卧式车床电气控制PPT教案

1、卧式车床电气控制卧式车床电气控制 C650型卧式车床结构如图型卧式车床结构如图2-12-1所示。它是机床中应用最所示。它是机床中应用最为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反

2、转，为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。第1页/共80页第2页

3、/共80页 C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。 C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。 为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有严格的比例关系。因此，的移动速

4、度具有严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以C650车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。主轴反转时，刀架也跟着后退。第3页/共80页 C650卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，卧式车床在车削加工时

5、，刀具的温度往往很高，因此，要配备一台冷却泵及电动机。由于因此，要配备一台冷却泵及电动机。由于C650车床的床身车床的床身较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台2.2kW的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。 一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围可达调速范围可达40倍以上。倍以上。C650车床的主电动机采用普通笼车床的主电动机采用普通笼型异步电动机，功率为型异步电动机，功率为30kW。 由于加工的工件比较大，加工时其

6、转动惯量也比由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，较大，需停车时不易立即停止转动，为提高工作效率，该为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法。机床采用了反接制动方法。第4页/共80页2.1.2 C6502.1.2 C650卧式车床电力拖动特点及控制要求卧式车床电力拖动特点及控制要求 （1）主电动机）主电动机M1（功率为（功率为30kW）完成主轴主运动）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电

7、气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。 （2）电动机）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。 （3）快速移动电动机）快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动可根据使用需要，随时手动控制起停。控制起停。 完成对完成对C650C650卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学以后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行程开关、时间继电器、速

8、度继电器、中间继电器、习行程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。第5页/共80页 行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。位移方向和位置保护等。 1. 1.行程开关的基本结构行程开关的基本结构 行程开关的基本结构有三大部分：感受外部作用力行程开

9、关的基本结构有三大部分：感受外部作用力的操作机构，内部执行部分的触头系统的操作机构，内部执行部分的触头系统和和外壳。图外壳。图2-22-2给出给出LX19系列行程开关的外形示意图。系列行程开关的外形示意图。当运动部件的挡铁碰压当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。开，动合触点闭合。第6页/共80页 常用的行程开关有常用的行程开关有LX29系列系列、JW系列系列、LXW9（831060）系列。其中，系列。其中，JW系列及系列及831060系列为微动开关系列为微动开关系列，具有微量动作行程、瞬时动作

10、特点。系列，具有微量动作行程、瞬时动作特点。LX29系列是取系列是取代代LX19系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮行程开关要靠外力来复位。行程开关要靠外力来复位。第7页/共80页2.2.行程开关的型号行程开关的型号 行程开关行程开关LX19的型号及含义如下。的型号及含义如下。3.3.行程开关的符号行程开关的符号 行程开关的图形符号和文字符号如图行程开关的图形符号和文字符号如图2-32-3所示。所示。第8页/共80页2.2.2 2.2.2

11、接近开关接近开关 接近开关接近开关又称又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，和限位保护外，还还是是一种一种非接触式检测控制装置非接触式检测控制装置，用作检测用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。液面控制和加工程序的自动衔接等。当运动着的物体接近它当运动着的物体接近它到一定距离之内，它就能发出到一定距离之内，它就能发出控制控制信号。信号。特点有工作可靠、特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣寿命长、功耗低、

12、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境的工作环境等。等。 1. 1.接近开关的分类接近开关的分类 接近开关按工作原理可分为以下几种类型：接近开关按工作原理可分为以下几种类型： （1 1）涡流式接近开关）涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这由此识别出

13、有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 第9页/共80页 （2 2）电容式接近开关）电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发

14、生变化，使得和测量头相连的电路状变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状物等。状物等。 （3 3）霍尔接近开关）霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化

15、，的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。种接近开关的检测对象必须是磁性物体。 第10页/共80页 ( (4 4）光电式接近开关）光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此物体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信

16、号输出，由此便可便可“感知感知”有物体接近。有物体接近。 （5 5）热释电式接近开关）热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。便可检测出有物体接近。 （6 6）其它型式的接近开关）其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接

17、近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。近。第11页/共80页 2.2.接近开关的工作原理接近开关的工作原理 接近开关的种类很多，但不论何种接近开关，基本接近开关的种类很多，但不论何种接近开关，基

