《電氣控制和PLC應(yīng)用專業(yè)技術(shù)》電子教案

1、電氣控制和PLC應(yīng)用專業(yè)技術(shù)電子教案 緒 論1.電氣控制技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求，從手動控制到自動控制，從簡單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點(diǎn)的硬接線控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為中心的存儲控制系統(tǒng)。（1）電力拖動自動控制系統(tǒng)的組成（2）電氣控制技術(shù)的發(fā)展 2.可編程控制器（PLC）的產(chǎn)生與發(fā)展 由于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制約著它的發(fā)展，在1968年，美國通用汽車（GM）公司率先提出了 研制新型工業(yè)控制器的設(shè)想。一年后，由美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器 ，即是早期的工業(yè)電腦（PLC）。 在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、發(fā)展的帶動下，使PLC在處理速度和控制功能上都有了很大提高，不僅可以進(jìn)行開關(guān)量的邏輯控制，還可以對模擬量進(jìn)行控制，且具有數(shù)據(jù)處理、PID控制和數(shù)據(jù)通信功能，發(fā)展成為一種新型的工業(yè)自動控制標(biāo)準(zhǔn)裝置。 近年來隨著電力電子技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，PLC在通信能力以及控制領(lǐng)域等方面都不斷有新的突破，正朝著電氣控制、儀表控制、計(jì)算機(jī)控制一體化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。3.本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)要求主要內(nèi)容：（1）工業(yè)控制系統(tǒng)中的繼電器接觸器控制系統(tǒng)；（2）PLC控制系統(tǒng)；（3）變頻器的基本應(yīng)用。學(xué)習(xí)方法建議 ：（1）打好繼電器接觸器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，進(jìn)而學(xué)習(xí)掌握PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用；（2）注意

3、學(xué)習(xí)內(nèi)容的普及和發(fā)展需要；（3）學(xué)習(xí)時應(yīng)注意掌握基本原理和應(yīng)用規(guī)律；（4）加強(qiáng)實(shí)踐技能訓(xùn)練做到理論和實(shí)踐結(jié)合。第1章 常用電動機(jī)控制電路1.1 概 述 繼電器接觸器控制電路由各種低壓電器所組成。 一個最簡單的三相異步電動機(jī)控制電路，可以用一個閘刀開關(guān)控制電動機(jī)的啟動運(yùn)行和停止。 實(shí)際應(yīng)用中要達(dá)到自動控制的要求，電路中需要借助各種開關(guān)、繼電器、接觸器等電器元件，它們能夠根據(jù)操作人員所發(fā)出的控制指令信號，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的自動控制、保護(hù)和監(jiān)測等功能。 三相異步電動機(jī)直接啟動控制電路三相異步電動機(jī)的啟動問題 三相異步電動機(jī)的啟動過程是指三相異步電動機(jī)從接入電網(wǎng)開始轉(zhuǎn)動時起，到達(dá)額定轉(zhuǎn)速為止這一段過程。

4、三相異步電動機(jī)在啟動時啟動轉(zhuǎn)矩并不大，但定子繞組中的電流增大為額定電流的47倍。這么大的啟動電流將帶來下述不良后果。 （1）啟動電流過大造成電壓損失過大，使電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩下降。同時可造成影響連接在電網(wǎng)上的其他設(shè)備的正常運(yùn)行。 （2）使電動機(jī)繞組發(fā)熱，絕緣老化，從而縮短了電動機(jī)的使用壽命。 （3）造成過流保護(hù)裝置誤動作。 因此：三相異步電動機(jī)的啟動控制方式有兩種： 一種是直接啟動控制；另一種是降壓啟動控制。 用刀開關(guān)直接控制的三相異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)電路 1.刀開關(guān) 膠殼開關(guān) 鐵殼開關(guān) 組合開關(guān) 閘刀開關(guān)的圖形和文字符號2.采用刀開關(guān)控制的異步電動機(jī)啟動電路實(shí)物示意圖 電氣控制線路圖電路的工作原理

5、是：（1）合上電源開關(guān)QS 三相異步電動機(jī)通電電動機(jī)啟動；（2）斷開QS 電動機(jī)斷電停轉(zhuǎn)。1.2.3.使用空氣斷路器直接控制電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)的電路 空氣斷路器是一種具有過負(fù)載、過熱、電源欠壓、過壓等保護(hù)功能于一體的電器。 多種斷路器的外形空氣斷路器的基本結(jié)構(gòu) 在合閘后，搭鉤將鎖鍵鉤住，使主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)通電啟動運(yùn)行。扳動手柄于“分”的位置(或按下“分”的按鈕)，搭鉤脫開，主觸點(diǎn)在復(fù)位彈簧的拉力作用下斷開，切斷電動機(jī)電源。除手動分?jǐn)嘀狻？諝鈹嗦菲鬟€可以分別由三個脫扣器自動分?jǐn)啵瑢?shí)現(xiàn)對應(yīng)的保護(hù)功能。 常用幾種熔斷器的外形1.2.4.用接觸器直接控制電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)的電路 實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的控制除前面介

6、紹的刀開關(guān)外，電動機(jī)控制電路所使用的電器還有熔斷器、接觸器、熱繼電器和按鈕開關(guān)等幾種低壓電器。 （1）熔斷器 熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉、控制有效的短路保護(hù)電器，它串聯(lián)在電路中。 （2）接觸器 接觸器是一種自動化的控制電器，接觸器主要用于頻繁接通或分?jǐn)嘟?、直流電路，具有控制容量大，可遠(yuǎn)距離操作，配合繼電器可以實(shí)現(xiàn)定時操作，聯(lián)鎖控制，各種定量控制和失壓及欠壓保護(hù)，廣泛應(yīng)用于自動控制電路。 交流接觸器從結(jié)構(gòu)上可分為電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧裝置三大部分。 （3)熱繼電器 熱繼電器正是根據(jù)電動機(jī)過載保護(hù)的需要而設(shè)計(jì)的，它利用電流熱效應(yīng)原理和反時限特性，當(dāng)熱量積聚到一定程度時使觸點(diǎn)斷開切斷

7、電路，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的過載保護(hù)。注意： 熔斷器和熱繼電器這兩種保護(hù)電器，都是利用電流的熱效應(yīng)原理作過流保護(hù)的，但它們的動作原理不同，用途也有所不同，不能混淆。 （4）按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)是一種手動電器，常稱作控制按鈕或按鈕。主要用于人們對電路發(fā)出控制指令。 為了便于操作人員識別，避免發(fā)生誤操作，生產(chǎn)中用不同的顏色和符號來區(qū)分按鈕的功能及作用，不能亂用，特別是紅色按鈕一定是用于停止控制。 （5）接觸器控制電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)的電路 控制原理：(1)合上電源開關(guān)QS：接通電源；(2)啟動控制： 按下啟動按鈕SB2 接觸器KM電磁線圈得電吸合KM主觸點(diǎn)閉合 電動機(jī)M得電啟動運(yùn)轉(zhuǎn)KM輔助動合觸點(diǎn)閉合自鎖控制(3

8、)停止控制： 按下停止按鈕SB1 接觸器KM電磁線圈斷電釋放 KM主觸點(diǎn)斷開 電動機(jī)M斷電停止KM輔助動合觸點(diǎn)斷開自鎖控制解除（4）過載保護(hù)： 當(dāng)電動機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)過載并達(dá)到一定程度時 熱繼電器FR動作FR動斷觸點(diǎn)斷開 接觸器KM電磁線圈斷電釋放 KM主觸點(diǎn)斷開 電動機(jī)M斷電停止 （5）失壓保護(hù) 上述電路如在工作中突然停電而又恢復(fù)供電，由于接觸器KM斷電時自鎖觸點(diǎn)已斷開，這就保證了在未再次按下啟動按鈕SB2時接觸器KM不動作，因此不會因電動機(jī)自行啟動而造成設(shè)備和人身事故。這種在突然停電時能夠自動切斷電動機(jī)電源的保護(hù)功能稱為失壓(或零壓)保護(hù)，由接觸器KM實(shí)現(xiàn)。（6）欠壓保護(hù) 上述電路如果電源電

