第2章-機(jī)床電氣基本控制線路

第2章機(jī)床電氣基本控制線路2.1電氣控制線路圖的繪制2.2三相異步電動機(jī)的起動控制2.3三相籠型電動機(jī)降壓起動控制線路2.4三相異步電動機(jī)的制動控制2.5電氣控制的保護(hù)環(huán)節(jié)

2.1電氣控制線路圖的繪制2.1.1電氣控制線路常用的圖形符號和文字符號2.1.2電氣原理圖

2.1.3電器布置圖2.1.4電氣安裝接線圖2.1.1電氣控制線路常用的圖形符號和文字符號

常見的電氣控制系統(tǒng)圖主要有電氣原理圖、電器布置圖、電氣安裝接線圖三種。電器控制線路圖是電氣控制線路的通用語言,為了便于交流與溝通,繪制電氣控制系統(tǒng)圖時,所有電器元件的圖形符號和文字符號必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,不可采用其它任何非標(biāo)準(zhǔn)符號。圖形符號是用來表示一臺設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。符號要素是一種具有確定意義的簡單圖形,必須同其他圖形組合而構(gòu)成一個設(shè)備或概念的完整符號。如電動機(jī)主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標(biāo)號,電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別標(biāo)U、V、W。如U11表示電動機(jī)的第一相的第一個接點代號,U21為第一相的第二個接點代號,以此類推。對控制電路，通常是由三位或三位以下的數(shù)字組成,交流控制電路的標(biāo)號主要是以壓降元件為分界,左側(cè)用奇數(shù)標(biāo)號,右側(cè)用偶數(shù)標(biāo)號。直流控制電路中正極按奇數(shù)標(biāo)號,負(fù)極按偶數(shù)標(biāo)號。電氣原理圖繪制的基本原則1.電器控制線路根據(jù)電路通過的電流大小可分為主電路和控制電路。主電路和控制電路應(yīng)分別繪制。主電路包括從電源到電動機(jī)的電路,是強電流通過的部分,用粗實線繪制在圖面的左側(cè)或上部，控制電路是通過弱電流的電路,一般由按鈕、電器元件的線圈、接觸器的輔助觸頭、繼電器的觸頭等組成,用細(xì)實線繪制在圖面的右側(cè)或下部。如圖2-1為籠型電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的電氣原理圖。2.1.2電氣原理圖圖2-1電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖2.電氣原理圖應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的圖形符號、文字符號和回路標(biāo)號繪制，必須采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在圖中各電器元件不畫實際的外形圖。3.各電器元件和部件在控制線路中的位置,要根據(jù)便于閱讀的原則安排。同一電器元件的各個部件可以不畫在一起,但要用同一文字符號標(biāo)出。若有多個同一種類的電器元件,可在文字符號后加上數(shù)字序號,如KM1、KM2等。4.在電氣原理圖中,控制電路的分支線路,原則上應(yīng)按照動作先后順序排列,兩線交叉連接時的電氣連接點要用“實心圓”表示。無直接聯(lián)系的交叉導(dǎo)線,交叉處不能用“實心圓”。表示需要測試和拆、接外部引出線的端子,應(yīng)用符號“空心圓”表示。

5.所有電器元件的圖形符號,必須按電器未接通電源和沒有受外力作用時的狀態(tài)繪制。觸頭動作的方向是:當(dāng)圖形符號垂直繪制時為從左向右,即在垂線左側(cè)的觸點為常開觸點,在垂線右側(cè)的觸點為常閉觸點;當(dāng)圖形符號水平繪制時應(yīng)為從下往上,即在水平線下方為常開觸點,在水平線上方為常閉觸點。6.圖中電器元件應(yīng)按功能布置,一般按動作順序從上到下、從左到右依次排列。垂直布置時,類似項目應(yīng)橫向?qū)R;水平布置時,類似項目應(yīng)縱向?qū)R。所以電動機(jī)圖形符號應(yīng)橫向?qū)R。7.所有按鈕、觸頭均按沒有外力作用和沒有通電時的原始狀態(tài)畫出。在電氣原理圖中，所有電氣元件的型號、用途、數(shù)量、文字符號、額定數(shù)據(jù),用小號字體標(biāo)注在其圖形符號的旁邊。如圖2-2所示。圖2-2某車床電氣原理圖2.1.3電器布置圖電器布置圖表示各種電氣設(shè)備或電氣元件在機(jī)械設(shè)備或控制柜中的實際安裝位置,還要為機(jī)械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維護(hù)、維修提供必要的資料。電器元件要放在控制柜內(nèi)，各電器元件的安裝位置是由機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作要求而決定的。比如行程開關(guān)應(yīng)布置在能取得信號的地方,電動機(jī)要和被拖動的機(jī)械部件在一起。機(jī)床電器布置圖主要包括機(jī)床電氣設(shè)備布置圖、控制柜及控制面板布置圖、操作臺及懸掛操縱箱電氣設(shè)備布置圖等。如圖2-3所示為某車床電器布置圖。2.1.3電器布置圖圖2-3電器布置圖

