數(shù)控機床電器及PLC控制技術(shù)（第3版）全套教學課件

數(shù)控機床控制系統(tǒng)設(shè)計方法第一章全套可編輯PPT課件目錄1.1

數(shù)控機床的組成與分類1.2

機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程1.1數(shù)控機床的組成與分類1.數(shù)控機床簡介數(shù)字控制(NumericalControl,NC)是近代發(fā)展起來的用數(shù)字化信息進行控制的自動控制技術(shù)。數(shù)字控制系統(tǒng)有以下特點：C.可用不同的字長表示不同精度的信息，表達信息準確；C.可進行邏輯、算術(shù)運算，也可以進行復雜的信息處理；.可不改動電路或機械機構(gòu)，通過改變軟件來改變信息處理的方式、過程，具有柔性化的特點。由于數(shù)字控制系統(tǒng)具有上述特點，故被廣泛應(yīng)用于機械運動的軌跡控制，如數(shù)控機床、工業(yè)機器人、數(shù)控線切割機、數(shù)控火花切割機等。數(shù)控機床(NumericalControlMachineTools)是指采用數(shù)字形式信息控制的機床。也就是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機床的控制技術(shù)，并把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。代碼化的數(shù)字經(jīng)運算處理，由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控設(shè)備的一般形式如圖數(shù)控設(shè)備的一般形式所示。圖中：A為被加工工件的圖紙，圖紙上的數(shù)據(jù)大致分為兩類，即幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是指示給數(shù)控設(shè)備命令的原始依據(jù)(簡稱“指令”);B為控制介質(zhì)(或程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)),通常用紙帶、磁帶、磁盤等作為記載指令的控制介質(zhì)；C為數(shù)據(jù)處理和控制的電路，通常是一臺控制計算機，原始數(shù)據(jù)經(jīng)它處理后，變成伺服機構(gòu)能夠接收的位置指令和速度指令；D為伺服機構(gòu)(或伺服系統(tǒng)),我們可以把“控制計算機(C)”比擬為人的“頭腦”,而“伺服機構(gòu)(D)”相當于人的“手”和“足”,我們要求伺服機構(gòu)無條件地執(zhí)行“大腦”的意志；E為數(shù)控設(shè)備；F為加工后的物件。這就是一般數(shù)控設(shè)備的工作過程。整個數(shù)控機床的加工過程如圖數(shù)控機床的加工過程所示。

1.1數(shù)控機床的組成與分類

數(shù)控設(shè)備的一般形式

數(shù)控機床的工作過程數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其在約占機械加工總量80%的單件、小批量零件的加工方面，數(shù)控機床更顯示出其特有的靈活性。概括起來，采用數(shù)控機床有以下幾方面的好處：(1)提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；(2)提高生產(chǎn)效率，一般約提高效率3-5倍，使用數(shù)控加工中心機床則可提高生產(chǎn)率5-10倍；(3)可加工形狀復雜的零件；(4)減輕了勞動強度，改善了勞動條件；(5)有利于生產(chǎn)管理和機械加工綜合自動化的發(fā)展。

1.1數(shù)控機床的組成與分類2.數(shù)控機床的組成數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體組成。下圖所示為開環(huán)控制的數(shù)控機床框圖

數(shù)控機床的組成為了提高機床的加工精度，在上述系統(tǒng)中再加入一個測量裝置，這樣就構(gòu)成了閉環(huán)控制的數(shù)控機床框圖。開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程是這樣的：將控制機床工作臺運動的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過控制介質(zhì)輸入給機床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計算得出進給脈沖序列（包含有上述4個參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換放大，最后控制工作臺按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動。若為閉環(huán)系統(tǒng)，則在輸入指令值的同時，反饋裝置將檢測機床工作臺的實際位移值，反饋量與輸入量在數(shù)控裝置中進行比較，若有差值，說明有誤差，則數(shù)控裝置控制機床向著消除誤差的方向運動。

1.1數(shù)控機床的組成與分類現(xiàn)結(jié)合數(shù)控機床的工作過程將各組成部分簡述如下：1.控制介質(zhì)數(shù)控機床工作時，不需要工人去搖手柄操作機床，但又要自動地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱之為控制介質(zhì)（或稱程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)、信息載體）。常用的控制介質(zhì)是8單位的標準穿孔帶，且常用的穿孔帶是紙質(zhì)的，所以又稱紙帶。其寬為25.4mm，厚0.108mm，每行除了必須有一個φ1.17mm的同步孔外，最多可以有8個φ1.33mm的信息孔。用每行8個孔有無的排列組合來表示不同的代碼(紙帶上孔的排列規(guī)定，稱為代碼)。把穿孔帶輸入到數(shù)控裝置的讀帶機，再由讀帶機把穿孔帶上的代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)控裝置可以識別和處理的電信號，并傳送到數(shù)控裝置中去，便完成了指令信息的輸入工作。2.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的中樞，在普通數(shù)控機床中一般由輸入裝置、存儲器、控制器、運算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼加以識別、儲存、運算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動伺服系統(tǒng)，進而控制機床動作。在計算機數(shù)控機床中，由于計算機本身即含有運算器、控制器等上述單元，因此其數(shù)控裝置的作用由一臺計算機來完成。

1.1數(shù)控機床的組成與分類3.伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，使工作臺（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動，最后加工出符合圖紙要求的零件。在數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅(qū)動元件有功率步進電機、電液脈沖馬達、直流伺服電機和交流伺服電機等。4.機床數(shù)控機床中的機床，在開始階段使用通用機床，只是在自動變速、刀架或工作臺自動轉(zhuǎn)位和手柄等方面作些改變。實踐證明：數(shù)控機床除由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多等影響工件精度外，并且由于是自動控制，在加工中不能像在通用機床上那樣可以隨時由人工進行干預。所以其設(shè)計要求比通用機床更嚴格，制造要求更精密。因而后來在數(shù)控機床設(shè)計時，采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使得數(shù)控機床的外部造型、整體布局、傳動系統(tǒng)以及刀具系統(tǒng)等方面都已發(fā)生了很大的變化。

1.1數(shù)控機床的組成與分類3.數(shù)控機床的分類目前，數(shù)控機床品種已經(jīng)基本齊全。數(shù)控機床規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計已有400多個品種規(guī)格。數(shù)控機床可以按照多種原則進行分類，但常見的是以下4種分類方法。1.按工藝用途分類：（1）一般數(shù)控機床（2）數(shù)控加工中心機床（3）多坐標數(shù)控機床2.按數(shù)控機床的運動軌跡分類：（1）點位控制數(shù)控機床（2）直線控制數(shù)控機床（3）輪廓控制數(shù)控機床3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類：（1）開環(huán)控制數(shù)控機床（2）閉環(huán)控制數(shù)控機床（3）半閉環(huán)控制數(shù)控機床（4）開環(huán)補償型數(shù)控機床4.按數(shù)控裝置分類（1）硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即NC）（2）軟線數(shù)控（又稱計算機數(shù)控或微機數(shù)控，即CNC或MNC）

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程1.數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展1952年，數(shù)控機床誕生。1959年，數(shù)控系統(tǒng)開始廣泛采用晶體管和印制電路板(PCB)。1965年，隨著小規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，數(shù)控機床的可靠性得到進一步提高。以上三代系統(tǒng)都是采用專用控制計算機的硬接線數(shù)控系統(tǒng)，我們稱之為硬線系統(tǒng)，統(tǒng)稱為普通數(shù)控系統(tǒng)(NC)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，小型計算機的價格急劇下降，激烈地沖擊著市場。數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家認識到，采用小型計算機來取代專用控制計算機，經(jīng)濟上是合算的，許多功能可以依靠編制專用程序存在計算機的存儲器中，構(gòu)成所謂控制軟件而加以實現(xiàn)，從而提高系統(tǒng)的可靠性和功能。這種數(shù)控系統(tǒng)稱為第四代系統(tǒng)，即計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。但是，計算機技術(shù)的發(fā)展是日新月異的，就在1970年前后，美國英特爾(Intel)公司開發(fā)和使用了四位微處理器，微處理芯片滲透到各個行業(yè)，數(shù)控技術(shù)也不例外。我們把以微處理機技術(shù)為特征的數(shù)控系統(tǒng)稱為第五代系統(tǒng)(MNC)。2.數(shù)控機床的發(fā)展動向從數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展來看，數(shù)控機床已發(fā)展了五代。在實際應(yīng)用中，除了機床行業(yè)，數(shù)控技術(shù)還應(yīng)用在其他部門，產(chǎn)生了各種數(shù)控設(shè)備。最初，人們考慮的是如何提高一臺設(shè)備的自動化程度。例如，增加控制坐標軸的個數(shù)，如多軸數(shù)控系統(tǒng)(目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)，最多控制的軸數(shù)是24軸)。又如，在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多工序自動控制，“加工中心”就是一臺多工序數(shù)控機床，在一臺機床上，可以實現(xiàn)車、銑、鉆、鏜、攻絲等多種功能。后來，人們發(fā)現(xiàn)電子計算機處理數(shù)據(jù)的速度比數(shù)控設(shè)備的加工速度快，利用一臺計算機可控制多臺數(shù)控設(shè)備，我們習慣稱之為群控系統(tǒng)或直接數(shù)控系統(tǒng)(DNC)。當前，國內(nèi)外在數(shù)控裝置、機床結(jié)構(gòu)等的研究與開發(fā)方面不斷取得成果，其水平和功能也日臻提高和完善，出現(xiàn)了新的發(fā)展特點。目前，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢主要體現(xiàn)在如下6個方面。

