2+数控机床常用元气件

1、 数控机床常用元器件 1数控机床常用控制电器及选择 数控机床的控制电路是由各种不同的控制电器元器件组成的，要了解、分析和设计数控机床的控制电路首先要熟悉各种控制电器元器件。 首先介绍数控机床常用的控制电器： 低压断路器、接触器、继电器、电源电器、熔断器、开关电器、控制按钮和指示灯.2 低压断路器 低压断路器过去叫做自动空气开关，现采用IEC标准称为低压断路器。 低压断路器是将控制电器和保护电器的功能合为一体的电器。 有效地保护串接在它后面的电器设备，以下重点介绍数控机床常用的两种低压断路器: 一.断路器3 组成: 塑料外壳式断路器由手柄、操作机构、脱扣装置、灭弧装置及触头系统等. 作为配电、电

2、动机的过载及短路保护用，亦可作为线路不频繁转换及电动机不频繁起动之用。表2-2为DZ15系列规格及参数。 1、塑料外壳式断路器4 图2-1 塑料外壳式断路器外形图 图 2-2 断路器图形及文字符号 DZ15系列型号意义为： 设计代号塑料外壳式断路器保护种类(见表2.1)液压式电磁脱扣器极数(1:单极;2:二极;3:三极)壳架等级额定电流DZ 15-/ 90 表 2-1 保护种类含义及其对应的代号 保护种类代号配电保护用过电流脱扣器1电动机保护用过电流脱扣器25型号额定电流（A）额定电压（V）极数脱扣器额定电流（A）额定短路通断能力/kADZ15-40/19014022016，10，16，20，

3、25，32，403DZ15-40/29013802DZ15-40/39013803DZ15-40/39023803DZ15-40/49013804DZ15-63/190163220110，16，20，25，32，40，50，635DZ15-63/29013802DZ15-63/39013803DZ15-63/39023803DZ15-63/49013804表 2-2 DZ15系列规格及参数6 小型断路器主要用于照明配电系统和控制回路. 外形如图2-3所示，图2-4为断路器图形及文字符号。 机床常用于过载、短路保护，同时也可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路。图2-3小型断路器外形图

4、图2-4小型断路器图形及文字符号 (单极和三极) 2、小型断路器7DZ47-60系列型号意义为： DZ47-60系列分类： 按额定电流In分有: 1A、2A、3A、4A、5（6）A、10A、15（16）A、20A、25A、32A、40A、50A、60A； 按级数分有: 单极、二极、三极、四极； 按断路器瞬时脱扣器的型式分有: C型（5In10In）、D型（10In14In）。 DZ47-60系列技术参数如表2-32-4所示： 塑料外壳式断路器设计序号壳架等级额定电流DZ 47-608序号脱扣器额定电流In (A)起始状态试验电流规定时间预期结果备注A160冷态1.13Int1h不脱扣B160紧

5、接着A项实验后进行1.45Int1h脱扣电流在5秒内稳定地上升至规定值CIn32冷态2.55In1st32冷态2.55In1st120s脱扣D160冷态5Int0.1s不脱扣C型E160冷态10Int0.1s脱扣C型F160冷态10Int0.1s不脱扣D型G160冷态14Int（或I（或U）表示过电压（或欠电压）继电器。 图2-7电磁继电器外形图 25 电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同,有交流和直流两种。 由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在数控机床电气控制系统中应用最为广泛。 图2-8电磁继电器图形及文字符号 26a、电流继电器 电流继电器的线圈串联在

6、被测量的电路中。 电流继电器线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小。 电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器。 欠电流继电器的吸引电流为线圈额定电流的30%65%，释放电流为额定电流的10%20%，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，继电器释放，输出信号。 过电流继电器在电路正常工作时不动作，当电流超过某一整定值时才动作，整定范围通常为1.14倍额定电流。 27b、电压继电器 电压继电器线圈并联在被测量的电路的两端。 电压继电器线圈匝数多，导线细，线圈阻抗大。 电压继电器按动作电压值的不同，有过电压、欠电压和零电压之分。 过电压继电器在电压为额定电压的110%115%以

