cè)試點(diǎn)用實(shí)心原點(diǎn)表示；無直接電聯(lián)系的交叉點(diǎn)則不畫圓點(diǎn)。6、 對(duì)非電氣控制和人工操作的電器，必須在原理圖上用相應(yīng)的圖形符號(hào)表示其操作方式及工作狀態(tài)。由同一機(jī)構(gòu)操作的所有觸頭，應(yīng)用機(jī)械連桿符號(hào)表示其聯(lián)動(dòng)關(guān)系。各個(gè)觸頭的運(yùn)動(dòng)位置協(xié)調(diào)一致。

32、7、 對(duì)于電氣控制有關(guān)的機(jī)、液、氣裝置，應(yīng)用符號(hào)繪出簡圖，以表示其關(guān)系。圖221是CY6140機(jī)床電氣原理圖。二、圖面區(qū)域的劃分為了便于檢索電氣路線，方便閱讀電氣原理圖，應(yīng)將圖劃分為若干區(qū)域。圖區(qū)的編號(hào)一般寫在圖的下方，圖的上方設(shè)有用途欄，用文字表明該欄對(duì)應(yīng)的下面電路或元件的功能，以利用原理圖理解各部分的功能及全電路的工作原理。三、符號(hào)位置的索引由于接觸器、繼電器的線圈和觸頭在電氣原理圖中不是畫在一起，其觸頭也分布在圖中所需的各個(gè)圖區(qū)，為便于閱讀，在繼電器、接觸器線圈的下方畫出其觸頭的索引表。對(duì)于接觸器，索引表中各欄的含義如下： 左欄 中欄 右欄主觸頭所 在圖區(qū)號(hào)輔助動(dòng)合頭所在圖區(qū)號(hào)輔助動(dòng)斷觸

33、頭所在圖區(qū)好對(duì)于繼電器，索引表中各欄的含義如下：左欄 右欄動(dòng)合觸頭所在圖區(qū)好動(dòng)斷觸頭所在圖區(qū)好例如在221中，接觸器KM1及KM2下的索引表分別為：保護(hù)電源電源開主電機(jī)冷卻泵電機(jī)快速移動(dòng)電機(jī)主電機(jī)起停冷卻泵起?？焖倨鹜？刂谱儔浩麟娫粗甘酒饎?dòng)指示停止指示照明燈KM1索引表表明：KM1有三對(duì)主觸頭均在3圖區(qū)，兩對(duì)輔助動(dòng)合觸頭分別在8圖區(qū)及13圖區(qū)，一對(duì)輔助觸頭在14圖區(qū)。 KM1索引表明：KM2有三對(duì)主觸頭均在4圖區(qū)，“×”表示沒有使用的輔助觸頭，有時(shí)也可采用省去“×”的表示法。23 基礎(chǔ)電路的邏輯表示一、 機(jī)床電器的邏輯表示為便于邏輯代數(shù)描述電路，對(duì)電器元件狀態(tài)的邏輯表示如下

34、規(guī)定：1. 用KA、KM、SQ、SB分別表示繼電器、接觸器、行程開關(guān)的動(dòng)合（常開）觸頭；、表示其相應(yīng)的動(dòng)斷常閉觸頭。2. 電路開關(guān)元件的受激狀態(tài)（如繼電器線圈得電，行程開關(guān)受壓）為“1”狀態(tài)；開關(guān)元件的原始狀態(tài)（如繼電器線圈失電，行程開關(guān)未受壓）為“0”狀態(tài)。觸頭的閉合狀態(tài)為“1”的狀態(tài)，觸頭的斷開狀態(tài)為“2”的狀態(tài)。這樣，下列各式有明確意義：KA=1 繼電器線圈處于得電狀態(tài)KA=0 繼電器線圈處于失電狀態(tài)KA=1 繼電器常開觸頭閉合KA=0 繼電器常開觸頭斷開=1 繼電器常閉觸頭閉合=0 繼電器常閉觸頭斷開從上述規(guī)定看出：開關(guān)元件本身狀態(tài)的“1”（得電線圈）、“0”取值和它的動(dòng)合觸頭的“1”

