第二課 基本控制電路及邏輯表示.ppt

1、1,第二章 機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,機電工程學院 2012-02月,2,主要內(nèi)容,機床電氣基本控制電路 機床電氣原理圖畫法 機床電氣電路的邏輯表示,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,3,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,三相異步電動機的控制主要有起動、正反 轉(zhuǎn)、制動及變速控制。 這些控制電路是組成機床電氣控制電路的 基本環(huán)節(jié)。 可用邏輯代數(shù)來描述這些電路。,4,速度繼電器,用途 速度繼電器主要用于籠型異步電動機的反接制動控制。 結(jié)構(gòu)及工作原理 符號,a）外形 b）結(jié)構(gòu)圖,KS,b）常開觸點,c）常閉觸點,a）轉(zhuǎn)子,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,5,a）外形 b）結(jié)

2、構(gòu)圖,速度繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,6,工作原理：電動機轉(zhuǎn)動時帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵變成一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導體，從而產(chǎn)生感應電動勢，感應電流與旋轉(zhuǎn)磁場相作用，對定子產(chǎn)生電磁力。其方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相同。 當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，電磁轉(zhuǎn)矩越大，當定子偏轉(zhuǎn)到一定角度時，速度繼電器動作，產(chǎn)生信號。 當電動機轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時，繼電器的電磁轉(zhuǎn)矩下降，當電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反力力矩，觸點恢復到用來的狀態(tài)。,一般速度繼電器動作轉(zhuǎn)速120r/min，觸頭復位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。,7,符號：,軸,2永久磁鐵,3籠型定子,4繞組,5支架,7軸承,8頂塊,6軸,9、

3、12常開觸點,10、11常閉觸點,13、14彈簧片,8,例：CW6132型普通車床電氣原理圖,圖2-1 CW6132型普通車床電氣原理圖,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,9,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,CY6140車床電氣原理圖,10,對于接觸器，索引表中各欄含義如下： 對于繼電器，索引表中各欄含義如下 例如在圖2-21中，接觸器KM1及KM2下的索引表分別為： KM1 KM2,11,電器符號標注,刀開關(guān) 熔斷器 按鈕 低壓斷路器 接觸器 熱繼電器 行程開關(guān) 時間繼電器 中間繼電器 選擇開關(guān) 電源變壓器 指示燈 照明燈,QS FU SB QF KM FR SQ KT KA SA

4、 TC HL EL,12,三、機床電路的邏輯表示,應用邏輯代數(shù)對電路進行描述和分析。 以某一控制電器的線圈為對象，寫出與此對象有關(guān)的各控制元件、信號元件、執(zhí)行元件、保護元件等的邏輯函數(shù)表達式(均以未受激時的狀態(tài)來表示)。 當發(fā)出主令控制信號時(如按一下按鈕或某開關(guān)動作)，分析判斷哪些邏輯表達式輸出為“1”(表示那個電器線圈得電)，哪些表達式由“1”變?yōu)椤?”（失電）。從而可分析各電動機或電磁閥的運行狀態(tài)及改變，掌握機床各運動部件的運行發(fā)生變化。,13,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,接觸器線圈KM的邏輯表達式為 也可表示為,14,四、邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)及應用舉例,15,圖2-24,機床繼

5、電接觸器基本控制電路及邏輯表示,16,2-4 異步電動機起動、正反轉(zhuǎn)、制動電路,一、異步電動機的起動電路,1. 直接起動電路,用開關(guān)直接起動電路 臺鉆、冷卻泵、砂輪機等小型設備。,用接觸器直接起動普通車床、搖臂鉆床、牛頭刨床等中小型機床主電機。,17,用開關(guān)直接起動電路,用接觸器直接起動,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,18,2. 降壓起動控制電路,降壓起動起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，當電動機起動到接近額定轉(zhuǎn)速時，再將電壓恢復到額定值。容量較大的異步電動機，一般都采用降壓起動的方式起動。 機床中最常見降壓起動有星-三角形降壓起動和定子串電阻降壓起動兩種。 （1）星-三角形降壓起

6、動控制電路 起動時接成Y形，每相繞組承受電壓為電源相電壓(220V)，起動完畢時再自動換接成形運行，此時每相繞組承受電壓為電源的線電壓(380V)。電動機正常運行，其定子繞組接成形。,19,KM,FU,QS,FR,A,x,B,y,C,z,主電路,定時控制例一： 電機的Y起動,20,21,異步電動機（Y-）起動控制電路,KM1、KM2得電為型接法。 KM1、KM3得電為Y型接法。,22,控制電路的邏輯表達式為,互鎖： 控制電路中，KM2、KM3兩個常閉觸頭分別串接在KM3、KM2線圈的控制電路中，使KM2、KM3線圈不能同時得電，防止主電路可能造成的短路故障。 這種利用兩個接觸器的常閉輔助觸頭互