繪制安裝接線圖應(yīng)遵循以下幾點:1．用規(guī)定的圖形、文字符號繪制各電器元件,元器件所占圖面要按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制，應(yīng)與實際安裝位置一致，同一電器元件各部件應(yīng)畫在一起。2.一個元器件中所有的帶電部件應(yīng)畫在一起,并用點劃線框起來,采用集中表示法。3．各電氣元器件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致,而且必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。4．繪制安裝接線圖時,走向相同的多根導(dǎo)線可用單線表示。5．接線端子繪制，各電器元件的文字符號及端子板的編號應(yīng)與原理圖一致,并按原理圖的接線進(jìn)行連接。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。2.1.4電氣安裝接線圖

圖2-4電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制安裝接線圖2.2三相異步電動機(jī)的起動控制2.2.1全壓起動控制電路2.2.2三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路2.2.3多地點控制線路

2.2.4順序控制線路

2.2.5自動循環(huán)控制線路

2.2.1全壓起動控制電路一、手動直接起動控制線路對小型三相籠型異步電動機(jī)如冷卻泵、小臺鉆、砂輪機(jī)和風(fēng)扇等可采用膠蓋閘刀開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)和熔斷器直接控制三相籠型異步電動機(jī)起動和停止。如圖2-5所示。

2.2.1全壓起動控制電路二、采用接觸器直接起動控制線路對中小型普通機(jī)床的主電機(jī)采用接觸器直接控制起動和停止。主電路由刀開關(guān)QK、熔斷器FU1、交流接觸器KM的主觸頭和籠型電動機(jī)M組成;控制電路由起動按鈕SB和交流接觸器線圈KM組成。主電路如圖2-6所示。1.點動控制2.長動控制