18、本都是由感应头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路都是由感应头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路、稳压稳压电源等组成。电源等组成。 接近开关目前国内普遍采用高频振荡电感式，其精接近开关目前国内普遍采用高频振荡电感式，其精度较高控制距离较远。高频振荡电感式度较高控制距离较远。高频振荡电感式LJ2型系列接近开关型系列接近开关原理如图原理如图2-42-4所示。所示。第12页/共80页 当无金属物体接近时，由当无金属物体接近时，由VT1、L、C1、C2等元件组成等元件组成的耦合振荡器输出信号加至的耦合振荡器输出信号加至VT2基极，放大后的高频波经基极，放大后的高频波经VD7、VD8整流后的直流信号加至整

19、流后的直流信号加至VT3基极，使基极，使VT3导通，由导通，由VT4、VT5组成的斯密特电路中组成的斯密特电路中VT4截止，截止，VT5导通，使导通，使VT6截止，截止，则则 近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和文字符号和文字符号+如图如图2-5所示。所示。开关负载中无电流流过及信号输出。当有金开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属体接近线圈属体接近线圈L时，由于金属中产生涡流而吸时，由于金属中产生涡流而吸取了振荡能量，使振荡减弱至停止，取了振荡能量，使振荡减弱至停止，VD7、VD8整流电路无输出电压，则整流电路无输出电压，则VT3截止，斯密

20、截止，斯密特电路翻转，则特电路翻转，则VT6饱和导通，负载中有电流饱和导通，负载中有电流流过，开关输出有信号。目前很多接近开关流过，开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成的。路做成集成的。第13页/共80页 3.3.接近开关的选型接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则： （1 1）当检测

21、体为金属材料时，应选用高频振荡）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3A3钢类检测体钢类检测体检测最灵敏。检测最灵敏。 对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。就低。 （2 2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。 （3 3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。时，应选用光电型接

22、近开关或超声波型接近开关。 （4 4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。近开关。第14页/共80页 4.4.接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测 （1 1）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。离，测得的数据应在产品的参数范围内。 （2 2）释放距离的测定：当动作片由

23、正面离开接近开关）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。的最大距离。 （3 3）回差）回差H H的测定：最大动作距离和释放距离之差的的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝对值。绝对值。 （4 4）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近左右，转动圆盘，依次使动

24、作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。接读出开关的动作频率。 第15页/共80页 （5 5）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关动作距离的动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在

25、区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复1010次，最后计算次，最后计算10次测量值的最大值和最小值与次测量值的最大值和最小值与1010次平均值次平均值之差，差值大者为重复精度误差。之差，差值大者为重复精度误差。2.2.3 时间继电器时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理、机械动作及电子线路实现触点延时接通或断开的自动控制电器。当其感测部分接受输入信号以后，需要经过一定的时间来延时，其执行部分才会动作，并输出信号来操纵控制回路。从动作原理来看，时间继电器可以

26、分为：直流电磁式，空气阻尼式（又称气囊式），电动式，电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。第16页/共80页 通电延时型时间继电器在其感测部分接收信号后，立通电延时型时间继电器在其感测部分接收信号后，立即开始延时，一旦延时完毕，立即通过执行部分输出信号即开始延时，一旦延时完毕，立即通过执行部分输出信号来操纵控制回路。当输入信号消失时，继电器就立即恢复来操纵控制回路。当输入信号消失时，继电器就立即恢复到动作前的状态。动作情况可用图到动作前的状态。动作情况可用图2-62-6来说明，图中的来说明，图中的T即即是延时时间。是延时时间。 断电延时型时间继电器在其感测部分接断电延时型时间继

27、电器在其感测部分接收收到输入信到输入信号以后，执行部分立即动作，但输入信号消失后，继电器号以后，执行部分立即动作，但输入信号消失后，继电器必须经过一定的延时，才能恢复到原来的状态，并有信号必须经过一定的延时，才能恢复到原来的状态，并有信号输出。动作情况可用图输出。动作情况可用图2-72-7来说明，图中来说明，图中T为延时时间。为延时时间。第17页/共80页 目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式时间继电器及电子式时间继电器。式时间继电器及电子式时间继电器。现以现以JS7-A型型KT为例介为例介绍绍空气阻尼式空气阻尼式时间继电器的结构时

