基于模块化的数控维修 数控机床常用电气元件的故障及排除.pptx

第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除1 机电控制关系机电控制关系 电气元件的特性识别电气元件的特性识别 电子元件的特性识别电子元件的特性识别 继电接触基本控制电路继电接触基本控制电路4 41 12 23 3 电动机控制保护环节电动机控制保护环节5 5基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修第1页/共51页 机电控制关系2基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修第三章第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除数控机床常用电气元件的故障及排除 电气控制系统图：将相关电气元件及其连接，用一定的图形符号表达出来，包含以上三类。11.2电气原理图1.3电气元件布置图1.4电气安装接线图/表1.1电气控制与机械动作的关系第2页/共51页1.1 电气控制与机械动作关系3基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修 机电控制关系交流电压1200V、直流电压1500V，在电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器；低压电器主要用于低压配电电路、动力装置中，对电路和设备起保护（短路、热跳、漏电）、通断、转换电源或转换负载作用。控制电路中用作发布命令或控制程序的开关电器(电气传动控制中控制器、电动机启/停/正反转兼作过载保护的启动器)、电阻器与变阻器(不断开电路情况下可分级或平滑地改变电阻值)、操作电磁铁、中间继电器(速度继电器与时间继电器)等执行电器控制电路输出的负载，其电源的通断由接触器或继电器的触头来完成；如电动机、电磁抱闸制动、电磁阀与电磁离合器等。第3页/共51页电器元件的特性识别4基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修22.1熔断器2.2开关电气2.3低压断路器2.4接触器2.5继电器2.6主令电器2.7执行电器第三章第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除数控机床常用电气元件的故障及排除实质：分析电路中电器元件的作用（特实质：分析电路中电器元件的作用（特性）。按性）。按“识别电路符号识别电路符号 实物判别实物判别 修理或更换修理或更换”步骤，快速、准确地测出步骤，快速、准确地测出电路中的故障元件，修理或更换之，完电路中的故障元件，修理或更换之，完成故障电路的检修。成故障电路的检修。第4页/共51页2.1 熔断器5电气元件的特性识别 俗称保险丝俗称保险丝/管，一种管，一种利用电流热效应导体热熔利用电流热效应导体热熔断原理、应用广泛的短路断原理、应用广泛的短路保护、过载保护、过载/过流保护电器；过流保护电器；串接在单相断路器前或开串接在单相断路器前或开关电路交流电源的输入端，关电路交流电源的输入端，当电路短路或严重过载时，当电路短路或严重过载时，电流变大，熔体温度达到电流变大，熔体温度达到熔断温度而自动熔断，切熔断温度而自动熔断，切断被保护电路。断被保护电路。过电流不太大时，熔体慢慢熔断，金属蒸汽增多使保险管内呈白雾状；瞬间过电流极大时，熔体的熔断点必呈光亮的烧结点，管壁发黑，则所在电路必严重短路。对于开关电路：管内呈白雾状可能是半桥中个别开关管不良或击穿(一般不易查)造成局部短路；管壁发黑高压滤波电容击穿或整流管击穿造成严重的短路故障。万用表欧姆档测量不通万用表欧姆档测量不通第5页/共51页2.2 开关电器6电气元件的特性识别1、刀开关（闸刀开关）、刀开关（闸刀开关）QS接通接通/断开长期工作的设备电源。断开长期工作的设备电源。2、转换开关（组合开关）SA电源的引入开关1-操作手柄；2-触刀；3-支座；4-绝缘底板；第6页/共51页2.3 低压断路器7电气元件的特性识别 低压断路器相当于把手动开关、低压断路器相当于把手动开关、热继电器、电流继电器、电压继电热继电器、电流继电器、电压继电器等组合在一起的一种应用较广的器等组合在一起的一种应用较广的保护型电器元件。