电气控制系统工程实训报告

1 / 13电气控制系统工程实训报告Z3050 型摇臂钻床电气控制原理一、机床加工工艺钻床是一种用途广泛的孔加工机床。它主要是用钻头钻削精度要求不太高的孔，另外还可用来扩孔、铰孔、镗孔，以及刮平面、攻螺纹等。Z3050 摇臂钻床是一种立式钻床，它的最大加工孔径是 50mm，适用于单件或批量生产中带有多孔的大型零件的孔加工。二、机床实际电路控制分析2.1 主电路的控制分析如图 2-1 所示，M1 是主轴电动机，由交流接触器 KM1 控制，只要求单方向旋转，主轴的正反转有机械手柄操作。M1 装在主轴箱顶部，带动主轴及进给传动系统，热继电器 FR1 是过载保护元件，短路保护电器是总电源开关中的电磁脱扣装置。M2 是摇臂升降电动机，装于主轴顶部，用接触器 KM2 和 KM3 控制其正反转。因为电动机短时间工作，故不设过载保护电器。2 / 13M3 是液压泵电动机，可以做正向转动和反相转动。正向转动和反向转动的启动与停止由接触器 KM4 和 KM5 控制。热继电器 FR2 是液压泵电动机的过载保护电器。该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油，实现摇臂和立柱的夹紧与松开。M4 是冷却泵电动机，功率小，不设过载保护，有开关 QS1 直接启动与停止。2.2 控制电路的控制分析(1)主轴的控制 控制电路图如图 2-2 所示。合上 QF，按启动按钮 SB2，KM1 吸合并自锁，M1 启动运转，指示灯 HL3 亮。按 SB1，KM1 断电释放，M1 停转，HL3 熄灭。(2) 摇臂升降的控制 按摇臂上升按钮 SB3（下降按钮 SB4），其复合互锁断开 KM3（或 KM2），时间继电器 KT 吸合，其瞬动常开触点闭合，还要因为是断电延时，故其延时闭合的常闭触点断开，延时断开的常开触点闭合，使接触器 KM5 失电复位，同时接触器 KM4 和电磁铁 YA 得电闭合，液压泵电动机 M3 旋转，供给压力油，使摇臂松开。摇臂松开到位后，压位置开关 SQ2，使 KM4 释放，M3 停转，放松动作停止，而 KM2 (或 KM3)吸合，升降电动机 M2 运转，带动摇臂上升（或下降）当摇臂上升(或下降)到所需位置时，松开 SB3 (或 SB4)，KM2 (或 KM3)、KT 断电3 / 13释放，M2 停转，摇臂停止上升（或下降）。由于 KT 为断电延时，经过 13 秒延时后， KT 延时闭合的常闭触点闭合，延时断开的常开触点断开，KM5 得电吸合，同时 KM5 互锁使电磁铁 YA 失电断开。M3 反转，液压泵反向供给压力油，使摇臂夹紧，夹紧到位后，机械装置压下位置开关 SQ3，使 KM5 释放，液压泵停止旋转,夹紧动作结束。图中，SQ1-1 和 SQ1-2 为摇臂升降行程的限位控制 ，当在此过程按住上升（或下升）按钮不放时，摇臂一直上升（或下降）其机械装置就会压下位置开关 SQ1-1(或 SQ1-2),KM2（或 KM3）失电释放，使 M2 停止旋转，停止上升（或下降）动作。(3)手动松开或夹紧控制按松开按钮 SB5（或夹紧按钮 SB6），接触器 KM4(或 KM5)吸合，液压泵电机 M3 运转，供给压力油，使摇臂松开(或夹紧)。(4) 照明控制合上 QS2，照明灯 EL 亮，断开 QS2，照明 EL 灯灭。（机床实际电路原理总图见第 1 页 Z3050 型摇臂钻床电气原理图）三、实验模拟电路控制分析及其与实际电路的区别3.1 模拟电路的主电路分析4 / 13实验模拟电路主电路模拟图如图 3-1 所示。由于实验条件有限，实验中以220V 25W 电灯替代电机，如图 3-1 所示，灯 M1 替代主轴电动机；灯 M2-1 和灯M2-2 替代摇臂升降电动机，其中灯 M2-1 表示电机正转（摇臂上升），灯 M2-2表示电机反转（摇臂下降）；灯 M3-1 和灯 M3-2 替代摇臂放松夹紧电动机，其中灯 M3-1 表示电机正转（放松），灯 M3-2 表示电机反转（夹紧）；灯 M4 替代冷却泵电动机；灯 EL 替代照明，接在主电路，由开关 QS2 控制，合上 QS2，灯EL 亮，断开 QS3，灯 EL 灭；灯 YA 替代电磁铁，也接在主电路，由接触器 KM6的主触头控制，KM6 吸合，灯 YA 亮，KM6 失电复位，灯 YA 灭；主电路其余控制不变，实际电路中电机旋转，对应灯亮，电机停止，对应灯灭。