28、间继电器的结构、工作原理及工作原理及符号。符号。 1. 1.空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器 （1 1）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号第18页/共80页JS7-A时间继电器时间继电器的结构和外形图如图的结构和外形图如图2-8所示。所示。 时间继电器的文字符号和图形符号如图时间继电器的文字符号和图形符号如图2-92-9所示。所示。第19页/共80页 （2 2）空气阻尼式时间继电器的动作原理）空气阻尼式时间继电器的动作原理 图图2-102-10为为JS7-A时间继电器原理示意图。空气阻尼时间继电器原理示意图。空气阻尼式式时间继电器，既可以是通电延

29、时型，也可以是断电延时型。时间继电器，既可以是通电延时型，也可以是断电延时型。图图2-102-10（a）为通电延时型，将其电磁机构翻转为通电延时型，将其电磁机构翻转180安装时，安装时，即为断电延时型即为断电延时型，如图，如图2-10（b）所示。）所示。第20页/共80页 图图2-102-10（a）中，）中，当线圈通电后，衔铁当线圈通电后，衔铁3被铁心被铁心2吸合，吸合，活塞杆活塞杆6在塔形弹簧在塔形弹簧8的作用下，带动活塞的作用下，带动活塞12及橡皮膜及橡皮膜10向上向上移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆活塞杆6只能

30、缓慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小只能缓慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆而定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延迟时间后，进行调整。经过一定的延迟时间后，活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆7将微动开关将微动开关15压压动，使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到通电延时的作动，使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到通电延时的作用。当线圈用。当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧在反力弹簧4的的作用下释放，并通过活塞杆作用下释放，并通过活塞杆6将活塞将活塞12推向下端，这时橡皮推向下端，这时橡

31、皮膜膜10下方气室内的空气通过橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧、弱弹簧9和活塞和活塞12的的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方气室缝隙中排掉。肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方气室缝隙中排掉。因此，杠杆因此，杠杆7和微动开关和微动开关15能迅速复位。在线圈能迅速复位。在线圈1通电和断电通电和断电时，微动开关时，微动开关16在推动板在推动板5的作用下，都能瞬时动作，即为的作用下，都能瞬时动作，即为时间继电器的瞬动触头。时间继电器的瞬动触头。 断电延时断电延时型时间继电器工作型时间继电器工作原理同原理同通电延时型时间通电延时型时间继电器继电器， 读者读者可自行分析。可自行分析。

32、 JS7-A系列产品触点的额定电压为系列产品触点的额定电压为500V，额定电流为，额定电流为5A。第21页/共80页 2.2.电子式时间继电器电子式时间继电器 电子式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它电子式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、调节方便等具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、调节方便等优点，发展迅速，在电气控制系统中得到广泛的应用。优点，发展迅速，在电气控制系统中得到广泛的应用。 电子式时间继电器是利用电子式时间继电器是利用RC电路电容器充电时，电路电容器充电时，电容器的电压逐渐上升的原理作为延时基础的，因此，改电容器的电压逐渐上升

33、的原理作为延时基础的，因此，改变充电电路的时间常数，即可整定延时时间。电子式继电变充电电路的时间常数，即可整定延时时间。电子式继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管体管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管控制的继电器。控制的继电器。 常用的电子式继电器产品有常用的电子式继电器产品有JSJ、JSB、JS14、JS15、JS20等型号。等型号。第22页/共80页 如图如图2-112-11所示为所示为JSJ晶体管时间继电器的原理图。整个晶体管时间继电器的原理图。整个线路可分为

34、主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路几部分。几部分。第23页/共80页 主电源是电容滤波的桥式整流电路，它是触发器和输出主电源是电容滤波的桥式整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源是电容滤波的半波整流电路，继电器的工作电源。辅助电源是电容滤波的半波整流电路，它与主电源叠加起来作为它与主电源叠加起来作为RC环节的充电电源。接通电源后，环节的充电电源。接通电源后，变压器副边变压器副边18V负电源经负电源经K的线圈和的线圈和R2使使VT1获得偏流而导通，获得偏流而导通，从而使从而使VT2截止。此时截止。此时K的线圈中只有较小电流

35、，不足以使的线圈中只有较小电流，不足以使K吸合，所以继电器吸合，所以继电器K不动作。同时变压器副边不动作。同时变压器副边12V的正电源经的正电源经整流后与主电源叠加后，经可调电阻整流后与主电源叠加后，经可调电阻RP和和R及继电器及继电器K的常的常闭辅助触头对电容器闭辅助触头对电容器C充电。在充电过程中，充电。在充电过程中，a点的电位逐渐点的电位逐渐升高，升高，a点的电位高于点的电位高于b点的电位，二极管点的电位，二极管VD1则导通，使辅则导通，使辅助电源的正电源加到晶体管助电源的正电源加到晶体管VT1的基极上，从而使的基极上，从而使VT1由导由导通状态变为截止状态了，通状态变为截止状态了，VT