用于配电线路、保护型电器元件。用于配电线路、电动机的不频繁启电动机的不频繁启/停控制和漏电保停控制和漏电保护。当电源欠电压护。当电源欠电压(导致欠压脱扣导致欠压脱扣)、过流过流/过载过载/短路短路(导致过流脱扣导致过流脱扣)、异、异常温升常温升(如通风不良导致热脱扣如通风不良导致热脱扣)或漏或漏电时，自动切断电路。电时，自动切断电路。第7页/共51页2.3 低压断路器8电气元件的特性识别主触点主触点1串联在被控电路中；串联在被控电路中；操作手柄操作手柄4扳到合闸位置，搭扣扳到合闸位置，搭扣3勾住锁键勾住锁键2，主，主触头触头1闭合，电路接通；闭合，电路接通；因触头连杆被锁钩锁住，触头保持闭合状态；因触头连杆被锁钩锁住，触头保持闭合状态；同时分断弹簧同时分断弹簧13被拉长，为分断作准备；被拉长，为分断作准备；瞬时过电流脱扣器（磁脱扣）瞬时过电流脱扣器（磁脱扣）12的线圈串联于的线圈串联于主电路，电流正常时，衔铁主电路，电流正常时，衔铁11吸力不够，处于吸力不够，处于打开位置；打开位置；电路电流超过规定值，电磁吸力增加，衔铁电路电流超过规定值，电磁吸力增加，衔铁11吸合，通过杠杆吸合，通过杠杆5使搭扣使搭扣3脱开，主触点脱开，主触点1在弹簧在弹簧13作用下切断电路，即瞬时过电流或短路保护；作用下切断电路，即瞬时过电流或短路保护；当电路失压或电压过低时，欠压脱扣器当电路失压或电压过低时，欠压脱扣器8的衔铁的衔铁7释放，同样由杠杆释放，同样由杠杆5使搭扣使搭扣3脱开，起欠压、失脱开，起欠压、失压保护；压保护；当电源恢复正常时，重新合闸工作。当电源恢复正常时，重新合闸工作。长时间过载使过流脱扣器长时间过载使过流脱扣器12的双金属片式（热的双金属片式（热脱扣）脱扣）10弯曲，同样由杠杆弯曲，同样由杠杆5使搭扣使搭扣3脱开，起脱开，起过载（过流）保护。过载（过流）保护。1-主触点；2-锁键；3-搭扣；4-操作手柄；5-杠杆；6-弹簧；7-衔铁；8-欠压脱扣器；9、10-热脱扣；11-衔铁；12-磁脱扣；13-弹簧；第8页/共51页2.4 接触器9电气元件的特性识别 控制电动机启动、反转、制动和调速的、不可取代的、可实控制电动机启动、反转、制动和调速的、不可取代的、可实现远距离自动控制的一种低压电器，是电力拖动控制系统中最重要、现远距离自动控制的一种低压电器，是电力拖动控制系统中最重要、最常用的控制电器之一。电磁式结构接触器的应用最广泛；有最常用的控制电器之一。电磁式结构接触器的应用最广泛；有CZ0/CZ18系列直流接触器、系列直流接触器、CJ20/CJX1系列交流接触器（交流负系列交流接触器（交流负载频繁动作时宜用直流线圈的交流接触器）两类。载频繁动作时宜用直流线圈的交流接触器）两类。常见故障：不闭合、噪声与温升（灭弧室不良）、触头电磨损、线圈烧毁、电磁铁的分磁环断裂、辅助触头不可靠及断电后因剩磁而不释放。第9页/共51页2.5 继电器10电气元件的特性识别 1）作用：将控制回路中特定形式的输入信号（电流、电压、）作用：将控制回路中特定形式的输入信号（电流、电压、温度或压力等）转变为其触点开合的一种传递信号的电器元件，能温度或压力等）转变为其触点开合的一种传递信号的电器元件，能对系统的各种状态对系统的各种状态/参数进行判断和逻辑运算。参数进行判断和逻辑运算。2）组成：继电器由输入电路（感应元件）和输出电路（执行）组成：继电器由输入电路（感应元件）和输出电路（执行元件）组成，不需灭弧装置（触点电流元件）组成，不需灭弧装置（触点电流5A）；当感应元件中的外）；当感应元件中的外激励输入量激励输入量电流电流/电压电压/温度温度/压力等，变化到规定值时，执行元压力等，变化到规定值时，执行元件阶跃响应，继电器接通件阶跃响应，继电器接通/断开，而实现某种控制目的。（见下图）断开，而实现某种控制目的。（见下图）3）继电器故障主要有：触点不接通）继电器故障主要有：触点不接通/不断开两种极限状态（即不断开两种极限状态（即接触不良接触不良/分断不良）。分断不良）。