电工学工作机械的基本电气控制电路.pptx

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1、第一节第一节 常用低压电器常用低压电器了解常用低压电器分类。了解各种常用低压电气的常用术语、工作原理。第1页/共86页这是一台CA6140型普通车床,在加工工件时是机械装置和电气控制线路配合工作的 。这是一台CA6140型普通车床的控制配电盘，即电气控制线路，它由各种低压电器元件、导线等按照一定的要求连接而成。第2页/共86页一、低压电器的分类二、常用低压电器简介第3页/共86页一、低压电器的分类1低压电器的定义工作在交流额定电压1200V以下、直流额定电压1500V及以下的电器 。2低压电器的分类 低压配电电器 （1）按用途和所控制的对象分 低压控制电器 自动切换电器 （2）按动作方式分 非

2、自动切换电器 第4页/共86页 有触点电器 （3）按执行机构分 无触点电器 低压断路器各种按钮第5页/共86页二、常用低压电器简介1熔断器低压熔断器属于保护电器，在线路中主要用做短路保护，通常简称为熔断器。使用时，熔断器应串联在被保护的电路中。 螺旋式熔断器磁插式熔断器有填料封闭管式熔断器第6页/共86页（1）熔断器的结构和符号 结构：熔体、安装熔体的熔管和熔座 符号：（2）熔断器的主要技术参数 额定电压 额定电流 分断能力 （3）熔断器的选用原则熔断器的额定电压必须大于或等于线路的额定电压，熔断器的额定电流必须等于或大于所装熔体的额定电流。第7页/共86页2低压开关线路正常工作时，它作为电源

3、开关接通和分断电路；当电路中发生短路、过载和失压等故障时，它能自动跳闸切断故障电路，从而保护线路和电器设备。 DZ15塑壳式低压断路器低压开关一般为非自动切换电器，主要作为隔离、转换、接通和分断电路用。（1）低压断路器第8页/共86页（2）负荷开关开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，简称刀开关 封闭式负荷开关第9页/共86页（3）组合开关（4）低压开关的符号 低压断路器 开启式负荷开关 组合开关 第10页/共86页 3主令电器主令电器用作接通或断开控制电路，以发出指令或用于程序控制的开关电器。（1）按钮开关按钮开关不直接控制主电路的通断，而是在控制电路中发出指令或信号，控制接触器、继电器等电气

4、，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。第11页/共86页 按钮在不受外力时，分为启动按钮（常开按钮）、停止按钮（常闭按钮）和复核按钮（即常开、常闭触头组合为一体的按钮）。 第12页/共86页（2）行程开关行程开关是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。 行程开关的结构 行程开关的符号 第13页/共86页 （3）接近开关接近开关是无触点开关，是一种与运动部件无机械碰撞而能操作的行程开关。当运动的物体靠近开关到一定位置时，开关发出信号，使内部的无触点开关接通或断开 。接近开关用在流水线上 接近开关的符号 第14页/共86页4接触器接触器实际上是一种自动的电磁式开关

5、。触头的通断不是用手来控制，而是电动操作。接触器的优点是能实现远距离自动操作，具有欠压和失压自动释放保护功能。 接触器按主触头通过电流的种类，分为交流接触器和直流接触器两类。 第15页/共86页 交流接触器 CJX1系列交流接触器 CJ20系列交流接触器 第16页/共86页 结构交流接触器主要有电磁系统（由线圈、铁芯心、衔铁组成）、触头系统（主、辅触头）、灭弧装置和辅助部件等组成 。第17页/共86页 工作原理 当接触器的线圈通电后，线圈流过电流产生磁场，使静铁芯心产生足够吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，同时传动机构带动三对常开主触头和辅助常开触头闭合，辅助常闭触头断开。当接触器线

