机床电气控制线路的基本环节.pptx

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1、5电气控制系统组成：电气控制系统的作用：实现对电力拖动系统的启动、正反转、制动、调速和保护，满足生产工艺要求，实现生产过程自动化。由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等按不同连接方式组合而成的。第1页/共92页 电气控制系统图电气原理图电气设备安装图电气设备接线图 主电路控制电路照明和显示电路 绘制电气控制线路图，必须使用国家统一规定的电气图形符号国家统一规定的电气图形符号 和文字符号。和文字符号。2.12.1电气控制线路的绘制电气控制线路的绘制第2页/共92页相关国家标准：5GB47281985电气图常用图形符号GB52261985机床电气设备通用技术条件GB71591987电气技术

2、中的文字符号制定通则GB69881986电气制图GB50941985电气技术中的项目代号 第3页/共92页注：图形符号和文字符号5图形符号文字符号符号要素一般符号限定符号基本文字符号辅助文字符号补助文字符号单字母符号双字母符号第4页/共92页5 电气设备安装图表示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置。50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电气设备安装图第5页/共92页 EL0HL231424231032.5mm22M1M24132.5mm231mm250.75mm230.75mm232.5mm2QSQ1CW6132型车床电气设备接线图 电

3、气设备接线图表示各电气设备之间实际接线情况。第6页/共92页电气原理图绘制原则 1）原理图一般分主电路和控制电路两部分：主电路用粗线条画在原理图的左边；控制电路用细线条画在原理图的右边。2）电路图中各电气元器件，采用国家标准规定符号绘出。3）需要测试和拆、接外部引出线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的交叉连接点用“实心圆”表示。4）采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同，如KM1、KM2等。电气原理图第7页/共92页5 5）所有按钮、触点均按原始状态画出。注意：“原始状态”的含义：对接触器、继电器等是指线圈不通电时的触点状态。对按钮、行程开关是指没

4、有受到外力时的触点位置。对主令控制器是指手柄置于“零位”时的触点位置。6 6）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。7 7）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。8 8）当图形垂直放置时，电路中各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制，即垂线左侧的触点为动合（常开）触点，垂线右侧的触点为动断（常闭）触点。当图形为水平放置时以“上开下闭”绘制，即在水平线上方的触点为动合（常开）触点，在下方的触点为动断（常闭）触点。第8页/共92页 KMKM2 4 2 4 2 2 2 2技术数据的标注：技术数据的标注：l熔断器熔体的额定电流l热继电器的动作电流范

5、围及其整定值l导线截面积CW6132型车床电气原理图第9页/共92页继电器、接触器线圈与触头对应位置的索引接触器各栏的含义如下：继电器各栏的含义如下：KM2 4 2 2注：注：未使用的触头用未使用的触头用“X X”表示。表示。第10页/共92页注：电气原理图阅读分析的方法 1先机后电。2先主后辅。3化整为零。4集零为整。5总结检查。第11页/共92页2.2 三相异步电动机的启动控制第12页/共92页三相异步电动机的结构1、定子由内周有槽的硅钢片叠成。A-X、B-Y、C-Z定子铁心：三相绕组：第13页/共92页AXBYCZACBo定子作用：第14页/共92页 i 0 首端流入，尾端流出。i 0

6、尾端流入，首端流出。()电流入AXBYCZACBAYCBZXo()电流出规定：第15页/共92页AXYCBZAXYCBZAXYCBZ600o 合成磁场是一个旋转的磁场。一个电流周期，旋转磁场在空间一个电流周期，旋转磁场在空间转过转过360360。结论：第16页/共92页2、转子鼠笼型异步电动机：绕线型异步电动机：第17页/共92页定子三相绕组通入三相交流电。方向:顺时针磁生电右手定则感应电动势 E20电生磁电磁力左手定则电磁力FF电磁转矩TnF转动原理：第18页/共92页直接起动控制线路D65开关控制FUM3QS1手动控制特点:电气原理图：应用:控制小型台钻和砂轮机。第19页/共92页2.点动

7、控制 应用：常用于车床拖板箱快速 移动的电机控制。保护环节：短路保护控制电路短路保护主电路短路保护工作原理：电气原理图：QSL1L3L2FU1KMM3SBKMFU2第20页/共92页短路保护：FU1、FU2过载保护：FR3.接触器自锁控制工作原理保护环节电气原理图L1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRKMFRSB1自锁环节第21页/共92页工作过程第22页/共92页 开关切换FU2SB1KMKMFRSB2SA 长动与点动混合控制 按钮切换FU2SB1KMKMFRSB2SB3 中间继电器切换FU1KMM3FRQSL1L3L2主电路FU2SB2KMKMFRSB1KAKASB2KA第23