继电器机构组成及输入、输出图第10页/共51页2.5 继电器114）分类：按反映信号的种类分为电流继电器、电压继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器、光继电器、声继电器等；按动作原理分为电磁式（如电流/电压/中间/时间继电器）、感应式、电动式和电子式；按动作时间分为瞬时动作和延时动作；按功能分为控制继电器（如中间继电器、时间继电器、电流继电器、电压继电器等）和保护继电器（如热继电器、欠压继电器、过电流继电器等）。电气元件的特性识别第11页/共51页中间继电器12 起中间转换和传递作用：当其它继电器触点数或触点容量不起中间转换和传递作用：当其它继电器触点数或触点容量不够时，借助中间继电器扩大触点数或触点容量。有交流中间继电器、够时，借助中间继电器扩大触点数或触点容量。有交流中间继电器、交直流两用中间继电器；外壳上有交直流两用中间继电器；外壳上有“复位复位”键，以解除它的键，以解除它的“自锁自锁”（因电网不稳，触点开断后不能自行再接触（因电网不稳，触点开断后不能自行再接触即线圈不能自行上即线圈不能自行上电）；是电压继电器的一种。电）；是电压继电器的一种。2.5 继电器第12页/共51页时间继电器132.5 继电器a)-线圈一般符号；b)-通电延时线圈；c)-断电延时线圈；d)-延时闭合常开触点；e)-延时断开常闭触点；f)-延时断开常开触点；g)-延时闭合常闭触点；h)-瞬动常开触点；i)-瞬动常闭触点；实现触点延时接通实现触点延时接通/断开的控制继电器（即断开的控制继电器（即外部激励输入外部激励输入 继电继电器线圈通电器线圈通电/断电断电 预先设定值延时预先设定值延时 触点闭合触点闭合/断开断开 控制电路控制电路），早），早期机电系统应用的是空气阻尼式传统时间继电器，目前为新型电子期机电系统应用的是空气阻尼式传统时间继电器，目前为新型电子式时间继电器（如晶体管式时间继电器和数字式时间继电器）。式时间继电器（如晶体管式时间继电器和数字式时间继电器）。注意：接通注意：接通/分断其线圈电源时方可调节延时值分断其线圈电源时方可调节延时值第13页/共51页电流继电器142.5 继电器 外激励输入量为直流电流外激励输入量为直流电流/交流电流，其线圈串接在被测电路交流电流，其线圈串接在被测电路中，反映电路电流的变化。中，反映电路电流的变化。第14页/共51页电压继电器152.5 继电器 外激励输入量为直流电压外激励输入量为直流电压/交流电压，其线圈并联于被测电路，交流电压，其线圈并联于被测电路，反映电路电压的变化。有过电压继电器（额定电压反映电路电压的变化。有过电压继电器（额定电压110115以上）、欠电压继电器（额定电压以上）、欠电压继电器（额定电压4070%）和零电压继电器）和零电压继电器（额定电压（额定电压525）。）。第15页/共51页热继电器162.5 继电器 利用电流热效应和金属材料热膨胀系数差异的原理，来避免利用电流热效应和金属材料热膨胀系数差异的原理，来避免三相交流电动机长时间过载（发热将烧毁绕组）的一种保护型继电三相交流电动机长时间过载（发热将烧毁绕组）的一种保护型继电器。要配合短路保护器器。要配合短路保护器(熔断器、接触器、断路器与漏电保护装置熔断器、接触器、断路器与漏电保护装置)一起使用，常采用三相自带断相保护的组合型热继电器。据电动机一起使用，常采用三相自带断相保护的组合型热继电器。据电动机的额定电流确定其型号、热元件额定电流等级。的额定电流确定其型号、热元件额定电流等级。第16页/共51页2.6 主令电气17电气元件的特性识别 用于发送控制指令的电器称为主令电器，常用主令用于发送控制指令的电器称为主令电器，常用主令电器有控制按钮、电器有控制按钮、行程开关行程开关、接近开关接近开关等。等。1）控制按钮 通常用作短时接通通常用作短时接通/断开小电流控制电路的开关，由按钮帽、断开小电流控制电路的开关，由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳等组成的具有常开、常闭触点的复合式复位弹簧、桥式触点和外壳等组成的具有常开、常闭触点的复合式结构。指示灯式按钮内可装入信号灯显示信号，红色紧急式按钮装结构。指示灯式按钮内可装入信号灯显示信号，红色紧急式按钮装有蘑菇形钮帽。有蘑菇形钮帽。