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程1)機床的高速化、精密化、智能化、微型化隨著輕合金材料在汽車、航空/航天等工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅(qū)動，以及機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。2)五軸聯(lián)動加工和復合加工機床一般認為，1臺五軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺三軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，五軸聯(lián)動加工可比三軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效率。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本也大幅度降低，促進了復合主軸頭類型五軸聯(lián)動機床和復合加工機床的發(fā)展。3)新結(jié)構(gòu)、新材料及新設(shè)計方法機床的高速化和精密化要求機床的結(jié)構(gòu)簡化和輕量化，以減少機床部件運動慣量對加工精度的負面影響，大幅度提高機床的動態(tài)性能。例如，借助有限元分析對機床構(gòu)件進行拓撲優(yōu)化，設(shè)計箱中箱結(jié)構(gòu)以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)和使用鋁合金材料等已經(jīng)開始從實驗室走向?qū)嵱谩?/p>

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程4)開放式數(shù)控系統(tǒng)所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象(數(shù)控功能),形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。開放式數(shù)控系統(tǒng)有如下三種形式?！救_放系統(tǒng)】即基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，以PC為平臺，采用實時操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標軸電動機的運動。【嵌入系統(tǒng)】即CNC+PC,CNC控制坐標軸電動機的運動，PC作為人機界面和網(wǎng)絡(luò)通信。【融合系統(tǒng)】在CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板，提供鍵盤操作，增強人機界面功能。開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。5)可重組制造系統(tǒng)隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的提高，專用機床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以對制造系統(tǒng)進行快速重組和配置，以適應(yīng)變型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機械、電氣和電子、液體和氣體，以及控制軟件的接口規(guī)范化和標準化是實現(xiàn)可重組性的關(guān)鍵。6)虛擬機床和虛擬制造在設(shè)計階段借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在機床尚未制造出來之前，就能夠評價機床設(shè)計的正確性和使用性能，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的各種失誤，減少損失，提高新機床的開發(fā)質(zhì)量。

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程3.我國的發(fā)展情況我國從1958年開始研究數(shù)控機械加工技術(shù)，20世紀60年代針對壁錐、非圓齒輪等復雜形狀的工件研制出了數(shù)控壁錐銑床、數(shù)控非圓齒輪插齒機等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。20世紀70年代，針對航空工業(yè)等加工復雜形狀零件的急需，我國從1973年以來組織了數(shù)控機床攻關(guān)會戰(zhàn)，經(jīng)過3年努力，到1975年已試制生產(chǎn)了40多個品種300多臺數(shù)控機床。據(jù)國家統(tǒng)計局的資料，1973—1979年，7年內(nèi)全國累計生產(chǎn)數(shù)控機床4108臺(其中約3/4以上為數(shù)控線切割機床)。從技術(shù)水平來說，我國大致已達到國外60年代后期的技術(shù)水平。為了揚長避短，以解決用戶急需，并爭取打入國際市場，1980年前后，我國采取了暫時從國外(主要是從日本和美國)引進數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，為國產(chǎn)主機配套的方針，幾年內(nèi)大見成效。1981年，我國從日本發(fā)那科(FANUC)公司引進了5、7、3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電動機，直流主軸電動機技術(shù)，并在北京機床研究所建立了數(shù)控設(shè)備廠，當年底開始驗收投產(chǎn)，1982年生產(chǎn)約40套系統(tǒng)，1983年生產(chǎn)約100套系統(tǒng)，1985年生產(chǎn)約400套系統(tǒng)，伺服電動機與主軸電動機也配套生產(chǎn)。這些系統(tǒng)是國外70年代的水平，功能較全，可靠性比較高，這樣就使機床行業(yè)發(fā)展數(shù)控機床有了可靠的基礎(chǔ)，使我國的主機品種與技術(shù)水平都有較大的發(fā)展與提高。1982年，青海第一機床廠生產(chǎn)的XHK754臥式加工中心，長城機床廠生產(chǎn)的CK7815數(shù)控車床，北京機床研究所生產(chǎn)的JCSO18立式加工中心，上海機床廠生產(chǎn)的H160數(shù)控端面外圓磨床等，都能可靠地進行工作，并陸續(xù)形成了批量生產(chǎn)。1984年，僅機械工業(yè)部門就生產(chǎn)數(shù)控機床650臺，全國當年總產(chǎn)量為1620臺，已有少數(shù)產(chǎn)品開始進入國際市場，還有幾種合作生產(chǎn)的數(shù)控機床返銷國外。1985年，我國數(shù)控機床的品種已有了新的發(fā)展，除了各類數(shù)控線切割機床，其他各種金屬切削機床(如各種規(guī)格的立式、臥式加工中心，立式、臥式數(shù)控車床，數(shù)控銑床，數(shù)控磨床等)也有了極大的發(fā)展，新品種總計45種。到1989年底，我國數(shù)控機床的可供品種已超過300種，其中數(shù)控車床約占40%,加工中心約占27%。

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程機床是一個國家制造業(yè)水平的象征，而五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)代表機床制造業(yè)最高境界，是一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。五軸聯(lián)動數(shù)控機床是為適應(yīng)多面體和曲面零件的加工而出現(xiàn)的。隨著機床復合化技術(shù)的不斷發(fā)展，在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，又很快生產(chǎn)出了能進行銑削加工的車銑中心。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的加工效率相當于兩到三臺三軸機床，可以完全省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資，并且可以大大節(jié)約占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。五軸聯(lián)動機床的使用還可以讓工件的裝夾變得簡單，加工時不需要特殊夾具，降低了夾具的成本，避免了多次裝夾，提高了模具加工精度。另外，由于五軸聯(lián)動機床可在加工中省去許多特殊刀具，所以降低了刀具成本。五軸聯(lián)動機床在加工中能增加刀具的有效切削長度，減小切削力，提高刀具使用壽命，降低成本。采用五軸聯(lián)動機床加工模具可以很快完成模具加工，交貨快，更好地保證模具的加工質(zhì)量，使模具加工和修改變得更加簡單。在傳統(tǒng)的模具加工中，一般用立式加工中心來完成工件的銑削加工。隨著模具制造技術(shù)的不斷發(fā)展，立式加工中心本身的一些弱點表現(xiàn)得越來越明顯?，F(xiàn)代模具加工普遍使用球頭銑刀，球頭銑刀在模具加工中帶來的好處非常明顯，但是如果用立式加工中心，其底面的線速度為零，這樣底面的光潔度就很差，如果使用四/五軸聯(lián)動機床加工技術(shù)加工模具，則可以克服上述不足。長期以來，以美國為首的西方工業(yè)發(fā)達國家，一直把五軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)作為重要的戰(zhàn)略物資，實行出口許可證制度。特別是冷戰(zhàn)時期，這些國家對中國、蘇聯(lián)等國家實行封鎖禁運。因此，該技術(shù)和設(shè)備在軍事領(lǐng)域一直都非常敏感，如20世紀80年代曾引發(fā)轟動一時的美、日制裁蘇聯(lián)的“東芝事件”:日本東芝公司賣給蘇聯(lián)幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，結(jié)果讓蘇聯(lián)用于制造潛艇的推進螺旋槳，使美國間諜船的聲吶監(jiān)聽不到蘇聯(lián)潛艇的聲音，所以美國以東芝公司違反了戰(zhàn)略物資禁運政策為由，要懲處東芝公司。

1.2機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和國防建設(shè)的需要，我國迫切需要大量高檔的數(shù)控機床。市場的需求推動了我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展，CIMT99展覽會上國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床第一次登上機床市場的舞臺。自江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司展出第一臺五軸聯(lián)動龍門加工中心以來，北京機電研究所、北京第一機床廠、桂林機床股份有限公司、濟南二機床集團有限公司等企業(yè)也相繼開發(fā)出五軸聯(lián)動數(shù)控機床。當前，國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床在品種上已經(jīng)擁有立式、臥式、龍門式和落地式的加工中心，以適應(yīng)不同大小尺寸的復雜零件加工，加上五軸聯(lián)動銑床和大型鏜銑床以及車銑中心等的開發(fā)，基本滿足了國內(nèi)市場的需求。精度上，北京機床研究所的高精度加工中心、寧江機械集團股份有限公司的NJ25HMC40臥式加工中心和交大昆機科技股份有限公司的TH61160臥式鏜銑加工中心都具有較高的精度，可與發(fā)達國家的產(chǎn)品相媲美?，F(xiàn)在，江蘇多棱、濟南二機床、北京機電研究院、寧江機床、桂林機床、北京一機床等企業(yè)的產(chǎn)品已獲得國內(nèi)市場的認同。2013年7月31日上午，由大連科德制造的高精度五軸立式機床啟運出口德國。工信部裝備司副司長王衛(wèi)明表示：“這一高檔數(shù)控機床銷往西方發(fā)達國家，是中國機床制造行業(yè)的重要里程碑。”這一切說明，我國的機床數(shù)控技術(shù)已經(jīng)進入了一個新的發(fā)展時期。預計在不遠的將來，我國將會趕上和超過世界先進國家的水平。

