《數(shù)控機(jī)床電器及PLC控制技術(shù)（第3版）》課件 第四章 數(shù)控機(jī)床電氣控制基市環(huán)節(jié)

數(shù)控機(jī)床電氣控制基市環(huán)節(jié)第四章單元目錄4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.2

數(shù)控機(jī)床電氣控制的邏輯表示4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.3電氣控制基本環(huán)節(jié)4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.1.1電氣原理圖4.1.2電氣安裝圖4.1.3電氣接線圖4.1.4圖面區(qū)域的劃分電氣控制線路是由接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等組成的，其作用是實(shí)現(xiàn)對電力拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)、反向、制動(dòng)和調(diào)速等運(yùn)行性能的控制，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工自動(dòng)化。各種機(jī)床的加工對象和生產(chǎn)工藝要求均不相同，其電氣控制線路也就不同，有的比較簡單，有的相當(dāng)復(fù)雜，但都是由一些比較簡單的基本線路根據(jù)需要組合而成的，因此掌握和識讀這些線路圖非常必要。電氣控制系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和各種控制電器(如接觸器、繼電器、電阻器、開關(guān)等)組成。電氣控制系統(tǒng)中各電氣元件及其連接圖，稱為電氣控制系統(tǒng)圖。電氣控制系統(tǒng)圖包括電氣原理圖、電氣布置圖和電氣安裝圖。數(shù)控機(jī)床電氣原理圖與普通機(jī)床電氣控制線路圖的繪制規(guī)則一致，為便于理解，本節(jié)以普通機(jī)床為例來進(jìn)行描述。4.1數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的繪制規(guī)則4.1.1電氣原理圖電氣原理圖是用圖形符號和項(xiàng)目代號表示電器元件連接關(guān)系及電氣工作原理的圖形，它是在設(shè)計(jì)部門和生產(chǎn)現(xiàn)場廣泛應(yīng)用的電路圖。圖CW6132型車床電氣原理圖所示的是CW6132型機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的電氣原理圖實(shí)例。

CW6132型車床電氣原理圖4.1.1電氣原理圖繪制電氣原理圖時(shí)應(yīng)遵循的原則：(1)主電路標(biāo)號由文字符號和數(shù)字組成，其中的文字符號標(biāo)明主電路中的電氣元件或線段的主要特征，數(shù)字區(qū)別電路的不同線段。如圖中的UVW、U1V1W1和U2V2W2等。(2)控制電路采用阿拉伯?dāng)?shù)字編號，由三位或三位以下的數(shù)字組成。在垂直繪制的電路中，標(biāo)號順序由上而下、由左到右編號，凡是被線圈、繞組、觸頭或電阻、電容等元件所間隔的線段，都應(yīng)標(biāo)以不同的電路標(biāo)號。(3)從電源到電動(dòng)機(jī)大電流通過的主電路，用粗線條繪制；輔助電路（包括控制電路、照明電路和信號電路）的電流小，用細(xì)線條繪制。(4)無論是主電路還是輔助電路，各電氣元件按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列，可垂直布置或水平布置。(5)標(biāo)出各電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。(6)繼電器、接觸器的觸頭，按吸引線圈未通電狀態(tài)畫，按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)畫。(7)同一電器的各導(dǎo)電部件（如繼電器、接觸器的線圈和觸點(diǎn)），按照它們在電路中的聯(lián)系分開畫，但用相同的文字符號表示。對完成相同性質(zhì)作用的幾個(gè)電器，在相同的文字符號右下角加上數(shù)字序號，以示區(qū)別。(8)動(dòng)力電路的電源電路繪成水平線，電動(dòng)機(jī)及其保護(hù)電器支路，應(yīng)垂直電源電路畫出；輔助電路垂直地繪在兩條或多條水平電源線之間，線圈、電磁鐵、照明燈、信號燈、指示燈，接在接地的水平電源線上。有直接電聯(lián)系的十字交叉導(dǎo)線連接點(diǎn)，必須用黑圓點(diǎn)表示，否則不畫黑圓點(diǎn)。電氣安裝圖用來表示電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)際安裝位置，是機(jī)械電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可少的技術(shù)文件。安裝圖可集中畫在一張圖上或?qū)⒖刂乒?、操作臺的電器元件行置圖分別畫出，但圖中各電器元件代號應(yīng)與有關(guān)原理圖和元器件清單上的代號相同。在安裝圖中，機(jī)械設(shè)備輪廓是用雙點(diǎn)劃線畫出的，所有可見的和需要表達(dá)清楚的電器元件及設(shè)備是用粗實(shí)線繪出其簡單的外形輪廓的。其中電器元件不需標(biāo)注尺寸。某機(jī)床電氣安裝圖如下圖所示：