36、2则由截止状态变为导通状态，则由截止状态变为导通状态，即触发器进行了翻转。于是，继电器即触发器进行了翻转。于是，继电器K便动作，通过触头发便动作，通过触头发出相应的控制信号。与此同时，电容器出相应的控制信号。与此同时，电容器C经由继电器的常开触经由继电器的常开触头对电阻头对电阻R7放电，为下一次工作做准备。若要改变延时时间放电，为下一次工作做准备。若要改变延时时间的长短，通过调节的长短，通过调节RP和和R的阻值大小或改变电容的阻值大小或改变电容C的充电时的充电时间就可以了。间就可以了。第24页/共80页 JSJ型晶体管时间继电器的电源电压为直流型晶体管时间继电器的电源电压为直流24V、48V、

37、110V，交流，交流36V、110V、127V、220V、380V；触点数为；触点数为1对对常开、常开、1对对常闭，触点交流容量为常闭，触点交流容量为380V/0.5A，直流，直流110V/1A（无感负载），延时范围（无感负载），延时范围0.160s（延时误差（延时误差3%），），120300s（延时误差（延时误差6%）。）。 3. 3. 时间继电器的选择时间继电器的选择 （1）正确选择延时方式，时间继电器有通电延时型和）正确选择延时方式，时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，因此选用时应确定采用哪种延时方式更方断电延时型两种，因此选用时应确定采用哪种延时方式更方便有效的组成控制电路。便有效

38、的组成控制电路。 （2）时间继电器延时动作后均需一复位时间，它应比）时间继电器延时动作后均需一复位时间，它应比固有时间长一些，否则会使延时误差增大甚至不能产生延时。固有时间长一些，否则会使延时误差增大甚至不能产生延时。尤其在重复延时电路中，应考虑延时复位时间裕量问题。尤其在重复延时电路中，应考虑延时复位时间裕量问题。 （3）延时要求较低的场合，一般宜采用价格较低的电）延时要求较低的场合，一般宜采用价格较低的电磁阻尼式或气囊式时间继电器。若对延时要求很高，则宜采磁阻尼式或气囊式时间继电器。若对延时要求很高，则宜采用电动式或用电动式或电子电子式时间继电器。式时间继电器。 （4）应注意电源参数和环境

39、温度变化的影响，例如在）应注意电源参数和环境温度变化的影响，例如在电源电压波动大的场合，采用气囊式或电动式就比采用电源电压波动大的场合，采用气囊式或电动式就比采用电子电子式好。式好。第25页/共80页2.2.4 2.2.4 速度继电器速度继电器 速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器。它常速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器。它常用于电动机的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零用于电动机的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时，它能自动的切断电源，也称反接制动继电器。时，它能自动的切断电源，也称反接制动继电器。 1. 1.速度继电器外形结构及符号速度继电器外形结构及符号 速度

40、继电器的外形结构如图速度继电器的外形结构如图2-12所示，所示，图图2-132-13为其电气为其电气图形符号和文字符号图形符号和文字符号。第26页/共80页 速度继电器由转子、定子和触点三部分组成。转子是速度继电器由转子、定子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片组成，并装有笼型绕相。片组成，并装有笼型绕相。第27页/共80页 2.2.速度继电器的工作原理速度继电器的工作原理 速度继电器的动作原理如图速度继电器的动作原理如图2-14所示。其转轴与电所示。其转轴与电动机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转

41、动时，动机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在转磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，触点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。定子产生的转

42、矩减小，动触头复位。 速度继电器常用在铣床和镗床的控制电路中，转速速度继电器常用在铣床和镗床的控制电路中，转速一般一般达到达到13 30r/min时，速度继电器就能动作并完成其控制时，速度继电器就能动作并完成其控制功能。一般功能。一般降到降到100r/min左右左右时触点恢复原状。时触点恢复原状。第28页/共80页3.3.速度继电器的型号含义速度继电器的型号含义 常用速度继电器有常用速度继电器有JY1型和型和JF FZ0型型，其型号含义如下：，其型号含义如下：第29页/共80页 2.2.5 2.2.5 中间继电器中间继电器 中间继电器的主要作用是在电路中起信号的传递与转中间继电器的主要作用是在