(1)什么是數(shù)控技術(shù)?它有哪些特點?(2)數(shù)控機床由哪些部分組成?各組成部分有什么作用?(3)什么是開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)?它們之間有什么區(qū)別?(4)什么是點位控制、點位直線控制和輪廓控制?它們的主要特點與區(qū)別是什么?(5)加工中心與其他數(shù)控機床相比有什么特點?(6)五軸聯(lián)動數(shù)控機床與普通機床相比，其優(yōu)勢是什么?思考與練習數(shù)控機床常用低壓電器第二章單元目錄2.1低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)2.2開關(guān)電器2.3熔斷器2.4主令電器2.5接觸器2.6繼電器2.7執(zhí)行電器常用低壓電器是根據(jù)外界的信號和要求，自動或手動接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或非電路對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備低壓電器常用于交流50Hz、額定電壓1200V以下，直流額定電壓1500V以下的電路中。低壓電器按用途可分為以下5類?！镜蛪号潆婋娖鳌恐饕糜诘蛪汗╇娤到y(tǒng)。這類低壓電器有刀開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及熔斷器等。對這類電器的主要技術(shù)要求是分斷能力強，限流效果好，動態(tài)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性能好?！镜蛪罕Ｗo電器】主要用于對電路和電氣設(shè)備進行安全保護。這類低壓電器有熱繼電器、安全繼電器、電壓繼電器、電流繼電器、避雷器等。【低壓主令電器】主要用于發(fā)送控制指令。這類電器有按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。【低壓控制電器】主要用于電力拖動控制系統(tǒng)。這類低壓電器有接觸器、繼電器、磁力起動器等?！镜蛪簣?zhí)行電器】主要用于執(zhí)行某種動作和傳動功能。這類低壓電器有電磁鐵、電磁離合器等。有的電器既可用作控制電器，也可用作保護電器。例如：電流繼電器既可按“電流”參量來控制電動機，又可用來保護電動機不致過載；行程開關(guān)既可用來控制工作臺的加/減速及行程長度，又可作為終端開關(guān)保護工作臺不致移動到導軌外面去。數(shù)控機床常用低壓電器從結(jié)構(gòu)上看，電器一般都是有兩個基本的組成部分，即感測部分與執(zhí)行部分。感測部分接收外界輸入的信號，使執(zhí)行部分動作，實現(xiàn)控制的目的。對于有觸點的電磁式電器，感測部分大都是電磁機構(gòu)，而執(zhí)行部分則是觸頭系統(tǒng)。1.電磁機構(gòu)電磁機構(gòu)的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成為機械能，并將電磁機構(gòu)中吸引線圈的電流轉(zhuǎn)換成電磁力，帶動觸點動作，完成通斷電路的控制作用。電磁機構(gòu)由線圈、鐵心(也稱靜鐵心)和銜鐵(或稱動鐵心)等幾部分組成。其工作原理為：當線圈通入電流后，磁通通過鐵心、銜鐵和氣隙形成閉合回路，銜鐵受電磁吸力的作用吸向鐵心，銜鐵同時又受彈簧拉力作用，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使得銜鐵與鐵心閉合，由連接機構(gòu)帶動相應(yīng)的觸點動作。鐵心有“E”形和“U”形兩種形狀，其動作方式有拍合式和直動式兩種。圖(a)所示為銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動的拍合式鐵心，其材料由電工軟鐵制成，它廣泛用于直流電器中；圖(b)所示為銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動的拍合式鐵心，其材料由硅鋼片疊成，多用于觸點容量較大的交流電器中；圖(c)所示為銜鐵直線運動的雙“E”形直動式鐵心，它也是由硅鋼片疊制而成的，多用于觸點為中、小容量的交流接觸器和繼電器中。2.1低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)2.觸點系統(tǒng)觸點是電器的執(zhí)行部件，它的作用是接通或分斷電路。觸點工作的效果直接影響整個電器的工作性能，因此要求觸點具有良好的接觸性能。觸點的工作狀態(tài)可分為閉合狀態(tài)、閉合過程和分斷過程3種，如圖所示：電流容量較小的電器（如接觸器、繼電器）常采用銀質(zhì)材料作觸頭，這是因為銀的氧化膜電阻率與純銀相似，可以避免觸頭表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。觸頭的結(jié)構(gòu)有橋式和指式兩類，下圖為橋式結(jié)構(gòu)。橋式觸頭又分為點接觸式和面接觸式，點接觸式適用于電流不大的場合，面接觸式適用于電流較大的場合。因橋式觸頭在接通與分斷時產(chǎn)生滾動摩擦，可以去掉氧化膜，故其觸頭可以用紫銅制造，特別適合于觸頭分合次數(shù)多、電流大的場合。2.1低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)3.滅弧系統(tǒng)觸點在分斷電流瞬間，在觸點間的氣隙中就會產(chǎn)生電弧，電弧的高溫能將觸點燒損，并可能造成其他事故，因此應(yīng)采用適當措施迅速熄滅電弧。電弧形成的過程是：當觸點間剛出現(xiàn)斷口時，兩觸點間距離極小，電場強度極大，在高熱和強電場作用下，金屬內(nèi)部的自由電子從陰極表面逸出，奔向陽極，這些自由電子在電場中運動時撞擊其他中性氣體分子。因此，在觸點間隙中產(chǎn)生了大量的帶電粒子，使氣體導電形成了熾熱的電子流，即電弧。對于低壓控制電器，工業(yè)現(xiàn)場中常用的滅弧方法有：【機械滅弧】通過機械裝置將電弧迅速拉長。這種方法多用于開關(guān)電器中。【磁吹滅弧】在一個與觸點串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的磁場作用下，電弧受電磁力的作用而拉長，被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi)，與固體介質(zhì)接觸后冷卻而熄滅。【窄縫(縱縫)滅弧法】在電弧所形成的磁場電動力的作用下，電弧拉長并進入滅弧罩的窄(縱)縫中，幾條縱縫可將電弧分割成數(shù)段，讓其與固體介質(zhì)面相接觸，電弧便迅速熄滅。這種結(jié)構(gòu)多用于交流接觸器上?！緰牌瑴缁》ā慨斢|點分開時，產(chǎn)生的電弧在電動力的作用下被推入一組金屬柵片中而被分割成數(shù)段，彼此絕緣的金屬柵片中的每一片都相當于一個電極，因而就有許多個陰陽極壓降。對交流電弧來說，近陰極處，在電弧過零時就會出現(xiàn)一個150~250V的介質(zhì)強度，使電弧無法繼續(xù)維持而熄滅。由于柵片滅弧效應(yīng)在交流條件下要比直流條件下強得多，所以交流電器常常采用柵片滅弧。2.1低壓電器的電磁機構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)2.2開關(guān)電器2.2.1低壓刀開關(guān)2.2.2組合開關(guān)2.2.3低壓斷路器低壓刀開關(guān)（也稱為閘刀開關(guān)）是一種手動電器，主要用來手動接通與斷開交、直流電路，通常只作隔離開關(guān)使用，也可用于不頻繁地接通與分斷額定電流以下的負載，如小型電動機、電阻爐等。刀開關(guān)選擇時應(yīng)考慮以下兩個方面：(1)刀開關(guān)結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)根據(jù)刀開關(guān)的作用和裝置的安裝形式來選擇如是否帶滅弧裝置，若分斷負載電流時，應(yīng)選擇帶滅弧裝置的刀開關(guān)。根據(jù)裝置的安裝形式來選擇，是否是正面、背面或側(cè)面操作形式，是直接操作還是杠桿傳動，是板前接線還是板后接線的結(jié)構(gòu)形式。(2)刀開關(guān)的額定電流的選擇一般應(yīng)等于或大于所分斷電路中各個負載額定電流的總和。對于電動機負載，應(yīng)考慮其啟動電流，所以應(yīng)選用額定電流大一級的刀開關(guān)。若再考慮電路出現(xiàn)的短路電流，還應(yīng)選用額定電流更大一級的刀開關(guān)。QA系列、QF系列QSA（HH15）系列隔離開關(guān)用于低壓配電中，HY122帶有明顯斷口的數(shù)?；綦x開關(guān)，廣泛用于樓層配電、計量箱、終端組電器中。HR3熔斷器式刀開關(guān)具有刀開關(guān)和熔斷器的雙重功能，采用這種組合開關(guān)電器可以簡化配電裝置結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟實用，越來越廣泛地用于低壓配電屏上。HKl、HK2系列開啟式負荷開關(guān)（膠殼刀開關(guān)），用作電源開關(guān)和小容量電動機非頻繁起動的操作開關(guān)。HH3、HH4系列封閉式負荷開關(guān)（鐵殼開關(guān)），操作機構(gòu)具有速斷彈簧與機械聯(lián)鎖，用于非頻繁起動、28kW以下的三相異步電動機低壓刀開關(guān)分為單極、雙極和三極3種。在低壓刀開關(guān)上再安裝上熔絲或熔斷器，組成兼有通、斷電路和保護作用的開關(guān)電器，如塑殼刀開關(guān)、熔斷式刀開關(guān)等。2.2.1低壓刀開關(guān)1.塑殼刀開關(guān)塑殼刀開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛的手動電器。主要用于頻率為50HZ，電壓小于380V，電流小于60A的電力線路中。一般作為照明、電熱等回路的控制開關(guān)，也可用作分支線路的配電開關(guān)和小容量的電動機非頻繁起動的操作開關(guān)，熔絲起過載短路保護作用。塑殼刀開關(guān)由操作手柄、熔絲、觸刀、觸頭座和底座組成，如下圖所示。塑殼使電弧不致飛出灼傷操作人員，防止極間電弧造成電源短路。1—上膠蓋2—下膠蓋3—插座4—觸刀5—瓷柄6—膠蓋緊固螺母7—出線座8—熔線9—觸刀座10—瓷底板11—進線座刀開關(guān)安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝。倒裝時手柄有可能因自動下滑而引起誤合閘，造成人身安全事故。接線時，應(yīng)將電源線接在上端，負載接在熔絲下端。這樣拉閘后刀開關(guān)與電源隔離，便于更換熔絲。2.2.1低壓刀開關(guān)常用的有HK1，HK2系列，塑殼刀開關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)見下表2.2.1低壓刀開關(guān)額定電壓/V額定電流/A極數(shù)熔體極限分斷電流/A控制電動機功率/kW機械壽命/萬次電壽命/萬次