9、壓過低(如降至額定電壓的85以下)，則接觸器線圈產(chǎn)生的電磁吸力不足，接觸器會在復(fù)位彈簧的作用下釋放，從而切斷電動機(jī)電源，防止電動機(jī)在電壓不足的情況下運(yùn)行，這種保護(hù)功能稱為欠壓保護(hù)，同樣由接觸器KM實(shí)現(xiàn)。三相異步電動機(jī)的順序控制和多點(diǎn)控制電路1順序控制電路（1）主電路實(shí)現(xiàn)順序控制 ； 電動機(jī)M2的主電路接在M1的控制接觸器KM1的主觸點(diǎn)后面，只有KM1主觸點(diǎn)閉合，M1啟動后，M2才能得電運(yùn)行 。 （2）控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制。 （a) (b) ( c) 上圖（a）為M1、M2順序啟動同時停止；圖（b）為M1、M2順序啟動而分別停止；圖（c）則為M1、M2順序啟動而M2先停后M1才能停止。 2多點(diǎn)（

10、異地）控制電路 多點(diǎn)控制的基本原理是將啟動按鈕的動合觸點(diǎn)并聯(lián)（SB3、SB4），這樣不論在什么地方只要按下其中一個按鈕KM的線圈均可得電工作；而將停止按鈕的動斷觸點(diǎn)相串聯(lián)（SB1、SB2）就可以實(shí)現(xiàn)異地停止控制。 三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路1.使用倒順開關(guān)控制的正反轉(zhuǎn)控制電路 電路的工作原理是： 操作倒順開關(guān)QS，把手柄板至“順”的位置時，QS的觸點(diǎn)往上接通，電動機(jī)與電源的連接相序?yàn)長1D1、L2D2、L3D3電動機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)把手柄板至“倒”的位置時，QS的觸點(diǎn)往下接通，電動機(jī)與電源的連接相序?yàn)長1D2、L2D1、L3D3電動機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)把手柄板至“停”的位置時，QS的觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)

11、斷電停止。2.使用交流接觸器控制的正反轉(zhuǎn)控制電路 雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路 該電路可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的直接正反轉(zhuǎn)切換，其控制過程如下：（1）正轉(zhuǎn)控制（設(shè)開始啟動）（2）反轉(zhuǎn)控制（設(shè)由原來正轉(zhuǎn)切換） 可讓學(xué)生自行分析行程位置控制電路 行程開關(guān)是一種將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號，以控制運(yùn)動部件位置或行程的自動控制電器，它也屬于主令電器。 實(shí)現(xiàn)機(jī)床的工作臺自動往復(fù)運(yùn)動的電動機(jī)拖動控制電路 1.3 三相異步電動機(jī)降壓啟動控制電路三相籠型異步電動機(jī)降壓啟動控制電路1.串電阻(電抗)降壓啟動控制電路自耦變壓器降壓啟動控制電路 自耦變壓器降壓啟動是利用自耦變壓器二次繞組的不同抽頭降壓啟動，待啟動正常后再轉(zhuǎn)回額定工作電 壓

12、，這樣既能適應(yīng)不同負(fù)載啟動的需要，又能獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，常被用來啟動容量較大的三相異步電動機(jī)。（1）啟動時，將手柄向上扳至“起動”位置，圖中左右兩組(各三個)觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)定子繞組接入自耦變壓器降壓啟動。（2）當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速將近升至額定轉(zhuǎn)速時，可將手柄向下扳至“運(yùn)行”位置，左、右兩組觸點(diǎn)斷開，將自耦變壓器從線路中切除；中間一組觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)全壓運(yùn)行。（3）要停機(jī)時，只須按下停機(jī)按鈕SB，使失壓脫扣器KV的線圈斷電而造成銜鐵釋放，通過機(jī)械脫扣裝置將運(yùn)行一組觸點(diǎn)斷開，同時手柄會自動跳回“停機(jī)”位置，啟動器所有的觸點(diǎn)都斷開，電動機(jī)斷電，為下一次啟動做準(zhǔn)備。1.3.3 星形三角形（Y/）降壓啟動控

13、制電路 1星形三角形降壓啟動的原理 星形三角形降壓啟動又稱為Y/降壓啟動。它是利用三相異步電動機(jī)在正常運(yùn)行時定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)（形），而在啟動時先將定子繞組接成星形（Y形），使每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V）降低啟動電壓，限制啟動電流，待啟動正常后再把定子繞組改接成三角形（形）每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V）正常運(yùn)行。 2.時間繼電器 自動控制的電路中使用了時間繼電器（KT）對電動機(jī)啟動延時進(jìn)行控制。時間繼電器也稱延時繼電器，當(dāng)對其輸入信號后，需要經(jīng)過一段時間(延時)，輸出部分才會動作。時間繼電器主要用作時間上的控制。 1延時閉合瞬時斷開動合觸點(diǎn)；2延時斷開瞬時閉合動

14、斷觸點(diǎn)；3瞬時閉合延時斷開動合觸點(diǎn)；4瞬時斷開延時閉合動斷觸點(diǎn)；5斷電延時線圈；6通電延時線圈3.星形三角形降壓啟動自動控制電路 電路的起動過程如下； KM1線圈得電 電動機(jī)M星形聯(lián)結(jié)自鎖 按下起動按鈕SB2 KM2線圈得電 降壓起動 KT線圈得電 開始計(jì)時（起動時間） 延時時間到 KT動斷觸點(diǎn)延時斷開 KM2斷電 KT動合觸點(diǎn)延時閉合 KM3通電 電動機(jī)M三角形聯(lián)結(jié)自鎖全壓運(yùn)行1.3.4 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)降壓啟動控制電路 轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機(jī)可以通過電刷在轉(zhuǎn)子繞組中串接外加電阻減小啟動電流，根據(jù)交流電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，當(dāng)增大轉(zhuǎn)子電路電阻時，其機(jī)械特性變軟，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)速下降，這樣

15、可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且在減小啟動電流的同時可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩。（1）按時間原則控制 控制過程中選擇時間作為變化參量進(jìn)行控制的方式稱為時間原則。（2）按電流原則控制 控制過程中選擇電流作為變化參量進(jìn)行控制的方式稱為電流原則。 當(dāng)按下起動按鈕SB1后，電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入全部電阻（R1、R2、R3）啟動，由于啟動時轉(zhuǎn)子電流較大，三個電流繼電器全部動作，它們串接在控制電路中的動斷觸點(diǎn)同時全部斷開。隨著電動機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸上升，轉(zhuǎn)子電流逐漸減小使三個電流繼電器KA1 KA2 KA3依次釋放，其動斷觸點(diǎn)依次閉合，控制KM1 KM2 KM3逐級短接轉(zhuǎn)子電阻R1 R2 R3。中間繼電器KA起延緩作

16、用，保證在三個電流繼電器動作后才能接通KM1、KM2、KM3電路，防止在起動瞬間三個接觸器直接通電。 （3）中間繼電器（KA） 它的主要作用是用來傳遞信號或同時控制多個電路和起中間轉(zhuǎn)換作用，也可用它來控制小容量電動機(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。 中間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與小型交流接觸器基本相同，只是它的電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)沒有主、輔之分，而且觸點(diǎn)數(shù)量較多。 頻敏變阻器控制電路 頻繁變阻器是一種隨電動機(jī)啟動過程轉(zhuǎn)速的升高(轉(zhuǎn)子電流頻率下降)而阻抗值自動下降的器件。它的阻值能隨啟動過程的進(jìn)行自動而又平滑地減小，使啟動過程能平滑地進(jìn)行。 主電路在電動機(jī)定子電路接入電流互感器TA、電流表A、熱繼電器FR的發(fā)熱

