機(jī)床電氣控制線路的基本環(huán)節(jié).ppt

1、新授內(nèi)容:,3、電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,4、電動機(jī)的制動控制,5、電動機(jī)的其它環(huán)節(jié),2、電動機(jī)的起動控制,1、電氣原理圖的畫法和閱讀方法,第2章 電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié),學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、會讀電氣原理圖和元件索引方法的使用； 2、掌握自鎖、互鎖等基本概念及技能； 3、掌握三相異步電動機(jī)的啟動和制動方法。 重點(diǎn)：各基本線路的工作過程及其中應(yīng)用的一些基本環(huán)節(jié)。 難點(diǎn)：順序控制、多地點(diǎn)控制等各種典型電路的組成。,5,電氣控制系統(tǒng)組成：,電氣控制系統(tǒng)的作用：,實(shí)現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、正反轉(zhuǎn)、制動、調(diào)速和保護(hù)，滿足生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。,由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(guān)等按

2、不同連接方式組合而成的。,電氣控制系統(tǒng)圖,電氣原理圖,電氣設(shè)備安裝圖,電氣設(shè)備接線圖,主電路,控制電路,照明和顯示電路, 繪制電氣控制線路圖，必須使用國家統(tǒng)一規(guī)定的電氣圖形符號 和文字符號。,2.1電氣控制線路的繪制,相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：,5,GB47281985電氣圖常用圖形符號 GB52261985機(jī)床電氣設(shè)備通用技術(shù)條件 GB71591987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則 GB69881986電氣制圖 GB50941985電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號 ,注：圖形符號和文字符號,5,圖形符號,文字符號,符號要素,一般符號,限定符號,基本文字符號,輔助文字符號,補(bǔ)助文字符號,單字母符號,雙字母符號,5,電氣

3、設(shè)備安裝圖,表示電氣控制系統(tǒng)中各電器元件的實(shí)際安裝位置。,電氣設(shè)備接線圖,表示各電氣設(shè)備之間實(shí)際接線情況。,電氣原理圖繪制原則,1）原理圖一般分主電路和控制電路兩部分：主電路用粗線條畫在原理圖的左邊；控制電路用細(xì)線條畫在原理圖的右邊。 2）電路圖中各電氣元器件，采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定符號繪出。 3）需要測試和拆、接外部引出線的端子，應(yīng)用圖形符號“空心圓”表示。電路的交叉連接點(diǎn)用“實(shí)心圓”表示。 4）采用電器元件展開圖的畫法。同一電器元件的各部件可不畫在一起，但文字符號要相同，如KM1 、KM2等。,電氣原理圖,5）所有按鈕、觸點(diǎn)均按原始狀態(tài)畫出。 注意：“原始狀態(tài)”的含義： 對接觸器、繼電器等是指線

4、圈不通電時的觸點(diǎn)狀態(tài)。 對按鈕、行程開關(guān)是指沒有受到外力時的觸點(diǎn)位置。 對主令控制器是指手柄置于“零位”時的觸點(diǎn)位置。 6）控制電路的分支電路，原則上按動作順序和信號流自上而下或自左至右的原則繪制。 7）電路圖應(yīng)按主電路、控制電路、照明電路、信號電路分開繪制。 8）當(dāng)圖形垂直放置時，電路中各元器件觸點(diǎn)圖形符號以“左開右閉”繪制，即垂線左側(cè)的觸點(diǎn)為動合（常開）觸點(diǎn)，垂線右側(cè)的觸點(diǎn)為動斷（常閉）觸點(diǎn)。當(dāng)圖形為水平放置時以“上開下閉”繪制，即在水平線上方的觸點(diǎn)為動合（常開）觸點(diǎn)，在下方的觸點(diǎn)為動斷（常閉）觸點(diǎn)。,技術(shù)數(shù)據(jù)的標(biāo)注： 熔斷器熔體的額定電流 熱繼電器的動作電流范圍及其整定值 導(dǎo)線截面積,C

5、W6132型車床電氣原理圖,繼電器、接觸器線圈與觸頭對應(yīng)位置的索引,接觸器各欄的含義如下：,繼電器各欄的含義如下：,注：未使用的觸頭用“X”表示。,注：電氣原理圖閱讀分析的方法,1先機(jī)后電。 2先主后輔。 3化整為零。 4集零為整。 5總結(jié)檢查。,2.2 三相異步電動機(jī)的啟動控制,三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu),1、定子,由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。,A -X、B -Y 、C- Z,定子鐵心：,三相繞組：,定子作用：,i 0 首端流入，尾端流出。,i 0 尾端流入，首端流出。,()電流入,()電流出,規(guī)定：,合成磁場是一個旋轉(zhuǎn)的磁場。 一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360。,結(jié)論：,2、轉(zhuǎn)子,鼠籠型異步電