常开 常闭 复合第17页/共51页行程开关182.6 主令电气 也称限位开关，用于控制运动部件的运动方向、行程大小或位也称限位开关，用于控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护的有触点自动控制开关；机械式（按钮式置保护的有触点自动控制开关；机械式（按钮式/滑轮式）行程开关滑轮式）行程开关工作时，由挡块与行程开关的滚轮工作时，由挡块与行程开关的滚轮/触杆碰撞，使触点接通触杆碰撞，使触点接通/断开。断开。a)-按钮式行程开关；b)-单滑轮式行程开关；c)-双滑轮行程开关；第18页/共51页接近开关192.6 主令电气 当某物体与之感应头接近到一定距离时，就发出动作信号的一当某物体与之感应头接近到一定距离时，就发出动作信号的一种非接触式种非接触式/无触点的行程开关，用于一般行程控制、限位保护、高无触点的行程开关，用于一般行程控制、限位保护、高速记数、测速、液面控制等。其工作电压有交流、直流两种，输出速记数、测速、液面控制等。其工作电压有交流、直流两种，输出形式有两线、三线和四线三种；外形有方型、圆型、槽型和分离型形式有两线、三线和四线三种；外形有方型、圆型、槽型和分离型等多种。等多种。第19页/共51页电子元件的特性识别20基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修33.1电阻3.2电容3.3晶体二极管3.4晶体三极管第三章第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除数控机床常用电气元件的故障及排除第20页/共51页继电接触基本控制电路21基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修44.1电动机控制的基本环节4.2按连锁控制的基本规律4.3按控制过程变化参量控制的基本规律第三章第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除数控机床常用电气元件的故障及排除电气控制的两大基本规律电气控制的两大基本规律第21页/共51页4.1 电动机控制的基本环节22基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修继电接触基本控制电路降压起动控制线路可逆运行控制线路（正、反转）多地控制线路点动控制线路起动、停止控制线路（及自锁）电动机制动控制线路第22页/共51页起动停止控制线路（自锁）23合上低压断路器合上低压断路器QF，引入三相电源；，引入三相电源；按下起动按钮按下起动按钮SB2，交流接触器，交流接触器KM的线圈通电，的线圈通电，KM的主触点闭合，电的主触点闭合，电动机动机M电源接通、直接起动运转。电源接通、直接起动运转。同时，与起动按钮同时，与起动按钮SB2并联的接触器并联的接触器KM的常开触点闭合，接触器的常开触点闭合，接触器KM自锁；自锁；手松开起动按钮，手松开起动按钮，SB2自动复位，但自动复位，但接触器接触器KM的线圈继续通电，电动机的线圈继续通电，电动机M连续运行。连续运行。按下停止按钮按下停止按钮SB1，接触器，接触器KM的线的线圈断电释放，圈断电释放，KM的三个常开主触点的三个常开主触点断开，切断三相电源，电动机断开，切断三相电源，电动机M停止停止运转。手松开停止按钮，运转。手松开停止按钮，SB1复位虽复位虽为常闭状态，但为常闭状态，但KM的自锁常开触点的自锁常开触点已断开，已断开，KM的线圈不再得电。的线圈不再得电。第23页/共51页起动停止控制线路（自锁）244.1 电动机控制的基本环节电路的多重保护功能：a)低压断路器QF的短路保护、过载保护双重功能；b)热继电器FR的热元件串接在电动机M主回路中，对电动机的过载、缺相运行提供可靠的保护；c)接触器的失压/欠压保护电动机M正常运行过程中突然停电/电压过低，接触器没有足够吸合力而复位，电动机M停止运转；当电源恢复正常后电路不会自行启动。第24页/共51页点动控制线路25 按下按钮电动机转动工作，松开按钮电动机停止工作（即点一按下按钮电动机转动工作，松开按钮电动机停止工作（即点一下、动一下）；点动控制多用于立式数控机床横梁的上升下、动一下）；点动控制多用于立式数控机床横梁的上升/下降、主下降、主轴寸动、加工中心中轴寸动、加工中心中ATC手动控制等场合。