6、圈断电或电压显著下降后，由于铁芯心电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧力的作用下复位，带动各触头恢复到原始状态。第18页/共86页 符号 第19页/共86页继电器继电器是一种根据输入信号（电量或非电量）的变化，来接通或分断小电流电路（如控制电路），实现自动控制和保护电力拖动装置的电器。 第20页/共86页（1）中间继电器 中间继电器是用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器，其结构与交流接触器类似。 第21页/共86页（2）时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来实现触头延时闭合或分断的自动控制电器。广泛的应用于需要按时间顺序进行自动控制的电气线路中。（2）时间继电器时间

7、继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来实现触头延时闭合或分断的自动控制电器。广泛的应用于需要按时间顺序进行自动控制的电气线路中。第22页/共86页空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，主要由电磁系统、延时机构和触头系统三大部分组成。触头系统是微动开关，包括两对瞬时触头和两对延时触头。根据触头特点分为通电延时动作型和断电延时复位型。第23页/共86页 时间继电器的符号第24页/共86页晶体管式时间继电器又称半导体时间继电器或电子式时间继电器。 第25页/共86页（3）热继电器热继电器是利用流过继电器热元件的电流产生的热效应而反时限动作的自动保护电器。反时限动作，是指电器的延时动作时间随通过

8、电流的增加而缩短。热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护及其他电气设备热状态的控制等。第26页/共86页 结构及符号 它主要是由热元件、传动机构、常闭触头、电流整定装置和复位按钮组成。 第27页/共86页熟悉电气线路图的绘图要求。掌握电气控制线路原理图和接线图的绘图方法。第二节第二节 电气线路的识读电气线路的识读第28页/共86页 将各种有触点的继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定方式连接起来组成的控制线路即为电气控制线路。 第29页/共86页一、电气原理图二、电气原理图的组成三、绘图的一般原则四、识读电气原理图的一般步骤五、电气图上的指引线和连接线第30页

9、/共86页电气原理图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序，详细表示电路和设备基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。一、电气原理图第31页/共86页二、电气原理图的组成 电气原理图一般由主电路和辅助电路以及功能说明栏、电路编号等组成。 第32页/共86页1主电路一般指交流电源和电动机之间的电路，通过的电流较大。 编号中1、2、3、4是主电路。第33页/共86页2辅助电路控制电路变压器电路照明电路信号电路第34页/共86页三、绘图的一般原则1 .所有电气元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。

10、2. 电气元件的布局应根据便于阅读的原则安排。主电路安排在图面左侧或上方, 辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路, 均按功能布置, 尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。3. 当同一电气元件的不同部件(如线圈、触点) 分散在不同位置时, 为了表示是同一元件, 要在电气元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件, 要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器, 可用KM1、KM2 文字符号区别。第35页/共86页4 .所有电气的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于继电器、接触器的触点, 按其线圈不通电时的状态画出; 控制器按手柄处于零位时的状态画出; 对

11、于按钮、行程开关等触点, 均按未受外力作用时的状态画出。5 .应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线间有通电时, 在导线交叉点处画实心圆点。根据图面布置需要, 可以将图形符号旋转绘制, 一般逆时针方向旋转90, 但文字符号不可倒置。第36页/共86页 四、识读电气原理图的一般步骤看标题栏看主电路看辅助电路。看标题栏达到对该图的类型、作用、表达的大致内容有一个比较明确的认识和印象。看主电路一般是由上向下, 即由电源经开关设备及导线向负载方向看; 了解主电路控制的电动机具有什么功能, 如何与被拖动机械配合。看辅助电路从上向下、从左向右, 即先看电源, 再依次看各个回路, 分析各辅助电路对主电路的控制

12、、保护、测量、指示、监察等功能。了解使用什么方式控制电动机, 控制电路与主电路如何配合, 属于哪一种典型电路。弄清了电路图的布局、结构及大致工作情况后, 即可结合专业知识进一步分析电路原理。第37页/共86页 五、电气图上的指引线和连接线 1 .指引线 指引线指在电气图中起指引注释作用的线，通常用细实线，指向被注释处。 末端在轮廓线内，用黑点表示 末端在轮廓线上，用实心箭头表示 末端在电路线上，用一小短斜线表示 末端在尺寸线上，则末端不加任何标记 第38页/共86页2 .连接线 连接线是指用来表示设备中各种组成部分或元件之间的连接关系的直线，如导线、信号线、电缆线等等。在绘制电气图的连接线时一