某機(jī)床電器安裝圖4.1.2電氣安裝圖電氣接線圖用來表明電氣設(shè)備各單元之間的接線關(guān)系，如下圖所示為CW6132車床電氣接線圖，電氣接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理，在生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。在識讀電氣接線圖時(shí)應(yīng)熟悉繪制電氣接線圖的四個(gè)基本原則：(1)各電器元件的圖形符號、文字符號等均與電氣原理圖一致。(2)外部單元同一電器的各部件畫在一起，其布置基本符合電器實(shí)際情況。(3)不在同一控制箱和同一配電屏上的各電器元件的連接是經(jīng)接線端子排實(shí)現(xiàn)的，電氣互聯(lián)關(guān)系以線束表示，連接導(dǎo)線應(yīng)標(biāo)明導(dǎo)線參數(shù)(數(shù)量、截面積、顏色等)，一般不標(biāo)注實(shí)際走線途徑。(4)對于控制裝置的外部連接線應(yīng)在圖上或用接線來表示清楚．并標(biāo)明電源引入點(diǎn)。4.1.3電氣接線圖為了確定圖上內(nèi)容的位置及其用途，應(yīng)對一些幅面較大、內(nèi)容復(fù)雜的電氣圖進(jìn)行分區(qū)。分區(qū)方法及其標(biāo)注垂直布置電氣原理圖中，上方一般按主電路及各功能控制環(huán)節(jié)自左至右進(jìn)行文字說明分區(qū)，并在各分區(qū)方框內(nèi)加注文字說明，幫助機(jī)床電氣原理的閱讀理解；下方一般按“支路居中”原則從左至右進(jìn)行數(shù)字標(biāo)注分區(qū)，并在各分區(qū)方框內(nèi)加注數(shù)字，以方便繼電器、接觸器等電器觸頭位置的查閱?！爸肪又小痹瓌t是指各支路垂線應(yīng)對準(zhǔn)數(shù)字分區(qū)方框的中線位置。對于水平布置的電氣原理圖，則實(shí)現(xiàn)左右分區(qū)。左方自上而下進(jìn)行文字說明分區(qū)，右方自上而下進(jìn)行數(shù)字標(biāo)注分區(qū)。1.繼電器、接觸器的線圈與觸頭對應(yīng)位置的索引在繼電器、接觸器線圈下方列有觸頭表，說明線圈對應(yīng)的觸頭所在圖區(qū)號，如圖4-5所示。接觸器KM線圈下方從左至右的第一欄標(biāo)注常開主觸頭所在圖區(qū)號，第二欄標(biāo)注輔助常開觸頭所在圖區(qū)號，第三欄標(biāo)注常閉輔助觸頭所在圖區(qū)號；中間繼電器、電流繼電器KA線圈下方從左至右的第一欄標(biāo)注常開觸頭所在圖區(qū)號，第二欄標(biāo)注常閉觸頭所在圖區(qū)號；時(shí)間繼電器KT線圈下方從左至右第一欄標(biāo)注延時(shí)常開觸頭所在圖區(qū)號，第二欄標(biāo)注延時(shí)常閉觸頭所在圖區(qū)號，第三欄標(biāo)注瞬動(dòng)常開觸頭所在圖區(qū)號，第四欄標(biāo)注瞬動(dòng)常閉觸頭所在圖區(qū)號。在繼電器、接觸器的觸頭下面標(biāo)注觸頭對應(yīng)的線圈所在圖區(qū)號。2.技術(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)注在電氣原理圖中還應(yīng)標(biāo)注各電氣元件的技術(shù)數(shù)據(jù)，如熔斷器熔體的額定電流、熱繼電器的動(dòng)作電流范圍及其整定值、導(dǎo)線的截面積等。