7、上时动作； 欠电压继电器在电压为额定电压的40%70%时有保护动作； 零电压继电器当电压降至额定电压的5%25%时有保护动作。 28c、中间继电器 中间继电器实质上是电压继电器的一种， 特点: 触点多（多至六对或更多）; 触点电流容量大（额定电流510A）; 动作灵敏（动作时间不大于0.05s）。 其主要用途是当其他继电器的触点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触点容量，起到中间转换的作用。数控机床中使用最多的是小型中间继电器。机床上常用的型号有J27系列交流中间继电器和J28系列交直流两用中间继电器。 29 中间继电器的选择 中间继电器主要依据被控制电路的电压等级，触

8、点的数量、种类及容量来选用。 a、线圈电流的种类和电压等级应与控制电路一致 b、按控制电路的要求选择触点的类型（是常开还是常闭） c、继电器的触点额定电压应大于或等于被控制回路的电压。 d、继电器的触点电流应大于或等于被控制回路的额定电流。 30电磁式继电器主要技术参数 以JTX通用型小型电磁继电器为例，其主要技术参数见表2-9 JTX通用型小型电磁继电器主要技术参数 额定工作电压（V）DC：6、12、24、48、110、220AC：6、12、24、48、110、220、380吸动电压（V）DC：75% ；AC：80%释放电压（V）DC：10% ；AC：30%功耗DC：2W；AC：3.5VA防

9、尘型 触点最大控制容量（COS=1）7.5A 250VAC ；7.5A 28VDC 触点形式2C 3C电气寿命（次）1x105机械寿命（次）1x107介质耐压1500V绝缘电阻500M温度范围-25+45振动1055Hz双振幅1.0mm重量（克）125g装置方式Plig-in插座式外形尺寸(cm)35X35X5531 时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型。 数控机床中一般由计算机软件实现各种时间控制，而不采用时间继电器方式来进行时间控制。2、时间继电器32时间继电器的图形符号如图2-9所示，文字符号为KT

10、。a）线圈一般符号 b）通电延时线圈 c）断电延时线圈 d）延时闭合常开触点 e）延时断开常闭触点 f）延时断开常开触点 g）延时闭合常闭触点 h）瞬时常开触点 i）瞬时常闭触点 图2-9 时间继电器的图形符号和文字符号 33 热继电器是一种利用电流的热效应触发的保护电器。 常用于电动机的长期过载保护。 热继电器由发热元件（电阻丝）、双金属片、传导部分和常闭触点组成。3、热继电器34图2-10为热继电器外形图，图2-11为热继电器图形及文字符号。 图2-10 热继电器外形图 图2-11 热继电器图形及文字符号 35型号额定电流(单位：A)热元件等级JR0-4040额定电流(单位：A)电流调节范

11、围0.640.40.6410.6411.611.62.51.62.542.546.446.4106.410161016251625402540（1）热继电器的主要技术数据 常用的热继电器有JR0及JR10系列。表2-10是JR0-40型热继电器的技术数据。它的额定电压为500V，额定电流为40A; 可以配用0.6440A范围内10种电流等级的热元件。每一种电流等级的热元件，都有一定的电流调节范围，一般应调节到与电动机额定电流相等，以便更好地起到过载保护作用。 表2-10 JR0-40型热继电器的技术数据 36 固态继电器(Solid State Relay)简称SSR 新型无触点继电器。固态继

12、电器是用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，而在前级中与光电隔离器融为一体。因此，固态继电器实际上是一种带光电隔离器的无触点开关。 由于可靠性高、开关速度快和工作频率高、使用寿命长、便于小型化、输入控制电流小等一系列优点。 固态继电器图形及文字符号如图2-12所示.。 SSR 图2-12 固态继电器图形及文字符号 4、固态继电器37（1）固态继电器的分类 固态继电器具有两个输入端和两个输出端的一种四端器件，按输出端负载电源类型可分为直流型和交流型两类。其中直流型是以功率晶体管的集电极和发射极作为输出端负载电路的开关控制，而交流型是以双向三端晶体闸流管的两个电极作为输出端负载电路的开关控制，

13、如图2-13所示。 3+4+12图2-13 交流固态继电器内部电路原理图 38（2）固态继电器主要技术数据表2-11是国产固态继电器主要技术数据。 表2-11 国产固态继电器主要技术数据 输入输出隔离性能开关速度驱动电压驱动电流断态重复峰值电压有效输出电流峰值单周浪涌电流工作频率导通压降输入输出绝缘耐压换接时间330V310mA50110220V140A10300A4565Hz2V1500V10ms39 四.变压器及直流稳压电源1、变压器 变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。（1）机床控制变压器 机床控制变压器适用于交流5060Hz，输入电压不超过66