13、般采用实线，无线信号通路用虚线表示。第39页/共86页（1）连接线的交叉第40页/共86页（2）连接线的取向连接线画成垂直方向连接线画成水平方向第41页/共86页第三节第三节 直接启动控制电路直接启动控制电路掌握电动机直接启动的几种控制电路。了解电动机启动线路的分析方法。了解点动、自锁线路的区别。第42页/共86页在生产实践中，由于各种生产机械的工作性质和加工工艺不同，使它们对电动机的控制要求不同，需用电器类型和数量不同，构成的电路也就不同，有的比较简单，有的则相当复杂。砂轮机电动机按钮比如砂轮机，使用时，向上扳动开关按钮，砂轮开始转动进行磨刀；使用完后向下扳动开关按钮，砂轮停止磨刀。当线路出

14、现故障时，断路器会自动跳闸断开电路，起到保护作用。砂轮机的这种工作过程属于直接启动控制。 第43页/共86页一、低压断路器实现的直接启动控制线路二、按钮-接触器实现的直接启动控制线路三、按钮-接触器-热继电器实现的带过载保 护的直接启动控制线路 第44页/共86页一、低压断路器实现的直接启动控制线路工作原理：启动：合上断路器QF 电动机M接通电源启动运转。停止：断开断路器QF电动机M脱离电源停止运转。手动正转控制线路其优点是所用电器元件少，线路简单；缺点是操作劳动强度大，安全性差，且不便于实现远距离控制。第45页/共86页二、按钮-接触器实现的直接启动控制线路1点动：接通按钮电动机得电运转，松

15、开按钮，电动机就停止运转。 2电路原理图第46页/共86页3工作原理：启动： 合上断路器QF按下启动按钮 SBKM线圈得电KM主触头闭合电动机M接通电源启动运转。停止： 断开断路器QF松开启动按钮SBKM线圈失电KM主触头断开电动机M脱离电源停止运转。第47页/共86页三、按钮-接触器-热继电器实现的带过载保护的直接启动控制线路 1. 自锁当松开按钮后，接触器通过自身的辅助常开触头使其线圈保持得电的作用。与启动按钮并联的辅助常开触头称为自锁触头。第48页/共86页2电气原理图第49页/共86页3工作原理启动：停止：第50页/共86页实验与实训5三相异步电动机的直接启动控制一、实验目的1学习安装

16、三相异步电动机的直接启动控制线路。2通过控制线路的安装和操作, 深入了解自锁、零(失) 压保护和过载保护的工作原理。二、实验设备1启动按钮、停止按钮、交流接触器、塑壳断路器、熔断器、热继电器、三相异步电动机、导线。2螺钉旋具、尖嘴钳、剥线钳等工具。3实验安装板。第51页/共86页三、实验步骤1按图进行接线, 实现对电动机的启动、停止控制。第52页/共86页2通电测试(1) 合上电源开关(断路器) QF, 观察并记录电动机的运转情况。(2) 按住启动按钮SB1, 观察并记录电动机的运转情况。(3) 松开启动按钮SB1, 观察并记录电动机的运转情况。(4) 按下停止按钮SB2, 观察并记录电动机的