3.2 模拟电路的控制电路分析实验模拟电路控制电路原理图如图 3-2 所示。由于实验中所用的接触器和继电器的线圈额定电压是 36V 的，故需要变压器降压后才能接入控制电路，如图 3-2 所示；由主电路分析可知，实验模拟电路用 220V 的电灯 YA 替代了实际电路中的电磁铁 YA 接在主电路上，由 KM6 控制，故在控制电路上应用接触器KM6 替换实际电路中的电磁铁 YA，见图 3-2；其余控制和接线方式、控制过程和控制原理均与实际电路不变。（实验模拟电路原理总图见第 2 页 Z3050 型摇臂钻床电气控制实验模拟原理图）四、实习工具、仪表及器材5 / 134.1 实习工具：测试笔一支、十字螺丝刀、斜口钳、尖嘴钳、剥线钳、电工刀各一把。4.2 实习仪表：万用表、兆欧表各一个。4.3 实习器材：（1）实验控制板（箱）（2）电器元件实验所需电器元件如表 4-1 所示电器元件清单明细表名称 符号 数量/个低压断路器 QF 1低压隔离器 QS 2低压熔断器 FU 4接触器 KM 6热继电器 FR 2时间断电器 KT 1变压器 TC 1位置开关 SQ 5按钮开关 SB 6电灯 8（3）导线若干：主电路导线由电动机容量确定；控制电路一般采用截面为 1mm2的铜芯导线（BV）；按钮线一般采用 0.75mm 的铜芯（RV）；导线的颜色要求主电路与控制电路必须有明显的区别。五、安装步骤5.1 电器元件安装前的检查（1）低压断路器 QF 的检查外观检查。检查断路器在运输过程中有无损坏，紧固件有否松动，可动部分是否灵活等。技术指标检查。检查核实断路器工作电压、电流、脱扣器电流整定值等参数是否符合要求。通断性能的检查。置断路器手炳于断路位置，用万用表欧姆档测量两端一一对应的接线柱的电阻，此时电阻应为无穷大；再置断路器手炳于通路位置，用6 / 13万用表欧姆档测量两端一一对应的接线柱的电阻，此时电阻应为 0 或接近于 0；同时满足以上两个条件，隔离器为好，可用，否则需更换隔离器。（2）低压隔离器 QS 的检查外观检查。检查隔离器在运输过程中有无损坏，紧固件有否松动，可动部件是否灵活等。技术指标检查。检查核实隔离器的额定电压和额定电流是否符合要求。通断性能的检查。置隔离器手炳于断路位置，用万用表欧姆档测量两端接线柱的电阻，此时电阻应为无穷大；再置隔离器手炳于通路位置，用万用表欧姆档测量两端接线柱的电阻，此时电阻应为 0 或接近于 0；同时满足以上两个条件，隔离器为好，可用，否则需更换隔离器。（3）低压熔断器 FU 的检查。外观检查。检查熔断器熔体两端有无击穿，外观是否损坏。技术指标检查。检查熔断器的型号、额定电压、额定电流、额定分断能力等参数是否符合规定的要求。熔体好坏的检查。用万用表欧姆档检测熔断器两端，电阻为 0 则表示熔断器熔体通路，熔断器为好，若电阻不为 0 且较大，则熔体也被烧坏，需更换熔断器。（4）变压器 TC 的检查技术指标检查。检查变压器原边的额定电压和额定电流、副边降压后的电压等参数是否符合要求。线圈的检查。对于变压器的原边，用万用表欧姆档检测原边线圈两端的电阻，电阻较小且不为 0，原边线圈为好，否则已烧坏。对于副边，和原边一样，用万用表欧姆档检测原边线圈两端的电阻，电阻较小且不为 0，原边线圈为好，否则已烧坏。（5）接触器 KM 的检查外观检查。检查接触器外观有无损坏，用手分合接触器的活动部分，检查是其动作是否灵活，有无卡住现象。技术指标的检查。检查接触器的铭牌及线圈的技术数据（如额定电压、电流、操作频率和通电持续率等）是否符合实际使用要求。7 / 13线圈的检查。用万用表欧姆档测量线圈两端（A1 端、A2 端）的电阻，测量出的电阻较小且不为 0，则线圈为好，否则线圈不可用。触头的检查。在原始复位状态下，用万用表欧姆档测量接触器常闭触头两端（NC 端）的电阻，电阻为 0 或接近于 0，且手动压下活动机构后，电阻无穷大，则常闭触头为好。手动压下接触器的活动部件，用万用表欧姆档测量接触器常开触头或主触头两端（NC 端）的电阻，电阻为 0 或接近于 0，且松手复位后电阻无穷大，则常开触头和主触头为好。（6）热继电器 FR 的检查。外观检查。检查热继电器的外观是否完好，动作机构是否正确可靠，活动机构是否灵活。技术指标的检查。检查热继电器的额定电流值是否与电动机的额定电流值相当，如不相当，应更换热断电器。触头的检查。