项目1 数控机床电气控制基础知识.ppt
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1、项目项目1 1 数控机床电气控制基础知识数控机床电气控制基础知识2021/9/151本章要点数控机床常用低压电器的功能、技术参数;常用低压电器的图形文字符号及使用方法;组成电气控制线路的基本规律;三相异步电动机基本知识介绍;数控机床电气原理图的画法规则;自锁及正反转控制规律的典型应用。2021/9/152技能目标 熟悉数控机床常用低压电器分类和用途;掌握低压断路器、熔断器、继电器、接触器、主令电器图形与文字符号的使用方法;掌握电气原理图的画法规则;理解数控机床电气控制线路的基本规律;掌握三相异步电动机的启动和制动控制电路;通过两个典型的实操训练项目来进一步理解和掌握理论内容。2021/9/15
2、3项目案例导入 在生产上使用三相异步电动机提供的动力来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵设备。三相异步电动机是由各种有触点的接触器、按钮等低压电器组成的电器控制电路,实现其启动、正转、反转、制动等控制的。这种控制系统称为继电器接触器控制系统。通过三相异步电动机具有热过载保护的控制电路进行案例导入。提示:控制电路中的QS、FU、KM、FR、SB等文字符号的含义及其代表的电器元件的作用是什么?控制电路是怎样控制主电路工作的?2021/9/1541.11.1数控机床常用低压电器数控机床常用低压电器2021/9/1551.1.1 低压电器概述1.1.2 低压
3、断路器1.1.3 接触器1.1.4 继电器1.1.5 熔断器1.1.6 主令电器1.1.7 变压器2021/9/156 1.1.1低压电器概述 电器是指对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械。低压电器指工作在交流50HZ,额定电压1200V,或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。2021/9/1571.1.低压电器的分类低压电器的分类 2021/9/1581.1.低压电器的分类低压电器的分类2021/9/1592.2.电磁式低压电器的基本结构电磁式低压电器的基本结构电磁机构电磁机构触头系统触头系统灭弧装置灭弧装置基本结构202
4、1/9/1510电磁机构电磁机构电磁机构由铁心衔铁励磁线圈等几部分组成 常用的磁路结构常用的磁路结构 1-衔铁衔铁 2-铁心铁心 3-线圈线圈2021/9/1511点接触式点接触式:用于电流不大的场合用于电流不大的场合面接触式面接触式:用于电流较大的场合用于电流较大的场合触头系统触头系统结构有结构有桥式桥式指式指式:适适合合于于触触头头分分合合次次数数多多、电电流流大大的场合的场合触头触头分为分为主触头主触头:用于通断电流较大的主电路。用于通断电流较大的主电路。辅助触头辅助触头:用于通断电流较小的控制电路。用于通断电流较小的控制电路。2021/9/1512灭弧装置灭弧装置作用:用来迅速熄灭主触
5、点在分断电路时所产生的作用:用来迅速熄灭主触点在分断电路时所产生的电弧,保护触点不受电弧灼伤,并使分断时间缩短。电弧,保护触点不受电弧灼伤,并使分断时间缩短。灭弧措施灭弧措施灭弧措施灭弧措施:(1)机械灭弧)机械灭弧(2)磁吹灭弧)磁吹灭弧(3)窄缝灭弧)窄缝灭弧(4)栅片灭弧栅片灭弧 栅片灭弧栅片灭弧1-熄弧栅片熄弧栅片2-触点触点3-电弧电弧2021/9/1513 1.1.2 低压断路器低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器,简称自动低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器,简称自动开关。开关。QF低压断路器的外形图低压断路器的图形及文字符号返回返回2021/9/15141.1.低压
6、断路器的作用和分类低压断路器的作用和分类作用作用:用于电动机和其他用电设备的电路中,在正用于电动机和其他用电设备的电路中,在正常情况下,它可以分断和接通工作电流;当电路常情况下,它可以分断和接通工作电流;当电路发生过载、短路、失压等故障时,它能自动切断发生过载、短路、失压等故障时,它能自动切断故障电路,有效地保护串接于它后面的电器设备;故障电路,有效地保护串接于它后面的电器设备;还可用于不频繁地接通、分断负荷的电路,控制还可用于不频繁地接通、分断负荷的电路,控制电动机的运行和停止。电动机的运行和停止。分类:框架式(万能式)分类:框架式(万能式)塑料外壳式(装置式)塑料外壳式(装置式)2021/