35、、“0”取值一致，而和其動(dòng)斷觸頭的取值相反。二、邏輯代數(shù)的基本邏輯關(guān)系及串、并聯(lián)電路的邏輯表示在邏輯代數(shù)中，常用大寫字母A、B、C表示邏輯變量?；具壿嬘腥N：邏輯或、邏輯與、邏輯非。1、 邏輯或其公式為：f=A+B，與并聯(lián)電路相對(duì)應(yīng)，如圖2-22所示。2、 邏輯與其公式為：f=A*B，與串聯(lián)電路相對(duì)應(yīng)，如圖2-23所示。3、 邏輯非在邏輯表達(dá)式的兩個(gè)取值中，=1，=0，若令A(yù)=1，則=0，反之，A=0，則=1.如A表示電器的動(dòng)合觸頭，那么表示它的動(dòng)斷觸頭。三、機(jī)床電路的邏輯表示有了上述規(guī)定和基本邏輯關(guān)系，我們就可以應(yīng)用邏輯代數(shù)這一工具對(duì)電路進(jìn)行描述和分析。具體步驟是：以某一控制電器的線圈為對(duì)

36、象，寫出與此對(duì)象有關(guān)的電路中各控制元件、信號(hào)元件、執(zhí)行元件。保護(hù)元件等，它們觸頭間相互連接關(guān)系的邏輯函數(shù)表達(dá)式（均以未受激的狀態(tài)來表示）。有了各個(gè)電器元件（以線圈為對(duì)象）的邏輯表達(dá)式后，當(dāng)發(fā)出主令控制信號(hào)時(shí)（如按一下按鈕或某開關(guān)動(dòng)作），我們可分析判斷哪些邏輯表達(dá)式輸出為“1”（表示那個(gè)電器線圈得電），哪些表達(dá)式由“1”變“0”。從而可進(jìn)一步分析哪些電動(dòng)機(jī)或電磁閥等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，使機(jī)床各部件的運(yùn)行發(fā)生何種變化等。圖2-21電動(dòng)機(jī)M1控制電路中，接觸器線圈KM1的邏輯表達(dá)式為 f（KM1）=（SB2+KM1）也可用下述方法表示，即KM1=（SB2+KM1）上式表示接觸器KM1線圈得電與失電由停止按

37、鈕，啟動(dòng)按鈕SB2、熱繼電器和自鎖觸頭KM1控制。四、邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)及應(yīng)用舉例根據(jù)以上“與”、“或”、“非”三種基本邏輯關(guān)系，可得到邏輯代數(shù)的一些基本性質(zhì)的關(guān)系式，如表2-1所示表2-1 邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)序號(hào)名稱 恒等式1基本定律 0和1 定律0+A=A20*A=A31+A=141*A=A5 互補(bǔ) 定則A+=16A*=17 同一 定律A+A=A8A*A=A9反轉(zhuǎn)定律=A10 交換律A+B=B+A11A*B=B*A12 結(jié)合律(A+B)+C=A+(B+C)13(A*B)*C=A*(B*C)14 分配律A*(B+C)=AB+AC15(A+B)(B+C)=A+BC16 吸收集A+AB=A17A

38、*(+B)=A18A*(A+B)=AB19A+B=A+B20AB+C+BC=AB+AC21(A+B)(A+C)(B+C)=(A+B)(A+C)22 莫根 定律=*23=+利用邏輯代數(shù)的基本關(guān)系和基本性質(zhì)可幫助我們分析電路、設(shè)計(jì)電路（見第六章電路的邏輯設(shè)計(jì)法），在設(shè)計(jì)電路中用來簡化電路。下面是一個(gè)簡化電路的例子。有一電路圖如圖2-24a）所示，用邏輯表達(dá)式化簡該電路。a) 圖邏輯表達(dá)式f=A(BC+A(C+C)化簡f=ABC+A+AB+AC=AB(C+)+A（C+）=AB+A=A化簡后的電路如b）圖所示。24 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)電路一、 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路異步電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)和降壓起

39、動(dòng)兩種方式。在供電變壓器容量足夠大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，否則采用降壓起動(dòng)方式。1、 直接起動(dòng)控制電路（1） 對(duì)小站臺(tái)鉆、冷卻泵、砂輪機(jī)等，可用直接開關(guān)起動(dòng)（圖2-25）。（2） 對(duì)中小型普通車床的主電動(dòng)機(jī)采用接觸器直接起動(dòng)（圖2-26）。圖2-26中，SB1為停止按鈕，SB2為起動(dòng)按鈕。熱繼電器FR1過載保護(hù)，熔斷器FU1、FU2作短路保護(hù)。按下SB2按鈕，接觸器線圈KM得電，其主觸頭（圖區(qū)3）閉合，使電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)。其輔助常開觸頭（圖區(qū)6）閉合，保持KM線圈一直處于得電狀態(tài)，此控制電路稱為自鎖電路，觸頭的自鎖作用在電路中叫做“記憶功能”。按下SB1按鈕時(shí)，KM線圈斷電，切斷電動(dòng)機(jī)電源，并消