2501025001.1

10000

2000155001.53010003.0

3801535002.2

10000

20003010004.06015005.52.熔斷器式刀開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)適用于配電線路，用作電源開關(guān)、隔離開關(guān)和應(yīng)急開關(guān)，并可作電路保護之用，但一般不用于直接接通、斷開電動機。常用的型號有：HR3、HH10、HR11系列。以HR3為例，其各種型號的具體含義如圖所示：HR3熔斷器式刀開關(guān)中的熔斷器為NT型低壓高分斷型熔斷器，其分斷能力高達1kA。HR3系列開關(guān)由底座和蓋兩大部分組成。底座由鋼板制成，其上裝有插座組、滅弧室和極間隔板。開關(guān)底座兩側(cè)裝有儲能彈簧，使開關(guān)具有快速閉合和斷開的功能。滅弧室具有防止電弧吹向操作者和防止發(fā)生短路的作用。有熔斷裝置的開關(guān)側(cè)面還裝有行程開關(guān)，當某相熔斷體熔斷時，熔斷撞擊器彈出，通過傳動軸，觸動行程開關(guān)，以便發(fā)出信號或切斷電動機控制電路，防止電動機缺相運行。2.2.1低壓刀開關(guān)2.2.2組合開關(guān)組合開關(guān)在機床電氣設(shè)備中用作電源引入開關(guān)，也可用來直接控制小容量三相異步電動機非頻繁正、反轉(zhuǎn)。組合開關(guān)其實也是一種閘刀開關(guān)，不過它的刀片（動觸片）是轉(zhuǎn)動式的，比刀開關(guān)輕巧而且組合性強，能組成各種不同線路。組合開關(guān)由動觸片、靜觸片、方形轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機構(gòu)和外殼組成。動觸片裝在附加有手柄的絕緣方軸上，方軸隨手柄而旋轉(zhuǎn)，于是動觸片也隨方軸轉(zhuǎn)動并變更其與靜觸片分、合位置。所以，組合開關(guān)實際上是一個多觸點、多位置式可以控制多個回路的開關(guān)電器。組合開關(guān)分為單極、雙極和多極三類如圖所示。其主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、允許操作頻率、極數(shù)、可控制電動機最大功率等。其中，額定電流具有10Ａ、20Ａ、40Ａ和60Ａ等。

組合開關(guān)的圖形和文字符號低壓斷路器（又稱自動空氣斷路器或自動開關(guān)）可用來分配電能，還可以對電源線路及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重的過載或短路及欠電壓等故障時能自動切斷電路。其功能相當于熔斷器式斷路器與過流、欠壓、熱繼電器等的組合，而且在分斷故障電路后一般不需要更換零部件，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。低壓斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖低壓短路器的結(jié)構(gòu)所示。從結(jié)構(gòu)看低壓斷路器有框架式（萬能式）和塑料外殼式（裝置式）兩類。框架式斷路器為敞開式結(jié)構(gòu)，適用于大容量配電裝置，主要型號有DW10和DW15兩個系列，DW15系列斷路器的外形圖如圖DW15系列斷路器的外形圖所示。塑料外殼式斷路器的特點是外殼用絕緣材料制作，具有良好的安全性，廣泛用于電氣控制設(shè)備及建筑物內(nèi)作電源線路保護，及對電動機進行過載和短路保護，主要型號有DZ5、DZ10、DZ20等系列，DZ10系列斷路器的外形圖如圖DZ10系列斷路器的外形圖所示。低壓斷路器的圖形、文字符號如圖低壓斷路器的圖形、文字符號所示。我國新研制的DZ20系列低壓斷路器的型號意義如圖DZ20系列低壓斷路器的型號意義所示。低壓斷路器的主要參數(shù)有：額定電壓、額定電流、極數(shù)、脫扣器類型和其額定電流及其整定范圍、電磁脫扣器整定范圍、主觸頭的分斷能力等。2.2.3低壓斷路器2.2.3低壓斷路器2.3熔斷器2.3.1熔斷器的種類2.3.2熔斷器的工作原理2.3.3熔斷器的主要參數(shù)2.3.1熔斷器的種類熔斷器按其結(jié)構(gòu)型式有插入式、螺旋式、有填料密封管式、無填料密封管式等，品種規(guī)格很多。在電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常選用螺旋式熔斷器，它有明顯的分斷指示和不用任何工具就可取下或更換熔體等優(yōu)點。最近推出的新產(chǎn)品有RL6、RL7系列，可以取代老產(chǎn)品RL1、RL2系列；RLS2是快速熔斷器，用以保護半導體硅整流元件及晶閘管，可取代老產(chǎn)品RLS1系列。RT12、RT15、NGT等系列是有填料密封管式熔斷器，瓷管兩端銅帽上焊有聯(lián)結(jié)板，可直接安裝在母線排上；RT12、RT15系列帶有熔斷指示器，熔斷時紅色指示器彈出。RT14系列熔斷器（如下圖所示）帶有撞擊器，熔斷時撞擊器彈出，既可作熔斷信號指示，也可觸動微動開關(guān)以切斷接觸器線圈電路，使接觸器斷電，實現(xiàn)三相電動機的斷相保護。熔斷器RT14外形圖2.3.2熔斷器的工作原理熔斷器是一種最簡單的保護電器，它可以實現(xiàn)過載和短路保護。由于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、維護簡單、價格低廉，所以在強電和弱電系統(tǒng)中都獲得了廣泛的應(yīng)用。熔斷器由熔體、填料（或者無填料）、絕緣管和導電觸頭等組成，熔體是熔斷器的核心，因為熔斷器主要靠熔體受電流的熱作用而熔化來斷開電路，所以熔體的材料應(yīng)具有如下性質(zhì)：熔點低、易于熔斷、導電性能好、不易氧化、易于加工。通常用低熔點的鉛錫合金、鋅、銅、銀的絲狀或片狀材料制成，新型的熔體通常設(shè)計成滅弧柵狀和具有變截面片狀結(jié)構(gòu)。其構(gòu)造如下圖所示。在使用中，熔斷器與被保護的電路串聯(lián)。當電路中發(fā)生過載或短路時，如果通過熔體的電流達到或超過了某一定值，熔體上產(chǎn)生的熱量會使其溫度達到熔體的熔點，于是熔體融斷，因此便可分斷故障電路，保護電路和設(shè)備。這樣，熔體以局部的損壞而保護了整個電路中的設(shè)備，可謂“損壞得其所”。