7、9/15152.2.低压断路器的工作原理示意图低压断路器的工作原理示意图锁钩锁钩 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器衔铁衔铁连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧过载脱过载脱扣器扣器2021/9/15163.3.低压断路器的工作过程低压断路器的工作过程 低压断路器的主触点靠操作机构手动或电动合闸的。主触点闭合后,自由脱扣机构的锁钩将主触点锁在合闸位置上。过流脱扣器的的线圈和过载脱扣器的热元件与主电路串联,欠压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路时,过流脱扣器的衔铁被吸合,使自由脱扣机构的锁钩脱开,主触点断开。当电路过载时,过载脱扣器的热元件发热使双金属片弯曲,推动自由脱扣机构动作。当电
8、路欠电压时,欠压脱扣器的衔铁被释放,也使自由脱扣机构动作。使断路器触点分离,从而在过流与零压、欠压时保证了电路及电路中设备的安全。返回返回2021/9/15171.1.3接触器 用来频繁接通和断开电动机或其他负载主电路。是机床电动机主电用来频繁接通和断开电动机或其他负载主电路。是机床电动机主电路中最重要的控制电器。通常分为交流接触器和直流接触器。路中最重要的控制电器。通常分为交流接触器和直流接触器。接触器外形图 图形符号与文字符号返回返回2021/9/15181.1.接触器的工作原理接触器的工作原理当接触器的励磁线圈通电后,在衔铁气隙处产生当接触器的励磁线圈通电后,在衔铁气隙处产生电磁吸力,使
9、衔铁吸合。由于主触点支持件与衔电磁吸力,使衔铁吸合。由于主触点支持件与衔铁固定在一起,衔铁吸合带动主触点也闭合,接铁固定在一起,衔铁吸合带动主触点也闭合,接通主电路。与此同时,衔铁还带动辅助触电动作,通主电路。与此同时,衔铁还带动辅助触电动作,使动合触点闭合,动断触点断开。使动合触点闭合,动断触点断开。当线圈断电或电压显著降低时,电磁吸力消失或当线圈断电或电压显著降低时,电磁吸力消失或变小,衔铁在复位弹簧的作用下打开,使主、辅变小,衔铁在复位弹簧的作用下打开,使主、辅触电恢复到原来的状态,把电路切断。触电恢复到原来的状态,把电路切断。2021/9/15192.2.交流接触器交流接触器交流接触器
10、用于远距离控制电压至交流接触器用于远距离控制电压至380V,电流至,电流至600A的交流电路,以及频繁起动和控制交流电动的交流电路,以及频繁起动和控制交流电动机的控制电器。机的控制电器。常用的交流接触器产品,国内有常用的交流接触器产品,国内有NC3(CJ46)、)、CJ12、CJ10X、CJ20、CJX1、CJX2等系列;等系列;引进国外技术生产的有引进国外技术生产的有B系列、系列、3TB、3TD、LCD等系列。等系列。CJ20系列交流接触器的主触点均做成三极,辅助系列交流接触器的主触点均做成三极,辅助触点则为两动合两动断形式。此系列交流接触器触点则为两动合两动断形式。此系列交流接触器常用于控
11、制笼型电动机的起动和运转。常用于控制笼型电动机的起动和运转。2021/9/15203.3.直流直流接触器接触器直流接触器与交流接触器的工作原理相同。结构直流接触器与交流接触器的工作原理相同。结构也基本相同,不同之处是,铁心线圈通以直流电,也基本相同,不同之处是,铁心线圈通以直流电,不会产生涡流和磁滞损耗,所以不发热。为方便不会产生涡流和磁滞损耗,所以不发热。为方便加工,铁心由整块软钢制成。为使线圈散热良好,加工,铁心由整块软钢制成。为使线圈散热良好,通常将线圈绕制成长而薄的圆筒型,与铁心直接通常将线圈绕制成长而薄的圆筒型,与铁心直接接触,易于散热。接触,易于散热。常用的直流接触器有:常用的直流
12、接触器有:CZ0、CZ18等系列。等系列。2021/9/15214.4.接触器的选用接触器的选用控制交流负载应选用交流接触器,控制直流负载则选用直控制交流负载应选用交流接触器,控制直流负载则选用直流接触器。流接触器。接触器的使用类别应与负载性质相一致。接触器的使用类别应与负载性质相一致。主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一致,吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一致,接触器在线圈额定电压接触器在线圈