14、0V的电路，作为各类机床、机械设备等一般电器的控制电源、步进电机驱动器、局部照明及指示灯的电源。40T图2-15 双绕组变压器图形及文字符号 图2-14 机床控制变压器外形图 41JBK系列机床控制变压器型号含义： BK系列控制变压器型号含义： 变压器机床铁芯形式“C”插片式，“P”卷片式额定容量（VA）设计序号（1、2、3、4、5）控制J B K - B K-控制额定容量（VA）变压器表2-12 JBK系列控制变压器电压型式 规格初级电压(V)次级电压(V)控制照明指示信号40VA220或380110(127)(220)24(36)(48)6(12)63VA160VA400VA1000VA4

15、2 BK系列控制变压器适用于5060Hz的交流电路中，作为机床和机械设备中一般电器的控制电源、局部照明及指示电源。 表2-13 BK系列控制变压器规格参数及尺寸 型号初级电压次级电压安装尺寸（AxC）安装孔(KxJ)外形尺寸BxDxEBK-25220、380或根据用户需求而定6.3、12、24、36、110、127、220、380V或根据用户需求而定62.5x465x780 x75x89BK-15085x736x8105x103x110BK-700125x1008x11153x146x160BK-1500150.5x1598x11185x234x210BK-5000196.5x1928x112

16、45x286x26543（2）三相变压器 三相电压的变换可用三台单相变压器也可用一台三相变压器，从经济性和缩小安装体积等方面考虑，可优先选择三相变压器。在数控机床中三相变压器主要是给伺服动力等供电。图2-16为三相变压器外形图，图2-17图形及文字符号（星型-三角形联结）。 图2-16三相变压器外形图 图2-17三相变压器（星形三角形联结）图形及文字符号 44（3）变压器的选择a、根据实际情况选择初级（原边）额定电压U1（380V,220V），再选择次级额定电压U2,U3,(次级额定值是指初级加额定电压时，次级的空载输出，次级带有额定负载时输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于负载额

17、定电压)。b、根据实际负载情况，确定次级绕组额定电流I1,I2,I3,，一般绕组的额定输出电流应大于等于额定负载电流。c、次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下P2= U2 I2+U3I3+ U4I4+ 根据次级电压、电流（或总容量）可选择变压器，d、变压器的选用除了要满足变压比之外，还要考虑变压器性价比，优先选用变压档输出全的变压器.452、直流稳压电源 直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源。控制对象: 驱动器、控制单元、小直流继电器、信号指示灯等， 数控机床中主要使用开关电源和一体化电源。 46（1）开关电源 开关电源被称作高效节能电源，因为内部电路工作在高频开关状态，所

18、以自身消耗的能量很低，电源效率可达80%左右，比普通线性稳压电源提高近一倍。 目前生产的无工频变压器式中、小功率开关电源，仍普遍采用脉冲宽度调制器（简称脉宽调制器PWM）或脉冲频率调制器（简称脉频调制器PFM）专用集成电路。它们是利用体积很小的高频变压器来实现电压变化及电网隔离，因此能省掉体积笨重且损耗较大的工频变压器。47主要性能指标有：a、输入AC电压：85VAC-264VACb、输入频率：47-63Hz c、冷态冲击电流：20A/115VAC;30A/220VAC d、过流保护：105150%的额定值开始保护，过压保护，过功率保护，短路保护，自动恢复e、启动、上升、保持：500ms,50

19、ms,大于20ms f、抗电强度：输入与输出之间，输入与大地可承受AC1.5KV/1min g、绝缘电阻：输入与大地、输入与输出加DC500V绝缘电阻大于50M48h、工作环境温度：-10C 至45C，60C时可用功率60%。70C时可用满功率35%i、效率：65%-87%j、纹波噪声：小于输出电压1%k、存储温度：-20C+85Cl、输出电压调整：10%范围内，总调整率（线形及负载）小于2%m、安规标准：参考UL1950图 2-18开关电源外形图 VC图 2-19 直流稳压电源图形符号及文字符号 49（2）一体化电源 一体化电源是采用传导冷却方式的AC/DC开关电源， 输入参数： AC220