6、動機(jī)：,繞線型異步電動機(jī)：,定子三相繞組通入三相交流電。,方向:順時針,磁生電,感應(yīng)電動勢 E20,電生磁,電磁力,電磁力F,電磁轉(zhuǎn)矩T,轉(zhuǎn)動原理：,直接起動控制線路,D,6,5,開關(guān)控制,1手動控制,特點(diǎn):,電氣原理圖：,應(yīng)用:,控制小型臺鉆和砂輪機(jī)。,2. 點(diǎn)動控制,應(yīng)用：,常用于車床拖板箱快速 移動的電機(jī)控制。,保護(hù)環(huán)節(jié)：,短路保護(hù),控制電路 短路保護(hù),主電路 短路保護(hù),工作原理：,電氣原理圖：,短路保護(hù) ：FU1、FU2,過載保護(hù) ：FR,3. 接觸器自鎖控制,工作原理,保護(hù)環(huán)節(jié),電氣原理圖,自鎖環(huán)節(jié),工作過程,開關(guān)切換,長動與點(diǎn)動混合控制,按鈕切換,中間繼電器切換,（1）點(diǎn)動控制電路

7、 按按鈕時電機(jī)轉(zhuǎn)動，松開時停止工作。 1）無自鎖觸點(diǎn) 2）無過載保護(hù)（短時工作）,（2）長動控制電路 正常加工時連續(xù)不斷的工作，有自鎖。 自鎖（自保持）：依靠接觸器自身輔助觸點(diǎn)而使其 線圈保持通電。,總結(jié)點(diǎn)動和長動控制的區(qū)別。,練習(xí)：,分析下列控制電路分別實(shí)現(xiàn)什么控制？,工作過程,2.3 其他典型控制環(huán)節(jié),多條件控制 聯(lián)鎖控制 工作循環(huán)自動控制,一、多條件控制,特點(diǎn),工作原理,多地控制：起動按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)； 多人控制：起動按鈕串聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)。,動畫演示,主電路實(shí)現(xiàn)順序控制,控制電路實(shí)現(xiàn)順序控制,要求幾臺電動機(jī)的啟動或停止按一定的先后順序來完成的控制方式。,二、聯(lián)鎖（順序）控制,順序

8、啟動同時停止控制,順序啟動逆序停止控制,順序啟動同時停止控制,特點(diǎn),電氣原理圖,控制電路,要求接觸器1動作后接觸器2才能動作，則將接觸器1的常開觸點(diǎn)串接在接觸器2的線圈電路。,動畫演示,順序啟動逆序停止控制,電氣原理圖,特點(diǎn),控制電路,要求接觸器2停止后接觸器1才能停止，則將接觸器2的常開觸點(diǎn)并接在接觸器1的停止按鈕兩端。,作業(yè)：動力頭自動循環(huán)控制,SQ1,動力頭1,動力頭2,SQ2,SQ4,SQ3,a,b,d,c,M1,M2,運(yùn)動示意圖,電氣原理圖,(a) 主電路,(b) 控制電路,電動機(jī)原理：,改變電動機(jī)三相電源的相序，可改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。,2.4 三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,1.倒順

9、開關(guān)控制正反轉(zhuǎn),5.5KW以下的電動機(jī)電路 直接控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)。,特點(diǎn),電氣原理圖,應(yīng)用,控制電路,用倒順開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源調(diào)相。,倒順開關(guān),2.按鈕控制正反轉(zhuǎn),主電路,KM2,控制電路,正轉(zhuǎn)按鈕,反轉(zhuǎn)按鈕,工作原理,缺點(diǎn)：,(1) 基本控制電路,容易造成相間短路。,控制電路,工作原理,(2) 接觸器互鎖控制,電氣互鎖,優(yōu)點(diǎn)：,工作安全可靠。,缺點(diǎn)：,操作不便。,主電路,控制電路,工作原理,優(yōu)點(diǎn)：,(3) 雙重互鎖控制,安全可靠，操作 方便。,主電路,動畫演示,知識回顧,1、常用低壓電器有哪些。 2、繪制電氣原理圖的原則。 2、電動機(jī)的直接起動控制線路 。,自鎖環(huán)節(jié),優(yōu)點(diǎn)：,思考：只有機(jī)械互鎖環(huán)節(jié)