13、额定电压85%及以上时应能可靠吸合。及以上时应能可靠吸合。接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。返回返回2021/9/15221.1.4继电器 继继电电器器是是一一种种利利用用电电流流、电电压压、时时间间、温温度度等等信信号号的的变变化化来来接接通通或或断断开开所所控控制制的的电电路路,以以实实现现自自动动控控制制或或完完成成保保护护任任务务的的自自动动电电器器。继继电电器器和和接接触触器器的的工工作作原原理理一一样样,主主要要区区别别在在于于,接接触触器器的的主主触触点点可可以以通通过过大大电电流流,而而继继电电器器的触点只能
14、通过小电流。所以继电器只能用于控制电路中。的触点只能通过小电流。所以继电器只能用于控制电路中。返回返回2021/9/15231.1.电压继电器电压继电器根据输入电压大小而动作的继电器。根据输入电压大小而动作的继电器。使用时,电压继电器的线圈与负载并联,其线圈匝数多而线径细。使用时,电压继电器的线圈与负载并联,其线圈匝数多而线径细。电压继电器分电压继电器分过电压继电器:起过电压保护作用过电压继电器:起过电压保护作用欠电压继电器:起欠电压保护作用欠电压继电器:起欠电压保护作用零电压继电器:起零电压保护作用零电压继电器:起零电压保护作用U UKVKVU UKVKVa)a)过电压继电器线圈过电压继电器
15、线圈 b)b)欠电压继电器线圈欠电压继电器线圈 c)c)动合触点动合触点 d)d)动断触点动断触点2021/9/15242.2.电流继电器电流继电器根据输入电流大小而动作的继电器。根据输入电流大小而动作的继电器。使用时,电流继电器的线圈和被保护的设备串联,其线圈匝数少而线使用时,电流继电器的线圈和被保护的设备串联,其线圈匝数少而线径粗、阻抗小、分压小,不影响电路正常工作。径粗、阻抗小、分压小,不影响电路正常工作。按用途分为按用途分为过电流继电器:当电路发生短路及过流时立即切断电路过电流继电器:当电路发生短路及过流时立即切断电路欠电流继电器:当电路电流过低时立即切断电路欠电流继电器:当电路电流过
16、低时立即切断电路I IKIKII IKIKIa)过电流继电器线圈过电流继电器线圈 b)欠电流继电器线圈欠电流继电器线圈 c)动合触点动合触点 d)动断触点动断触点2021/9/15253.3.中间继电器中间继电器中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别:主要区别:接触器的主触点可以通过大电流;接触器的主触点可以通过大电流;继电器的体积和触点容量小,触点数目多,且只能通过继电器的体积和触点容量小,触点数目多,且只能通过小电流。所以,继电器一般用于机床的控制电路中。小电流。所以,继电器一般用于机床的控制电路中。KAKA KA 线圈线圈 常开触
17、头常开触头 常闭触头常闭触头2021/9/15264.4.热继电器热继电器热继电器是一种利用电流的热效应来切断电路的保护电器。专门用来对连续运转的电动机进行过载及断相保护,以防电动机过热而烧毁。按相数分为两相热继电器和三相热继电器。热继电器工作原理:发热元件接入电机主电路,热继电器工作原理:发热元件接入电机主电路,若长时间过载,双金属片被加热。因双金属片的若长时间过载,双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大,使其弯曲,推动导板运动,常下层膨胀系数大,使其弯曲,推动导板运动,常闭触点断开。闭触点断开。2021/9/1527触点接线柱触点接线柱热元件热元件导板导板触点触点主主电电路路接接线线柱
18、柱电电流流调调节节凸凸轮轮手动复位按钮手动复位按钮(a)外形外形(b)结构结构 热继电器的由热元件、触点系统、动作机构、复位机构、整定电流装置和温度补偿元件等器件组成。2021/9/1528热继电器主要参数及常用型号热继电器主要参数及常用型号主要参数主要参数1.热热继继电电器器额额定定电电流流:指指可可以以安安装装的的热热元元件件的的最最大大整定电流整定电流2.相数相数3.热元件额定电流:指热元件的最大整定电流。热元件额定电流:指热元件的最大整定电流。4.整整定定电电流流:指指长长期期通通过过热热元元件件而而不不引引起起热热继继电电器器动作的最大电流。按电动机额定电流整定。动作的最大电流。按电