a)接觸器觸頭索引代號

b)繼電器觸頭索引代號4.1.4圖面區(qū)域的劃分4.2

數(shù)控機(jī)床電氣控制的邏輯表示1.機(jī)床電氣控制的邏輯表示2.邏輯運(yùn)算法則3.邏輯運(yùn)算的基本公式邏輯變量通常只有“1”、“0”兩種取值，表示兩種相反的邏輯狀態(tài)。在電氣控制中，通常用邏輯變量來描述開關(guān)、線圈元件觸點(diǎn)的開關(guān)狀態(tài)、線圈的通斷電狀。通?！?”表示線圈通電、開關(guān)閉合狀態(tài)；“0”則正好相反。也可使用“真”、“假”和字母表示邏輯狀態(tài)。1.機(jī)床電氣控制的邏輯表示

2.邏輯運(yùn)算法則3.邏輯代數(shù)的基本公式下面是邏輯運(yùn)算中的一些基本公式：

0定則0+A=A

1定則1+A=1

互補(bǔ)定律A+A=1

同一定律A+A=A

反轉(zhuǎn)定律A=A

交換律A+B=B+A

結(jié)合律(A+B)+C=A+(B+C)

分配律A·(B+C)=A·B+A·CA+B·C=(A+B)·(A+C)反演律(摩根定理)

A+B=A·BA·B=A+B4.3電氣控制基本環(huán)節(jié)4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路4.3.6電動(dòng)機(jī)的保護(hù)環(huán)節(jié)4.3.7電液聯(lián)合控制1.直接起動(dòng)控制線路直接起動(dòng)是一種最簡單的起動(dòng)方式。起動(dòng)時(shí)，通過一些直接起動(dòng)設(shè)備把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組。一般規(guī)定異步電動(dòng)機(jī)的功率低于7.5千瓦時(shí)允許起動(dòng)，如果功率大于7.5千瓦但符合下式者也可直接起動(dòng)：若不滿足上式，則必須采用降壓起動(dòng)的方法。2.點(diǎn)動(dòng)與長動(dòng)控制線路下圖中的接觸器輔助觸點(diǎn)KM是自鎖觸點(diǎn)，其作用是當(dāng)放開起動(dòng)按鈕SB2后仍可保證KM線圈通電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行（長動(dòng)）。通常將這種用接觸器本身的觸點(diǎn)來使其線圈保持通電的環(huán)節(jié)稱作自鎖環(huán)節(jié)。如果起動(dòng)按鈕SB2不并聯(lián)觸點(diǎn)KM，則松開SB2后KM線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，此即為點(diǎn)動(dòng)方式。點(diǎn)動(dòng)用于機(jī)床刀架、橫梁、立柱的快速移動(dòng)以及機(jī)床的調(diào)整對刀等。下圖a、b、c分別為用按鈕、開關(guān)、中間繼電器來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)的控制線路。長動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的主要區(qū)別是控制電器能否自鎖。點(diǎn)動(dòng)控制線路4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路3.多點(diǎn)起?？刂凭€路在大型機(jī)床設(shè)備中，為了方便操作，常要求能在多個(gè)地點(diǎn)對機(jī)床進(jìn)行控制。下圖（a）中將起動(dòng)按鈕并聯(lián)、停止按鈕串聯(lián)，可在三個(gè)地方對機(jī)床實(shí)現(xiàn)行起動(dòng)停止控制。下圖(b)中則將起動(dòng)按鈕串聯(lián)，只有幾個(gè)起動(dòng)按鈕都被壓下時(shí)設(shè)備才能工作，可保證操作安全。4.順序起?？刂凭€路有些機(jī)床要求電動(dòng)機(jī)能夠經(jīng)常有序的起動(dòng)，比如主軸必須在液壓泵工作后才能工作，主軸旋轉(zhuǎn)后工作臺才能運(yùn)動(dòng)，主軸停轉(zhuǎn)后潤滑泵才能停止工作等等。如下圖中，為保證電動(dòng)機(jī)M1、M2的順序起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)先合上開關(guān)Q，按下SB2，KM1線圈得電自保，電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；再按下SB4，KM2線圈得電自保，M2起動(dòng)，同時(shí)將SB1鎖住。停車時(shí)，先按下SB3，KM2線圈失電，其常開輔助觸頭復(fù)位，M2停轉(zhuǎn)；再按下SB1，KM1線圈失電，M1停轉(zhuǎn)。4.3.1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制線路當(dāng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)不滿足直接起動(dòng)條件時(shí)（見上節(jié)），電動(dòng)機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，將起動(dòng)電流限制在允許的范圍內(nèi)，常用的降壓起動(dòng)方法有定子串電阻降壓起動(dòng)、丫－△降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)三種。1.定子串電阻降壓起動(dòng)定子串電阻降壓起動(dòng)時(shí)，在三相定子電路上串接電阻R，使加在電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓降低，起動(dòng)完成后再將電阻R短接，電動(dòng)機(jī)加額定電壓正常運(yùn)行。這種起動(dòng)方式利用時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作來控制各電器元件的先后順序動(dòng)作，稱為按時(shí)間順序的控制。典型控制線路如下圖所示:

定子繞組串電阻起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路線路工作過程如下：（1）起動(dòng)→KM1自鎖觸頭閉合；合上電源開關(guān)QS，按下SB2→KM1線圈得電；→KM1主觸頭閉合；→電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電阻R后起動(dòng)；→KM1常開觸頭閉合→KT線圈得電；→KM2線圈得電→KM2自鎖觸頭閉合；→KM2主觸頭閉合（短接電阻R）；→電動(dòng)機(jī)M全壓運(yùn)行；→KM2常閉觸頭斷開；→KM1、KT線圈斷電釋放。（2）停止按下SB1→KM2線圈斷電釋放→M斷電停止。起動(dòng)電阻R一般采用ZX1、ZX2系列鑄鐵電阻，功率大，能夠通過較大電流；三相電路中每相所串電阻值相等。定子繞組串電阻降壓起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)接線形式限制，線路簡單。中小型機(jī)床常用這種方法限制點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，如C650型車床、T68型臥式螳床、T612型臥式螳床等。4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路2.丫－△降壓起動(dòng)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成△聯(lián)結(jié)的籠型異步電動(dòng)機(jī)，常用丫－△減壓起動(dòng)的方法限制起動(dòng)電流。起動(dòng)時(shí)，定子繞組先接成丫形聯(lián)結(jié)，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組接成△形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。下圖控制線路的工作過程如下：合上Q，按下SB2，KM2線圈得電自保，KM1線圈得電，使M進(jìn)行丫形聯(lián)結(jié)起動(dòng)，同時(shí)KT線圈也得電。當(dāng)M的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)時(shí)間繼電器KT整定時(shí)間，KT的常閉延時(shí)觸點(diǎn)先打開，KM1線圈失電，KT的常開延時(shí)觸點(diǎn)后閉合，KM3線圈得電自保，M定子繞組△形聯(lián)接全壓運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)KT線圈也失電。圖中KM1、KM3的輔助常閉觸點(diǎn)，防止KM1、KM3同時(shí)得電造成電源短路。

丫－△降壓起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路3.自耦變壓器降壓起動(dòng)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成丫形聯(lián)結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)，可用自耦變壓器減壓起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)，定子繞組加上自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器被甩開，定子繞組加上額定電壓正常運(yùn)行。當(dāng)合上Q，按下SB2，KM1線圈得電，自藕變壓器T作丫形聯(lián)結(jié)，同時(shí)KM2線圈得電自保，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)，KT線圈得電自保。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，到達(dá)KT的整定時(shí)間，其常閉延時(shí)觸頭先打開，KM1、KM2線圈先后失電，T被斷開，KT的常開延時(shí)觸頭后閉合，在KM1的常閉輔助觸頭復(fù)位前提下，KM3得電自保，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。電路中KM1、KM3的常閉輔助觸頭是為了防止線圈KM1、KM2、KM3同時(shí)得電將T的一部分繞組短接而使其余部分繞組燒壞。