10、可以嗎？,操作方便。,缺點(diǎn)：,易產(chǎn)生故障。,電氣原理圖,龍門刨床加工,3.工作循環(huán)自動控制,工作臺運(yùn)動方向,擋塊1,擋塊2,圖7 工作臺往復(fù)循環(huán)控制,SQ1,SQ3,SQ2,SQ4,運(yùn)動示意圖,電氣原理圖,動畫演示,知識回顧：,1、籠型異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的工作原理是什么？ “正- 停-反”和“正-反-停”控制線路有什么區(qū)別？ 2、籠型異步電動機(jī)常用的降壓起動方法有幾種？,降壓起動的方法,定子繞組串電阻（電抗）起動,自耦變壓器降壓起動,Y降壓起動,降壓起動的實(shí)質(zhì),起動時減小加在定子繞組上的電壓， 以減小起動電流； 起動后再將電壓恢復(fù)到額定值，電動機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。,2.4 降壓起動控制線路,1、

11、定子串電阻降壓起動,電氣原理圖,工作原理,適合場合,在中小型生產(chǎn) 機(jī)械中應(yīng)用廣泛。,動畫演示,2、星形三角形降壓起動,線電壓：兩相繞組首端之間的電壓， 用U1表示；,相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓， 用U相表示。,對于星形接法：,對于三角形接法：,線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；,相電流：每相繞組的電流，用I相表示。,工作原理,降壓起動時的電流為直接起動時的,起動,正常運(yùn)行,星形接法：,三角形接法：,電氣原理圖,適合場合,只能用于正常運(yùn)行時 為形接法的電動機(jī)。,控制電路,動畫演示,3、自耦變壓器降壓起動,工作原理,適合場合,起動時，定子繞組接入自耦變壓器，得到自耦變壓器二次側(cè)電壓；正常

12、運(yùn)行時切除自耦變壓器。,適用于不頻繁起動、容量在30kw以下的設(shè)備。,正常運(yùn)行時定子繞組接成星形的籠型異步電動機(jī)。,電氣原理圖,定子串自耦變壓器降壓啟動動畫演示,動畫演示,起動轉(zhuǎn)矩大，設(shè)備投入較高。,電動機(jī)容量較大，要求限制對電網(wǎng)的沖擊電流。,串自耦變壓器,起動電流和起動轉(zhuǎn)矩為正常工作時的1/3。,額定電壓為380V，正常工作時為接法的電動機(jī)，輕載或空載起動。,Y-起動,線路簡單、價格低、電阻消耗功率大，起動轉(zhuǎn)矩小。,電動機(jī)容量大于10KW，起動次數(shù)不太多的場合。,定子串電阻,不需起動設(shè)備，但起動電流大。,電動機(jī)容量小于10KW,直接,特點(diǎn),適用范圍,起動方法,起動方法總結(jié),停機(jī)制動類型,常用

13、的電氣制動,反接制動,能耗制動,電磁機(jī)械制動-電磁鐵操縱機(jī)械進(jìn) 行制動。,電氣制動-電動機(jī)產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的力矩來進(jìn)行制動。,2.5 電動機(jī)制動控制線路,機(jī)械制動控制,電磁抱閘結(jié)構(gòu)示意圖,電磁抱閘電控原理圖,消耗的能量小，其制動電流要小得多； 適用于電動機(jī)能量較大，要求制動平穩(wěn) 和制動頻繁的場合； 能耗制動需要直流電源整流裝置。,1、能耗制動控制,原理： 電動機(jī)脫離三相交流電源后，在定子繞組加 直流電源，以產(chǎn)生起阻止旋轉(zhuǎn)作用的靜止磁 場，達(dá)到制動的目的。,n,F,轉(zhuǎn)子,T,n0=0,F,特點(diǎn)（與反接制動相比）,單向運(yùn)行接觸器,變壓器,橋式整流電路,（1）單向能耗制動控制,能耗制動接觸

14、器,按時間原則控制,按速度原則控制,正轉(zhuǎn)接觸器,反轉(zhuǎn)接觸器,（2）可逆運(yùn)行能耗制動控制,制動電阻的接線方法,2、反接制動控制,原理：,要求：,對稱接法,不對稱接法,改變電動機(jī)電源相序，使定子繞組產(chǎn)生反向的 旋轉(zhuǎn)磁場，形成制動轉(zhuǎn)矩。,10kW以上電動機(jī)的定子電路中串入反接制動電 阻，轉(zhuǎn)速接近于零時，及時切斷反相序電源,防 止反向再起動。,電氣原理圖,速度繼電器,工作原理,（1）單向反接制動控制,（2）可逆運(yùn)行反接制動控制,控制電路,設(shè)備簡單,制動迅速，準(zhǔn)確性差，制動沖擊力強(qiáng)。,制動效果顯著，但有沖擊，能耗較大，用于制動不頻繁的設(shè)備，如銑床、鏜床和中型車床的主軸制動。,反接制動,制動準(zhǔn)確度高，但制