17、运转情况。(5) 松开停止按钮SB2, 观察并记录电动机的运转情况。第53页/共86页掌握联锁的概念。熟悉双重联锁正反转的电路图和 工作原理分析以及适用场合。了解自动往返电路图和工作原理。第四节第四节 正反转控制电路正反转控制电路第54页/共86页机床工作台的前进与后退 ，需要运动部件能够正、反两个方向运动，就要求电动机能实现正、反转。 起重机吊钩的上升与下降，需要运动部件能够正、反两个方向运动，就要求电动机能实现正、反转。 第55页/共86页一、倒顺开关正反转线路 二、接触器联锁正反转控制线路三、接触器、按钮双重联锁正反转控制线路 *四、位置控制与自动往返控制线路第56页/共86页一、倒顺开

18、关正反转线路操作倒顺开关QS，当手柄处于断开位置时，倒顺开关的动静触头分离，电路处于分断状态，电动机不转操作倒顺开关QS，当手柄扳至左合位置时，QS的动触头和左边触头相接，电路按L1-U,L2-V,L3-W接通，输入电动机定子绕组的电压相序为L1-L2-L3电动机正转操作倒顺开关QS，当手柄扳至右合位置时，QS触头与右边触头相接，电路按L1-V,L2-U,L3-W接通，输入电动机定子绕在的电压相序为L2-L1-L3,电动机随之反转。倒顺开关正反转线路虽然结构简单，电器件较少，但它是一种手动控制电路，在频繁换向时，操作人员劳动强度大，操作安全性差，所以这种线路一般用于控制额定电流10A、功率在3

19、KW及以下的小容量电动机。 第57页/共86页二、接触器联锁正反转控制线路M3L1L2L3U11U11V11W11FU2FU1U12V12W12KM1U13V13W13UVWPEFRFRSB3SB1KM1KM1QSKM2SB2KM2KM2KM2KM1第58页/共86页KM1线圈得电KM1自锁触头闭合后自锁KM1主触头闭合KM1连锁触头先分断对KM2连锁电动机M启动连续正转2反转控制：反转控制：按下SB2KM1自锁触头先分断KM1主触头分断KM1连锁触头后恢复闭合电动机M失电KM2线圈得电KM2自锁触头闭合后自锁KM2主触头闭合KM2连锁触头先分断对KM1连锁(切断正转控制电路)电动机M启动连续

20、反转按下SB1按下SB3KM1线圈失电3停转控制：停转控制：按下SB3KM1或KM2线圈失电电动机M失电线路工作原理：先合上开关QS1正转控制：第59页/共86页接触器联锁：当一个接触器得电动作时，其常闭触头断开使另一个接触器不能得电动作，接触器间这种相互制约的作用，称为“接触器联锁”。该电路的特点：电动机要正反转进行切换时必须先按停止按钮才能进行切换，操作不方便。第60页/共86页三、接触器、按钮双重联锁正反转控制线路M3L1L2L3U11U11V11W11FU1U12V12W12KM1KM2U13V13W13UVWPEKHKHSB3SB1KM1KM2KM1SB2KM1KM2KM2过载保护欠

21、压或失压保护QS步骤：1.合上QS2.正转:按下SB13.反转：按下SB24.停止：按下SB3机械连锁电气连锁FU2短路保护第61页/共86页 1正转控制：先合上开关QF。SB1常闭触头先分断对KM2连锁（切断反转控制电路)SB1常开触头后闭合KM1线圈得电KM1自锁触头闭合自锁KM1主触头闭合KM1连锁触头分断对KM2连锁电动机M启动连续正转2反转控制：反转控制：按下SB2SB2常闭触头先分断SB2常开触头后闭合KM1线圈矢电KM1自锁触头分断KM1主触头分断KM1连锁触头恢复闭合电动机M失电KM2线圈得电KM2自锁触头闭合自锁KM2主触头闭合KM2连锁触头分断对KM1连锁(切断正转控制电路