7、相控制的方法稱為互鎖，兩對起互鎖作用的觸頭稱為互鎖觸頭。,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,23,在三相定子電路中串接電阻，使電動機起動時定子繞組電壓降低，起動結(jié)束后再將電阻短接，使電機在額定電壓下正常運行。 該起動方式不受電動機接線形式的限制，設備簡單，在小型機械中應用較廣。機床中也常用這種串電阻降壓方式限制點動及制動時的電流。,（2）定子串電阻降壓起動控制電路,24,定子串電阻降壓起動電路,KM1得電串接電阻降壓啟動。 KM2得電短接電阻全壓運行。,25,定子串電阻降壓起動電路 2使KM2線圈電后， KM1和KT線圈失電,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,26,按時間原則的自動控制

8、,上述降壓起動控制電路，均采用了時間繼電器延時動作來完成降壓起動到全壓運行的自動切換，該控制方式稱為按時間原則的自動控制，它在機床自動控制廣泛應用。KT延時時間長短可根據(jù)起動過程所需時間整定。,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,27,二、異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路 機床的工作部件常需要作兩個相反方向的運動，利用電動機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)最為常見，其原理是，將電動機的三相電源中的任意兩相對調(diào)，就可使電動機反向運轉(zhuǎn)。兩種異步電機正反轉(zhuǎn)控制方式按鈕控制和行程開關(guān)控制。 1.電動機正反轉(zhuǎn)的按鈕控制 兩個接觸器KM1、KM2主觸頭接法不同，改變電機電源的相序，從而改變電機轉(zhuǎn)向。 a)停車反轉(zhuǎn)控制電路。 b)直

9、接正反轉(zhuǎn)控制電路。采用復合按鈕，僅用于小容量電動機，且拖動的機械裝置轉(zhuǎn)動慣量又較小的場合。,28,電機的正反轉(zhuǎn)控制,正轉(zhuǎn)按鈕,29,電機的正反轉(zhuǎn)控制 加互鎖停車反轉(zhuǎn)控制電路,互鎖作用：正轉(zhuǎn)時，KMR不起作用；反轉(zhuǎn) 時，KMF不起作用。從而避免兩觸發(fā)器 同時工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,M 3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,30,KMF,KMF,SB1,SBF,FR,KMR,KMR,KMR,KMF,電機的正反轉(zhuǎn)控制雙重互鎖直接正反轉(zhuǎn)控制電路,KMR,M 3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,31,異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路,停車反轉(zhuǎn)控制電路

10、,直接正反轉(zhuǎn)控制電路,32,異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路 復合按鈕控制,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,33,與按鈕控制正反轉(zhuǎn)電路相似，但增加了行程開關(guān)的復合觸頭SQ1、SQ2以及用作極限位置保護的行程開關(guān)SQ3、SQ4，以防止SQ1、SQ2可能失效而引起的事故。該電路適用于銑床、龍門刨床、組合機床工作臺的正反行程控制。 這種利用運動部件的行程來實現(xiàn)的控制稱為按行程原則的自動控制。,2.電動機正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制,34,電動機正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制,35,行程控制,行程控制實質(zhì)為電機的正反轉(zhuǎn)控制，只是在行程的終端加限位開關(guān)。,正程,逆程,B,A,36,行程控制電路（1）,正程,限位開關(guān),SQA

11、,SQB,逆程,至右極端位置撞開SQA,電機停車,（反向運行同樣分析）,37,行程控制(2) -自動往復運動,正程,逆程,電 機,工作要求：1. 能正向運行也能反向運行 2. 到位后能自動返回,38,自動往復運動控制電路,39,三、異步電動機的制動電路,異步電動機從切除電源到停轉(zhuǎn)要有一個過程，需要一段時間。對于要求停車時精確定位或盡可能減少輔助時間的機床，如萬能銑床、臥式鏜床、組合機床等，必須采取制動措施。 機床上制動停車的方式有兩大類機械制動和電氣制動。 機械制動是用電磁鐵操縱機械進行制動，如電磁抱閘制動器，電磁離合制動器等。 電氣制動是使電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動方向相反的力矩來實現(xiàn)制動

12、。機床常用的電氣制動方式有能耗制動和反接制動。,40,1.能耗制動 能耗制動：在異步電動機剛切除三相電源之際，立即在定子繞組中接入直流電源。由轉(zhuǎn)子切割固定磁場產(chǎn)生制動力矩，使電機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑谵D(zhuǎn)子的制動上，稱能耗制動。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零時，切除直流電源。 可用復合按鈕手動控制和時間繼電器自動控制來設計的能耗制動電路。 復合按鈕手動控制按下停止按鈕SB1，KM1接觸器斷電，同時KM2接觸器得電，使電機切除交流電源，接入直流電源，電機能耗制動。當轉(zhuǎn)速為零時，手松開SB1按鈕，KM2斷電，電機脫離直流電源，制動過程結(jié)束。,41,能耗制動控制電路復合按鈕手動控制,機床繼電接觸器基本控制電路及邏輯