43、电路中起信号的传递与转换作用。换作用。其触点对数较多，触点容量较大，一般额定电流其触点对数较多，触点容量较大，一般额定电流5A10A，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大触点的容量，起到中间转换作用。也可用来放大信号。触点的容量，起到中间转换作用。也可用来放大信号。 1. 1.中间继电器的结构及动作原理中间继电器的结构及动作原理 中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电磁机构和触点系统组成，如图磁机

44、构和触点系统组成，如图2-15所示。电磁机构与接触所示。电磁机构与接触器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需要加装灭弧装置。不需要加装灭弧装置。 动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁线圈断电后，作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁线圈断电后，铁心释放，触点复位。铁心释放，触点复位。第30页/共80页2. 2. 中间继电器的型号含义和符号中间继电器的型号含义和符号 中间继电器的型号含义为：中间继电器的型号含义为： 中间继电器的图形符号和

45、文字符号如图中间继电器的图形符号和文字符号如图2-16所示。所示。 电磁式中间继电器有电磁式中间继电器有JZ7型、型、JZ15型、型、JZ13和和JZ14型等，型等，其中其中JZ13型主要用于电子线路作为执行元件，型主要用于电子线路作为执行元件，JZ14型为交直型为交直流两用中间继电器。流两用中间继电器。第31页/共80页KAKAKA电磁线圈动合触点动断触点图2-16 中间继电器的图形符号和文字符号第32页/共80页2.2.6 2.2.6 固态继电器固态继电器 固态继电器（固态继电器（SSR）是一种新型无触点继电器。由于可靠）是一种新型无触点继电器。由于可靠性高，开关速度快，工作频率高，使用寿

46、命长，便于小型化，性高，开关速度快，工作频率高，使用寿命长，便于小型化，输入控制电流小又可与输入控制电流小又可与TTL、CMOS等集成电路都有很好的兼等集成电路都有很好的兼容性，所以在许多自动控制装置中都取代了原来的常规继电器，容性，所以在许多自动控制装置中都取代了原来的常规继电器，更重要的是在微机数据处理系统的终端、微机测量仪表、可编更重要的是在微机数据处理系统的终端、微机测量仪表、可编程控制器的输出模块、数控机床的程控装置等高等级控制系统程控制器的输出模块、数控机床的程控装置等高等级控制系统中有极其广泛的应用。中有极其广泛的应用。 固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的四端器件，固态继电

47、器是具有两个输入端和两个输出端的四端器件，输入与输出之间一般采用光电隔离方法，并称为全固态继电器。输入与输出之间一般采用光电隔离方法，并称为全固态继电器。按输出端负载的电源类型可分为直流和交流两种类型。直流型按输出端负载的电源类型可分为直流和交流两种类型。直流型固态继电器是以功率三极管的集电极和发射极作为输出端负载固态继电器是以功率三极管的集电极和发射极作为输出端负载电路的开关控制。而交流型固态继电器是以双向三端晶闸管的电路的开关控制。而交流型固态继电器是以双向三端晶闸管的两个电极作为输出端负载电路的开关控制。固态继电器的形式两个电极作为输出端负载电路的开关控制。固态继电器的形式有常开式和常闭

48、式两种，和常规继电器类似，当输入端施有控有常开式和常闭式两种，和常规继电器类似，当输入端施有控制信号时，其输出端负载电路常开式被导通，而常闭式被断开。制信号时，其输出端负载电路常开式被导通，而常闭式被断开。第33页/共80页 交流型固态继电器，按双向三端晶闸管的触发方式可分交流型固态继电器，按双向三端晶闸管的触发方式可分为非过零型和过零型两种。其主要区别在于交流负载电路导通为非过零型和过零型两种。其主要区别在于交流负载电路导通的时刻不同，当输入端施加控制电压信号时，非过零型负载端的时刻不同，当输入端施加控制电压信号时，非过零型负载端开关立即动作，而过零型的必须等到交流负载电源电压过零时开关立即

49、动作，而过零型的必须等到交流负载电源电压过零时（实际接近零伏），负载端开关才动作。当输入端控制信号失（实际接近零伏），负载端开关才动作。当输入端控制信号失去时，过零型的也必须要等到交流负载电源电压过零时负载端去时，过零型的也必须要等到交流负载电源电压过零时负载端才能复位。才能复位。 固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动电固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动电流，最小工作电压为流，最小工作电压为3V，所以，所以MOS逻辑信号通常要经晶体管逻辑信号通常要经晶体管缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于CMOS电路可采用电路可采用NPN晶体