15、動力較弱，需直流電源，設(shè)備投入費(fèi)用高。,要求平穩(wěn)制動，停位準(zhǔn)確的場合。如磨床、龍門刨床及組合機(jī)床的主軸定位等。,能耗制動,特點(diǎn),適用范圍,制動方法,能耗制動與反接制動對比,改變電源頻率f 改變轉(zhuǎn)差率s 改變磁極對數(shù)p,2.6 雙速電動機(jī)高低速控制線路,旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。,轉(zhuǎn)速表達(dá)式：,調(diào)速方法：,旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P,1、變極式電動機(jī)的接線方式,低速接法（4極）,高速YY接法（2極）,懸空不接,Y點(diǎn),電源相序反接,-YY連接,低速接法（4極）,高速YY接法（2極）,懸空不接,Y點(diǎn),電源相序反接,Y-YY連接,2、雙速異步電動機(jī)按鈕控制調(diào)速

16、,電氣原理圖,復(fù)合按鈕實(shí)現(xiàn)高低速控制,開關(guān)實(shí)現(xiàn)高低速控制,3、雙速異步電動機(jī)時間繼電器控制調(diào)速,電氣原理圖,保護(hù)環(huán)節(jié)有,2.7 電動機(jī)的保護(hù)環(huán)節(jié),短路保護(hù) 過載保護(hù) 過電流保護(hù) 零電壓與欠電壓保護(hù) 弱磁保護(hù),原因： 短路電流會引起電氣設(shè)備絕緣損壞或產(chǎn)生強(qiáng)大的電動力，使電氣設(shè)備損壞，因此必須迅速切斷電源。 措施：采用熔斷器或自動空氣開關(guān) 熔斷器：短路時自動熔斷，適用于準(zhǔn)確度和自動化程度較差的系統(tǒng)中。 自動空氣開關(guān)：具有短路、過載和欠壓保護(hù)，能三相同時切斷，用于要求較高的場合。,一、短路保護(hù),原因：電動機(jī)長期超載運(yùn)行，溫升超允許值，絕緣材料變脆，使電機(jī)壽命減少或損壞。 措施：在主電路中串接熱繼電器

17、 過載保護(hù)不能代替短路保護(hù) （熱元件存在熱慣性，電路發(fā)生短路時無法瞬時動作）， 有過載保護(hù)還需要有短路保護(hù)。 熔斷器熔體的額定電流不應(yīng)超過4倍熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流。,二、過載保護(hù),原因：電動機(jī)不正確的起動和過大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（導(dǎo)致電機(jī)過電流）引起的，一般比短路電流小。如電動機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)、啟動、制動的重復(fù)短時工作。 措施： 對于三相籠型異步電動機(jī)，短時過電流不會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，故一般不采用過電流保護(hù)，而采用短路保護(hù)。 對于直流電動機(jī)和繞線式異步電動機(jī)控制線路，一般采用過電流繼電器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。一般過電流的動作值為啟動電流的1.2倍。,三、過電流保護(hù),零電壓保護(hù)： 為防止電網(wǎng)失電后恢復(fù)供電時電動機(jī)自行

18、起動的保護(hù)。 常用電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)零壓保護(hù)。 欠壓保護(hù)： 在電源電壓降到一定允許值以下時將電源切斷。 一般采用欠電壓繼電器來實(shí)現(xiàn)欠壓保護(hù)。 欠壓和零壓保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)： 防止電動機(jī)低壓運(yùn)行。 避免多臺電動機(jī)同時起動造成的電網(wǎng)電壓波動。 防止在電源恢復(fù)時，電動機(jī)突然起動運(yùn)行而造成設(shè)備和人身事故。,四、零電壓與欠電壓保護(hù),電路保護(hù)環(huán)節(jié),SB,1,KM,SB,SB,2,2,FR,FR,KM,SB,1,KM,SB,SB,2,2,FR,FR,KM,FR,FR,KM,KM,FU,FU,Q,Q,3,M,.,.,FR,FR,KM,KM,FU,FU,Q,Q,3,M,.,.,用于直流電動機(jī)。 電動機(jī)磁通的過度減少會引起電動機(jī)的超速甚至發(fā)生“飛車