1.點動控制點動控制線路常用在電動機(jī)短時運行控制,比如調(diào)整機(jī)床的主軸、快速進(jìn)給、鏜床和銑床的對刀、試車等。點動控制如圖2-7所示。運行過程:先合上刀開QK，按下起動按鈕SB，接觸器KM線圈通電，KM主觸頭閉合，電動機(jī)M得電直接起動。停機(jī)過程:放開SB，KM線圈斷電，KM主觸頭斷開，M斷電電動機(jī)停轉(zhuǎn)。2.長動控制在實際生產(chǎn)中需要電動機(jī)實現(xiàn)長時間連續(xù)轉(zhuǎn)動,即長動控制線路,如圖2-8所示。工作過程：合上電源開關(guān)QK后,按下啟動按鈕SB2,接觸器KM線圈獲電吸合,KM三個主觸頭閉合,電動機(jī)M得電起動,同時又使與SB2并聯(lián)的一個常開輔助觸點閉合,這個觸頭叫自鎖觸頭,觸點的自鎖作用在電路中叫做“記憶功能”。放開SB2,控制線路通過KM自鎖觸頭使線圈仍保持狀態(tài)吸合。如需要電動機(jī)停止,只需按一下停止按鈕SBl,則接觸器KM線圈斷電,KM主觸頭斷開,電動機(jī)M斷電停轉(zhuǎn)。圖2-6主電路圖2-7點動控制線路圖2-8長動控制線路線路所設(shè)保護(hù)環(huán)節(jié)如下:短路保護(hù)短路時熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電源起保護(hù)作用。采用熱繼電器FR可作為電動機(jī)長期過載保護(hù)。由于熱繼電器的熱慣性較大,即使發(fā)熱元件流過幾倍于的額定電流時,熱繼電器也不會立即動作。因此在電動機(jī)正常起動時間內(nèi),熱繼電器是不會動作,只有在電動機(jī)長期過載時,熱繼電器才會動作,用它的常閉觸頭使控制電路斷電。3.能點動又能長動控制既能點動又能長動控制在生產(chǎn)實踐中,機(jī)床調(diào)整完畢后,需要連續(xù)進(jìn)行切削加工,如果要求電動機(jī)既能實現(xiàn)點動又能實現(xiàn)長動?？刂凭€路如圖2-9所示。圖2-9(a)為主電路。(1)圖2-9（b）點動控制時,斷開鈕子開關(guān)SA；長動控制時,合上鈕子開關(guān)SA。(2)圖2-9（c）點動控制時,按動復(fù)合按鈕SB3；長動控制時,按起動按鈕SB2。(3)圖2-9（d）是利用中間繼電器實現(xiàn)的長動和點動控制線路。(4)圖2-9（e）利用中間繼電器實現(xiàn)的長動和點動控制線路。(a)(b)(c)(d)(e)圖2-9長動和點動控制如圖2-10所示為電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路。圖中KMl為正向接觸器,控制電動機(jī)M正轉(zhuǎn)；KM2為反向接觸器,控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)。圖2-10(a)主電路。工作過程:正轉(zhuǎn)控制，合上刀開關(guān)QK，按下正向起動按鈕SB2，正向接觸器KM1得電，KM1主觸頭和自鎖觸頭閉合，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)。如圖圖2-10(b)所示。反轉(zhuǎn)控制，合上刀開關(guān)QK，按下反向起動按鈕SB3，反向接觸器KM2得電，KM2主觸頭和自鎖觸頭閉合，電動機(jī)M反轉(zhuǎn)。停止：按停止按鈕SBl，KMl(或KM2)斷電，M停轉(zhuǎn)。注：這種控制線路沒有互鎖環(huán)節(jié).2.2.2三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路(a)(b)(c)(d)圖2-l0電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路

圖2-10(c)所示控制線路工作過程：把一個接觸器的常閉觸頭串入另一個接觸器線圈電路中,這樣連接可保證一個接觸器先通電后,即使按下相反方向的起動按鈕,另一個接觸器也無法通電,這種利用兩個接觸器的常閉輔助觸頭互相控制的方式,就是電氣的互鎖控制。圖2-l0(d)所示控制線路工作過程：利用復(fù)合按鈕的常閉觸頭同樣可以起到互鎖的作用,該線路具有電氣互鎖和機(jī)械互鎖的雙重互鎖，安全可靠，操作也方便。但是，只能用于小型電動機(jī)的控制。在一些大型生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備上,如大型機(jī)床、起重運輸機(jī)等,為了操作方便,操作人員可以在不同方位進(jìn)行操作與控制,如圖2-11所示為三地點控制線路。把一個起動按鈕和一個停止按鈕組成一組,并把三組起動、停止按鈕分別放置三地,即能實現(xiàn)三地點控制。電動機(jī)若要三地起動,可按按鈕SB4或SB5或SB6，若要三地停止,可按按鈕SBl或SB2或SB3。2.2.3多地點控制線路

圖2-11三地起動和三地停止控制線路圖2-12（a）為兩臺電動機(jī)順序控制主電路,圖2-12(b、c、d、e、f、)為不同控制要求的順序控制電路。2.2.4順序控制線路

（a）(b)(c)(d)(e)(f)圖2-12順序控制線路

在機(jī)床電氣設(shè)備中,有些機(jī)床的工作臺需要進(jìn)行自動往復(fù)運行,而自動往返運行通常是通過位置開關(guān)來實現(xiàn)的，其自動往返的方法叫自動循環(huán)控制。其控制線路如圖2-13所示。工作過程：合上電源開關(guān)QK,按下正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2,接觸器KMl線圈得電并自鎖,電動機(jī)M正轉(zhuǎn)起動,工作臺向前，當(dāng)工作臺移動到一定位置時,撞塊A壓下SQ2,其常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合,這時，KM1線圈斷電,KM2線圈得電并自鎖,電動機(jī)由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn),工作臺向后退，當(dāng)后退到位時,撞塊B壓下SQ1,使KM2斷電,KM1得電,電動機(jī)由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn),工作臺變后退為前進(jìn),如此周而復(fù)始工作。停止過程：：按下按鈕SB1時,電動機(jī)停止,工作臺停下。2.2.5自動循環(huán)控制線路（a)機(jī)床工作臺自動循環(huán)運動示意圖圖2-13自動循環(huán)控制線路（a)機(jī)床工作臺自動循環(huán)運動示意圖（b)自動循環(huán)控制電路2.3三相籠型電動機(jī)降壓起動控制線路2.3.1定子電路串電阻降壓起動控制線路2.3.2星形-三角形降壓起動控制線路