40、除自鎖電路，電動(dòng)機(jī)停止。2、 降壓起動(dòng)控制電路降壓氣動(dòng)時(shí)，就是起動(dòng)時(shí)降低壓在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將電壓恢復(fù)到額定值。對(duì)容量較大的異步電動(dòng)機(jī)，一般采用降壓加壓的方式起動(dòng)。機(jī)床中最常見的降壓起動(dòng)有星三角形降壓起動(dòng)和定子串電阻降壓起動(dòng)兩種。（1） 星三角（Y）降壓起動(dòng)控制電路電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其定子繞組接成形，此時(shí)每相所承受的電壓為電源的線電壓（380V）；起動(dòng)時(shí)接接成Y型，每相繞組所承受的電壓為電源電壓的相電壓（220V），啟動(dòng)完畢時(shí)再自動(dòng)接成形運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的籠型異步電動(dòng)機(jī)，均可采用星形三角形的降壓起動(dòng)方法來限定額定電流。我過新設(shè)計(jì)的Y

41、系列異步電動(dòng)機(jī)，4KW以上均為三角形接法。圖227是利用時(shí)間繼電器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中自動(dòng)完成星三角形切換的起動(dòng)控制電路。控制電路的邏輯表達(dá)式為KM1=*(SB2+KM1)KT=*(SB2+KM1)*KM3=*（SB2+KM1）*KM2=*（SB2+KM2）*(KT+KM2)由式（21）及圖227可看出，按下SB2后，KM1線圈得電并自鎖，同時(shí)KT、KM3線圈也得電，KM1、KM3主觸頭同時(shí)閉合，電動(dòng)機(jī)繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。經(jīng)KT延時(shí)，其延時(shí)動(dòng)斷觸頭斷開，KM3線圈斷電，延時(shí)動(dòng)斷觸頭閉合，KM2線圈得電，這時(shí)，KM1,、KM2動(dòng)觸頭處于閉合狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)繞組換為三角形連接，全壓運(yùn)行。在控制

42、電路中，、兩個(gè)常閉觸頭分別串接在KM3、KM2線圈的控制電路中，使KM2、KM3線圈的控制電路中，使KM2、KM3線圈不能同時(shí)得電，以防止主電路可能造成的短路故障。這種利用兩個(gè)接觸器的常閉輔助觸頭互相控制的方法成為互鎖。（2） 定子串電壓降壓氣動(dòng)控制電路圖228是定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路。電動(dòng)機(jī)為起動(dòng)時(shí)在三相定子電路中串聯(lián)電阻，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降低，起動(dòng)結(jié)束后再將電阻短接，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。這種起動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡單，因而在中小型生產(chǎn)機(jī)械中較廣。機(jī)床也常用這種串電阻降壓方式限制點(diǎn)動(dòng)及制動(dòng)時(shí)的電流。圖228a）中，控制電路的邏輯表達(dá)式為圖228b）中，控制

43、電路邏輯表達(dá)式圖228b）的工作原理：合上電源開關(guān)，按下電動(dòng)按鈕SB2，KM1得電吸合并自鎖，電動(dòng)機(jī)M串電阻起動(dòng)，同時(shí)時(shí)間繼電器KT得電，經(jīng)延時(shí)，KM2主觸頭閉合，將主電路電阻R短路，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。該電路中，在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行期間，接觸器KM1、時(shí)間繼電器KT一直處于有電狀態(tài)，這時(shí)不必要的。為減少電器不必要的通電時(shí)間，此電路可改為圖228b）形式。上述降壓起動(dòng)控制電路，都采用了時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作來完成降壓起動(dòng)到全壓運(yùn)行的自動(dòng)切換，這種控制方式稱為按時(shí)間原則的自動(dòng)控制，它在機(jī)床自動(dòng)控制中得到廣泛的應(yīng)用。KT延時(shí)時(shí)間長短可根據(jù)起動(dòng)過程所需時(shí)間整定。二、異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路機(jī)床的工作部件常需要作

