机床电气控制线路基本环节课件

1、机床电气控制线路基本环节2022/7/28机床电气控制线路基本环节第2章 机床电气控制线路基本环节2.4 步进电动机的控制2.2 三相交流电动机的控制2.3 直流电动机的控制2.1 电气控制线路的绘制机床电气控制线路基本环节2.1.1 电气原理图图形符号和文字符号2.1.3 电器元件布置图2.1.5 电气识图方法与步骤2.1.4 电气安装接线图2.1.2 电气原理图绘制2.1 电气控制线路的绘制机床电气控制线路基本环节电气控制系统图：指根据国家电气制图标准，用规定的电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器件的连接关系的电气工程图。电气控制系统图包括：1、电气原理图2、电器元件布置图3、

2、电气安装接线图电气原理图：表示电流从电源到负载的传送情况和各电气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况。2.1.1 电气原理图图形符号和文字符号机床电气控制线路基本环节文字符号和图形符号1、文字符号 用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符代码。例如， FR表示热继电器。2、图形符号 用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。例如，“”表示交流，表示电阻等。 国家电气图用符号标准GB/T4728-1985规定了电气简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准GB/T6988-1986于1990年1月1日正式开始执行。机床电气控制线路基本环

3、节电器元件采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。主电路用粗线条画在左（上）边；控制电路用细线条画在右（下）边。同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字符号的下标，如KM1、KM2等。所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出当图形垂直放置时，各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制。当图形为水平放置时以“上闭下开” 绘制。2.1.2 电气原理图绘制机床电气控制线路基本环节电路图应按主电路、辅助电路（控制电路、照明电路、信号电路、保护电路）分开绘制。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

4、制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方，相序自上而下排列。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接。控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。2.1.2 电气原理图绘制机床电气控制线路基本环节机床电气控制线路基本环节图区的划分在图样的下方沿横坐标方向划分图区，并用数字编号。同时在图样的上方沿横坐标方向划区，分别标明该区电路的功能。机床电气控制线路基本环节接

5、触器和继电器的触点位置可采用附图的方式表示。 左栏 中栏 右栏主触点的图区号辅助动合触点的图区 号辅助动断触点的图区 号接触器各栏的含义：继电器各栏的含义：左栏 右栏动合触点的图区号动断触点的图区 号机床电气控制线路基本环节主电路各接点标记三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。电源开关之后的分别按U、V、W顺序标记。分级三相交流电源主电路可采用1U、1V、1W；2U、2V、2W等。各电动机分支电路各接点可采用三相文字代号后面加数字来表示如：U11、 U21等，数字中的十位数字表示电动机代号，个位数字表示该支路的接点代号。控制电路采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成 机床电气

6、控制线路基本环节电器元件布置图详细绘制出电气设备、零件的安装位置。图中各电器代号应与有关电路和电器清单上所有元器件代号相同。2.1.3 电器元件布置图机床电气控制线路基本环节2.1.4 安装接线图安装接线图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系。图中表明了电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接，是实际安装接线的依据。机床电气控制线路基本环节2.1.5 电气识图方法与步骤 识图方法1、结合电工基础知识识图 在掌握电工基础知识的基础上，准确、迅速地识别电气图。如改变电动机电源相序，即可改变其的旋转方向的控制。2、结合典型电路识图 典型电路就是常见的基本电路，如电动机的起动、制动、顺序控制等

7、。不管多复杂的电路，几乎都是由若干基本电路组成的。因此，熟悉各种典型电路，是看懂较复杂电气图的基础。3、结合制图要求识图 在绘制电气图时，为了加强图纸的规范性、通用性和示意性，必须遵循一些规则和要求，利用这些制图的知识能够准确地识图。机床电气控制线路基本环节识图步骤1、准备：了解生产过程和工艺对电路提出的要求；了解各种用电设备和控制电器的位置及用途；了解图中的图形符号及文字符号的意义。2、主电路：首先要仔细看一遍电气图，弄清电路的性质，是交流电路还是直流电路。然后从主电路入手，根据各元器件的组合判断电动机的工作状可。如电动机的起停、正反转等。3、控制电路：分析完主电路后，再分析控制电路，要按动