自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路4.3.2三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制線路1.互鎖控制線路在電氣控制系統(tǒng)中，有時(shí)要求兩個(gè)電動(dòng)機(jī)M1和M2不準(zhǔn)同時(shí)接通，或同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行元件有兩個(gè)相反的動(dòng)作（如主軸正反轉(zhuǎn)、工作臺的上下雙向移動(dòng)等），或兩個(gè)電氣元件不允許同時(shí)得電，這時(shí)就要用到互鎖控制線路。如圖4-16所示，分別將KM1、KM2的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)串接在對方線圈所在電路，使KM1、KM2的觸點(diǎn)互相制約，可保證KM1、KM2的線圈不會同時(shí)得電。此外，還可將復(fù)合按鈕或行程開關(guān)的常閉觸頭串接在對方接觸器的線圈電路中來實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖。互鎖控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路2.正反轉(zhuǎn)控制線路大多數(shù)機(jī)床的主軸或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都需要正反兩個(gè)方向運(yùn)行，故要求電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn)。在電工學(xué)課程中我們知道，只要把電動(dòng)機(jī)定子三相繞組任意兩相調(diào)換一下接到電源上去，電動(dòng)機(jī)定子相序即可改變，從而電動(dòng)機(jī)就可改變方向了。如果我們用兩個(gè)接觸器KM1和KM2來完成電動(dòng)機(jī)定子繞組相序的改變，那么由正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)起動(dòng)線路組合起來就成了正反轉(zhuǎn)控制線路。圖正反轉(zhuǎn)控制線路的工作過程是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)時(shí)，如要M正轉(zhuǎn)，則按下SB2，其常閉觸頭先打開，其常開觸頭后閉合，KM1線圈得電，其常閉輔助觸頭先斷開，其常開主觸頭后閉合，M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，常開輔助觸頭閉合自保；當(dāng)M正轉(zhuǎn)時(shí)，如要M反轉(zhuǎn)，則按下SB3，其常閉觸頭先打開，KM1線圈失電，M的定子切斷正序電源，其常開觸頭后閉合，在KM1常閉觸頭復(fù)位前提下，KM2線圈得電自保，M反轉(zhuǎn)；M反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)與正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)類似。此控制線路采用復(fù)合按鈕SB2、SB3與接觸器KM1、KM2聯(lián)合控制，可避免由于KM1或KM2的常閉輔助觸頭燒結(jié)時(shí)而造成的電源短路。有的機(jī)床工作臺需要自動(dòng)往返運(yùn)行，而自動(dòng)往返運(yùn)行是利用行程開關(guān)來檢測往返運(yùn)動(dòng)的相對位置。圖工作臺往返運(yùn)動(dòng)示意圖為機(jī)床工作臺往返運(yùn)動(dòng)的示意圖。行程開關(guān)SQ1（反向轉(zhuǎn)正向）、SQ2（正向轉(zhuǎn)反向）分別固定安裝在床身上，反映循環(huán)的兩端點(diǎn)，撞塊A、B固定在工作臺上，隨著運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)可壓下行程開關(guān)SQ1、SQ2，使其觸頭動(dòng)作，并使電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。圖往復(fù)自動(dòng)循環(huán)控制線路為往復(fù)自動(dòng)循環(huán)的主、控制電路，其工作過程是：合上Q，按下SB2，KM1線圈得電自鎖，M正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件前進(jìn)，當(dāng)前進(jìn)到位，撞塊B壓下SQ2，其常閉觸頭斷開，KM1線圈斷電，M切斷正序電源，但SQ2常開觸頭閉合，又使KM2得電，M反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)部件后退，當(dāng)后退到位時(shí)，撞塊A壓下SQ1使KM2斷電，KM1通電，M由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，如此周而復(fù)始地自動(dòng)往復(fù)工作。按下SB1時(shí)，M停轉(zhuǎn)。若換向用行程開關(guān)SQ1、SQ2失靈，則由限位開關(guān)SQ3、SQ4的常閉觸頭切斷M的電源，避免運(yùn)動(dòng)部件因超出極限位置而發(fā)生事故。4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路正反轉(zhuǎn)控制線路