17、元件和中間繼電器KA的動斷觸點(diǎn)，是為了在正常運(yùn)行時接入熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，而起動時發(fā)熱元件被短接，防止誤動作 。電流表A經(jīng)電流互感器串入電路，便于對電動機(jī)定子電流的測量。電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路接入頻敏變阻器RF，由接觸器KM2主觸點(diǎn)在起動完畢后將其短接。轉(zhuǎn)換開關(guān)SA用于選擇手動控制或自動控制。1.4 三相異步電動機(jī)調(diào)速控制電路三相異步電動機(jī)的調(diào)速 根據(jù)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n（1s）60fp ，可見三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法可以有下列三種： (1) 改變異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率s的調(diào)速。 (2) 改變異步電動機(jī)定子繞組磁極對數(shù)p的變極調(diào)速。 (3) 改變電源頻率f的變頻調(diào)速。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與

18、定子電壓的平方成正比。因此，改變異步電動機(jī)的定子電壓也就是改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這是一種比較簡單的方法。特別是晶閘管技術(shù)的發(fā)展使交流調(diào)壓調(diào)速電路得到廣泛應(yīng)用。 變磁極調(diào)速控制電路 按照三相異步電動機(jī)的工作原理，在電源頻率恒定的前提下，異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)成反比，磁極對數(shù)增加一倍時，同步轉(zhuǎn)速就下降一半，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也近似下降一半。通過改變異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)來改變其同步轉(zhuǎn)速，即可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 雙速異步電動機(jī)的定子繞組接線圖。（a）圖中電動機(jī)定子繞組接成三角形 聯(lián)結(jié)，這時p2，n1500 rmin，為低速運(yùn)行；而在（b）圖中電動機(jī)定子繞組接

19、成雙星形YY聯(lián)結(jié)，則這時p1，n3000 rmin，為高速運(yùn)行。雙速異步電動機(jī)的調(diào)速控制電路 電路的工作原理如下：（1）先合上電源開關(guān)QS； （2）低速運(yùn)轉(zhuǎn)（3）高速運(yùn)轉(zhuǎn) （4）停止 按下SB1KM2、KM3失電釋放電動機(jī)M斷電停止。變頻調(diào)速1基本原理 變頻調(diào)速就是利用電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨電機(jī)電源頻率變化的特性，通過改變電動機(jī)的供電頻率進(jìn)行調(diào)速的方法。由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，當(dāng)磁極對數(shù)p不變時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率f成正比，同步轉(zhuǎn)速隨電源頻率線性地變化，這就是變頻調(diào)速的原理。2、變頻調(diào)速的應(yīng)用 交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速以其高效的驅(qū)動性能和良好的控制特性已越來越受到重視，另外交流變頻調(diào)速系統(tǒng)

20、在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢。 1.5 三相異步電動機(jī)制動控制電路 電動機(jī)的制動控制是指在電動機(jī)的軸上加上一個與其旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)減速或快速停止。 根據(jù)產(chǎn)生制動力矩的方法，停車制動的方式有兩大類，機(jī)械制動和電氣制動。三相異步電動機(jī)的機(jī)械制動裝置 機(jī)械制動最常用的裝置是電磁抱閘，它主要由制動電磁鐵和閘瓦制動器兩大部分組成。如圖所示 ： 電磁抱閘斷電制動型電動機(jī)制動控制電路，其基本原理是：制動電磁鐵的電磁線圈(有單相和三相兩種)與三相異步電動機(jī)的定子繞組相并聯(lián)，閘瓦制動器的轉(zhuǎn)軸與電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連。按下起動按鈕SB2，接觸器KM線圈通電，其自鎖觸點(diǎn)和主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)M得電。同時，抱閘電

21、磁線圈通電，電磁鐵產(chǎn)生磁場力吸合銜鐵，帶動制動杠桿動作，推動閘瓦松開閘輪，電動機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)。停車時，按下停車按鈕SB1，KM線圈斷電，電動機(jī)繞組和電磁抱閘線圈同時斷電，電磁鐵銜鐵釋放，彈簧的彈力使閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動。電氣制動控制電路1.反接制動控制電路 反接制動實(shí)質(zhì)上是在制動時通過改變異步電動機(jī)定子繞組中三相電源相序，產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動方向相反的反向轉(zhuǎn)矩來進(jìn)行制動的。 速度繼電器是按照預(yù)定速度快慢而動作的繼電器，速度繼電器的轉(zhuǎn)子與電動機(jī)的軸相連，當(dāng)電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動時，速度繼電器的動合觸點(diǎn)閉合；當(dāng)電動機(jī)停車轉(zhuǎn)速接近零時，動合觸點(diǎn)打開，切斷接觸器的線圈電路。防止電動機(jī)會反向升速，

22、發(fā)生事故。 反接制動控制電路 電路的控制過程為：啟動停機(jī)(制動)2.能耗制動控制電路 能耗制動就是在三相異步電動機(jī)脫離交流電源的同時在定子繞組通入直流電，產(chǎn)生一個靜止磁場。此時電動機(jī)轉(zhuǎn)子因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切割磁場而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，又在磁場中受電磁力的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。這一轉(zhuǎn)矩總是與電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動的作用。在制動的過程中，轉(zhuǎn)子因慣性轉(zhuǎn)動的動能轉(zhuǎn)變成電能而消耗在轉(zhuǎn)子電路中，所以稱為“能耗”制動。 能耗制動的特點(diǎn)是制動平穩(wěn)，制動效果好，且電動機(jī)停轉(zhuǎn)后不會反向起動。但需要提供制動用的直流電源，多通過整流器整流供電。能耗制動控制電路 電路的工作過程為： 起動過程停機(jī)(制動)本章小結(jié) 本

23、章的主要內(nèi)容是三相交流異步電動機(jī)的繼電器接觸器控制電路。繼電器接觸器控制電路是由各種低壓電器所組成的。本章將各種低壓電器穿插在相關(guān)電路中進(jìn)行介紹，主要有：各種開關(guān)(刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)，以及各種斷路器、按鈕開關(guān))、熔斷器、接觸器、各種繼電器(熱繼電器、時間繼電器、中間繼電器、速度繼電器)等。 結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，應(yīng)注意認(rèn)識這些電器的外形、結(jié)構(gòu)、原理、用途、使用方法和主要參數(shù)。并熟悉這些電器的文字和圖形符號。這是分析電動機(jī)控制電路的基礎(chǔ)， 本章通過三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動等控制電路，介紹了繼電器接觸器控制電路的基本控制環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)這些電路時，應(yīng)該在理解電動機(jī)運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，通

24、過分析電路工作過程，著重注意掌握這些電路的主要特點(diǎn)以及各個電路的異同之處。例如：電路中自鎖和互鎖的作用；時間控制、行程位置控制和電流控制、速度(轉(zhuǎn)速)控制的方法和特點(diǎn)；短路、過載、失壓、欠壓、限位等保護(hù)作用的原理等等。在本章中介紹的控制電動機(jī)在兩種運(yùn)行狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的電路有手動控制也有自動控制，所用的控制電器也有不同，如星形三角形起動和能耗制動的時間控制、自動往復(fù)運(yùn)動的行程位置控制、反接制動的速度控制、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動的電流控制等等，應(yīng)注意各個電路的特點(diǎn)，分析其規(guī)律，抓住其異同，融會貫通掌握好電動機(jī)控制電路最基本的環(huán)節(jié)。這也是為后續(xù)章節(jié)的分析和學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)的需要。電氣控制與PLC