8、页/共92页（1）点动控制电路 按按钮时电机转动，松开时停止工作。1）无自锁触点 2）无过载保护（短时工作）（2）长动控制电路 正常加工时连续不断的工作，有自锁。自锁（自保持）：依靠接触器自身辅助触点而使其 线圈保持通电。总结点动和长动控制的区别。第24页/共92页练习：分析下列控制电路分别实现什么控制？第25页/共92页工作过程第26页/共92页2.3 其他典型控制环节多条件控制联锁控制工作循环自动控制第27页/共92页一、多条件控制 特点工作原理多地控制：起动按钮并联，停止按钮串联；多人控制：起动按钮串联，停止按钮串联。L1 L2 L3QSFRM3FU1KMFRSB4SB3SB1SB2KM

9、FU2KMFRSB4SB3SB1SB2KMFU2KM第28页/共92页 动画演示第29页/共92页主电路实现顺序控制控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式。二、联锁（顺序）控制顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制第30页/共92页 顺序启动同时停止控制特点电气原理图控制电路KM2FU2FR1SB3FR2KM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1FU1KM1M13FR1QSL1L3L2KM2M23FR2主电路 要求接触器1动作后接触器2才能动作，则将接触器1的常开触点串接在接触器2的线圈电路。第31页/共92页 动画演示第32页/共92页 顺序启动逆

10、序停止控制KM2FU2FR1SB3FR2KM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图特点控制电路FU1KM1M13FR1QSL1L3L2KM2M23FR2主电路 要求接触器2停止后接触器1才能停止，则将接触器2的常开触点并接在接触器1的停止按钮两端。第33页/共92页作业：动力头自动循环控制 SQ1动力头1动力头2SQ2SQ4SQ3abdcM1M2 运动示意图 电气原理图第34页/共92页SQ1动力头1动力头2SQ2SQ4SQ3abdcM1M2FU1KM1M13FR1QSL1L3L2KM3KM2M23FR2KM4(a)主电路KM3SQ2FU2FR1SB2FR2KM1SB1KM1K

11、M2KM4SQ4KM3 KM4KM1SQ1KM2SQ3KM3KM4SQ2SQ4L1N(b)控制电路第35页/共92页电动机原理：改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的旋转方向。2.4 三相异步电动机的正反转控制第36页/共92页AXYCBZAXYCBZ600o第37页/共92页1.1.倒顺开关控制正反转5.5KW以下的电动机电路直接控制电动机正反转。特点 电气原理图 应用SB1KMFU2 FRKMSB2控制电路用倒顺开关实现电源调相。倒顺开关主电路M3L1L2 L3KMFRQSFU1SA第38页/共92页2.2.按钮控制正反转 主电路KM2 控制电路控制电路FU2FRSB1SB2KM1KM1

12、KM2KM2SB3正转按钮反转按钮 工作原理 缺点：(1)基本控制电路FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路容易造成相间短路。第39页/共92页 控制电路 工作原理(2)接触器互锁控制控制电路FU2FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2SB3KM2KM1电气互锁 优点：工作安全可靠。缺点：操作不便。KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路 主电路第40页/共92页 控制电路 工作原理 优点：(3)双重互锁控制安全可靠，操作方便。主电路KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路FU2FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2SB3SB2SB3KM2KM1控制电路图第41页/共9

13、2页 动画演示第42页/共92页知识回顾1、常用低压电器有哪些。2、绘制电气原理图的原则。2、电动机的直接起动控制线路。L1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3FRKMFRSB1自锁环节第43页/共92页 优点：思考：只有机械互锁环节可以吗？操作方便。控制电路FU2FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2SB3SB2SB3 缺点：易产生故障。电气原理图KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路第44页/共92页龙门刨床加工3.工作循环自动控制第45页/共92页KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2(a)主电路工作台运动方向向左向右挡块1挡块2图7 工作台往复循环控制SQ1SQ3

14、SQ2SQ4 运动示意图 电气原理图第46页/共92页 动画演示第47页/共92页知识回顾：1、笼型异步电动机正反转的工作原理是什么？“正-停-反”和“正-反-停”控制线路有什么区别？2、笼型异步电动机常用的降压起动方法有几种？第48页/共92页降压起动的方法定子绕组串电阻（电抗）起动自耦变压器降压起动 Y降压起动降压起动的实质起动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。2.42.4 降压起动控制线路第49页/共92页1 1、定子串电阻降压起动 电气原理图 工作原理 适合场合在中小型生产机械中应用广泛。FU1KM1QS主电路M3FRL1L