8、作顺序对每条小回路逐一分析研究，然后再全面分析各条回路间的联系和制约关系，要特别注意与机械、液压部件的动作关系。4、最后阅读保护、照明、信号指示、检测等部分。机床电气控制线路基本环节2.2电动机基本控制环节2.2.1 笼型异步电动机直接起动控制2.2.2 笼型异步电动机正反转控制2.2.4 笼型异步电动机制动控制2.2.5 按顺序工作时的联锁控制2.2.3 笼型异步电动机降压起动控制机床电气控制线路基本环节2.2.1笼型异步电动机直接起动控制1.点动控制2.连续运转控制3.既能长动又能点动的控制电路直接启动的条件：Ist/IN3/4+S/4PIst-启动电流；IN -额定电流；S-变压器容量（

9、kVA）P-电机功率（kw）机床电气控制线路基本环节1 点动控制L1L2L3KMSBQSKM M 3 FU1FU2点动按钮KM主触头闭合按下SBKM线圈得电松开SBKM线圈断电KM主触头复位电动机断电停转电动机M通电起动.工作过程：先接通电源开关QS常用于机床主轴或工作台的调整；机床的试车、检修等。机床电气控制线路基本环节2 连续运转控制KMSB1 SB2KMQSKMFR M3 L1L2L3FRFU1FU2自锁触头短路保护过载保护停止按钮起动按钮工作过程：先接通电源开关QS按下SB2KM线圈得电KM主触头闭合 电动机运转KM动合辅助触头闭合自锁保护环节短路保护：FU1、FU2过载保护：FR欠压

10、失压保护：KM自锁环节按下SB1KM线圈断电电动机停机床电气控制线路基本环节3 既能长动又能点动的控制电路 复合按钮点动按钮KMFRSB1KMSB2SB3停止按钮起动按钮 按下SB2，KM得电自锁，电动机连续运转。 按下SB1，KM断电，电动机停转 按下点动按钮SB3，KM得电，电动机运转。松开SB3，KM断电，电动机停转。 点动按钮SB3的作用：(1) 使接触器线圈KM通电；(2) 使线圈KM不能自锁。机床电气控制线路基本环节2.2.2 电动机的正反转控制用于机床工作台的前进与后退或主轴的正反转等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转动方向。需要用

11、两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。机床电气控制线路基本环节1.按钮控制的正反转控制电路正转反转电气互锁按钮联锁机床电气控制线路基本环节（1）接触器互锁的正反转控制完成“正转-停-反转”或“反转-停-正转”的电气控制。 线路的动作原理:按SB1正转控制：按SB2 KM1线圈得电KM1自锁触头闭合KM1主触头闭合 KM1互锁触头断开电动机M正转KM1线圈失电电动机M停转SB1KM1SB3KM2KM2KM1KM2KM1SB2反转控制：按SB3KM2线圈得电电动机M反转正转按钮反转按钮互锁机床电气控制线路基

12、本环节（2）按钮接触器联锁的正反转控制可实现“正反停”或“反正停”的操作控制。线路的动作原理SB1KM1SB3KM2KM2KM1KM2KM1SB2按下SB2KM1得电电动机正转按下SB3KM1断电KM2得电电动机反转正转：反转：按钮联锁互锁互锁机床电气控制线路基本环节2、行程开关控制的正反转电路自动往返运动：SB1KM1SB3KM2KM2KM1SQ2SQ1KM2KM1SB2SQ3SQ4SQ1 SQ3SQ4 SQ2前进(正转）后退12行程开关挡块到达预定位置挡铁1撞击SQ1按下SB2KM1通电电机正转工作台前进停止正转KM1断电KM2得电电机反转工作台后退机床电气控制线路基本环节2.2.3 笼型