1—絕緣管2一填料3—熔體4—導電觸頭2.3.2熔斷器的工作原理選擇熔斷器主要是選擇熔斷器的類型、額定電壓、額定電流及熔體的額定電流。熔斷器的類型應(yīng)根據(jù)線路要求和安裝條件來選擇。熔斷器的額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流。熔體額定電流的選擇是熔斷器選擇的核心，其選擇方法如下：對于如照明線路等沒有沖擊電流的負載，應(yīng)使熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流，即Im≥1路式中，I?為熔體的額定電流；I電路為電路的工作電流。對于電動機一類的負載，應(yīng)考慮起動沖擊電流的影響，按下式計算：l≥(1.5~2.5)1、式中，為電動機的額定電流。對于多臺電動機，如果由一個熔斷器保護，則熔體的額定電流應(yīng)按下式計算：I≥(1.5~2.5)I<mx+≥1、式中，1為容量最大的一臺電動機的額定電流；I為其余電動機額定電流的總和。熔斷器的圖形及文字符號如圖所示：2.3.3熔斷器的主要參數(shù)1.保護特性曲線熔斷器的保護特性曲線也稱為安－秒特性曲線，是表征流過熔體的電流與熔體的熔斷時間的關(guān)系，是熔斷器的主要參數(shù)之一。橫坐標用電流I表示，縱坐標用時間t表示，如圖所示。由特性曲線可以看出，流過熔體的電流越大，熔斷所需的時間越短。在熔斷器的保護特性曲線中，有一個熔斷電流與不熔斷電流的分界線，該分界線處的電流叫做最小熔化電流。它是指當熔體中通過的電流等于該電流值時，熔體能夠達到其穩(wěn)定溫度且熔斷，而當通過比該電流值略小一點的電流，則無法使熔體熔斷。從理論上講，熔體達到穩(wěn)定溫度所需的時間為無限大，最小熔斷電流用符號IR表示。2.極限分斷能力極限分斷能力是指熔斷器在額定電壓和功率因數(shù)（或時間常數(shù)）下切斷短路電流的極限能力，所以常用極限斷開電流值來表示。從發(fā)生短路開始到短路電流達到其最大值為止，需要—斷時間，這段時間的長短，取決于電路的參數(shù)。如果熔斷器的熔斷時間小于這段時間，則電路中的短路電流在還沒有達到最大值之前就被切斷。達時，熔斷器起了“限流作用”。3.額定電壓額定電壓指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，其值一般等于或大于電氣設(shè)備的額定電壓。

?熔斷器的保護特性曲線ItIR2.3.3熔斷器的主要參數(shù)4.額定電流額定電流指熔斷器長期工作時，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流。廠家為了減少熔斷管額定電流的規(guī)格，熔斷管的額定電流等級比較少，而熔體的額定電流等級比較多，也即在一個額定電流等級的熔斷管內(nèi)可以分裝幾個額定電流系統(tǒng)的熔體，但熔體的額定電流最大不超過熔斷管的額定電流。綜上所述，熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)是安－秒特性曲線和分斷能力，它們都是熔斷器在保護方面的要求。其中安－秒特性曲線是提供過載保護服務(wù)，而分斷能力提供短路保護服務(wù)。2.4主令電器2.4.1控制按鈕 2.4.2行程開關(guān)2.4.3萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)2.4.4主令開關(guān)主令電器是一種通過閉合和斷開控制電路來發(fā)布命令的電器。控制系統(tǒng)中，主令電器專門發(fā)布命令、直接或通過電磁式電器間接作用于控制電路。主令電器常用來控制電力拖動系統(tǒng)中電動機的起動、停車、調(diào)速及制動等。主令電器應(yīng)用廣泛，種類繁多，常用的主令電器有控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器，如腳踏開關(guān)、倒順開關(guān)、緊急開關(guān)、鈕子開關(guān)等。本節(jié)僅介紹幾種常用的主令電器。2.4主令電器控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單使用廣泛的手動主令電器。主要用于遠距離操縱接觸器、繼電器等電磁裝置，常用于各種信號電路和電氣聯(lián)鎖電路。控制按鈕一般由按鈕、復位彈簧、觸頭和外殼等部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖2-18所示，表示符號如圖2-19所示。當按下控制按鈕時，先斷開常閉觸頭，而后接通常開觸頭。控制按鈕釋放后，在復位彈簧作用下使觸頭復位?？刂瓢粹o在結(jié)構(gòu)上有按鈕式、緊急式、鑰匙式、旋鈕式和保護式５種，可根據(jù)使用場合和具體用途來選用?？刂瓢粹o可做成單個按鈕、兩個按鈕和三個按鈕的型式。為便于識別各個按鈕的作用，避免誤操作，通常在按鈕上做出不同標志或涂以不同顏色，如紅、黃、藍、白、綠、黑等。一般紅色表示停止按鈕，綠色或黑色按鈕表示起動按鈕。2.4.1控制按鈕行程開關(guān)主要用于檢測工作機械的位置，發(fā)出命令以控制其運動方向或行程長短。如一些機床（刨床、銑床）上的直線運動部件，當它們到達其邊緣位置時，常要求能自動停止或反轉(zhuǎn)，還有一些機械要求在到達行程中的某個位置時，能自動改變運動的速度，這時我們就可以考慮用行程開關(guān)來實現(xiàn)。行程開關(guān)按結(jié)構(gòu)可分為機械結(jié)構(gòu)式和電氣結(jié)構(gòu)式，其中機械結(jié)構(gòu)行程開關(guān)為接觸式有觸點的行程開關(guān)，而電氣結(jié)構(gòu)行程開關(guān)為非接觸式的接近開關(guān)。接觸式行程開關(guān)靠移動物體碰撞行程開關(guān)的操動頭而使行程開關(guān)的常開觸頭接通和常閉觸頭分斷，從而實現(xiàn)對電路的控制作用。其結(jié)構(gòu)如圖2-20所示。行程開關(guān)的觸頭在電路圖中的圖形符號表示如圖2-21所示。程開關(guān)的分類：行程開關(guān)按動作速度分為瞬動和慢動；按操作型式分為直桿式、直桿滾輪式、轉(zhuǎn)臂式、方向式、叉式、鉸鏈杠桿式等；按用途分為一般用途行程開關(guān)、起重設(shè)備用行程開關(guān)及微動開關(guān)等多種。常用行程開關(guān)的型號有LX19系列、新產(chǎn)品LXK3系列和LXW5系列微動開關(guān)等。近年來，由于半導體元件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了一種非接觸式的行程開關(guān)，即接近開關(guān)。不但可使微動開關(guān)、行程開關(guān)實現(xiàn)無接觸、無觸點化外，還可用作高速脈沖發(fā)生器、高速計數(shù)器等。因為接近開關(guān)具有定位精度高、操作頻率高、壽命長、耐沖擊振蕩、耐潮濕、能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸得到推廣應(yīng)用。2.4.2行程開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)用于自動開關(guān)器、高壓油斷路器等操作機構(gòu)的合閘控制，電磁控制站中線路的換接以及電流、電壓換相測量等處。因為換接的線路很多，用途又廣泛，所以稱之為萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)，它是由接觸系統(tǒng)、操作機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸手柄、齒輪嚙合機構(gòu)等主要部件組成，用螺柱組裝成整體。它是一種多檔位、多段式、控制多回路的主令電器，當操作手柄轉(zhuǎn)動時，帶動開關(guān)內(nèi)部的凸輪轉(zhuǎn)動，從而使觸頭按規(guī)定順序閉合或斷開。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)一般用于交流500Ｖ、直流440Ｖ、約定發(fā)熱電流20Ａ以下的電路中，常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW5、LW6系列，ＬＷ5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)如圖2-22所示。2.4.3萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主令開關(guān)廣泛應(yīng)用于控制線路中，它是按照預定程序轉(zhuǎn)換控制電路接線的主令電器。主要是用在較為頻繁地轉(zhuǎn)換復雜的多路控制電路中，對電動機的起動、制動和調(diào)速等作遠距離控制用。它一般由觸頭、凸輪、定位機構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、面板及其支承件等部分組成。它操作輕便，允許每小時接電次數(shù)較多，觸頭為雙斷點的橋式結(jié)構(gòu)，適用于按順序操作多個控制回路。主令控制器的外形圖如圖2-23a）所示。圖2-23b）為主令控制器的結(jié)構(gòu)原理。常用的主令控制器有LK5和LK6系列，其中LK5系列有直接手動操作、帶減速器的機械操作與電動機驅(qū)動等三種型式的產(chǎn)品。LK6系列是由同步電動機和齒輪減速器組成定時元件，由此元件按預先規(guī)定的時間順序，周期性地分合電路。2.4.4主令開關(guān)2.5接觸器2.5.1接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動切換電器。接觸器不僅能自動切換電路，還具有手動開關(guān)所缺乏的遠距離操作功能和零壓及欠壓保護功能。接觸器成本低，主要用于控制電動機、電熱設(shè)備、電焊機、電容器組等，是電力拖動自動控制電路中使用最廣泛的一種低壓電器元件。接觸器按控制的電流種類可分為交流接觸器和直流接觸器兩種。2.5接觸器接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器，直流接觸器主要用于電壓440V、電流600A以下的直流電路，其結(jié)構(gòu)與工作原理基本上與交流接觸器相同。在這本書中，主要以交流接觸器來說明接觸器結(jié)構(gòu)和工作原理。1.交流接觸器的基本結(jié)構(gòu)(1)電磁機構(gòu)交流接觸器的電磁機構(gòu)由鐵心(兩側(cè)柱端部嵌有短路環(huán))、電磁線圈、銜鐵、反作用力彈簧和緩沖彈簧等組成。(2)觸頭系統(tǒng)交流接觸器的觸頭可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通、斷開電流較大的負荷電路。所以，主觸頭截面積較大，一般為平面型。輔助觸頭截面積較小，一般為球面型，用于接通、斷開控制電路等。交流接觸器的主觸頭多為常開觸頭，輔助觸頭則有常開觸頭及常閉觸頭兩種。(3)滅弧裝置交流接觸器的主觸頭在切斷具有較大感性負荷的電路時，動、靜觸頭間會產(chǎn)生強烈的電弧，滅弧裝置可使電弧迅速熄滅，減輕電弧對觸頭的燒蝕和防止相間短路。交流接觸器的滅弧裝置有柵片滅弧、電動力滅弧、縱縫滅弧、磁吹滅弧等幾種。圖交流接觸器的結(jié)構(gòu)為交流接觸器的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。交流接觸器的結(jié)構(gòu)2.5.1接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.交流接觸器的工作原理當交流接觸器線圈通電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通。由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生吸力，使銜鐵產(chǎn)生閉合動作，主觸頭在銜鐵的帶動下也閉合，于是接通了主電路。同時銜鐵還帶動輔助觸頭動作，使原來打開的輔助觸頭閉合，而使原來閉合的輔助觸頭打開。當線圈斷電或電壓顯著降低時，吸力消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸頭又恢復到原來狀態(tài)。這就是接觸器的工作原理。 2.5.1接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理1.額定電壓(1)額定電壓接觸器銘牌額定電壓是指主觸點上的額定電壓。通常用的電壓等級為：直流接觸器：110V、220V、440V、660V等檔次。交流接觸器：127V、220V、380V，500V等檔次。如某負載是380V的三相感應(yīng)電動機，則應(yīng)選380V的交流接觸器。(2)額定工作電壓額定工作電壓是與額定工作電流共同決定接觸器使用條件的電壓值，接觸器的接通與分斷能力、工作制種類以及使用類別等技術(shù)參數(shù)都與額定工作電壓有關(guān)。對于多相電路來說，額定工作電壓是指電源相間電壓(即線電壓)。另外，接觸器可以根據(jù)不同的工作制和使用類別規(guī)定許多組額定工作電壓和額定電流的數(shù)值。例如：CJ10-40型交流接觸器，額定電壓為220V時可控制電動機為11kW，額定電壓為380V時可控制電動機為20kW。(3)額定絕緣電壓額定絕緣電壓是與介電性能試驗、電氣間隙和爬電距離有關(guān)的一個名義電壓值，除非另有規(guī)定，額定絕緣電壓是接觸器的最大額定工作電壓。在任何情況下，額定工作電壓不得超過額定絕緣電壓。2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義2.額定電流(1)額定電流接觸器銘牌額定電流是指主觸點的額定電流。通常用的電流等級為：直流接觸器：25A、40A、60A、100A、250A、400A、600A等。交流接觸器：5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A等。上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上，觸點工作不超過額定溫升，負載為間斷——長期工作（指接觸器連續(xù)通電時間不超過8小時）制時的電流值。(2)額定工作電流①主觸頭額定工作電流根據(jù)額定工作電壓、額定功率、額定工作制、使用類別以及外殼防護型式等所決定的保證接觸器正常工作的電流值。②輔助觸頭額定工作電流輔助觸頭額定工作電流是考慮到額定工作電壓、額定操作頻率、使用類別以及電壽命而規(guī)定的輔助觸頭的電流值，一般不大于5A。③使用類別使用類別是根據(jù)接觸器的不同控制對象在運行過程中各自不同的特點而規(guī)定的。不同使用類別的接觸器對接通、分斷能力以及電壽命的要求是不一樣的。使用類別代號見表2-3所示。2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義3.線圈的額定電壓通常用的電壓等級為：直流線圈：24V、48V、220V、440V。交流線圈：36V、127V、220V、380V。4.額定操作頻率、電壽命和機械壽命額定操作頻率是指每小時接通次數(shù)。根據(jù)使用條件，操作頻率有150次/h、300次/h、600次/h、1200次/h。交流接觸器最高為600次/h；直流接觸器可高達1200次/h。電壽命指接觸器主觸頭在額定條件下帶電操作直到損壞不能繼續(xù)工作時的極限操作次數(shù)。機械壽命則是指接觸器在不需修理或更換機械零件條件下所能承受的無負載操作次數(shù)。5.輔助觸頭(聯(lián)鎖觸頭)：輔助觸頭用于接通與分斷控制電路。根據(jù)我國標準規(guī)定，額定電流為150A及以下的接觸器具有兩個常開和兩個常閉的輔助觸頭，而額定電流超過l50A的接觸器具有三個常開和三個常閉的輔助觸頭。輔助觸頭應(yīng)該具有一定的接通分斷能力。下面是CJ20系列交流接觸器主要技術(shù)參數(shù)見表2-4所示。6.接觸器的型號及含義接觸器的型號及含義如圖2-25所示。7.接觸器的圖形符號和文字符號接觸器在電路圖中的圖形符號和文字符號如圖2-26所示2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義