44、兩個(gè)相反方向的運(yùn)動(dòng)，大都靠電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理很簡單，只有將電動(dòng)機(jī)的三相電源的任意兩相對(duì)調(diào)，就可使電動(dòng)機(jī)的反向運(yùn)轉(zhuǎn)。下面介紹用按鈕控制和行程開關(guān)控制的兩種異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路。1、 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的按鈕控制圖229為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)按鈕控制的典型線路。在主電路中。兩個(gè)接觸器KM1、KM2觸頭接法不同，故可改變電動(dòng)機(jī)電源的相序，從而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。在控制電路a）中，SB2、SB3分別為正、反控制按鈕，SB1為停止按鈕。、為互鎖觸頭，為避免SB2、SB3同時(shí)按下可能造成的短路事故。這種電路，電機(jī)的換向需要先按停止按鈕SB1，頻繁換向時(shí)，操作不方便。采用b）圖形式，用復(fù)合按鈕代

45、替單觸頭按鈕，即可不使用停止按鈕過渡而直接控制正反轉(zhuǎn)。但須注意這種直接正反轉(zhuǎn)控制電路僅用于小容量電動(dòng)機(jī)，且拖動(dòng)的機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又較小的場(chǎng)合。2、 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制圖230為行程開關(guān)的正反轉(zhuǎn)電路。它與按鈕控制正反轉(zhuǎn)電路相似，只是增加了行程開關(guān)的復(fù)合觸頭SQ1、SQ2。這種電路適用于銑床、龍門刨床、組合機(jī)床工作臺(tái)的正反行程控制。這種利用運(yùn)動(dòng)部件的行程來實(shí)現(xiàn)的控制稱為按行程原則的自動(dòng)控制。在控制電路中，行程開關(guān)SQ3、SQ4用做極限位置保護(hù)，以防止SQ1、SQ2可能失效引起的事故。三、異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電路異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到停轉(zhuǎn)要有一個(gè)過程，需要一段時(shí)間。對(duì)于要求停車的時(shí)間時(shí)精簡定位或盡

46、可能減少輔助時(shí)間的機(jī)床，如萬能銑床、臥式鏜床、組合機(jī)床等，必須采取制動(dòng)措施。機(jī)床上制動(dòng)停車的方式有兩大類機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是用電磁鐵電磁鐵操作機(jī)械進(jìn)行制動(dòng)，如電磁抱閘制動(dòng)器、電磁離合制動(dòng)器等。電器制動(dòng)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。機(jī)床常用的電氣制動(dòng)方式有能耗制動(dòng)和反制制動(dòng)。1、 能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)是指異步電動(dòng)機(jī)剛切除三相電源之際，立即在定子繞組中接入直流電源。由于轉(zhuǎn)子切割固定磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑谵D(zhuǎn)子的制動(dòng)上，故稱能耗制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零時(shí)，切除直流電源。圖231a）、b）分別用符合手動(dòng)按鈕控制及用時(shí)間繼電器自動(dòng)控制的能耗制動(dòng)電路。圖

47、231a）中，按下停止按鈕SB1時(shí)，KM1接觸器斷電，同時(shí)KM2接觸器的得電，使電機(jī)切除交流電源，接入直流電源，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，手松開SB1按鈕，KM2斷電，電機(jī)脫離直流電源，制動(dòng)過程結(jié)束。圖231b）為使用時(shí)間繼電器自動(dòng)完成制動(dòng)結(jié)束時(shí)的直流電切除，使操作簡便的電路圖。在控制電路中，當(dāng)按下SB1時(shí)，KM1自動(dòng)斷電，KM2得電自鎖，KT得電。電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)。制動(dòng)后，KT延時(shí)時(shí)間到，其延時(shí)出頭斷開，KM2斷電，解除自鎖，KT得電，電動(dòng)機(jī)脫離直流電源，制動(dòng)過程結(jié)束。能耗制動(dòng)作用的強(qiáng)弱與通入直流的大小和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，在同樣的轉(zhuǎn)速下，電流越大制動(dòng)作用越強(qiáng)，一般取直流電流為電動(dòng)機(jī)空載電流的