50、管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继晶体管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再去驱动负载。去驱动负载。 第34页/共80页 固态继电器的负载能力会随温度的上升而下降，因固态继电器的负载能力会随温度的上升而下降，因此，在使用时要注意散热或降低电流档使用。对于容性此，在使用时要注意散热或降低电流档使用。对于容性或电阻性负载，应限或电阻性负载，应限制制开通瞬间的浪涌电流（一般为负开通瞬间的浪涌电流（一般为负载电流的载电流的7倍），对于电感性负载，应限制其瞬时峰值电倍），对于电

51、感性负载，应限制其瞬时峰值电压，以防损坏固态继电器。具体使用方法和类型选择可压，以防损坏固态继电器。具体使用方法和类型选择可查阅产品目录或有关手册。查阅产品目录或有关手册。 图图2-172-17所示为固所示为固态继电器控制三相电态继电器控制三相电动机的线路示意图。动机的线路示意图。总之，固态继电器总之，固态继电器的动作速度快，体积的动作速度快，体积小，功耗低，无噪声。小，功耗低，无噪声。在现代微机控制技术在现代微机控制技术以及常规控制线路中以及常规控制线路中被越来越广泛的应用。被越来越广泛的应用。SSRSSRM3+-L1L2L3图2-17 固态继电器控制三相电动机第35页/共80页2.2.7

52、2.2.7 晶闸管自动开关晶闸管自动开关 晶闸管元件具有晶闸管元件具有“开开”与与“关关”两种状态，因此可以实现两种状态，因此可以实现电路中控制与切换功能。由于没有触点的机械运动，也叫静态电路中控制与切换功能。由于没有触点的机械运动，也叫静态开关或固态开关。在晶闸管的控制极上加适当的触发信号，可开关或固态开关。在晶闸管的控制极上加适当的触发信号，可使其从断开状态转为导通状态，如果停止给予触发信号，则当使其从断开状态转为导通状态，如果停止给予触发信号，则当晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下时即自行关断。晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下时即自行关断。 晶闸管开关具有动作快、寿命长、控制功率小、无

53、电弧、晶闸管开关具有动作快、寿命长、控制功率小、无电弧、无噪音等优点，特别适用于频繁操作和有爆炸、腐蚀性气体的无噪音等优点，特别适用于频繁操作和有爆炸、腐蚀性气体的环境中。缺点是导通时有比较大的管压降（约环境中。缺点是导通时有比较大的管压降（约1V），功耗较），功耗较大，关断时存在一定的残漏电流，不能实现电路隔离；且过载大，关断时存在一定的残漏电流，不能实现电路隔离；且过载能力低，价格高，体积大（有散热器）等。能力低，价格高，体积大（有散热器）等。 按电路中电流种类不同，晶闸管开关可分为直流开关和交按电路中电流种类不同，晶闸管开关可分为直流开关和交流开关；按功能的不同可分为晶闸管接触器（门极控

54、制角始终流开关；按功能的不同可分为晶闸管接触器（门极控制角始终是是 =0）、相控晶闸管开关（）、相控晶闸管开关（ 0）和晶闸管低压断路器；）和晶闸管低压断路器；此外还有混合式交流接触器。本节只介绍晶闸管低压断路器即此外还有混合式交流接触器。本节只介绍晶闸管低压断路器即晶闸管自动开关。晶闸管自动开关。第36页/共80页 晶闸管自动开关是带有各种保护环节的晶闸管开关，当晶闸管自动开关是带有各种保护环节的晶闸管开关，当电路出现过电流、过电压、欠电压和漏电等故障时能自动切电路出现过电流、过电压、欠电压和漏电等故障时能自动切断电路，实现保护功能。晶闸管自动开关按分断过程的不同断电路，实现保护功能。晶闸管