手动控制等场合。介绍四种控制线路介绍四种控制线路第25页/共51页点动控制线路26 图图b）最基本的点动控制线路（起动按钮最基本的点动控制线路（起动按钮SB未并联接触器未并联接触器KM的自锁触点），按下起动按钮的自锁触点），按下起动按钮SB，KM线圈通电，接触器衔铁线圈通电，接触器衔铁被吸合、主触点闭合，接通三相电源，电动机被吸合、主触点闭合，接通三相电源，电动机M运转；松开起动按运转；松开起动按钮钮SB，接触器，接触器KM的线圈断电，其主触点断开，电动机的线圈断电，其主触点断开，电动机M立即停转。立即停转。第26页/共51页点动控制线路27 图图c）带转换开关带转换开关SA的点动、长动控制线路，断开转换开的点动、长动控制线路，断开转换开关关SA，由起动按钮，由起动按钮SB2进行进行点动控制点动控制；合上转换开关；合上转换开关SA，KM的自的自锁触点接入，实现锁触点接入，实现连续控制连续控制。第27页/共51页点动控制线路28 图图d）增加增加复合按钮复合按钮SB3的点动、长动控制线路，按下点的点动、长动控制线路，按下点动控制按钮动控制按钮SB3，其常闭触点先断开自锁电路、常开触点闭合，其常闭触点先断开自锁电路、常开触点闭合，KM线圈通电，接触器吸合主触点闭合，接通三相电源，电动机线圈通电，接触器吸合主触点闭合，接通三相电源，电动机M运运转；松开点动按钮转；松开点动按钮SB3，KM线圈断电，其主触点断开，电动机立线圈断电，其主触点断开，电动机立即停转；起动按钮即停转；起动按钮SB2对电动机进行连续控制。对电动机进行连续控制。第28页/共51页点动控制线路29 图图e）利用利用中间继电器中间继电器实现点动控制线路。利用点动按钮实现点动控制线路。利用点动按钮SB2控制中间继电器控制中间继电器KA，KA常开触头并联在按钮常开触头并联在按钮SB3两端以控制两端以控制接触器接触器KM，再由，再由KM控制电动机实现控制电动机实现点动点动。连续控制连续控制由按钮由按钮SB3、SB1实现。实现。点动控制线路第29页/共51页多地控制线路304.1 电动机控制的基本环节 大型数控机床，为方便操作，大型数控机床，为方便操作，常要求在两个常要求在两个/两个以上的地点进行两个以上的地点进行起、停操作，即多地控制。其控制起、停操作，即多地控制。其控制线路需用多个起动按钮和停止按钮，线路需用多个起动按钮和停止按钮，分装在需要的地方；且起动按钮的分装在需要的地方；且起动按钮的常开触点并联（逻辑常开触点并联（逻辑“或或”），停），停止按钮的常闭触点串联（逻辑止按钮的常闭触点串联（逻辑“与与”）。）。第30页/共51页可逆运行控制线路（正反转）31 数控机床中的主轴、排屑机、辅助机械手等，根据工艺要求常数控机床中的主轴、排屑机、辅助机械手等，根据工艺要求常需正、反、前、后、上、下、左、右等方向的运动，即电动机借助需正、反、前、后、上、下、左、右等方向的运动，即电动机借助正、反向接触器改变其定子绕组相序（任意交换两相）的可逆运行正、反向接触器改变其定子绕组相序（任意交换两相）的可逆运行控制。为避免正、反向接触器同时通电造成电源相间短路，正、反控制。为避免正、反向接触器同时通电造成电源相间短路，正、反向接触器得电气互锁向接触器得电气互锁彼此接触器线圈电路中串联对方接触器的彼此接触器线圈电路中串联对方接触器的常闭辅助触点（互锁触点）交替控制。常闭辅助触点（互锁触点）交替控制。第31页/共51页324.1 电动机控制的基本环节 图图a）主电路，正转接触器主电路，正转接触器KM1接通正向工作电路，电动接通正向工作电路，电动机机M正转；反转接触器正转；反转接触器KM2接通反向工作电路，电动机定子端相序接通反向工作电路，电动机定子端相序与正转相反，电动机反转。与正转相反，电动机反转。图图b）无电气互锁、存在电源短路事故的控制线路，同时无电气互锁、存在电源短路事故的控制线路，同时按下正向按钮按下正向按钮SB2、反向按钮、反向按钮SB3，接触器，接触器KM1、KM2可同时接通，可同时接通，会导致电源短路事故。会导致电源短路事故。