13、异步电动机降压起动控制1 定子串电阻降压起动2 Y -降压起动机床电气控制线路基本环节1 定子串电阻降压起动工作原理：停止起动按下SB2KM1得电KT得电计时电电动阻机起串动KM2得电电动机全压运行图中电动机由降压起动转为全压运行后KM1和KT均断电，只有KM2得电。按下SB1，电动机停机床电气控制线路基本环节2 Y -降压起动（一）三个接触器控制的电路工作原理：起动按下SB2KM1得电KM3得电KT得电Y起动Y接计时KM3断电 KM2通电 KM1仍得电运行接停止机床电气控制线路基本环节3 Y -降压起动（二）两个接触器控制的电路（练习分析工作原理）机床电气控制线路基本环节2.2.4 笼型异步

14、电动机的制动控制1 反接制动控制线路2 能耗制动控制电路机床电气控制线路基本环节1 反接制动控制线路工作原理：按SB2起动KM1通电电动机正转运行KV动合触点闭合按SB1KM1断电KM2通电（开始制动）n0,KV复位KM2断电（制动 结束）速度继电器停止机床电气控制线路基本环节2 能耗制动控制电路（1）按时间原则控制的能耗制动线路工作原理：按SB2KM1通电电动机起动按SB1KM1断电KM2通电KT通电能耗制动延时KM2断电（制动结束）起停机床电气控制线路基本环节（2）速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路练习：分析工作过程机床电气控制线路基本环节2.2.5 按顺序工作时的联锁控制 按下SB2

15、KM1得电M1起动先起按下SB4后起M2 停按下SB1总停KM1断电KM2断电M1；M2均停工作原理：KM2得电M2起动按下SB3KM2断电M2停机床电气控制线路基本环节SBKM1FR1 例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时: M1起动后 M2才能起动；停车时: M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？KM2SBKM2FR2KM1停止：断电断电断开断开机床电气控制线路基本环节STaSTb前进(正转）后退12按SBF时KMF通电(其常闭断开， 常开闭合)KMF断电KMR通电行程开关自动往返运

16、动：挡块动画电机正转工作台前进到达预定位置，挡块1撞击STbSBKMRSBFKMFKMFKMRSTbSTaKMFKMRSBR停止正转 电机反转(工作台后退)机床电气控制线路基本环节正反转控制线路3MFRFUQ.KMFFRKMRSB1SBFKMFSBRKMRKMRKMFKMR 下图所示的鼠笼式电动机正反转控制线路中有几处错误，请改正之。机床电气控制线路基本环节2.3 直流电动机控制直流电动机优点：1.调速范围广，调速平滑方便；2.抗过载能力大，能承受频繁冲击负载，3.可实现频繁无级快速启动、制动反转等；直流电动机应用： 对启动、调速有较高要求的场合，如大型可逆式轧钢机、矿井卷扬机、大型车床、大型

17、起重机、龙门刨床、电动机车等生产机械。直流电动机分类： 按励磁方式分为：他励、自励（并励、串励、复励）机床电气控制线路基本环节2.3 直流电动机控制直流电动机控制线路： 1.启动控制（1）直接启动（Ist=(1020)IN） 危害：换向恶化、机械冲击、电网波动(中、大容量电机不许直接启动)（2）降压启动 启动时降低电枢两端的电压，随着转速的上升，逐渐提高电压至额定值UN； 条件：需要专用电源，一般有可调电压的直流电源；（3）转子串电阻启动 电枢回路串多级电阻，在启动过程中逐级切除； 2.制动控制 (1)能耗制动、(2)反接制动 3.调速控制机床电气控制线路基本环节+直流电动机反接制动电路KI1

18、过流继电器，当主电路电流大于某一设定值时其长闭触点断开。KI2欠流继电 器，当励磁电路电流小于某一设定值时其长开触点断开。KA中间继电器，只要电机工作其线圈就得电。KT1,KT2,断电延型时继电器，其长闭触点在线圈断电后，延时闭合。 SB1启动按钮； SB2停止按钮；2.3 直流电动机控制 机床电气控制线路基本环节+直流电动机反接制动电路按 SB1启动按钮； KM1控制电路电流：电源正QF2 SB3（常闭） SB1 SB2常闭 KM2(常闭) KM1线圈电源负；KM1线圈得电，其常开辅助触点闭合自锁；电机正转，串电阻R2，R3启动KT1、KT2线圈断电，开始延时计时时间到KT1、KT2延时闭合