22、)电动机M启动连续反转按下SB13停止停止，按下SB3，整个控制电路失电，主触头分断，电动机M失电停转 第62页/共86页*四、位置控制与自动往返控制线路FRKM1FU1L1L2L3KM2KM1KM2FRSB3SB1SB2KM2SQ1SQ2KM1KM2KM1U11V11W11U12V12 W12U13V13W1312345UVW67890QSFU2PEM3SQ3SQ41011为了使电动机的正反转控制能和工作台的运动相配合，在控制线路中设置两个行程开关SQ1、SQ2，并把它们安装在工作台需要限位的地方， 第63页/共86页L1L2SB3SB1KM1SB2KM2KM1KM2KM1KM2不能正常工作

23、。其原因是联锁触头不能用自身接触器的常闭触头。否则不但起不到联锁作用，当按下启动按钮后，还会出现控制电路时通时断的现象。试分析各电路能否正常工作？若不能找出原因并改正。第64页/共86页L1L2SB3SB1KM1SB2KM2KM2KM1KM1KM2不能正常工作，其原因是联锁触头不能用常开辅助触头。否则，即使按下启动按钮，接触器也不能得电动作。 第65页/共86页L1L2SB3SB1SB2KM2KM1KM2KM1KM1KM2只能实现点动正反转控制，不能连续工作。其原因是自锁触头用对方接触器常开辅助触头起不到自锁作用。 第66页/共86页实验与实训6三相异步电动机的正反转控制一、实验目的1 .学习

24、安装接触器联锁正反转控制线路, 并能排除简单故障。2 .能够按照电气原理图和布线图正确布线。3 .通过控制线路的安装和操作, 深入了解联锁、零(失) 压保护和过载保护的工作原理。二、实验设备1 .启动按钮、停止按钮、交流接触器、塑壳断路器、熔断器、热继电器、三相异步电动机、导线。2 .螺钉旋具、尖嘴钳、剥线钳等工具。3 .万用表。4 .实验安装板。第67页/共86页三、实验步骤按图接线, 按如下步骤操作、观察, 并做好记录。第68页/共86页（1）合上电源开关(断路器) QF, 观察并记录电动机的运转情况。（2）按下正转启动按钮SB1, 电动机通电启动, 观察并记录电动机的旋转方向。（3）按下

25、停止按钮SB3, 观察并记录电动机的运转情况。（4）按下反转启动按钮SB2, 观察并记录电动机的旋转方向。（5）然后, 再直接按下正转启动按钮SB1, 观察并记录电动机的运转情况。第69页/共86页了解CA6140车床电气控制线路的 工作原理。了解M7120平面磨床电气控制线路 的工作原理。 了解电气线路典型故障现象。 第五节第五节 机床电气控制电路及常见故障排除机床电气控制电路及常见故障排除第70页/共86页车床和平面磨床是金属加工行业常用的两种机床，这两种机床在加工工件时是机械装置和电气线路配合工作的。同时，控制电路一旦出现故障，将直接影响生产机械的正常运行，严重时还会造成人身和设备事故。

26、下面我们来分析一下车床和平面磨床的电气控制线路的工作原理及常见故障排除方法。第71页/共86页一、CA6140车床普通车床有两个主要运动部分，一是卡盘或顶尖带着工件的旋转运动，也就是车床主轴的运动；另外一个是溜板带着刀架的直线运动，称为进给运动。 第72页/共86页1车床的控制要求（1）主拖动电动机从经济型、可靠性考虑，一般选用笼型三相异步电动机，不进行电气调速。（2）采用齿轮箱进行机械有级调速。为减小振动，主拖动电动机通过几条三角皮带将动力传递到主轴箱。（3）车削螺纹时，要求主轴有正反转，一般由机械的方法来实现，主轴电动机只做单向旋转。（4）主轴电动机容量不大，可采用直接启动。（5）车削加工