25、應(yīng)用技術(shù)電子教案主 編 伍金浩 曾慶樂中等職業(yè)教育機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)規(guī)劃教材叢書主編 李乃夫第2章 常用機(jī)械設(shè)備的電氣控制2.1 概 述常用機(jī)床設(shè)備簡介 在機(jī)械加工的過程中由于工藝的要求，機(jī)床必須具有多種的機(jī)械運(yùn)動配合，而這些機(jī)械運(yùn)動往往是通過電氣系統(tǒng)對電動機(jī)的控制來配合實(shí)現(xiàn)的。我國將機(jī)床按其作用、結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)及使用范圍分為十二大類。 可見電氣控制系統(tǒng)在機(jī)床電路的實(shí)際應(yīng)用中非常普遍，控制對象和要求的不同使電路結(jié)構(gòu)也差別很大，本章以一些常用機(jī)床的電氣控制電路為例進(jìn)行分析，通過學(xué)習(xí)提高對接觸器控制電路的認(rèn)識，加深對交流電動機(jī)控制方法的理解。 電氣控制系統(tǒng)圖的構(gòu)成規(guī)則和繪圖的基本 方法電氣控制系統(tǒng)

26、圖一般有三種：電氣原理圖、電器元件布置圖與電氣安裝接線圖 。電氣控制電路圖繪制的基本方法 （1）符號的使用 1)圖形符號電氣圖中的圖形符號由符號要素、一般符號、限定符號等部分組成。 2)文字符號電氣設(shè)備中的文字符號用來標(biāo)明電路、電氣設(shè)備、裝置和元器件的名稱、功能、狀態(tài)和特征等，文字符號分為基本文字符號和輔助文字符號。 基本文字符號分單字母和雙字母兩種，均用大寫字母表示。 單字母符號將各種電器元件、設(shè)備和裝置劃分為23大類。例如繼電器-接觸器控制電路中常用的有：K 表示繼電器或接觸器類；M表示電動機(jī)；F表示保護(hù)器件；S表示控制、記憶、信號電路的開關(guān)器件選擇器；T表示變壓器等。 雙字母符號的第一位

27、必須與上述23大類單字母符號相對應(yīng)，表示器件大類，第二位表示附加信息。如：K表示繼電器或接觸器類，KT表示時間繼電器，KM表示接觸器。 輔助文字符號用來表示電器、裝置、電氣設(shè)備和元件的功能、狀態(tài)、特征等，由l3位大寫字母組成。如：A表示電流或模擬信號、AC表示交流、PEN表示保護(hù)接地與中性線共用等。（2）圖線的使用 電氣圖中常用圖線有實(shí)線、虛線、點(diǎn)畫線等。實(shí)線是繪制圖中主要內(nèi)容的基本線，用來畫符號的輪廓線和導(dǎo)線；虛線是輔助線，用來畫機(jī)械聯(lián)動線、屏蔽線、不可見線等；點(diǎn)畫線常用作分界線和圍框線。2.電氣原理圖繪制的基本原則 用圖形符號和文字符號表示電路各電器元件連接關(guān)系和電路工作原理的圖形稱為電氣

28、原理圖。 繪制電氣原理圖應(yīng)遵循的一些基本原則： l）原理圖分主電路和輔助電路兩部分。 2）原理圖使用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制，不表現(xiàn)電器元件的外形和機(jī)械結(jié)構(gòu)，同一電器的不同組件可按工作原理需要分開繪制，但應(yīng)標(biāo)注相同的文字符號。 3）原理圖中的所有觸點(diǎn)都按未動作時的通斷情況繪制，有電連接的交叉導(dǎo)線應(yīng)在交叉點(diǎn)畫上圓點(diǎn)。 4）接觸器或繼電器線圈的下方應(yīng)標(biāo)明其對應(yīng)的文字符號，并列觸點(diǎn)表。 5）控制電路的接點(diǎn)標(biāo)記（線號）采用三位及三位以下阿拉伯?dāng)?shù)字按等電位原則標(biāo)注。 6）主電路各接點(diǎn)標(biāo)記要按規(guī)定原則標(biāo)注。 7）整張圖紙的圖面按回路劃分成若干個圖區(qū)，圖區(qū)編號用阿拉伯?dāng)?shù)字寫在圖面下部的方框內(nèi)。

29、C620普通車床的電氣控制原理圖 3.電氣安裝圖 電氣安裝圖是用來指示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實(shí)際安裝位置和接線情況的。在圖中電器元件用實(shí)線框表示，而不必按其外形形狀畫出。 體積大和較重的電器設(shè)備應(yīng)安裝在電器安裝板的下方，而發(fā)熱元器件應(yīng)安裝在電器安裝板的上面。 強(qiáng)電、弱電應(yīng)分開，強(qiáng)電要加防護(hù)，弱電應(yīng)加屏蔽，以策安全和防止外界干擾。 需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件應(yīng)安裝于便于操作的位置，不宜過高或過低。 電器元件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對稱，不宜過密，應(yīng)留有一定間距，便于散熱和維護(hù)。 4.電氣系統(tǒng)安裝接線圖 電氣系統(tǒng)安裝接線圖用來表明電氣設(shè)備之間的接線關(guān)系，清楚的表明電氣設(shè)備外部元件之間的

30、電氣連接。電氣系統(tǒng)安裝接線圖主要用于電器的安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，通常接線圖與電氣原理圖一起使用。電氣系統(tǒng)接線圖的繪制原則是： 各電氣元件均按實(shí)際安裝位置繪出，電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導(dǎo)線編號相一致。不在同一控制柜、控制屏等控制單元上的電器零件之間的電氣連接必須通過端子板進(jìn)行，并標(biāo)明去向。在電氣系統(tǒng)安裝接線圖中布線方向相同的導(dǎo)線用線束表示，連接導(dǎo)線應(yīng)注明導(dǎo)線的規(guī)格(數(shù)量、截面積等)；若采用線管走線時，須留有一定數(shù)量的備用導(dǎo)線。還應(yīng)注明線管的尺寸和

31、材料。C620普通車床的電氣安裝接線圖生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備電氣控制電路圖的讀圖方法 要學(xué)會讀懂機(jī)床電氣線路圖，必須在熟練掌握電氣控制的基本方法、控制形式等并充分了解各種機(jī)床機(jī)械運(yùn)動的基礎(chǔ)上，對其電氣控制電路進(jìn)行分析加深理解。熟悉機(jī)、電配合及動作情況，掌握各種典型機(jī)床的電氣控制原理。其基本讀圖方法是： (1) 看說明書，對設(shè)備有一個總體的了解，從設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動情況、工藝要求、操作方法，到設(shè)備對電力拖動的要求，電氣控制和保護(hù)的具體方法等。 (2)看主電路，了解電力拖動系統(tǒng)由幾臺電動機(jī)所組成，并結(jié)合工藝要求了解電動機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)(如起動、制動方式，是否正反轉(zhuǎn)，有無調(diào)速要求等)，各電動機(jī)使用了那些電器實(shí)行