19、动机额定电流整定。5.调节范围:调节范围:是指手动调节整定电流的范围。是指手动调节整定电流的范围。常用的热继电器有常用的热继电器有JR0、JR14、JR15、JR16、R20等系列。热继等系列。热继电器的基本技术数据可查阅有关资料。电器的基本技术数据可查阅有关资料。2021/9/1529热继电器的选择热继电器的选择1)根据实际要求确定热继电器的结构类)根据实际要求确定热继电器的结构类2)根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号、)根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号、热元件的电流等级和整定电流。热元件的电流等级和整定电流。a)热元件 b)动断触点FRFR返回返回2021/9/15305.5
20、.时间继电器时间继电器 时间继电器是从得到输入信号时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电线圈通电或断电)起,经过一段时间延时后触头才动作的继电器。起,经过一段时间延时后触头才动作的继电器。适用于定时控制。适用于定时控制。按工作原理分按工作原理分空气阻尼式空气阻尼式电磁式电磁式电动式电动式电子式等。电子式等。按延时方式分按延时方式分通电延时型通电延时型断电延时型断电延时型数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。2021/9/1531时间继电器的文字符号和图形符号时间继电器的文字符号和图形符号a)b)c)d)e)f)g)h)i)KTKTKTKTKTKTK
21、TKTa)一般线圈符号一般线圈符号 b)通电延时线圈通电延时线圈 c)断电延时线圈断电延时线圈 d)延时闭合的动断触点延时闭合的动断触点 e)延时断开的动断触点延时断开的动断触点 f)延时断开的动合触点延时断开的动合触点 g)延时闭合的动断触点延时闭合的动断触点 h)瞬时动合触点瞬时动合触点 i)瞬时动断触点瞬时动断触点返回返回2021/9/15321.1.5 熔断器用于低压线路中的短路保护。用于低压线路中的短路保护。常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。管式熔断器和有填料式熔断器。FU2021/9/1533熔断器的选择
22、熔断器的选择1.根据线路的要求、使用场合和安装条件选择熔断器类型。根据线路的要求、使用场合和安装条件选择熔断器类型。2.熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。3.熔断器额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。熔断器额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。4.熔体额定电流的选择熔体额定电流的选择1)电路上、下两级都装设熔断器时,为使两级保护相互配合良好,两)电路上、下两级都装设熔断器时,为使两级保护相互配合良好,两极熔体额定电流的比值不小于极熔体额定电流的比值不小于1.6:1。2)用于电炉、照明等电阻性负载的短路保护,熔体的额定电流等于或)用于电炉、
23、照明等电阻性负载的短路保护,熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。稍大于电路的工作电流。3)保护一台异步电动机时,考虑电动机冲击电流的影响,熔体的额定)保护一台异步电动机时,考虑电动机冲击电流的影响,熔体的额定电流按下式计算:电流按下式计算:IfN(1.52.5)IN 式中:式中:IfN-熔体额定电流;熔体额定电流;IN-电动机额定电流电动机额定电流4)保护多台异步电动机时,若各台电动机不同时起动,则应按下式计)保护多台异步电动机时,若各台电动机不同时起动,则应按下式计算:算:IfN(1.52.5)INmax+IN返回返回2021/9/15341.1.6 主令电器主令电器是用来发布命令、改
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