表2-3常見接觸器使用類別及其典型用途表

表2-4CJ20系列交流接觸器主要技術(shù)參數(shù)2.5.2接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及型號含義形式觸點類別使用類別用途交流接觸器接觸器主觸點AC-1無感或低感負載、電阻爐AC-2繞線式感應(yīng)電動機的起動、分析AC-3鼠籠式感應(yīng)電機的起動、運轉(zhuǎn)中分斷AC-4鼠籠式感應(yīng)電機的起動、反接制動或反向運轉(zhuǎn)、點動接觸器輔助觸點AC-11控制交流電磁鐵AC-14控制小容量電磁鐵負載AC-15控制容量在72VA以上的電磁鐵負載直流接觸器接觸器主觸點DC-1無感或低感負載、電阻爐DC-3并勵電動機的起動、反接制動或反向運轉(zhuǎn)、點動，電動機在動態(tài)中分斷DC-4串勵電動機的起動、反接制動或反向運轉(zhuǎn)、點動，電動機在動態(tài)中分斷接觸器輔助觸點DC-11控制直流電磁鐵DC-13控制直流電磁鐵DC-14控制電路中有經(jīng)濟電阻的直流電磁鐵負載型號頻率（HZ）輔助觸頭額定電流（A）吸引線圈電壓（V）主觸頭額定電流(A)額定電壓（V）可控制電動機最大功率（KW）CJ20-10