32、控制和保護(hù)。 (3)分析控制電路，按照設(shè)備的工藝要求和動作順序，對應(yīng)控制電路的各種基本環(huán)節(jié)，分析各個控制環(huán)節(jié)的工作原理和過程。 (4)分析保護(hù)要求，結(jié)合設(shè)備各個系統(tǒng)的配合情況，找出各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系、工作程序和聯(lián)鎖關(guān)系，配合控制電路的全面分析?？煽偨Y(jié)為“化整為零看局部，綜合為整看全圖”。 (5) 最后看其他輔助電路(如檢測、信號指示、照明電路等)。2.2 CA6140型普通車床的電氣控制電路車床的電力拖動形式和控制要求普通車床對電力拖動及其控制有以下基本要求：(1)主拖動電動機(jī)采用籠型異步電動機(jī)，由于車床采用機(jī)械的方法調(diào)速和反轉(zhuǎn)傳動，因此對電動機(jī)沒有電氣調(diào)速及反轉(zhuǎn)的控制要求；主軸電動機(jī)采用直接

33、起動。(2)在車削加工時，為防止刀具和工件溫度過高，需要由臺冷卻泵電動機(jī)來提供冷卻液。般要求冷卻泵電動機(jī)在主軸電動機(jī)起動后才能起動，主軸電動機(jī)停機(jī)，冷卻泵電動機(jī)也同時停機(jī)的順序控制。(3)為了方便操作有的車床還配有臺刀架快速移動電動機(jī)，采用點(diǎn)動控制。 (4)具有短路、過載、欠壓、失壓等保護(hù)環(huán)節(jié)。(5)具有安全的局部工作照明裝置。2.2.2 CA6140型普通車床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式 CA6140型車床是種普通車床，其基本結(jié)構(gòu)和控制電器位置如圖所示，主要由床身、主軸變速箱、主軸(主軸上帶有用于夾持工件的卡盤)、掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱、溜板與刀架、尾架、絲桿等組成。 2.2.3 CA6140型普通

34、車床電氣控制電路分析1電源電路（圖區(qū)1、2） 電源采用三相380V交流電源，由帶漏電保護(hù)斷路器QF引入，總?cè)蹟嗥鱂U由用戶電源提供，PE為接地保護(hù)線路。2主電路（圖區(qū)3、4、5、6） 主電路有三臺電動機(jī)的供電電路組成，主軸電動機(jī)M1的短路保護(hù)由電源電路的斷路器QF響應(yīng)，而冷卻泵電動機(jī)M2和刀架快速移動電動機(jī)M3的短路保護(hù)，分別由熔斷器FU1、FU2實(shí)現(xiàn)。三臺電動機(jī)分別由交流接觸器KM1、KM2、KM3控制直接起動，單向運(yùn)轉(zhuǎn)。由熱繼電器FR1、FR2分別實(shí)現(xiàn)對M1、M2的過載保護(hù)，由于M3是短時工作制，所以不需要過載保護(hù)。控制電路（圖區(qū)7、8、9、10） (1) 控制電路電源的控制 合上QF接通

35、電源?？刂齐娐酚煽刂谱儔浩鱐C提供110 V電源，F(xiàn)U3作短路保護(hù)。 (2)主軸電動機(jī)的控制 起動時：按下綠色按鈕SB1接觸器KM1通電并自鎖主軸電動機(jī)M1起動運(yùn)行； 停機(jī)時：按下裝在SB1旁邊的紅色蘑菇形按鈕SB2接觸器KM1斷電主軸電動機(jī)M1停止轉(zhuǎn)動，SB2在按下后可自行鎖住，要復(fù)位需向右旋。 (3)冷卻泵電動機(jī)的控制 冷卻泵電動機(jī)M2由旋鈕開關(guān)SA1操縱，通過KM2控制。 (4)刀架快速移動電動機(jī)的控制 刀架快速移動電動機(jī)M3由按鈕SB3點(diǎn)動控制。刀架快速移動的方向則由裝在溜板箱 上的十字形手柄控制。照明與信號指示電路（圖區(qū)11、12） 照明與信號指示電路的電源同樣由TC提供，EL為車床

36、工作照明燈，電壓為24 V；HL為電源指示燈，電壓為6V。HL和EL分別由FU4和FU5作短路保護(hù)。電氣保護(hù)環(huán)節(jié) 除短路和過載保護(hù)外，該電路還設(shè)有由行程開關(guān)SQ1、SQ2組成的安全保護(hù)環(huán)節(jié)。2.3 Z535型立式鉆床的電氣控制電路立式鉆床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式立式鉆床的電力拖動形式和控制要求 立式鉆床的電力拖動及其控制要求是： (1)鉆床的主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動由主軸電動機(jī)帶動。主軸電動機(jī)直接起動，能夠正反轉(zhuǎn)；由于采用機(jī)械方法調(diào)速，所以對電動機(jī)沒有調(diào)速要求。(2) 加工過程的冷卻液由臺冷卻泵電動機(jī)提供。(3)具有常規(guī)的電氣保護(hù)環(huán)節(jié)和安全的局部照明裝置。2.3.3 Z535型立式鉆床電氣控制電路分析1

37、電源電路（圖區(qū)1） 電源采用三相380V交流電源，由QS1引入，F(xiàn)U1作全電路的短路保護(hù)，PE為接地保護(hù)線路。2主電路（圖區(qū)2、3、4） M1為主軸電動機(jī)，用于主軸的鉆孔加工操作，分別由接觸器KM1、KM2作正反轉(zhuǎn)控制，熱繼電器FR作過載保護(hù)。M2為冷卻泵電動機(jī)，由QS2控制運(yùn)行，F(xiàn)U2作M2及控制、照明電路的短路保護(hù)。3控制電路（圖區(qū)5、6、7） Z535鉆床的控制電路相對比較簡單。由操縱手柄壓動三個微動開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3來控制KM1、KM2，實(shí)現(xiàn)M1的正反轉(zhuǎn)控制：(1) M1正轉(zhuǎn)控制：將操縱手柄置于向下位置壓動SQ1與SQ2SQ1與SQ2的動合觸點(diǎn)(1-2)、(2-3)閉合KM1通

38、電M1正轉(zhuǎn)。如果松開手柄，SQ2的動合觸點(diǎn)(2-3)斷開，但KM1由其自鎖觸點(diǎn)(8-3)經(jīng)SQ3的動斷觸點(diǎn)(2-8)支路自鎖而保持通電。(2) M1反轉(zhuǎn)控制：將操縱手柄置于向上位置壓動SQ1與SQ3SQ1與SQ3的動合觸點(diǎn)(1-2)、(2-6)閉合KM2通電M1反轉(zhuǎn)。如果松開手柄SQ3的動合觸點(diǎn)(2-6)開時，KM2由自鎖觸點(diǎn)(5-6)經(jīng)SQ2的動斷觸點(diǎn)(2-5)支路保持通電。(3) M1停止控制：當(dāng)操縱手柄置于中間位置時，SQ1的動合觸點(diǎn)(1-2)斷開KM1（或KM2）斷電 M1停機(jī)。2.4 X62W型萬能銑床的電氣控制電路銑床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式 銑床的運(yùn)動形式主要有： （1）主運(yùn)動，主軸

39、帶動刀桿和銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； （2）進(jìn)給運(yùn)動，包括工作臺帶動工件在水平的縱、橫方向及垂直方向三 個方向上的運(yùn)動； （3）輔助運(yùn)動，是工作臺在三個方向上的快速移動。 1一底座 2一進(jìn)給電動機(jī) 3一升降臺 4一進(jìn)給變速手柄及變速盤 5一溜板 6一轉(zhuǎn)動部分 7一工作臺8-刀桿支架 9一懸梁 l0-主軸 ll一主軸變速盤 12-主軸變速手柄 13-床身 14一主軸電動機(jī)銑床的電力拖動形式和控制要求X62W萬能銑床對電力拖動及其控制有以下要求： 主軸電動機(jī)M1為空載直接起動，為滿足順銑和逆銑工作方式轉(zhuǎn)換的要求，電動機(jī)要求有正、反轉(zhuǎn)，停車時要求主軸電動機(jī)設(shè)制動控制。 M2 電動機(jī)負(fù)責(zé)拖動工作臺橫向、縱向和垂