48、34倍左右，電流過大將使定子繞組過熱。能耗制動(dòng)比較緩和、平穩(wěn)、準(zhǔn)確、功耗小，但在低速時(shí)制動(dòng)不十分迅速。適用于電動(dòng)機(jī)容量不太大，要求制動(dòng)平穩(wěn)和起制動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。但必須配置一套整流設(shè)備。2、 反接制動(dòng)控制電路反接制動(dòng)時(shí)利用改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組上三相電源的相序，使定子產(chǎn)生反相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子上而產(chǎn)生的強(qiáng)力制動(dòng)。顯然，反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備沖擊大， 通常適用于10KW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。為減小制動(dòng)電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)主電路中串接一定的電阻，如圖232中的R，這個(gè)電阻稱為反接制動(dòng)電阻。另外，當(dāng)反接制動(dòng)到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，必須及時(shí)切除電源，以

49、防止反向再起動(dòng)。圖232為使用速度繼電器BV實(shí)現(xiàn)這種控制的典型電路。速度繼電器與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到120r/min以上時(shí)，其動(dòng)合觸頭BV閉合，當(dāng)轉(zhuǎn)速小于100r/min時(shí)，BV觸頭斷開，恢復(fù)原位。圖232中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，BV觸頭是閉合的，但由于SB1、KM2兩觸頭是斷開的，所以KM2線圈未得電。當(dāng)按下停止按鈕SB1時(shí)，其常閉觸頭SB1斷開使KM1斷電，其常開觸頭SB1閉合使KM2得電自鎖，電動(dòng)機(jī)串接電阻反接制動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于100r/min時(shí)，BV觸頭斷開，KM2斷電，使電動(dòng)機(jī)脫離電源，制動(dòng)過程結(jié)束。由于反接制動(dòng)沖擊大，及速度繼電器動(dòng)作不可靠時(shí)，可能引起

50、的反向再起動(dòng)，因此，這種制動(dòng)方法主要用于不頻繁起、制動(dòng)并對(duì)停車無準(zhǔn)確要求而且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能承受較大沖擊的設(shè)備中，如銑床、鏜床、中型車床等機(jī)床。 25 其他基本控制電路一、連續(xù)工作（長動(dòng)）與點(diǎn)動(dòng)控制機(jī)床在加工時(shí)需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，即所謂長動(dòng)。但在試車調(diào)整及快速移動(dòng)時(shí)，需要點(diǎn)動(dòng)。長動(dòng)可用自鎖電路實(shí)現(xiàn)，取消自鎖觸頭或使用自鎖觸頭不起作用就是點(diǎn)動(dòng)。如圖233所示。圖233中，a）圖為用按鈕實(shí)現(xiàn)長動(dòng)和電動(dòng)的控制電路；b）圖為用開關(guān)SA實(shí)現(xiàn)長動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制電路；c）圖為用中間繼電器實(shí)現(xiàn)長動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)的控制電路。二、多地點(diǎn)控制在較大型的的機(jī)床和設(shè)備上，為操作方便，常要求能在機(jī)床的多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)的方法是將分散在

51、各操作站上的起動(dòng)按鈕并聯(lián)起來，停止按鈕引線作串聯(lián)連接。圖234即為三地點(diǎn)控制，圖中，SB1為急停按鈕，用于緊急情況下停車操作。三、聯(lián)鎖控制聯(lián)鎖控制室機(jī)床控制中十分重要的環(huán)節(jié)。例如有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不準(zhǔn)同時(shí)接通，如圖235所示，若用KM1接觸器分別控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，為保證兩點(diǎn)動(dòng)機(jī)不能同時(shí)起動(dòng)，將、常閉觸頭分別串接在KM2、KM1線圈控制電路中。、觸頭稱為聯(lián)鎖或互鎖觸頭、在電動(dòng)機(jī)的正反控制中也常用聯(lián)鎖，以防電源短路。四、順序起動(dòng)控制在機(jī)床控制電路中，經(jīng)常要求電動(dòng)機(jī)有順序的起動(dòng)。如某些機(jī)床主軸必須在油泵工作后才能起動(dòng)；龍門刨床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌內(nèi)必須有充足的潤滑油；銑床主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺(tái)方可移動(dòng)時(shí)，都要求電