工作臺往返運(yùn)動(dòng)示意圖

往復(fù)自動(dòng)循環(huán)控制線路4.3.3電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制線路電動(dòng)機(jī)從切斷電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性的關(guān)系，總要經(jīng)過一段時(shí)間。為了縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，停機(jī)位置準(zhǔn)確，并為了安全生產(chǎn)，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車。一般采用機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)采用機(jī)械抱閘或液壓裝置制動(dòng)，電氣制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)在停車時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與原旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩。機(jī)床中常用的電氣制動(dòng)是反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。1.反接制動(dòng)反接制動(dòng)是利用改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，因而產(chǎn)生制動(dòng)作用。反接制動(dòng)的過程為：停車時(shí)，首先將三相電源切換，然后當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)再將三相電源切斷。下圖為單向反接制動(dòng)線路，其工作過程是：合上Q，按SB2，KM1得電自鎖，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到速度繼電器KV的整定值時(shí)，KV的常開觸點(diǎn)閉合，為反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備。M停車時(shí)，按下SB1，SB1的常閉觸點(diǎn)先打開，KM1失電，切斷M的正序電源，但M因慣性仍以很高的轉(zhuǎn)速繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，原已閉合的KV常開觸點(diǎn)仍閉合，SB1的常開觸點(diǎn)后閉合，由于此時(shí)KM1的常閉輔助觸點(diǎn)已復(fù)位，所以KM2得電自鎖，M定子串接兩相電阻進(jìn)行反接制動(dòng)。當(dāng)M的轉(zhuǎn)速下降到低于KV的整定值時(shí)，KV的常開觸點(diǎn)復(fù)位，KM2失電，M切斷反序電源自然停車至零。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路由于反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場間的速度近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以定子繞組中流過的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓直接起動(dòng)時(shí)的兩倍，故較大功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行反接制動(dòng)時(shí)，須在電動(dòng)機(jī)兩相或三相定子繞組中串接一定的電阻以限制制動(dòng)電流。反接制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很大，定子電流也很大，因此制動(dòng)效果顯著。但在制動(dòng)過程中有沖擊，對傳動(dòng)部件有害，能量消耗也較大。故用于不太經(jīng)常起、制動(dòng)的設(shè)備，如銑床、鏜床、中型車床主軸的制動(dòng)。2.能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)要停車時(shí)切斷三相交流電源的同時(shí)，把定子繞組接入電源，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用以達(dá)到制動(dòng)的目的，在轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)再切除直流電源。能耗制動(dòng)實(shí)質(zhì)上是把轉(zhuǎn)子原來儲存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在轉(zhuǎn)子的制動(dòng)上，所以稱為能耗制動(dòng)。一般可用時(shí)間繼電器按時(shí)間控制原則或用速度繼電器按速度控制原則來進(jìn)行制動(dòng)，對制動(dòng)準(zhǔn)確性要求不高的機(jī)床也可以手動(dòng)控制。下圖是用時(shí)間繼電器按時(shí)間控制原則設(shè)計(jì)的單向能耗制動(dòng)控制線路，圖中KM1為單向運(yùn)行接觸器，KM2為能耗制動(dòng)接觸器，KT為時(shí)間繼電器，T為整流變壓器，VC為橋式整流電路。其工作過程如下：合上Q，按下SB2，KM1得電自保，電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)；停車時(shí)，按下SB1，其常閉觸頭先斷開，KM1失電，M定子切斷三相電源；SB1的常開觸頭后閉合，KM2，KT同時(shí)得電自保，如果M定子繞組丫形聯(lián)接，則將兩相定子繞組接入直流電源進(jìn)行能耗制動(dòng)。M在能耗制動(dòng)作用下轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，到達(dá)KT的整定時(shí)間，其延時(shí)常閉觸頭打開，KM2，KT相繼斷電，制動(dòng)結(jié)束。該電路中，將KT常開瞬動(dòng)觸點(diǎn)與KM2自保觸點(diǎn)串聯(lián)，是考慮KT斷線或機(jī)械卡住致使常閉延時(shí)觸點(diǎn)不能斷開，不致于使KM2長期得電，造成M定子繞組長期通過直流電流而過熱。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路下圖是用速度繼電器按速度控制原則設(shè)計(jì)的雙向能耗制動(dòng)控制線路，圖中KM1、KM2為正、反轉(zhuǎn)接觸器，KM3為制動(dòng)接觸器，KV1、KV2為速度繼電器。其工作過程如下：電動(dòng)機(jī)M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)停車時(shí)能耗制動(dòng)過程：合上Q，按下SB2，KM1得電自保，M正向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)正向轉(zhuǎn)速達(dá)到KV1整定值時(shí)，KV1常開觸點(diǎn)閉合；停車時(shí)，按下SB1，其常閉觸點(diǎn)先打開，KM1失電，由于慣性M的轉(zhuǎn)速還很高，KV1的常開觸點(diǎn)仍閉合，在SB1的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，KM3得電自鎖，M定子繞組接通直流電進(jìn)行能耗制動(dòng)，M的轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)正向轉(zhuǎn)速低于KV1整定值時(shí)，KV1的常開觸點(diǎn)復(fù)位，KM3失電，能耗制動(dòng)結(jié)束，以后M自然停車。M反向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)停車時(shí)能耗制動(dòng)過程與正向類似，不再贅述。與反接制動(dòng)相比較，能耗制動(dòng)具有制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、能量消耗小等優(yōu)點(diǎn)。但制動(dòng)力較弱，特別是在低速時(shí)尤為突出。另外它還需要直流電源。故適用于要求制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合，如磨床、龍門刨床及組合機(jī)床的主軸定位等。4.3.4電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路1.雙速電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速原理雙速電動(dòng)機(jī)在車床、銑床、鏜床等都有較多應(yīng)用，籠型雙速電動(dòng)機(jī)是由改變定子繞組的磁極對數(shù)來改變其轉(zhuǎn)速的。