40、直三個方向的進(jìn)給運(yùn)動， 選用直接起動方式，進(jìn)給方向的選擇由操作手柄配合相應(yīng)機(jī)械傳動來實(shí)現(xiàn)，且每個方向均有正、反向運(yùn)動， 即要求M2有正、反轉(zhuǎn)。 使用圓工作臺時， 工作臺不能有其他方向進(jìn)給， 因此圓工作臺旋轉(zhuǎn)與三個方向的進(jìn)給運(yùn)動間設(shè)有聯(lián)鎖控制。 主軸與進(jìn)給工作順序?yàn)橛行蚵?lián)鎖控制， 要求加工開始時銑刀先旋轉(zhuǎn)， 進(jìn)給運(yùn)動才能進(jìn)行；加工結(jié)束時，進(jìn)給運(yùn)動要先于銑刀停止。 為提高生產(chǎn)效率， 工作臺各方向調(diào)整運(yùn)動均為快速移動。 由M3 電動機(jī)拖動冷卻泵， 在銑削加工時提供必要的冷卻液。 為方便操作，各部分起、停控制均為兩地控制。 具有必要的安全保護(hù)功能和三臺電動機(jī)之間有聯(lián)鎖控制功能。2.4.3 X62W型萬

41、能銑床電氣控制電路分析1.電源及主電路（圖區(qū)1、2、3、4） 三相電源由電源開關(guān)QS1引入，F(xiàn)U1作全電路的短路保護(hù)。主軸電動機(jī)M1的運(yùn)行由接觸器KM1控制，換相開關(guān)SA3預(yù)先選定轉(zhuǎn)向。進(jìn)給電動機(jī)M2由KM3、KM4實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。在M1起動運(yùn)行之后才能由QS2控制冷卻泵電動機(jī)M3作單向旋轉(zhuǎn)。三臺電動機(jī)分別由熱繼電器FR1、FR2、FR3作過載保護(hù)。2控制電路(圖區(qū)5、6、7、8、9、10、11)（1）控制電路的電源（5、6） 控制電路的電源由控制變壓器TC1提供110 V工作電壓，F(xiàn)U4作變壓器二次側(cè)的短路保護(hù)。電磁離合器和制動器需要的直流工作電源由整流變壓器TC2降壓后經(jīng)VC橋式整流器提供

42、，F(xiàn)U2、FU3分別作交、直流側(cè)的短路保護(hù)。電路的主軸制動器YC1，工作臺常速進(jìn)給和快速進(jìn)給分別是控制電磁離合器YC2、YC3。（2）主軸電動機(jī)M1的控制（5、6、7、8） 在SA3選好方向后，M1的運(yùn)行由交流接觸器KM1控制。為操作方便，在機(jī)床的不同位置各安裝了套起動和停機(jī)按鈕：SB2和SB6裝在床身上，SB1和SB5裝在升降臺上。對M1的控制包括有主軸的起動、停機(jī)制動、換刀制動和變速沖動。 （3）工作臺進(jìn)給運(yùn)動控制 工作臺的縱向（左、右）進(jìn)給運(yùn)動 將縱向進(jìn)給操作手柄扳向右邊行程開關(guān)SQ5動作其動斷觸點(diǎn)SQ5-2先斷開，動合觸點(diǎn)SQ5-1后閉合KM3通電動作 M2正轉(zhuǎn)工作臺向右運(yùn)動。 若將操

43、作手柄扳向左邊，則SQ6動作 KM4通電M2反轉(zhuǎn)工作臺向左運(yùn)動。 工作臺的垂直（上、下）與橫向（前、后）進(jìn)給運(yùn)動 工作臺垂直與橫向進(jìn)給運(yùn)動由個十字形手柄操縱，十字形手柄有上、下、前、后和中間五個位置：將手柄扳至“向下”或“向上”位置時，分別壓動行程開關(guān)SQ3和SQ4，控制M2正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)使工作臺分別向下和向上運(yùn)動；例如，將十字形手柄扳至“向上”位置SQ4動作動斷觸點(diǎn)SQ4-2先斷開，動合觸點(diǎn)SQ4-1后閉合KM4線圈通電M2反轉(zhuǎn)工作臺向運(yùn)動。而當(dāng)手柄扳至“向前”或“向后”位置時，雖然同樣是壓動行程開關(guān)SQ3和SQ4，但此時機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)則使工作臺分別向前和向后運(yùn)動。當(dāng)手柄在中間

44、位時，SQ3和SQ4均不動作，工作臺停止運(yùn)動。 進(jìn)給變速沖動 將進(jìn)給變速的蘑菇形手柄拉出，轉(zhuǎn)動變速盤，選擇好速度。然后，將手柄繼續(xù)向外拉到極限位置，隨即推回原位，變速結(jié)束。就在手柄拉到極限位置的瞬間，行程開關(guān)SQ2被壓動，SQ21先斷開，SQ22后接通，接觸器KM3得電，進(jìn)給電動機(jī)M2瞬時正轉(zhuǎn)。在手柄推回原位時，SQ2復(fù)位，進(jìn)給電動機(jī)只瞬動一下，完成變速沖動。 工作臺快速進(jìn)給 當(dāng)工作臺工作在進(jìn)給狀態(tài)時，按下快移按鈕SB3或SB4（兩地控制），接觸器KM2得電吸合，其動斷觸點(diǎn)切斷YC2，動合觸點(diǎn)接通YC3，使進(jìn)給傳動系統(tǒng)跳過齒輪變速鏈，電動機(jī)直接拖動絲杠套，工作臺快速進(jìn)給，進(jìn)給方向仍由進(jìn)給操縱手

45、柄決定。 此外，由于與KM1的動合觸點(diǎn)并聯(lián)了KM2的個動合觸點(diǎn)，所以在M1不起動的情況下，也可以進(jìn)行快速進(jìn)給。（4）圓工作臺的控制 在使用圓工作臺時，將控制開關(guān)SA2扳至“接通”位置，此時SA2-2接通而SA2-1、SA2-3斷開。圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動也是由進(jìn)給電動機(jī)M2拖動。在主軸電動機(jī)M1起動的同時，KM3通電，使M2正轉(zhuǎn)，帶動圓工作臺旋轉(zhuǎn) (圓工作臺只需要單向旋轉(zhuǎn))。由KM3的通電路徑可見，只要扳動工作臺進(jìn)給操作的任何個手柄，SQ3SQ5其中個行程開關(guān)的動斷觸點(diǎn)斷開，都會切斷KM3，使圓工作臺停止運(yùn)動，從而保證了工作臺的進(jìn)給運(yùn)動和圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動不會同時進(jìn)行。（5）控制電路的聯(lián)鎖與保護(hù)

46、進(jìn)給運(yùn)動與主軸運(yùn)動的聯(lián)鎖 只有在主軸起動之后，工作臺的進(jìn)給運(yùn)動才能進(jìn)行。 工作臺六個運(yùn)動方向的聯(lián)鎖 只要兩個操縱手柄同時扳動，進(jìn)給電路立即切斷，實(shí)現(xiàn)了工作臺各方向進(jìn)給間的聯(lián)鎖控制。 工作臺進(jìn)給與圓工作臺的聯(lián)鎖 使用圓工作臺時，必須將兩個進(jìn)給操縱手柄都置于中間位置。 進(jìn)給運(yùn)動方向上的極限位置保護(hù) 機(jī)械和電氣相結(jié)合的方式，由擋塊確定各進(jìn)給方向上的極限位置。 3冷卻泵和照明電路（圖區(qū)） 冷卻泵只有在主電動機(jī)起動后才能起動，所以主電路中將M3接在主接觸器KM1觸點(diǎn)之后，另外還可用開關(guān)QS2控制。 SA4為燈開關(guān)，由照明變壓器TC3提供24 V的工作電壓給照明燈EL， FU5作短路保護(hù)。2.5 T68型