52、動(dòng)機(jī)有順序的起動(dòng)工作。圖236即為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)的控制電路。五、雙速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制多速電動(dòng)機(jī)常用來改善機(jī)的調(diào)速性能和簡化機(jī)械變速裝置。根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式 式中，s為轉(zhuǎn)差率，f為電源頻率，p為定子極對(duì)數(shù)?？煽闯觯裟芨淖兌ㄗ哟艠O的繞組對(duì)數(shù)p，就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在多速電動(dòng)機(jī)中，就是通過改變繞組的連接方法來改變磁極對(duì)數(shù)的。雙速電動(dòng)機(jī)是最簡單的多速電機(jī)，常見的接線方式有/YY和Y/YY兩種。1、 /YY接法圖237a）是電機(jī)四極/二極，定子繞組/YY接法的示意圖。由圖可看出，當(dāng)接線端子1、2、3接三相電源，而4、5、6端子懸空時(shí)，電機(jī)繞組接成形電路；當(dāng)4、5、6端子接電源，1、2、3端

53、子短接時(shí)，定子繞組接成YY形電路。形電路中，每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，電機(jī)呈4極（p=2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。YY形電路中，每相繞組由兩個(gè)線圈并聯(lián)而成，長生2極（p=1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。由上可知，若將定子繞組接成形得到低速，接成YY形則得到高速。兩種接法的功率近似相等，屬恒功率調(diào)速，它適用于一般金屬切割機(jī)場(chǎng)。2、 Y/YY接法Y/YY接法如圖237b）所示，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于起重機(jī)，電梯、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。圖238為/YY接法的雙速電動(dòng)機(jī)控制電路圖。圖238a）是用按鈕變換高、低的電路圖。KM1得電，電動(dòng)機(jī)繞組接成形，低速運(yùn)轉(zhuǎn)；KM2、KM

54、3得電，電動(dòng)機(jī)繞組接成YY形，高速運(yùn)轉(zhuǎn)。高速與低速之間動(dòng)觸頭互鎖。圖238b）是開關(guān)實(shí)現(xiàn)高，低速控制。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，直接做高速運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)電流較大，這時(shí)采用低速起動(dòng)，在轉(zhuǎn)換到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的控制方式。圖238c）中，當(dāng)SA開關(guān)打到高速檔時(shí)，時(shí)間繼電器KT得電，其瞬時(shí)動(dòng)作觸頭閉合，先接通低速電路起動(dòng)，起動(dòng)后，KT的兩個(gè)延時(shí)動(dòng)作觸頭分別斷開和閉合，斷開低速電路，接通高速電路。第三章 機(jī)床電路分析本章介紹幾臺(tái)常用機(jī)床控制電路，以使讀者學(xué)會(huì)分析鄭泰機(jī)床的電氣控制原理、提高閱圖能力，加深對(duì)基本控制電路的認(rèn)識(shí)。一般來講，機(jī)床的電氣電路可分為三部分：主電路、控制電路及信號(hào)電路。閱讀電路圖時(shí)，先從主電路入手，了

55、解電機(jī)的動(dòng)作要求。分析控制電路時(shí)，可把它分解為各種基本電路或局部電路，即化整為零，最后再統(tǒng)觀整個(gè)電路，注意各基本電路之間的聯(lián)鎖關(guān)系及主電路、控制電路之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 31 普通車床電氣控制電路普通車床為最常見的一種機(jī)床，因其運(yùn)動(dòng)路線少，控制電路較簡單。車床的主運(yùn)動(dòng)為主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀架的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀削加工一般不要求反轉(zhuǎn)，但在加工螺紋時(shí)，為避免亂扣，需要反轉(zhuǎn)退刀，并保證工件的轉(zhuǎn)速與刀具的移動(dòng)速度之間具有嚴(yán)格的比例關(guān)系，因而溜板箱與主軸箱之間通過齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)連接，刀架移動(dòng)與主軸旋轉(zhuǎn)由同一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有些中小型車床已采用快速移動(dòng)電機(jī)使刀架能夠快速的移動(dòng)。車床的調(diào)速一般都采用變速箱，車床主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向的改變，一是離合器的方法，或者用電氣的方法。車床的運(yùn)動(dòng)制動(dòng)方式有兩類，一類是機(jī)械制動(dòng)，另一類是電氣制動(dòng)。此外，每臺(tái)機(jī)床都有冷卻液泵。一、 CY6140普通車床控制電路圖31為CY6140普通車床的外觀圖，