由異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速公式n0＝60f1/p知，如果電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)p減少一半，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0便提高一倍，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n差不多也提高一倍。2.高低速控制線路圖中接觸器KM1動(dòng)作為低速，KM2動(dòng)作為高速。圖a用開關(guān)S實(shí)現(xiàn)高、低速控制；圖b用復(fù)合按鈕SB2和SB3來實(shí)現(xiàn)高、低速控制。采用復(fù)合按鈕連鎖，可使高低速直接轉(zhuǎn)換，而不必經(jīng)過停止按鈕。這兩種方式均用于小功率電動(dòng)機(jī)。圖c用開關(guān)S控制高低速切換。接觸器KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)為低速運(yùn)行狀態(tài)；接觸器KM2和KM動(dòng)作時(shí)，電動(dòng)機(jī)為高速運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S扳到高速時(shí)，由時(shí)間繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)首先接通低速，經(jīng)延時(shí)后自動(dòng)切換到高速，以便限制起動(dòng)電流。此控制方式適用于較大容量的電動(dòng)機(jī)。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路4.過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)長期超載運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)繞組溫升超過其允許值，電動(dòng)機(jī)的絕緣材料就要變脆，壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)損壞。過載電流越大，達(dá)到允許溫升的時(shí)間就越短。常用的過載保護(hù)元件是熱繼電器，熱繼電器可以滿足這樣的要求：當(dāng)電動(dòng)機(jī)為額定電流時(shí)，電動(dòng)機(jī)為額定溫升，熱繼電器不動(dòng)作，在過載電流較小時(shí)，熱繼電器要經(jīng)過較長時(shí)間才動(dòng)作，過載電流較大時(shí)，熱繼電器則經(jīng)過較短時(shí)間就會動(dòng)作。由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作，所以在使用熱繼電器過載保護(hù)的同時(shí)，還必須設(shè)有短路保護(hù)。并且短路保護(hù)的熔斷器熔體的額足電流不應(yīng)超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。5.過電流保護(hù)過電流一般是由于不正確的起動(dòng)和過大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩引起的，一般比短路電流要小。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生過電流要比發(fā)生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉(zhuǎn)起制動(dòng)的重復(fù)短時(shí)工作制動(dòng)的電動(dòng)機(jī)中更是如此。對于三相籠型電動(dòng)機(jī)，由于其短時(shí)過電流不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，一般不采用過電流保護(hù)而采用短路保護(hù)。直流電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一般采用過電流繼電器來起短路保護(hù)的作用。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路6.零電壓與欠電壓保護(hù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，如果電源電壓因某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就將自行起動(dòng)，這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至造成人身事故。對電網(wǎng)來說，同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行起動(dòng)也會引起不允許的過電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫零壓保護(hù)。一般常用電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)，用按鈕代替開關(guān)來操作也可實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路不正常工作，可能產(chǎn)生事故；電源電壓過分地降低也會引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。因此需要在電源電壓降到一定允許值時(shí)將電源切斷，這就是欠電壓保護(hù)。一般常用欠電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。7.弱磁保護(hù)直流電動(dòng)機(jī)在磁場有一定強(qiáng)度下才能起動(dòng)，如果磁場太弱，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流就會很大，直流電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)磁場突然減弱或消失，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會迅速升高，甚至發(fā)生飛車。因此需要采取弱勵(lì)磁保護(hù)。弱勵(lì)磁保護(hù)是通過電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串入弱磁繼電器（電流繼電器）來實(shí)現(xiàn)的，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，如果勵(lì)磁電流消失或降低很多，弱磁繼電器就釋放，其觸點(diǎn)切斷主回路接觸器線圈的電源，使電動(dòng)機(jī)斷電停車。4.3.5雙速電動(dòng)機(jī)的高/低速控制線路液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制線路相結(jié)合的電液控制系統(tǒng)在組合機(jī)床、自動(dòng)化機(jī)床、生產(chǎn)自動(dòng)線、數(shù)控機(jī)床等的應(yīng)用越來越廣泛。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)易獲得很大的力矩，運(yùn)動(dòng)傳遞平穩(wěn)、均勻，準(zhǔn)確可靠，控制方便易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。許多機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)都是靠行程控制來完成的，某些機(jī)床（如龍門刨床、平面磨床等）的工作臺要求正反向運(yùn)動(dòng)自動(dòng)循環(huán)，除采用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)外，采用電液聯(lián)合控制更易滿足這一要求，且電動(dòng)機(jī)無須頻繁正反轉(zhuǎn)。下面以組合機(jī)床液壓動(dòng)力頭的控制為例來說明電液聯(lián)合控制的工作過程和特點(diǎn)。組合機(jī)床的動(dòng)力頭是既能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，又能同時(shí)完成刀具切削運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。液壓動(dòng)力頭的自動(dòng)工作循環(huán)是由控制線路控制液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。圖動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖是動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖，圖動(dòng)力頭工作循環(huán)液壓及電氣控制圖是一次工作進(jìn)給液壓系統(tǒng)和電氣控制線路圖。其自動(dòng)工作循環(huán)是：快進(jìn)－工進(jìn)－快退，工作過程如下：