47、臥式鏜床的電氣控制電路 臥式鏜床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式 1.臥式鏜床的運(yùn)動形式包括： 主運(yùn)動是鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 進(jìn)給運(yùn)動鏜軸的軸向移動，平旋盤上刀具溜板的徑向移動，工作臺的橫向移動，工作臺的縱向移動和主軸箱的垂直移動。 輔助運(yùn)動工作臺的旋轉(zhuǎn)，尾架隨同主軸箱的升降和后立柱的水平移動。臥式鏜床的電力拖動形式和控制要求 臥式鏜床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動多用使用同臺異步電動機(jī)拖動，具體要求如下： （1）雙速籠型異步電動機(jī)作為主拖動電機(jī)。 （2）進(jìn)給運(yùn)動和主軸及花盤旋轉(zhuǎn)用同一臺電動機(jī)拖動， (3 ) 主軸電動機(jī)能正反向點(diǎn)動，并有準(zhǔn)確的制動。 (4 ) 主軸電動機(jī)低速時直接起動，高速時先低速起動，延時后轉(zhuǎn)

48、為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 （5）主軸變速和進(jìn)給變速設(shè)低速沖動環(huán)節(jié)。 （6）各運(yùn)動部件能實(shí)現(xiàn)快速移動。 （7）工作臺或鏜頭架的自動進(jìn)給與主軸或花盤刀架的自動進(jìn)給設(shè)有聯(lián)鎖。2.5.3 T68臥式鏜床電氣控制電路分析 1.電源和主電路（圖區(qū)17） 三相電源由轉(zhuǎn)換開關(guān)QS引入，由熔斷器FU1作短路保護(hù)。機(jī)床采用兩臺電動機(jī)拖動，一臺是主軸電動機(jī)M1，作為主軸旋轉(zhuǎn)及常速進(jìn)給的動力，同時還帶動潤滑油泵；另臺為快速進(jìn)給電動機(jī)M2，作為各進(jìn)給運(yùn)動的快速移動的動力。 2.控制電路（圖區(qū)1130） （1）主軸電動機(jī)的起動和運(yùn)行 （2）主軸電動機(jī)的制動 （3）主軸電動機(jī)的點(diǎn)動 （4）主軸變速和進(jìn)給變速 （5）快速移動 （6）聯(lián)鎖

49、保護(hù)2.6 交流橋式起重機(jī)的電氣控制橋式起重機(jī)概述 起重機(jī)是專門用來起吊和短距離搬移重物的一種生產(chǎn)機(jī)械，通常也稱為行車、吊車或天車。按其結(jié)構(gòu)的不同，分為橋式、塔式、門式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等，橋式起重機(jī)按照起重量人為三個等級：5t和10t為小型起重機(jī)，1550t為中型起重機(jī)，50t以上為重型起重機(jī)。1橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動形式 （1）起重機(jī)由大車電動機(jī)驅(qū)動沿車間兩邊的軌道作縱向前后運(yùn)動。 （2）小車及提升機(jī)構(gòu)由小車電動機(jī)驅(qū)動沿橋梁上的軌道作橫向左右運(yùn)動。 （3）在升降重物時由起重電動機(jī)驅(qū)動作垂直上下運(yùn)動。2橋式起重機(jī)對電氣控制的特點(diǎn)和要求(1)橋式起重機(jī)的主要特點(diǎn)：1）橋式起重機(jī)的工作條件比較

50、差，由于安裝在車間的上部，有的還是露天安裝，往往處于高溫、高濕度、易受風(fēng)雨侵蝕或多粉塵的環(huán)境；同時，還經(jīng)常處于頻繁的起動、制動、反轉(zhuǎn)狀態(tài)，要求受較大的機(jī)械沖擊。故多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)拖動。2）有合理的升降速度，空載、輕載要求速度快，以減少輔助工時；重載時要求速度慢。3）在提升之初或重物下降到指定位置附近時需要低速運(yùn)行，因此應(yīng)將速度分為幾檔，以便靈活操作。4）具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)的調(diào)速范圍一般為 31，要求較高的則要達(dá)到（510）1(2)控制要求：1）提升第一級作為預(yù)備級，是為了消除傳動間隙和張緊鋼絲繩，以避免過大的機(jī)械沖擊。所以起動轉(zhuǎn)矩不能過大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。2）

51、由于起重機(jī)的負(fù)載力矩為位能性反抗力矩，因而電動機(jī)可運(yùn)轉(zhuǎn)在電動狀態(tài)、再生發(fā)電狀態(tài)和倒拉反接制動狀態(tài)。3）為了保證人身與設(shè)備的安全，停車必須采用安全可靠的制動方式。4）應(yīng)具有必要的短路、過載、零位和終端保護(hù)。3起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)（1）提升重物時電動機(jī)工作狀態(tài) 提升重物時，電動機(jī)承受兩個阻力轉(zhuǎn)矩，一個重物自重產(chǎn)生的位能轉(zhuǎn)矩，另一個是在提升過程中傳動系統(tǒng)存在的摩擦轉(zhuǎn)矩 T。當(dāng)電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩克服這兩個阻力轉(zhuǎn)矩時，重物將被提升。（2）下降重物時電動機(jī)的工作狀態(tài) 反轉(zhuǎn)電動狀態(tài) 當(dāng)空鉤或輕載下放重物時，由于負(fù)載的位能轉(zhuǎn)矩小于摩擦轉(zhuǎn)矩,這時依靠重物自重不能下降，為此電動機(jī)必須依重物下降方向施加電磁轉(zhuǎn)矩強(qiáng)迫

52、重物或空鉤下放，此時電動機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，又稱強(qiáng)力下放重物。 再生發(fā)電制動狀態(tài) 當(dāng)以高于電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速的速度穩(wěn)定下降，這時電動機(jī)工作在再生發(fā)電制動狀態(tài)。 倒拉反接制動狀態(tài) 當(dāng)重物較重，為獲得低速下降，可采用倒拉反接制動下放。2.6.2 5t橋式起重機(jī)控制電路 在中小型起重機(jī)的平移機(jī)構(gòu)和小型起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)控制中得到廣泛應(yīng)用。凸輪控制器就是利用凸輪來操作多組觸點(diǎn)動作的控制器，它是一種大型手動控制電器，常用于直接操作與控制轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機(jī)的起動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速等。1凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理 凸輪控制器的結(jié)構(gòu)由機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)、防護(hù)結(jié)構(gòu)三部分組成。 凸輪控制器的工作原理是，當(dāng)轉(zhuǎn)軸在手輪扳動

53、下轉(zhuǎn)動時，固定在軸上的凸輪同軸一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)凸輪的凸起部位頂住動觸點(diǎn)杠桿上的滾子時，便將動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開 或接通。 使用凸輪控制器的控制電路原理圖中的凸輪控制器，以其圓柱表面的展開圖表表示。凸輪控制器有編號為112的十二對觸點(diǎn)，以豎畫的細(xì)實(shí)線表示；而凸輪控制器的操作手輪右旋（控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)）和左旋（控制電動機(jī)的反轉(zhuǎn)）各有五個擋位，加上一個中間位置（稱為“零位”）共有十一個擋位，用橫畫的細(xì)虛線表示；每對觸點(diǎn)在各個擋位是否接通，則以在橫豎線交點(diǎn)處的黑圓點(diǎn)“”表示，有黑圓點(diǎn)表示接通，無黑圓點(diǎn)表示斷開。2凸輪控制器控制的5 t橋式起重機(jī)小車（吊鉤）控制電路原理 M2為小車（或吊鉤）驅(qū)動電動機(jī)，采用轉(zhuǎn)