50

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~36、127220、38010380/2204/2.2CJ20-1616380/2207.5/4.5CJ20-2525380/22011/5.5CJ20-4040380/22022/11CJ20-6363380/22030/18CJ20-100100380/22050/28CJ20-160160380/22085/48CJ20-250250380/220132/80CJ20-400400380/220220/1152.6繼電器2.6.1電壓、電流繼電器2.6.2時間繼電器2.6.3中間繼電器2.6.4熱繼電器2.6.5速度繼電器2.6.6固態(tài)繼電器繼電器主要在控制與保護電路中作信號轉(zhuǎn)換用。它具有輸入電路（又稱感應(yīng)元件）和輸出電路（又稱執(zhí)行元件）。當感應(yīng)元件中的輸入量（如電流、電壓、溫度、壓力等）變化到某一定值時繼電器動作，執(zhí)行元件便接通和斷開控制回路?？刂评^電器種類繁多，常用的有電流繼電器、電壓繼電器、中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器以及溫度、壓力、計數(shù)、頻率繼電器等等，下面對經(jīng)常使用的幾種繼電器作簡單介紹。2.6繼電器根據(jù)輸入(線圈)電流大小而動作的繼電器稱為電流繼電器。電流繼電器按用途還可以分為過電流繼電器和欠電流繼電器。過電流繼電器的任務(wù)是當電路發(fā)生短路及過電流時立即將電路切斷，因此過電流繼電器線圈通過的電流小于整定電流時繼電器不動作，只有通過電流超過整定電流時，繼電器才動作。過電流繼電器動作電流整定范圍：交流過流繼電器為(110%~350%)I,直流過流繼電器為(70%～300%)I。欠電流繼電器的任務(wù)是當電路電流過低時立即將電路切斷，因此欠電流繼電器線圈通過的電流大于或等于整定電流時，繼電器吸合。只有電流低于整定電流時，繼電器才釋放。欠電流繼電器動作電流整定范圍：吸合電流為(30%～50%)1,釋放電流為(10%~20%)1,欠電流繼電器一般是自動復位的。與此類似，電壓繼電器是根據(jù)輸入電壓大小而動作的繼電器。過電壓繼電器動作電壓整定范圍為(105%~120%)U。欠電壓繼電器吸合電壓調(diào)整范圍為(30%~50%)U、,釋放電壓調(diào)整范圍為(7%~20%)U。電磁式電壓及電流繼電器在電路中的圖形和文字符號如圖2-27所示。2.6.1電壓、電流繼電器從得到輸入信號（線圈的通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時后才輸出信號（觸頭的閉合或斷開）的繼電器，稱為時間繼電器。時間繼電器的種類很多，常用的有空氣式、電動式、電子式等。１．空氣式時間繼電器它由電磁機構(gòu)、工作觸頭及氣室三部分組成，它的延時是靠空氣的阻尼作用來實現(xiàn)的。常見的型號有JS7-A系列，按其控制原理有通電延時和斷電延時兩種類型。圖2-28為JS7-A型空氣阻尼式時間繼電器的工作原理圖。當通電延時型時間繼電器的電磁鐵線圈1通電后，將銜鐵吸下，于是頂桿6與銜鐵間出現(xiàn)一個空隙，當與頂桿相連的活塞在彈簧7的作用下由上向下移動時，在橡皮膜上面形成空氣稀薄的空間（氣室），空氣由進氣孔逐漸進入氣室，活塞因受到空氣的阻力，不能迅速下降，在降到一定位置時，杠桿15使觸頭14動作（常開觸點閉合，常閉觸點斷開）。線圈斷電時，彈簧使銜鐵和活塞等復位，空氣經(jīng)橡皮膜與頂桿6之間推開的氣隙迅速排出，觸點瞬時復位。斷電延時型時間繼電器與通電延時型時間繼電器的原理與結(jié)構(gòu)均相同，只是將其電磁機構(gòu)翻轉(zhuǎn)180o安裝，即為斷電延時型?？諝庾枘崾綍r間繼電器延時時間有0.4～180s和0.4～60s兩種規(guī)格。具有延時范圍較寬、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、壽命長等優(yōu)點，是機床交流控制線路中常用的時間繼電器。2.6.2時間繼電器2.6.2時間繼電器表2-5為JS7-A型空氣阻尼式時間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)，其中JS7-2A型和JS7-4A型既帶有延時動作觸頭，又帶有瞬時動作觸頭。表2-5JS7-A型空氣阻尼式時間繼電器技術(shù)數(shù)據(jù)按照通電延時和斷電延時兩種形式，空氣阻尼式時間繼電器的延時觸頭有：延時打開常開觸頭、延時打開常閉觸頭、延時閉合常開觸頭和延時閉合常閉觸頭。時間繼電器的圖形符號如圖2-29所示，文字符號為KT。2.6.2時間繼電器型號觸點額定容量延時觸點對數(shù)瞬時動作觸點數(shù)量線圈電壓（V）延時范圍（S）電壓（V）電流（A）線圈通電延時斷電延時常開常閉常開常閉常開常閉

交流36、127、220、380

0.4～60及0.4～180JS7-1A

380

511

JS7-2A11

11JS7-3A

11

JS7-4A

11112．電動式時間繼電器它由同步電動機、減速齒輪機構(gòu)、電磁離合系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)組成。電動式時間繼電器延時時間長，可達數(shù)十小時，延時精度高，但結(jié)構(gòu)復雜，體積較大。常用的有JS10、JS11系列和7PR系列。3．電子式時間繼電器早期產(chǎn)品多是阻容式，近期開發(fā)的產(chǎn)品多為數(shù)字式，又稱計數(shù)式。其結(jié)構(gòu)是由脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、數(shù)字顯示器、放大器及執(zhí)行機構(gòu)組成。電子式時間繼電器具有延時時間長、調(diào)節(jié)方便、精度高的優(yōu)點。有的還帶有數(shù)字顯示，應(yīng)用很廣，可取代阻容式、空氣式、電動式等時間繼電器。我國生產(chǎn)的產(chǎn)品有JSS1系列。2.6.2時間繼電器中間繼電器的作用是將一個輸入信號變成多個輸出信號或?qū)⑿盘柗糯螅丛龃笥|頭容量）的繼電器。常用的中間繼電器有JZ7系列。下面以JZ7-62為例說明其型號意義，JZ為中間繼電器的代號，7為設(shè)計序號，有6對常開觸頭，2對常閉觸頭。表2-6為JZ７系列中間繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。表2-6JZ7系列中間繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)新型中間繼電器觸頭閉合過程中動、靜觸頭間有一段滑擦、滾壓過程，可以有效地清除觸頭表面的各種生成膜及塵埃，減小了接觸電阻，提高了接觸可靠性。有的還裝了防塵罩或采用密封結(jié)構(gòu)，也是提高可靠性的措施。有些中間繼電器安裝在插座上，插座有多種形式可供選擇。有些中間繼電器可直接安裝在導軌上，安裝和拆卸均很方便。常用的有JZ18、MA、KH5、RT11等系列。中間繼電器在電路中的圖形符號和文字符號與電壓或電流繼電器的相同。2.6.3中間繼電器型號觸頭額定電壓/V觸頭額定電流/A觸頭對數(shù)吸引線圈電壓/V額定操作頻率次/h常開常閉JZ7-44