13、表示,42,能耗制動控制電路,43,能耗制動控制電路,時間繼電器自動控制,復合按鈕手動控制,44,時間繼電器自動控制：使用時間繼電器自動完成制動結(jié)束時直流電的切除，使操作更為簡便。 在控制電路中，當按下SB1時，KM1斷電，KM2得電自鎖，KT得電，電動機能耗制動。制動后，KT延時時間到，其延時觸頭斷開，KM2斷電，解除自鎖，KT斷電，電動機脫離直流電源，制動過程結(jié)束。,能耗制動作用的強弱與通入直流的大小和電動機轉(zhuǎn)速有關(guān)，在同樣的轉(zhuǎn)速下，電流越大制動作用越強，一般取直流電流為電動機空載電流的3-4倍左右，電流過大將使定子繞組過熱。 能耗制動比較緩和、平穩(wěn)、準確、功耗小，但在低速時制動不十分迅速

14、。適用于電動機容量不太大，要求制動平穩(wěn)和起制動頻繁的場合，需要配置一套整流設備。,45,2.反接制動控制電路 反接制動是利用改變異步電動機定子繞組上三相電源的相序，使定子產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場作用于轉(zhuǎn)子上而產(chǎn)生的強力制動。 反接制動時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動力大，對設備沖擊大，通常僅適用于l0kW以下的小容量電動機。為減小制動電流，通常要求在電動機主電路中串接一定的電阻，這個電阻稱為反接制動電阻。另外，當反接制動到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零時，必須及時切除電源，以防止反向再起動。 下圖為使用速度繼電器BV實現(xiàn)該種控制的典型電路。,46,電動機正常運轉(zhuǎn)時，BV觸頭閉合。按下停止按

15、鈕SB1，電動機串接電阻反接制動。當制動到電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于100rmin時，BV觸頭斷開，KM2斷電，制動過程結(jié)束。,47,電動機正常運轉(zhuǎn)時，BV觸頭閉合，由于SB1、KM2兩觸頭是斷開的，所以KM2線圈未得電。當按下停止按鈕SB1時，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，電動機串接電阻反接制動。當制動到電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于100rmin時，BV觸頭斷開，KM2斷電，使電動機脫離電源，制動過程結(jié)束。,48,2-5 其他基本控制電路,機床連續(xù)運轉(zhuǎn)即是長動。但在試車調(diào)整及快速移動時，需要點動。長動可用自鎖電路實現(xiàn)，取消自鎖觸頭或使自鎖觸頭不起作用就是點動。如右圖所

16、示。 a)圖為用按鈕實現(xiàn)長動與點動的控制電路； b)圖為用開關(guān)SA實現(xiàn)長動與點動轉(zhuǎn)換的控制電路； c)圖為用中間繼電器實現(xiàn)長動與點動的控制電路。,一、連續(xù)工作(長動)與點動控制,長動與點動控制電路,49,QS,FR,方法一：用復合按鈕。,4、點動+長動（連續(xù)運行）,SB3：點動 SB2：連續(xù)運行,控制 關(guān)系,主電路,控制電路,50,方法二：加中間繼電器（KA）。,FR,51,按鈕實現(xiàn)轉(zhuǎn)換,52,53,以下控制電路能否實現(xiàn)即能點動、 又能連續(xù)運行,思考,不能點動！,54,二、多（地）點控制 較大型機床及設備為操作方便，常要求能在機床的多個地點進行控制。 其實現(xiàn)方法：將分散在各操作站上的起動按鈕引

17、線并聯(lián)起來，停止按鈕引線串聯(lián)連接。右圖為三地點控制，SB1為急停按鈕，用于緊急情況下停車操作。,多地點控制電路,55,例如：甲、乙兩地同時控制一臺電機。,方法：兩起動按鈕并聯(lián)；兩停車按鈕串聯(lián)。,二、多地點控制,56,多地點控制電路,57,四、順序起動控制 機床控制電路中，經(jīng)常要求電動機按順序起動。如某機床主軸必須在油泵工作后才能起動；龍門刨床工作臺移動時，導軌內(nèi)須有充足的潤滑油；銑床主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺方可移動等，都要求電動機有順序地起動工作。右圖為兩臺電動機順序起動的控制電路。,58,控制要求： 1. M1 起動后，M2才能起動 2. M2 可單獨停,定時控制例二：順序控制,59,順序控制電路

18、（1）：兩電機只保證起動的先后順序，沒有延時要求。,控制電路,60,順序控制電路(2)：M1起動后，M2延時起動。,61,實現(xiàn)M1起動后M2延時起動的順序控制，用以下電路可不可以？,不可以！ 繼電器、 接觸器的線 圈有各自的 額定值， 線圈不能串 聯(lián)。,62,順序起動控制,63,五、雙速異步電動機的調(diào)速控制 多速電動機常用來改善機床的調(diào)速性能和簡化機械變速裝置。根據(jù)電動機轉(zhuǎn)速公式 式中，s為轉(zhuǎn)差率，f為電源頻率，p為定子極對數(shù)。 調(diào)速方法有： a.改變極對數(shù)p變極調(diào)速； b.改變轉(zhuǎn)差率S串級調(diào)速； c.改變頻率f變頻調(diào)速。 若改變定子繞組的磁極對數(shù)p，就可改變電動機轉(zhuǎn)速。在多速電機中，就是通過改變繞組的連接方法來改變磁極對數(shù)的。