27、时，刀具及工件温度过高，有时需要冷却，应配备冷却泵电动机。并且要求在主拖动启动后，冷却泵方可选择开动，当主拖动停止后，冷却泵应立即停止。（6）必须有过载、短路、失压、欠压保护。（7）具有安全的局部照明装置。第73页/共86页2CA6140卧式车床电气控制线路第74页/共86页工作原理分析：（1）主电路分析：CA6140的电源由钥匙开关SB控制，将SB右旋转，再扳动断路器QF将三相电源引入。电气控制线路中共有三台电动机：M1为主轴电动机，带动主轴旋转和刀架做进给运动；M2为冷却泵电动机，用以输送冷却液；M3为刀架快速移动电动机，用以拖动刀架快速移动。第75页/共86页（2）控制电路分析：控制电路

28、通过控制变压器TC输出的110V交流电压供电，由熔断器FU2作短路保护。在正常工作时，行程开关SQ1的常开触头闭合。当打开床头皮带罩后,SQ1的常开触头断开，切断控制电路电源，以确保人身安全。钥匙开关SB和行程开关SQ2在车床正常工作时是断开的，QF线圈不通电，断路器QF能合闸。当打开配电箱门时，SQ2闭合QF线圈获电，断路器QF自动断开，切断车床电源。第76页/共86页二、M7120平面磨床平面磨床是用砂轮磨削加工各种零件的平面，M7120平面磨床是平面磨床中使用较为普遍的一种，适用磨削精密零件和各种工具。 第77页/共86页 1平面磨床主要结构及运动形式（1）结构：床身、垂直进给手轮、工作

29、台、 位置行程挡块、砂轮修正器、横向进给手轮、拖板、磨头、驱动工作台手轮等。（2）运动形式 主运动：砂轮的旋转运动。 进给运动：砂轮架横向进给(前后)和工作台的纵向进给(左右)。 辅助运动：砂轮架的上下移动。第78页/共86页2工作原理第79页/共86页（1）主电路分析M1是液压泵电动机，实现工作台的往复运动；M2是砂轮电动机，带动砂轮转动来完成磨削加工工件；M3是冷却泵电动机，只有在砂轮电动机转动后才能转动；M4是砂轮升降电动机，用于调整砂轮与工件之间的位置。M1,M2,M3是长期工作，都装有过载保护。M4是短期工作，无过载保护。四台电动机共用一组熔断器作短路保护。第80页/共86页（2）控

30、制电路分析1）液压泵电动机的控制2）砂轮电动机及冷却泵电动机的控制3）砂轮升降电动机的控制4）电磁吸盘控制电路第81页/共86页 三、常见故障的分析和简易处理方法1硬故障（有明显外表特征）现象：例如电动机、电器或导线显著发热、冒烟、散发焦味或有火花等故障，多是过载、短路、接地，从而击穿绝缘层烧坏绕组或导线等原因造成的。处理方法：立即切断电源，查找并排除造成上述故障的真正原因，以免后患。第82页/共86页2软故障（无明显外表特征）这类故障除部分由于电源、电动机和制动器等出现问题外，多数是控制电路问题，如电气元件调整不当，机械动作失灵，触点及压接线头接触不良或脱落等原因。第83页/共86页3常见故

31、障举例（1）电动机不能启动可能原因：超负荷启动或传动部分被卡住；电源断电；熔断器的熔体熔断；热继电器动作后尚未复位；接触器线圈内部断线或衔铁被卡住而不能闭合；电动机绕组断线；连接导线脱落等。（2）电动机在启动时发出嗡嗡声电动机在缺相情况下启动，会产生这种现象。此时，应立即切断电源，否则电动机要烧坏。造成缺相的原因有：电源线有一相内部断线；熔断器的熔体有一相熔断；接触器的三对主触点不能同时闭合；某相接头处接触不良等。第84页/共86页（3）电动机运行时不能自锁对于要求电动机能连续运行时，若按下启动按钮，电动机能运行，而松开按钮后，电动机就停转。这种现象称为不能自锁，是由于接触器的自锁触点不能保持闭合或连接导线松脱断裂等引起的。（4）电动机不能停车电动机和它带动的工作机械不能停车是十分危险的，必须立即断开电源开关，迫使电动机断电停转。第85页/共86页感谢您的观看！第86页/共86页