15、3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM2控制电路FU2KM2第50页/共92页 动画演示第51页/共92页+AXCZBY+AXBYCZ2、星形三角形降压起动 线电压：两相绕组首端之间的电压，用U1表示；相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用U相表示。对于星形接法：对于三角形接法：线电流：电网的供电电流，用I1 表示；相电流：每相绕组的电流，用I相表示。工作原理第52页/共92页 降压起动时的电流为直接起动时的降压起动时的电流为直接起动时的 起动起动正常正常运行运行+AXCZBY+AXBYCZ 星形接法：三角形接法：第53页/共92页 电气原理图 适合场合只能用于正常运

16、行时为形接法的电动机。QSFRV1MU1W2FU1V23KM2KM3KM1W1U2L1L2L3主电路控制电路第54页/共92页 动画演示第55页/共92页3、自耦变压器降压起动 工作原理 适合场合 起动时，定子绕组接入自耦变压器，得到自耦变压器二次侧电压；正常运行时切除自耦变压器。适用于不频繁起动、容量在30kw以下的设备。正常运行时定子绕组接成星形的笼型异步电动机。第56页/共92页 电气原理图FU2FRSB4SB1KM1KM1KAKM2KM1KAKAKAKT控制电路KTM3FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM1T主电路第57页/共92页定子串自耦变压器降压启动动画演示 动画演示第58

17、页/共92页起动转矩大，设备投入较高。电动机容量较大，要求限制对电网的冲击电流。串自耦变压器起动电流和起动转矩为正常工作时的1/3。额定电压为380V，正常工作时为接法的电动机，轻载或空载起动。Y-起动线路简单、价格低、电阻消耗功率大，起动转矩小。电动机容量大于10KW，起动次数不太多的场合。定子串电阻不需起动设备，但起动电流大。电动机容量小于10KW直接特点适用范围起动方法 起动方法总结第59页/共92页 停机制动类型 常用的电气制动反接制动能耗制动电磁机械制动-电磁铁操纵机械进 行制动。电气制动-电动机产生一个与转子转动方向相反的力矩来进行制动。2.5 电动机制动控制线路第60页/共92页

18、机械制动控制机械制动控制电磁抱闸结构示意图电磁抱闸电控原理图第61页/共92页消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳 和制动频繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。1 1、能耗制动控制原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组加 直流电源，以产生起阻止旋转作用的静止磁 场，达到制动的目的。nF转子Tn0=0F特点（与反接制动相比）第62页/共92页单向运行接触器变压器桥式整流电路（1）单向能耗制动控制能耗制动接触器 按时间原则控制第63页/共92页 按速度原则控制第64页/共92页正转接触器反转接触器（2）可逆运行能耗制动控制第65页/共92页 制动电阻的接线方

19、法2 2、反接制动控制 原理：要求：对称接法不对称接法改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电 阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源,防止反向再起动。nF转子转子Tn0第66页/共92页 电气原理图速度继电器工作原理（1）单向反接制动控制KM1KM2KM2KM1SB2SB1FRKM1KM2nKSKM2M3FRKM1FUQSL1 L2L3RKS第67页/共92页（2）可逆运行反接制动控制KM2FU1KM1M3FRQSL1L3L2主电路控制电路第68页/共92页设备简单,制动迅速，准确性差，制动冲击力强。制动效果显著，但有冲击，

20、能耗较大，用于制动不频繁的设备，如铣床、镗床和中型车床的主轴制动。反接制动制动准确度高，但制动力较弱，需直流电源，设备投入费用高。要求平稳制动，停位准确的场合。如磨床、龙门刨床及组合机床的主轴定位等。能耗制动特点适用范围制动方法 能耗制动与反接制动对比第69页/共92页 改变电源频率f 改变转差率s 改变磁极对数p2.6 双速电动机高低速控制线路 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转速表达式：调速方法：第70页/共92页旋转磁场的极对数PAXYCBZAXBYCZAXBYCAXNNSSCYABCXYZAXBZ第71页/共92页1 1、变极式电动机的接线方

21、式U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1低速接法（4极）U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1高速YY接法（2极）悬空不接Y点电源相序反接-YY连接第72页/共92页U1V1W1L1L2V2W2U2V1U1W1V2U2W2L2L3L1低速接法（4极）U1V1W1L1L3L2U2W2V2V1U1W1V2U2W2L2L3L1高速YY接法（2极）悬空不接Y点电源相序反接 Y-YY连接第73页/共92页2 2、双速异步电动机按钮控制调速 电气原理图复合按钮实现高低速控制开关实现高低速控制第74页/共92页3 3、双速异步电动机时间继电