500

544交流50Hz時12、36、127、220、380

1200JZ7-6262JZ7-8080熱繼電器是用來對連續(xù)運行的電動機進行過載及斷相保護，以防止電動機過熱而燒毀的保護電器。熱繼電器按動作方式可分為：(1)雙金屬片式，利用熱雙金屬片(具有不同膨脹系數(shù)的兩種金屬焊接在一起)受熱彎曲去推動一個觸頭執(zhí)行機構(gòu)而動作；(2)易熔合金式，利用過載電流的發(fā)熱，達到某溫度時使易熔合金熔化而動作，(3)利用材料磁導率或電阻值隨溫度變化而變化的特性原理制成的熱繼電器。熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸點三部分組成。圖2-30是熱繼電器原理圖，其中1是熱元件，是一段電阻不大的電阻絲，接在電動機的主電路中；2是雙金屬片，是由兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬輾壓而成，下層金屬的線膨脹系數(shù)大，上層的小。當電動機過載時，流過熱元件的電流增大，熱元件產(chǎn)生的熱量使雙金屬片向上彎曲，經(jīng)過一定時間后，彎曲位移增大，因而脫扣，扣板3在彈簧4的拉力作用下，將常閉觸點5斷開。觸點5是串接在電動機的控制電路中的，控制電路斷開使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動機的主電路。若要使熱繼電器復位，則按下復位按鈕6即可。熱繼電器由于熱慣性，當電路短路時不能立即動作使電路立即斷開，因此不能作短路保護。同理，在電動機起動或短時過載時，熱繼電器也不會動作，這可避免電動機不必要的停車。每一種電流等級的熱元件，都有一定的電流調(diào)節(jié)范圍，一般應(yīng)調(diào)節(jié)到與電動機額定電流相等，以便更好地起到過載保護作用。2.6.4熱繼電器熱繼電器的主要參數(shù)有：熱繼電器額定電流、相數(shù)，熱元件額定電流，整定電流及調(diào)節(jié)范圍等。熱繼電器的額定電流是指熱繼電器中，可以安裝的熱元件的最大整定電流值。熱元件的額定電流是指熱元件的最大整定電流值。熱繼電器的整定電流是指熱元件能夠長期通過而不致引起熱繼電器動作的最大電流值。通常熱繼電器的整定電流是按電動機的額定電流設(shè)定的。對于某一熱元件的熱繼電器，可手動調(diào)節(jié)整定電流旋鈕，通過偏心輪機構(gòu)，調(diào)整雙金屬片與導板的距離，能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)其電流的整定值，使熱繼電器更好地保護電動機。JR16、JR20系列是目前廣泛應(yīng)用的熱繼電器。在電氣原理圖中，熱繼電器的發(fā)熱元件和觸頭的圖形符號如圖2-31所示。2.6.4熱繼電器速度繼電器根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成，用來在三相交流異步電動機反接制動轉(zhuǎn)速過零時，自動切除反相序電源。圖2-32為其結(jié)構(gòu)原理圖。據(jù)圖知，速度繼電器主要由轉(zhuǎn)子、圓環(huán)（籠型空心繞組）和觸點三部分組成。轉(zhuǎn)子由一塊永久磁鐵制成，與電動機同軸相聯(lián)，用以接受轉(zhuǎn)動信號。當轉(zhuǎn)子（磁鐵）旋轉(zhuǎn)時，籠型繞組切割轉(zhuǎn)子磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成環(huán)內(nèi)電流，此電流與磁鐵磁場相作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，圓環(huán)在此力矩的作用下帶動擺錘，克服彈簧力而順轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向擺動，并撥動觸點改變其通斷狀態(tài)（在擺錘左右各設(shè)一組切換觸點，分別在速度繼電器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時發(fā)生作用）。速度繼電器的動作轉(zhuǎn)速一般不低于120r/m，復位轉(zhuǎn)速約在100r/m以下。工作時，允許的轉(zhuǎn)速高達1000～3600r/m。由速度繼電器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)切換觸點的動作，來反映電動機轉(zhuǎn)向和速度的變化。常用的型號有JY1和JF20型。速度繼電器的圖形及文字符號如圖2-33所示。2.6.5速度繼電器固態(tài)繼電器（SolidStateRelay）簡稱SSR，是70年代中后期發(fā)展起來的一種新型無觸點繼電器。由于可靠性高、開關(guān)速度快和工作頻率高、使用壽命長、便于小型化、輸入控制電流小以及與TTL、CMOS等集成電路有較好的兼容性等一系列優(yōu)點，不僅在許多自動控制裝置中替代了常規(guī)的繼電器，而且在常規(guī)繼電器無法應(yīng)用的一些領(lǐng)域，如：在微型計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的終端裝置、可編程序控制器的輸出模塊、數(shù)控機床的程控裝置以及在微機控制的測量儀表中都有用武之地。隨著我國電子工業(yè)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴大。固態(tài)繼電器是具有兩個輸入端和兩個輸出端的一種四端器件，其輸入與輸出之間通常采用光電耦合器隔離，并稱其為全固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器按輸出端負載的電源類型可分為直流型和交流型兩類。其中直流型是以功率晶體三極管的集電極和發(fā)射極作為輸出端負載電路的開關(guān)控制的，而交流型是以雙向三端晶閘管的兩個電極作為輸出端負載電路的開關(guān)控制的。固態(tài)繼電器的形式有常開式和常閉式兩種，當固態(tài)繼電器的輸入端施加控制信號時，其輸出端負載電路常開式的被導通，常閉式的被斷開。交流型的固態(tài)繼電器，按雙向三端晶閘管的觸發(fā)方式可分為非過零型和過零型兩種。其主要區(qū)別在于交流負載電路導通的時刻不同，當輸入端施加控制信號電壓時，非過零型負載端開關(guān)立即動作，而過零型的必須等到交流負載電源電壓過零（接近0V）時，負載端開關(guān)才動作。輸入端控制信號撤消時，過零型的也必須等到交流負載電源電壓過零時負載端開關(guān)才復位。2.6.6固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器的輸入端要求有幾個mA至20mA的驅(qū)動電流，最小工作電壓為3V，所以MOS邏輯信號通常要經(jīng)晶體管緩沖級放大后再去控制固態(tài)繼電器，對于CMOS電路可利用NPN晶體管緩沖器。當輸出端的負載容量很大時，直流固態(tài)繼電器可通過功率晶體管（交流固態(tài)繼電器通過雙向晶閘管）再驅(qū)動負載。當溫度超過35℃左右后，固態(tài)繼電器的負載能力（最大負載電流）隨溫度升高而下降，因此使用時必須注意散熱或降低電流使用。對于容性或電阻類負載，應(yīng)限制其開通瞬間的浪涌電流值（一般為負載電流的7倍），對于電感性負載，應(yīng)限制其瞬時峰值電壓值，以防損壞固態(tài)繼電器。具體使用時，可參照樣本或有關(guān)手冊。圖2-34所示為用固態(tài)繼電器控制三相感應(yīng)電動機線路圖。圖2-34固態(tài)繼電器控制三相電動機2.6.6固態(tài)繼電器2.7執(zhí)行電器2.7.1電磁鐵2.7.2電磁離合器電磁鐵是低壓執(zhí)行電器的主要元件，是由電磁線圈、鐵心和銜鐵組成?；镜墓ぷ髟硎抢镁€圈通電后使鐵心磁化，產(chǎn)生電磁吸力，吸引銜鐵來操動、牽引機械裝置完成各種需要的動作。如鋼鐵零件的吸持、固定、牽移、以及用于起重、搬運等。因此，電磁鐵是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種電器。電磁鐵在自動控制的機械傳動系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。電磁鐵的種類很多。按使用電流種類分為直流電磁鐵和交流電磁鐵，交流電磁鐵又分為單相勵磁和三相勵磁兩種。按用途分為牽引電磁鐵、制動電磁鐵、起重電磁鐵及其它各種專用電磁鐵等。1．牽引電磁鐵凡是銜鐵運動做功的電磁鐵都稱為牽引電磁鐵。主要用于自動控制設(shè)備中，用作開啟或關(guān)閉水壓、油壓、氣壓等閥門以及牽引其它機械裝置以達到遙控的目的。牽引電磁鐵的基本特點是在一定的負載持續(xù)率(工作時間與工作周期之比)和一定的行程下產(chǎn)生一定的電磁吸力，并要保證在這些基本特性下電磁鐵達到機械壽命長，操作頻率高，消耗功率小和尺寸小。主要技術(shù)指標是：在一定銜鐵行程下的電磁吸力以及它的操作壽命。常用的MQ1系列牽引電磁鐵是在機床及自動化系統(tǒng)中用來遠距離控制和操作各種機構(gòu)。其工作原理是：電磁鐵的導磁體是由用硅鋼片疊成的磁軛和銜鐵兩部分組成，使用時，鐵軛固定于支架上，銜鐵則活動地連接于牽引桿上，當線圈通電時，銜鐵被吸合，經(jīng)過連桿帶動其所控制的機構(gòu)。MQl系列額定電磁吸力為1.5~25公斤，操作頻率為200~600次/h。2.7.1電磁鐵2．制動電磁鐵制動電磁鐵結(jié)構(gòu)和牽引電磁鐵是一樣的，如果電磁鐵的銜鐵牽引一個制動的抱閘裝置，那么電磁鐵就起制動作用，就稱作制動電磁鐵。主要用于電氣傳動裝置中，對電動機進行機械制動，使停機準確、迅速。制動電磁鐵的種類較多，按行程分為長行程（行程于大于10mm）和短行程（行程小于5mm）兩種，長行程制動電磁鐵一般都做成銜鐵直動式。按通電電流的性質(zhì)分為直流和交流兩類。常用的有MZS1型交流三相長行程制動電磁鐵（見圖2-35），它的工作原理很簡單，當激磁線圈通電時，銜鐵向上運動，從而提升牽引桿，此牽引桿即可操作機械制動裝置。當激磁線圈中沒有電流時，銜鐵受其本身和牽引桿的重力等的作用而釋放，MZS1制動電磁鐵具有緩沖裝置，可避免磁鐵在合上時因高速沖擊而使鐵心或銜鐵受損。還有MZZ2型直流長行程制動電磁鐵（見圖2-36），主要用于閘瓦式制動器，工作原理同MZS1制動電磁鐵。此外還有MZZ1型直流短行程制動電磁鐵和MZDl型交流短行程電磁鐵，這里不做詳細介紹。3．起重電磁鐵起重電磁鐵適用于起重鐵砂以及鋼軌、鋼管等鋼材。它的結(jié)構(gòu)是根據(jù)所搬運的材料而定，一般超重電磁鐵制成圓形和矩形，大多作為搬運成型鋼材的專門工具。2.7.1電磁鐵電磁離合器又稱電磁聯(lián)軸器，它是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理和內(nèi)外摩擦片之間的摩擦力，使機械傳動系統(tǒng)中兩個旋轉(zhuǎn)運動的零件，在主動零件不停止運動的情況下，與從動零件結(jié)合或分離的電磁聯(lián)接器，是一種自動執(zhí)行的電器?？梢杂脕砜刂茩C械的起動、反向、調(diào)速和制動等。具有結(jié)構(gòu)簡單、動作響應(yīng)快、控制能量小、便于遠距離控制等特點。雖然體積小，但能傳遞大扭矩，在制動控制時，制動迅速且平穩(wěn)。因此，電磁離合器廣泛應(yīng)用于各種加工機床和機械傳動系統(tǒng)中。電磁離合器按工作原理分為摩擦片式、鐵粉式、感應(yīng)轉(zhuǎn)差式和牙嵌式等幾種。這里以摩擦片式電磁離合器為例介紹離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

摩擦片式電磁離合器具有單片和多片等形式，單片摩擦式電磁離合器具有結(jié)構(gòu)簡單。傳動轉(zhuǎn)矩大，響應(yīng)快，無空轉(zhuǎn)力矩，散熱良好等優(yōu)點。摩擦片常在干式狀態(tài)下使用，磨損快，需及時需換摩擦襯。多片摩擦式電磁離合器由于摩擦片的厚度較薄，傳動相同轉(zhuǎn)矩時，雖軸向尺寸增加但徑向尺寸明顯減少，因而結(jié)構(gòu)緊湊，容易安裝在機床內(nèi)部和能在工作過程中接入和切除等優(yōu)點。

根據(jù)摩擦片的摩擦狀態(tài)，其可分為干式與濕式兩種；根據(jù)摩擦片