55、自动开关按分断过程的不同有两种：一种是非限流式，当电路发生故障时，通过其保护有两种：一种是非限流式，当电路发生故障时，通过其保护环节瞬时（或延时）撤除晶闸管门极信号，使它在半周波内环节瞬时（或延时）撤除晶闸管门极信号，使它在半周波内电流自然过零时自行关断；另一种是限流式，其关断方法是电流自然过零时自行关断；另一种是限流式，其关断方法是不等到电流自然过零，就通过换流电路对晶闸管施加反向电不等到电流自然过零，就通过换流电路对晶闸管施加反向电压，将其阳极电流迅速降到零，实行强迫关断。由于非限流压，将其阳极电流迅速降到零，实行强迫关断。由于非限流式晶闸管自动开关是依靠电流自然过零实现关断的，因而这式晶

56、闸管自动开关是依靠电流自然过零实现关断的，因而这种开关所用晶闸管的容量必须按短路电流确定，显种开关所用晶闸管的容量必须按短路电流确定，显然然比限流比限流式自动开关容量要大的多。图式自动开关容量要大的多。图2-182-18所示为三相交流晶闸管自所示为三相交流晶闸管自动开关的方框图。开关具有瞬时和延时动作的过流保护、欠动开关的方框图。开关具有瞬时和延时动作的过流保护、欠压保护。为了进一步提高可靠性，除半导体保护外还采用了压保护。为了进一步提高可靠性，除半导体保护外还采用了快速熔断器。手动启动控制环节采用高频振荡型接近开关作快速熔断器。手动启动控制环节采用高频振荡型接近开关作为无触点按钮与过流、欠压

57、保护环节共同控制主晶闸管及换为无触点按钮与过流、欠压保护环节共同控制主晶闸管及换流晶闸管的门极触发源流晶闸管的门极触发源M。第37页/共80页第38页/共80页2.2.8 2.2.8 信号灯信号灯 信号灯是作为信号指示、电源指示、程序指示的电器信号灯是作为信号指示、电源指示、程序指示的电器元件，也是主令电器的一种。广泛应用于交流元件，也是主令电器的一种。广泛应用于交流50Hz z，电压，电压至至380V，直流电压至，直流电压至220V的控制屏、开关柜等电气装置中，的控制屏、开关柜等电气装置中，作为指挥信号或预告信号用。作为指挥信号或预告信号用。 信号灯按其结构分有直接式、变压器降压式、电阻降压

58、信号灯按其结构分有直接式、变压器降压式、电阻降压式、辉光式四种。式、辉光式四种。 信号灯的电气图形符号和文字符号如图信号灯的电气图形符号和文字符号如图2-192-19所示。所示。第39页/共80页2.3.1 2.3.1 电气控制线路分析基础电气控制线路分析基础 1. 1.电气控制线路分析的内容电气控制线路分析的内容电气控制线路是电气控制系统各种技术资料中最为重要的文电气控制线路是电气控制系统各种技术资料中最为重要的文件。分析电气控制线路的具体内容和要求主要包括以下几方件。分析电气控制线路的具体内容和要求主要包括以下几方面。面。 （1 1）设备说明书设备说明书 备说明书由机械备说明书由机械、液压

59、和电气等部分组成。在分析时首液压和电气等部分组成。在分析时首先要分析各部分的说明书，了解设备的构造，主要技术指标，先要分析各部分的说明书，了解设备的构造，主要技术指标，机械、液压和气动部分的原理。明确设备的电气传动方式，机械、液压和气动部分的原理。明确设备的电气传动方式，具体有电动机和其它执行电气的数目、型号规格、安装位置、具体有电动机和其它执行电气的数目、型号规格、安装位置、用途及控制要求。同时要了解的还有设备的使用方法，各操用途及控制要求。同时要了解的还有设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮和指示装置等与电气有关部件的方位和作手柄、开关、旋钮和指示装置等与电气有关部件的方位和布置方式，以

60、及同机械和液压部分直接关联的电器的位置、布置方式，以及同机械和液压部分直接关联的电器的位置、工作状态和作用。工作状态和作用。第40页/共80页 ( (2 2）电气控制原理图电气控制原理图 电气控制原理图是控制线路分析的核心内容。原理图主电气控制原理图是控制线路分析的核心内容。原理图主要由主电路、控制电路和要由主电路、控制电路和信号信号电路等部分组成。在分析电气原电路等部分组成。在分析电气原理图时，必须与阅读其它技术资料结合起来。这就要求仔细阅理图时，必须与阅读其它技术资料结合起来。这就要求仔细阅读设备的说明书，了解电动机、电磁阀等执行电器的控制方式，读设备的说明书，了解电动机、电磁阀等执行电器