可逆运行控制线路（正反转）第32页/共51页334.1 电动机控制的基本环节 图图c）带电气互锁的带电气互锁的“正正停停反反”可逆运行控制线路，可逆运行控制线路，按下按钮按下按钮SB2，接触器，接触器KM1动作且常开触点自锁（接触器动作且常开触点自锁（接触器KM2线圈线圈控制回路内控制回路内KM1的常闭触点断开），电动机的常闭触点断开），电动机M正转；此时再按下正转；此时再按下SB3，接触器，接触器KM2受受KM1常闭触点的互锁而不动作，可避免电源短常闭触点的互锁而不动作，可避免电源短路事故的发生。因常闭触点的自锁，不能直接反方向切换运行，需路事故的发生。因常闭触点的自锁，不能直接反方向切换运行，需要先按下停止按钮要先按下停止按钮SB1，即，即“正正停停反反”控制。控制。可逆运行控制线路（正反转）第33页/共51页344.1 电动机控制的基本环节 图图d）最常用的、带双重互锁（电气互锁、两复合按钮互最常用的、带双重互锁（电气互锁、两复合按钮互锁）的锁）的“正正反反停停”可逆运行控制线路，正转起动按钮可逆运行控制线路，正转起动按钮SB2的常的常开触点接通接触器开触点接通接触器KM1线圈，线圈，SB2的常闭触点串联在反转接触器的常闭触点串联在反转接触器KM2线圈的控制电路中锁住线圈的控制电路中锁住KM2；反转起动按钮；反转起动按钮SB3也如此。按下也如此。按下SB2/SB3时，常闭触点先断开、常开触点后闭合。切换电动机方向时，常闭触点先断开、常开触点后闭合。切换电动机方向时，不必停止按钮按时，不必停止按钮按SB1，可直接操作正反转按钮，可直接操作正反转按钮SB2/SB3实现电实现电动机的可逆运转。其中接触器动机的可逆运转。其中接触器KM1/KM2电气互锁，按钮电气互锁，按钮SB2/SB3互锁。互锁。可逆运行控制线路（正反转）第34页/共51页降压起动控制线路354.1 电动机控制的基本环节降压起动目的：减小起动电流I=U/R 电动机起动时，Ist大，线压降大 影响其它设备正常工作；要降压起动。降压起动常用方法：Y/降压起动自耦变压器降压起动转子串电阻/电抗起动软启动器法：用于电机的降压启动、停止、限流与保护。变频启动法：用于电机的启、运行、调速、停止、限流与保护。起动时接入降压元件，启动后再脱开该元件第35页/共51页Y/降压起动控制36使用场合：使用场合：仅能带小于1/3额定负载转矩的轻载、空载起动。（Y型起动电流小，转速较慢；而型是Y型电流的3倍，且转速较快）换接方法：换接方法：据“时间原则”，用时间继电器完成Y型至型的换接。保护分析：保护分析：过载、短路、失压。起动过程：起动过程：合上旋钮开关合上旋钮开关QSQS，按下，按下起动按钮起动按钮SBSB2 2 ，KM1KM1得电得电闭合并自锁；同时闭合并自锁；同时KMYKMY得得电闭合（与电闭合（与KMKM 互锁），），主电路主电路Y Y型起降压动。型起降压动。伴随着伴随着KMYKMY的得电闭合，的得电闭合，延时继电器延时继电器KTKT工作，到工作，到达设定时间后，达设定时间后，KTKT动合动合触点闭合；触点闭合；KMKM 得电闭合并自锁，且KMY分断；主电路型全压运行。降压起动控制线路延时延时闭合闭合常开常开触点触点形接法Y形接法W2W2U2U2KTKTFRFRFRFR第36页/共51页自藕变压器降压启动控制37使用场合：使用场合：可带可带1/k2（自耦变压器（自耦变压器的变比的变比k）倍额定负载转矩的容）倍额定负载转矩的容量较大电动机的起动；量较大电动机的起动；优点：优点：自耦降压自耦降压60%启动时，电机启动时，电机的启动电流仅为额定电流的的启动电流仅为额定电流的3-5倍，从而降低电压降。倍，从而降低电压降。降压起动控制线路FRFRFRFR延时闭合延时闭合常开触点常开触点延时闭合延时闭合常闭触点常闭触点起动过程：合旋钮开关QS，按下启动按钮SB2；KM1得电闭合并自锁（KM3互锁），使时间继电器KT和接触器KM2接入，且KM2自锁；自耦变压器TM工作，开始降压启动。延时至KT设定时间后，KT1断开KM1、KM2断电脱开；同时KT2闭合，KM3得电闭合并自锁，电机正常运行；直至按下停止按钮SB1。第37页/共51页转子串电阻/电抗降压启动控制38起动过程：转子先串入全部电阻，定子再加额定电压；随着转速增加，逐步切除电阻；起动完毕，切除所有电阻。