22、器控制调速电气原理图第75页/共92页l 保护环节有 2.7 2.7 电动机的保护环节电动机的保护环节 短路保护 过载保护 过电流保护 零电压与欠电压保护 弱磁保护第76页/共92页原因：短路电流会引起电气设备绝缘损坏或产生强大的电动力，使电气设备损坏，因此必须迅速切断电源。措施：采用熔断器或自动空气开关熔断器：短路时自动熔断，适用于准确度和自动化程度较差的系统中。自动空气开关：具有短路、过载和欠压保护，能三相同时切断，用于要求较高的场合。一、短路保护第77页/共92页原因：电动机长期超载运行，温升超允许值，绝缘材料变脆，使电机寿命减少或损坏。措施：在主电路中串接热继电器过载保护不能代替短路保

23、护（热元件存在热惯性，电路发生短路时无法瞬时动作），有过载保护还需要有短路保护。熔断器熔体的额定电流不应超过4 4倍热继电器发热元件的额定电流。二、过载保护第78页/共92页原因：电动机不正确的起动和过大的负载转矩（导致电机过电流）引起的，一般比短路电流小。如电动机频繁正反转、启动、制动的重复短时工作。措施：对于三相笼型异步电动机，短时过电流不会产生严重后果，故一般不采用过电流保护，而采用短路保护。对于直流电动机和绕线式异步电动机控制线路，一般采用过电流继电器实现保护。一般过电流的动作值为启动电流的1.21.2倍。三、过电流保护第79页/共92页零电压保护：为防止电网失电后恢复供电时电动机自行

24、起动的保护。常用电压继电器来实现零压保护。欠压保护：在电源电压降到一定允许值以下时将电源切断。一般采用欠电压继电器来实现欠压保护。欠压和零压保护的优点：防止电动机低压运行。避免多台电动机同时起动造成的电网电压波动。防止在电源恢复时，电动机突然起动运行而造成设备和人身事故。四、零电压与欠电压保护第80页/共92页电路保护环节SB1KMSBSB2 2FRFRKMFRFRKMKMFUFUQQ3M.SB1KMSBSB2 2FRFRKMSB1KMSBSB2 2FRFRKMFRFRKMKMFUFUQQ3M.FRFRKMKMFUFUQQ3M.第81页/共92页第82页/共92页用于直流电动机。电动机磁通的过

25、度减少会引起电动机的超速甚至发生“飞车”，所以需要弱磁保护，防止起动电流过大或发生飞车。电动机的励磁回路中串入欠电流继电器。五、弱磁保护第83页/共92页小小 结结 1.本章重点讲述了电动机的启动、制动、调速等控制线路。掌握电动机的启动方法及其使用场合和特点。掌握各种电动机的制动方法及其使用场合和特点。2.2.掌握电动机的控制原则,即时间原则、速度原则、行程原则等。3.3.掌握电力拖动系统中的保护环节。互锁保护：电气互锁和机械互锁。联锁环节：动作顺序联锁环节、电气元件与机械动作的联锁。常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、失压和欠 压保护等。第84页/共92页逻辑与电路 逻辑或电路

26、逻辑非电路 KM=KA1KA2 KM=KA1+KA2 KM=KA 逻辑电路第85页/共92页练习1 1、设计异步三相电动机用接触器的直接起停控制线路，要求能实现两地控制。2 2、设计一个正反转控制线路。3 3、设计一个先M1M1，后M2M2顺序起动，同时或分别停车控制线路。4 4、已知两台电动机M1M1、M2M2按下列要求顺序启停：（1 1）按下启动按钮后，M1M1启动，10s10s后M2M2自动启动；（2 2）M2M2停止后，M1M1才能停止。第86页/共92页已知两台电动机M1M1、M2M2按下列要求顺序启停：（1 1）按下启动按钮后，M1M1启动，10s10s后M2M2自动启动；（2 2

27、）M2M2停止后，M1M1才能停止。FU1KM1M13FR1QSL1L3L2KM2M23FR2主电路第87页/共92页练习1 1、设计异步三相电动机用接触器的直接起停控制线路，要求能实现两地控制。2 2、设计一个正反转控制线路。3 3、设计一个先M1M1，后M2M2顺序起动，同时或分别停车控制线路。4 4、已知两台电动机M1M1、M2M2按下列要求顺序启停：（1 1）按下启动按钮后，M1M1启动，10s10s后M2M2自动启动；（2 2）按下停止按钮后，M2M2立即停止，5s5s后M1M1自动停止。第88页/共92页设计异步三相电动机用接触器的直接起停控制电路，要求能实现两地控制 第89页/共92页设计一个正反转控制电路。第90页/共92页设计一个先M1M1，后M2M2顺序起动，同时停车控制电路。第91页/共92页感谢您的观看。第92页/共92页