2.3.3自耦變壓器降壓起動的控制線路

2.3.4延邊三角形降壓起動控制

圖2-14是定子繞組串接電阻降壓起動控制電路。為了在電動機(jī)串接電阻降壓起動完成之后,再將電壓恢復(fù)到額定值。即在電動機(jī)起動時,在三相定子電路串接電阻,使電動機(jī)定子繞組電壓降低,起動結(jié)束后再將電阻短接,電動機(jī)在額定電壓下正常運行。在電路中使用時間繼電器控制串電阻降壓起動控制線路，又稱為自動短接電阻降壓起動電路,利用時間繼電器延時動作來控制各元件的動作順序。2.3.1定子電路串電阻降壓起動控制線路圖2-14（b）起動過程:當(dāng)按下起動按鈕SB2后，接觸器KMl常開主觸頭閉合,常開輔助觸頭閉合自鎖，電動機(jī)定子繞組串電阻R降壓起動；與此同時,時間繼電器KT線圈得電吸合。圖2-14（c）起動過程:當(dāng)按下起動按鈕SB2后，接觸器KM1首先得電,經(jīng)延時后接觸器KM2得電自鎖,由于KM2常閉觸頭分別串接在KMl和KT的線圈電路中，因此KMl和KT的線圈電路同時斷電,這樣,在電動機(jī)起動后,只有KM2通電工作，斷開了KMl和KT的線圈。使電動機(jī)在額定電壓下投入正常運行。（a）(b)(c)(d)圖2-14（d）起動過程:與圖2-14（c）所不同是KT線圈串接的是KMl的常開觸頭，當(dāng)按下起動按鈕SB2后，KMl線圈得電，KT線圈基本上與KMl線圈是同時得電，經(jīng)延時后接觸器KM2得電自鎖,接觸器KMl線圈斷電,KT的線圈也基本上是同時斷電，在電動機(jī)起動后,使電動機(jī)在額定電壓下投入正常運行。圖2-14（e）起動過程:當(dāng)按下起動按鈕SB2后，接觸器KM2得電自鎖,KM2常閉觸頭串接在KMl和KT的并聯(lián)電路中，KM2常閉觸頭將KMl和KT的線圈電路斷電。在電動機(jī)起動后,使電動機(jī)在額定電壓下投入正常運行。圖2-14（f）留給讀者自己分析（提示：可以改變主電路）。(e)(f)圖2-14定子繞組串電阻起動控制線路2.3.2星形-三角形降壓起動控制線路

星形-三角形降壓起動（Y-Δ）起動用于正常工作時定子繞組作三角形連接的電動機(jī)。星形-三角形降壓起動（Y-Δ）起動用于正常工作時定子繞組作三角形連接的電動機(jī)。在電動起動時將定子繞組接成星形,實現(xiàn)減壓起動。加在電動機(jī)每相繞組上的電壓為額定電壓的1/3,從而減小了起動電流。待起動后按預(yù)先設(shè)定的時間把電動機(jī)換成三角形聯(lián)結(jié),使電動機(jī)在額定電壓下運行。由于其方法簡便且經(jīng)濟(jì),起動過程中沒有電能消耗,起動轉(zhuǎn)矩較小因而只能空載或輕載起動,適用于正常運行時為三角形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)，使用較普遍。如圖2-15所示2.3.2星形-三角形降壓起動控制線路

圖2-15星形-三角形降壓起動控制電路起動運行:按下起動按鈕SB2，KM1、KT、KM3線圈同時得電并自鎖,即KM1、KM3主觸點閉合時,繞組