如此可得到最大的启动转矩，起动电阻兼做调速电阻，且运行可靠。伴随着KM1得电，KT2得电且常开触点延时闭合，使KM2得电闭合，切除转子回路中的（R1+R2）电阻，电机二次加速启动。同理，KM3得电闭合并自锁，切除电机转子中的全部电阻，电机加速至最大转速并全速运行。降压起动控制线路延时闭合常开触点延时闭合常开触点QSQS合上旋钮开关QS，按下启动按钮SB2；KM得电闭合并自锁，电动机在转子串入全部电阻的前提下，慢速启动；伴随着KM得电，KT1得电且常开触点延时闭合，使KM1得电闭合，切除转子回路中的R1电阻，电动机一次加速启动。第38页/共51页电动机制动控制线路39 制动：给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转。制动：给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转。制动方法：机械制动（利用机械装置：电磁抱闸制动器、电磁制动方法：机械制动（利用机械装置：电磁抱闸制动器、电磁离合器等）和电力制动（利用电磁力矩：离合器等）和电力制动（利用电磁力矩：反接制动反接制动、能耗制动能耗制动、回回馈制动馈制动（用于起重机）等（用于起重机）等）。）。4.1 电动机控制的基本环节电磁抱闸制动器通电制动控制1弹簧；2衔铁；3线圈；4铁心；5闸轮；6闸瓦；7杠杆；电磁离合器制动控制正转启动按钮SB2，反转启动按钮SB3；离合器制动按钮SB1；第39页/共51页反接制动 反接制动：反接制动：电动机停机后因机电动机停机后因机械惯性仍继续旋转；此时，通过改械惯性仍继续旋转；此时，通过改变电动机主电源的相序，改变电动变电动机主电源的相序，改变电动机的旋转磁场，从而产生与电动机机的旋转磁场，从而产生与电动机旋转方向相反的电磁转矩，最终使旋转方向相反的电磁转矩，最终使电动机迅速停下来。电动机迅速停下来。因为制动瞬间电动机的转子电因为制动瞬间电动机的转子电流比启动时大许多，所以需要在流比启动时大许多，所以需要在定定子绕组中串入限流电阻子绕组中串入限流电阻R，以限制，以限制电流冲击。电流冲击。适用于制动要求迅速、系统惯适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常启动与制动的场合，性较大、不经常启动与制动的场合，如铣床、镗床、中型车床等主轴的如铣床、镗床、中型车床等主轴的制动控制。制动控制。电动机制动控制线路启动按钮启动按钮停止按钮停止按钮按下按下SB1，KM2得电闭合并自锁（得电闭合并自锁（KM1分断）分断），电机反接制动直至速度为零使，电机反接制动直至速度为零使KS断开。断开。启动按钮启动按钮停止按钮停止按钮速度原则控制的电动机反接制动按下SB2，KM1得电闭合并自锁，电机正转且KS工作；40第40页/共51页倒拉反接制动41第41页/共51页能耗制动 能耗制动：电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任能耗制动：电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，迫使电动机迅速准确停转。常用于要求意两相中通入直流电，迫使电动机迅速准确停转。常用于要求制动准确、平稳的场合、如磨床、立式铣床等的控制线路中。制动准确、平稳的场合、如磨床、立式铣床等的控制线路中。电动机制动控制线路半波整流单向启动能耗制动按下SB2，KM1得电闭合并自锁，电机正转；按下停止按钮按下停止按钮SB1，KM2得电得电闭合并自锁（闭合并自锁（KM1分断）；同分断）；同时，时，KT线圈得电，其常开触点线圈得电，其常开触点延时闭合并自锁；电动机接入延时闭合并自锁；电动机接入直流电进行能耗制动。直流电进行能耗制动。伴随着能耗制动的进行，伴随着能耗制动的进行，KT常常闭触点延时断开，闭触点延时断开，KM2失电断失电断开，电动机切断直流电并停转，开，电动机切断直流电并停转，结束能耗制动；同时，结束能耗制动；同时，KT线圈线圈失电并瞬时复位。失电并瞬时复位。