動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖動(dòng)力頭工作循環(huán)液壓及電氣控制圖4.3.7電液聯(lián)合控制1YA2YA3YA轉(zhuǎn)換主令快進(jìn)＋－＋SB1工進(jìn)＋－－SQ2快退－＋－SQ3停止－－－SQ11.動(dòng)力頭原位停止動(dòng)力頭由液壓缸YG驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電磁鐵1YA、2YA、3YA都斷電時(shí)，電磁閥YV1處于中間位置，動(dòng)力頭停止不動(dòng)。動(dòng)力頭在原位時(shí)，限位開關(guān)SQ1由擋鐵壓住，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。2.動(dòng)力頭快進(jìn)

把轉(zhuǎn)換開關(guān)S撥到“1”位置，按動(dòng)按鈕SB1，中間繼電器K1得電動(dòng)作，并自鎖，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使電磁鐵1YA、2YA通電。1YA通電使電磁閥YV1左位工作，動(dòng)力頭向右運(yùn)動(dòng)（進(jìn)）。由于1YA、3YA同時(shí)通電，除了接通工進(jìn)油路外，經(jīng)閥YV2將液壓缸有桿腔內(nèi)的回油排入無桿腔，形成差動(dòng)聯(lián)接，加大了油的流量，所以動(dòng)力頭做快速向前運(yùn)動(dòng)。3.動(dòng)力頭工進(jìn)

在