54、子繞線式三相異步電動機(jī)，在轉(zhuǎn)子電路中串入三相不對稱電阻R2，用作起動及調(diào)速控制。YB2為制動電磁鐵，其三相電磁線圈與M2（定子繞組）并聯(lián)。QS為電源引入開關(guān)，KM為控制線路電源的接觸器。KA0和KA2為過流繼電器，其線圈（KA0為單線圈，KA2為雙線圈）串聯(lián)在M2的三相定子電路中，而其動斷觸點(diǎn)則串聯(lián)在KM的線圈支路中，無論哪個觸點(diǎn)動作都可使KM線圈斷電而停機(jī)。（1）M2的起動和正反轉(zhuǎn)控制 電路每次操作之前，應(yīng)先將QM2置于零位，艙門安全開關(guān)SQ6關(guān)閉。由圖可見QM2的觸點(diǎn)10、11、12在零位接通；然后合上電源開關(guān)QS，按下起動按鈕SB，接觸器KM線圈通過QM2的觸點(diǎn)12通電，KM的3對主觸點(diǎn)

55、閉合，接通M2的電源，然后可以用QM2操縱電動機(jī)M2的運(yùn)行。QM2的觸點(diǎn)10、11與KM的動合觸點(diǎn)一起構(gòu)成正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時的自鎖電路。 凸輪控制器QM2的觸點(diǎn)14用以換相，控制M2的正反轉(zhuǎn)，由圖可見QM2右旋五擋觸點(diǎn)2、4均接通，M正轉(zhuǎn)；而左旋五擋則是觸點(diǎn)1、3接通，按電源的相序，M為反轉(zhuǎn)；在零位時4對觸點(diǎn)均斷開。（2）M2的調(diào)速控制 凸輪控制器QM2的觸點(diǎn)59用以改變電阻R2接入M2的轉(zhuǎn)子回路，以實(shí)現(xiàn)對M2起動和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。由圖可見這5對觸點(diǎn)在中間零位均斷開，而在左、右旋各五擋的通斷情況是完全對稱的：在(左、右旋)第一擋觸點(diǎn)59均斷開，三相不對稱電阻R2全部串入M2的轉(zhuǎn)子電路，此時M2的機(jī)械特性

56、最軟；置第二、三、四擋時觸點(diǎn)5、6、7依次接通，將R2逐級不對稱地切除，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高；當(dāng)置第五擋時觸點(diǎn)59全部接通，R2被全部切除，M2運(yùn)行在自然特性曲線上。 (3)安全保護(hù)功能 吊車控制電路具有過流、零壓、零位、欠壓、行程終端限位保護(hù)和安全保護(hù)共六種保護(hù)功能。過流保護(hù) 采用過流繼電器作過流(包括短路、過載)保護(hù)，過電流繼電器KA0、KA2的動斷觸點(diǎn)串聯(lián)在KM線圈支路中。零壓保護(hù) 采用按鈕開關(guān)SB起動，SB動合觸點(diǎn)與KM的自鎖動合觸點(diǎn)相并聯(lián)的電路，都具有零壓(失壓)保護(hù)功能。零位保護(hù) 采用凸輪控制器控制的電路在每次重新起動時，還必須將凸輪控制器旋回中間的零位，使觸點(diǎn)12接通，才能夠按

57、下SB接通電源，這一保護(hù)作用稱之為“零位保護(hù)”。 欠壓保護(hù) 接觸器KM本身具有欠電壓保護(hù)的功能，當(dāng)電源電壓不足時(低于額定電壓的85)，KM因電磁吸力不足而復(fù)位，其動合主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)都斷開，從而切斷電源。行程終端限位保護(hù) 行程開關(guān)SQ1、SQ2分別作M2正、反轉(zhuǎn)(如M2驅(qū)動小車，則分別為小車的右行和左行)的行程終端限位保護(hù)，其動斷觸點(diǎn)分別串聯(lián)在KM的自鎖支路中。安全保護(hù) 在KM的線圈電路中，還串入了艙門安全開關(guān)SQ6和事故緊急開關(guān)SA1。在平時，應(yīng)關(guān)好駕駛艙門，使SQ6被壓下(保證橋架上無人)，才能操縱起重機(jī)運(yùn)行；一旦發(fā)現(xiàn)緊急情況，可斷開SA1緊急停車。 35 t交流橋式起重機(jī)控制電路 t交

58、流橋式起重機(jī)電氣控制的全電路如下圖。 （1）主電路 5 t橋式起重機(jī)的大車較多采用兩臺電動機(jī)分別驅(qū)動，圖中共有四臺繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)拖動，分別由三只凸輪控制器控制。 起重吊鉤電動機(jī)M1由QM1控制； 小車驅(qū)動電動機(jī)M2由QM2控制； 大車驅(qū)動電動機(jī)M3和M4由QM3同步控制。 凸輪控制器QM3共有17對觸點(diǎn)，比QM1、QM2多了5對觸點(diǎn)，用于控制另一臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路，因此可以同步控制兩臺繞線式異步電動機(jī)。（2）控制電路 控制電路電源由接觸器KM控制，過流繼電器KA0KA4作過流保護(hù)，其中KA1KA4為雙線圈式，分別保護(hù)M1，M2、M3與M4；KA0為單線圈式，單獨(dú)串聯(lián)在主電路的一相電源線中，

59、作總電路的過流保護(hù)。SQ5為吊鉤M1上行限位，SQ1、SQ2為小車M2左右行限位；SQ3、SQ4為大車M3、M4前后行限位控制。（3）保護(hù)電路 保護(hù)電路由接觸器、過電流繼電器、位置開關(guān)等組成，用于控制和保護(hù)起重機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)過流保護(hù)、失壓保護(hù)以及零位、限位保護(hù)。 本章小結(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖包括電氣原理圖、電器布置圖和電氣安裝接線圖，電氣原理圖反映電路中各個電器元件的連接關(guān)系和電氣工作原理，電器布置圖反映各電器元件的實(shí)際安裝位置，而電氣安裝接線圖則反映電氣設(shè)備各控制單元內(nèi)部元件之間的接線關(guān)系。各種圖都要求按照國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的圖形和文字符號及標(biāo)準(zhǔn)畫法來繪制。應(yīng)注意掌握各種電氣圖的構(gòu)成規(guī)則，掌握生產(chǎn)機(jī)械

60、設(shè)備電氣控制系統(tǒng)圖的讀圖方法。 CA6140型普通車床、Z535型立式鉆床、X62W型萬能銑床和T68型臥式鏜床及小型起重機(jī)等，都是機(jī)械加工中的常用機(jī)床在進(jìn)行復(fù)習(xí)小結(jié)時，應(yīng)注意掌握各電路的特點(diǎn)和控制要求。 型普通車床的主軸電動機(jī)M1與冷卻泵電動機(jī)M2的聯(lián)鎖控制，由行程開關(guān)SQ1、SQ2組成的斷電保護(hù)環(huán)節(jié)。 型立式鉆床主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和自動進(jìn)給控制。 型萬能銑床控制電路的主要特點(diǎn)是進(jìn)給控制電路部分。 型臥式鏜床控制電路的特點(diǎn)是：主軸和進(jìn)給電動機(jī)M1為雙速電動機(jī)，由KM4、KM5控制定子繞組由三角形聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)換成雙星形聯(lián)結(jié)，進(jìn)行低一高速轉(zhuǎn)換。低速時可直接起動；高速時，先低速起動然后自動轉(zhuǎn)換成高速