在原始状态下，用万用表欧姆档检测热继电器的常闭触头两端的电阻，若电阻值为 0 或接近于 0，且手动压下活动机构后，电阻无穷大，则常闭触头为好。手动压下活动机构，用万用表欧姆档检测热继电器的常开触头两端的电阻，若电阻值为 0 或接近于 0，且松手复位后电阻值无穷大，则常开触头为好。（7）时间继电器 KT 的检查外观检查。检查时间继电器外观是否完好无损，延时值调整是否灵活。技术指标检查。检查时间继电器的额定工作电压、工作电流是否符合电路的要求。（8）位置开关 SQ 的检查。外观的检查。检查位置开关的外观是否完好无损，活动机构动作是否灵活可靠。触头的检查。在复位状态下，用万用表欧姆档测量常闭触头两端的电阻，电阻为 0 或接近于 0，且手动压下活动机构后电阻无穷大，则常闭触头为好。手动压下活动机构，用万用表欧姆档测量常开触头两端的电阻，电阻为 0 或接近于0，且松手复位后电阻无穷大，则常开触头为好。（9）按钮 SB 的检查。外观的检查。检查按钮开关的外观是否完好无损，按钮活动动作是否灵活可靠。8 / 13触头的检测。在复位状态下，用万用表欧姆档测量常闭触头两端的电阻，电阻为 0 或接近于 0，且手动压下按钮后电阻无穷大，则常闭触头为好。手动压下按钮，用万用表欧姆档测量常开触头两端的电阻，电阻为 0 或接近于 0，且松手复位后电阻无穷大，则常开触头为好。5.2 电气元件的布置与安装（1）布置实验电气元件根据电气元件布置原则，按照实验模拟电气原理图所需的电气元件画出电气元件布置图。如图 5-1 所示。（2）电气元件的安装低压断路器 QF 的安装。9 / 13断路器底板应垂直于水平位置，固定后，断路器应安装平整，不应附加机械压力；电源进线接在断路器的上母线上，出线接在下母线上。低压隔离器 QS 的安装。低压隔离器应垂直安装，闭合操作时手柄操作方向应从下向上合，断开操作时的手柄操作方向应从上向下分。母线与低压隔离器接线端子相连时，不应存在极大的扭应力，并保证接触可靠。低压熔断器 FU 的安装。低压熔断器的安装必须保证足够的电气距离，还应保证足够的间距，保证拆卸、更换熔体方便。其余电气元件的安装无特殊要求，但所有电气元件的安装都必须保证装、拆和检测方便，与底座固定可靠，接线时拧紧接线螺钉，避免接触不良。六、操作运行。6.1 准备工作（1）查看装置背面各电器元件上的接线是否紧固，各熔断器是否安装良好；（2）检查接线是否正确。逐线检查法：逐根线检查连接是否正确。万用表检测法：对于主电路，在断电复位状态下，用万用表欧姆档检测 L 端和N 端之间的电阻，此时电阻为变压器原边线圈电阻，电阻值较小但不为 0。逐一手动按下各接触器活动机构，电阻变小但不为 0，若要主电路正常必须满足上述条件。对于控制电路，在断电复位状态下，用万用表欧姆档测量变压器副边输出端两端之间的电阻，此时应为 KM6 线圈电阻，电阻值较小但不为 0，压下 SQ3电阻应为无穷大，逐一压下各按钮，电阻值变小但不为 0，若要控制电路正常必须满足上述条件。6.2 操作运行（1） 合上总开关 QF，夹紧动作（灯 M3-2 亮），电磁铁得电（灯 YA 亮）；（2） 压下位置开关 SQ3，完成夹紧（灯 M3-2 灭），电磁铁失电（灯 YA 灭）；10 / 13（3） 按下主轴启动按钮 SB2 后松开，主轴旋转（灯 M1 亮）；按下 SB1 后松开，主轴停止（灯 M1 灭）；（4） 合上冷却开关 QS1，冷却泵工作（灯 M4 亮）；断开 QS1，冷却泵停止工作（灯 M4 灭）；（5） 按下上升按钮 SB3 不放，放松动作（灯 M3-1 亮），若正处于夹紧过程则夹紧停止（灯 M3-2 灭），同时电磁铁得电（灯 YA 亮），位置开关 SQ3 复位，然后压下位置开关 SQ2，放松完成，上升动作（灯 M2-1 亮），松开SB3（若一直按着 SB3 不放，上升至极限位置会压下位置开关 SQ1-1,上升停止），上升停止（灯 M2 灭），延时 3S 夹紧动作（灯 M3-2 亮），压下位置开关 SQ3，完成夹紧（灯 M3-2 灭），同时电磁铁失电（灯 YA 灭）；（6） 按下下降按钮 SB4 不放，放松动作（灯 M3-1 亮），若正处于夹紧过程则夹紧停止（灯 M3-2 灭），同时电磁铁得电（灯 YA 亮），位置开关 SQ3 复位，然后压下位置开关 SQ2，放松完成，下降动作（灯 M2-2 亮），松开SB4（若一直按着 SB4 不放，