19、常闭触点闭合启动过程结束机床电气控制线路基本环节+直流电动机反接制动电路按 SB2停止按钮；控制电路电流：电源正QF2 SB3(常闭)SB1(常闭)SB2 KM1(常闭) KM2线圈电源负；KM2线圈得电，其常开辅助触点闭合自锁；电机转正负极反接制动；KT1、KT2线圈始终断电。当转速较低时按SB3,停车机床电气控制线路基本环节能耗制动控制线路机床电气控制线路基本环节交流异步电动机反接制动机床电气控制线路基本环节Z3050型摇臂钻床电气原理图1.主轴电机M1启动按启动按钮SB2机床电气控制线路基本环节Z3050型摇臂钻床电气原理图2.摇臂上升按启动按钮SB3电源FR2 SB3 SQ2(常闭)

20、KT(瞬动常开) KM4线圈电源 M3正转，液压锁紧机构放松 （放松时，SQ2常闭点断,SQ3常闭点通）机床电气控制线路基本环节Z3050型摇臂钻床电气原理图2.摇臂上升按启动按钮SB3电源FR2 SB3 SQ2(常开) SB4(常闭) KM3（常闭） KM2线圈电源 M2正转,摇臂电机上升（此时，SB3常闭点断）机床电气控制线路基本环节Z3050型摇臂钻床电气原理图3.摇臂上升到位，松开按钮SB3KT线圈断电延时，15触点断电延时闭合。FR2 SQ3(常闭) KT (延时常闭) KM5（常闭） KM5线圈电源 M3反转,摇臂加紧（夹紧时，SQ3常闭点断,SQ2常闭点通）机床电气控制线路基本环

21、节机床电气控制线路基本环节2.4 步进电动机特点: (1) 来一个脉冲，转一个步距角。 (2) 控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3) 改变脉冲顺序，可改变转动方向。 (4)具有自锁能力，停止时线圈仍保持通电。 步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的执行器。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。 区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。种类：励磁式和反应式两种。机床电气控制线路基本环节 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。三相反应式步进电动机的原理结构图如下：ABCIAIBIC 定子内圆周

22、均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。转子有四个齿。定子转子机床电气控制线路基本环节1.三相单三拍CABBCA3412 A相绕组通电，B、C相不通电。由于在磁场作用下，转子总是力图旋转到磁阻最小的位置，故在这种情况下，转子必然转到左图所示位置：1、3齿与A、A极对齐。动画机床电气控制线路基本环节CABBCA3412 同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4齿和B、B 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子再转过30角，1、3齿和C、C磁极轴线对齐。1C342CABBA机床电气控制线路基本环节 这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲

23、，所以称为三相单三拍工作方式。 按AB C A 的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30(步距角)，每个通电循环周期(3拍)转过90(一个齿距角)。2. 三相六拍 按AAB B BC C CA的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。机床电气控制线路基本环节CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，转子1、3齿与A、A 对齐。 A、B相同时通电，A、A 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子转过15，到达左图所示位置。动画机床电气控制线路基本环节CABBCA3412 B 相通电，转子2、4齿与B、B 对齐,又转过15。3412CAB

24、BCA B、C相同时通电，C 、C 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子再转过15。机床电气控制线路基本环节 三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：AAB B BC C CA，每个循环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角），一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。3. 三相双三拍 按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电。机床电气控制线路基本环节AB通电CABBCA3412BC通电3412CABBCACA通电CABBCA3412 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30 (步距角)，一个通电循环周期(3拍)转子转过90(齿距角)。动画机床电气控制线路基本环节 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式： 步距角Zr 转子齿数m 拍数 实用步进电机的步距角多为3和1.5 。为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，如教材图2.30所示。图中转子表面有40个齿，K状态系数，单、双三拍时K=1 双六拍时，K=2机床电气控制线路基本环节CABBCA3412 同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4齿和B、B 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子再转