启动按钮启动按钮停止按钮停止按钮42第42页/共51页回馈制动（再生制动）43 图图a）：起重机下放重物刚开始时，电机转子转速）：起重机下放重物刚开始时，电机转子转速n小于旋转磁小于旋转磁场的同步转速场的同步转速n1，电动机处于电动运行状态；，电动机处于电动运行状态；电动机制动控制线路 图b）：重物下降时，在位能负载转矩作用下，转子转速n可能大于同步转速n1；则转子中感应电动势、电流和转矩的方向均发生变化，反向转矩成为制动转矩以阻止重物的下落；直至制动转矩和重物自重形成的转矩相等使，重物才会停止下落。电动机将原动机输入的机械功率转成电功率输出回馈电网，成为一台发电机。a）电动运行）电动运行 b）回馈制动）回馈制动第43页/共51页4.2 按连锁控制的基本规律44基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修继电接触基本控制电路除自锁、互锁及多地控制除自锁、互锁及多地控制外，还有顺序连锁控制外，还有顺序连锁控制 机床动作的顺序连锁控制将先通电电器的常开触点串联在后通电电器的线圈通路中，将先断电电器的常开触点并联在后断电电器线圈电路中的停止按钮/其它断电触点上。常用方法：接触器、继电器触点的电气互锁，复合按钮连锁，行程开关连锁，操纵手柄及转换开关连锁等。1）图b顺序起动、同时停止控制：KM1常开触点串联在KM2的线圈电路中，KM1线圈通电后KM2线圈可能通电；按下停止按钮SB1，两电动机同时停转。2）图c顺序起动、逆序停止控制：顺序启动与图b相同；然而，停机时须先按下停止按钮SB3，断开KM2线圈电路，使并联在按钮SB1下的常开触点KM2断开后，再按停止按钮SB1才能使KM1线圈断电。第44页/共51页4.3 按控制过程变化参量控制的基本规律45基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修继电接触基本控制电路 生产过程总伴随着一系列参数的变化，如机械位移、温度、流量、压力、电流、电压、转矩等。选定相应的电器元件继电器/行程开关等，把这些物理量检测出来，进而顺序控制接触器/其他执行元件，实现电路的转换/机械动作，最终达到自动顺序控制整个生产过程的目的。电气线路常见变化参量的自动控制原则：时间原则、转速原则、电流原则、行程原则（位置变化）。第45页/共51页电动机控制保护环节46基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修55.1短路保护5.2过电流保护5.3过载保护第三章第三章 数控机床常用电气元件的故障及排除数控机床常用电气元件的故障及排除除电气互锁、行程控制、油压/温度监控等保护环节之外，第46页/共51页5.1 短路保护47基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修电动机控制保护环节 数控机床电气控制系统中，为避免短路（电动机、电器元件及导线的绝缘损坏/线路故障）时短路电流损坏电器元件，一般使用熔断器FU（逐相保护）、低压断路器QF（三相全保护，且过载、欠压保护）等短路保护元件来迅速切断控制线路的电源。第47页/共51页5.2 过电流保护48基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修电动机控制保护环节 排屑机/组合专机主轴的负载转矩剧烈增加时，将引起电动机过电流运行，长时间则烧毁电动机。一般用瞬时动作的过电流继电器与接触器配合起来作过电流保护，过电流继电器为测量元件，接触器为执行元件断开电路。第48页/共51页5.3 过载保护49基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修电动机控制保护环节 电动机长期超载运行时，电流增加，绕组温升发热，绝缘材料性能下降，寿命减少，严重时损坏电动机。常用过载保护元件热继电器，因不受电动机短时过载电流/短路电流的影响而瞬时动作，需附加熔断器短路保护。注意：短路、过电流、过载保护虽都是电流保护，但各自故障电流的动作值、保护特性和保护要求及使用元件都不同，故它们不能相互取代。第49页/共51页基于模块化的数控机床维修基于模块化的数控机床维修第50页/共51页51感谢您的观看。第51页/共51页