20、V10%/50（47-63）Hz单相或AC380V10%/50Hz三相输出参数：DC5300V 电流0.520A 功率22000W 电压调整率0.5% （5V时1%） 电流调整率1.0% （5V时2%） 纹波系数1.0% 工作频率50100KHz 具有过热、过流、短路保护； 可另加过欠压保护； 负载率0 100% ；使用率80%； 效率80% 图 2-20 一体化电源外形图 50 电源的选择: 选择电源时需要考虑的问题主要有： a.电源的输出功率输出路数； b.电源的尺寸; c.电源的安装方式和安装孔位； d.电源的冷却方式； e.绝缘强度； f.电磁兼容 g.环境条件。1)为了提高系统的可靠

21、性，建议电源工作在50%80%负载为佳。2)尽量选用厂家的标准电源。513)明确输入电压范围，4)电源的散热问题。 如果系统能形成良好的自然对流风道，且电源位于风道上，可以考虑选择自然冷却的电源；如果系统的通风比较差，或系统内部温度比较高，可以考虑选择风冷的电源。5) 如果环境不是很恶劣或电柜中（符合防护 等级IP54）可选用普通电源；如果在条件恶 劣的环境中使用，比如油污、潮湿、腐蚀等， 选用全密封的一体化电源较好。 52 五.熔断器 熔断器是一种广泛应用的最简单的有效的保护电器。 组成: 熔体,熔座。 熔体一般由熔点低，易于熔断、导电性良好的合金材料制成。(a)快速熔断器(芯为熔体) (b

22、)螺旋式熔断器 (c)熔断隔离器图2-21 熔断器及熔断隔离器外形图 531、熔断器主要参数:（1）额定电压。（2）额定电流。（3）极限分断能力。 图2-22 熔断器图形及文字符号 54RT18系列熔断隔离器主要技术参数如表2-14：表2-14 RT18系列熔断隔离器主要技术参数 RT18系列熔断隔离器型号及其含义： 型号熔断体额定电流（A）尺寸(cm)A B D E F重量（kg）RT18-322，4，6，10，16，20，25，3282 78 60 77 180.075RT18-32X2，4，6，10，16，20，25，3282 78 60 77 180.075RT18-632，4，6，1

23、0，16，20106 103 80 110 260.18RT18-63X2，4，6，10，16，20106 103 80 110 260.1855RS1系列熔断器主要技术参数如表2-15所示：表 2-15 RS1系列熔断器主要技术参数 型号额定电流（A）额定电压（V）重量（kg）RS140.5,1,2,3,4,6,8,10,16,20500 6600.0045RS150.5,1,2,3,4,5,6,8,10,16,25,30,35500 6600.009RS161,2,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,32,40,50,63500 6600.022RS172,4,6,8,10,

24、12,16,20,25,32,40,50,63,80,100500 6600.0656 选择熔断器主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流。（1）熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压。（2）熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。 (3)熔体的额定电流的选择： a、用于保护照明或电热设备的熔断器，因为负载电流比较稳定,所 以熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流， 即IreIe b、用于保护单台长期工作电动机（即供电支线）的熔断器，考虑 电动机启动时不应熔断， 即 Ire(1.52.5)Ie 。2、熔断器的选择57c、用于保护频繁启动电动机（即供电支线）的熔断器

25、，考虑频繁启动时发热,熔断器也不应熔断， 即Ire(33.5)Ie d、用于保护多台电动机（即供电干线）的熔断器，在出现尖峰电流时也不应熔断。通常，将其中容量最大的一台电动机启动，而其余电动机运行时出现的电流作为其尖峰电流， 即Ire(1.52.5) Iemax +Ie ， 注意: 为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔断额定电流比下一级（供电支线）大12个级差。 58 如果把行程开关安装在工作机械各种行程终点处，限制其行程，它就称为限位开关或终端开关。因此，行程开关、限位开关和终端开关是同一开关。图2-23 行程开关外

26、形图 图2-24行程开关图形及文字符号 六. 开关电器1、 行程开关59 接近开关是非接触式的监测装置，当运动着的物体接近它到一定距离范围内，就能发出信号，以控制运动物体的位置或计数。 图2-25 接近开关外形图 SQ图2-26 霍尔接近开关图形及文字符号 图2-27 接近开关图形及文字符号 2、接近开关60 微动开关是具有瞬时动作和微小的行程，可直接由某一定的力经过一定的行程使触头速动，从而实现电路的转换的灵敏开关。图2-28 微动开关外形图 SA图2-29脚踏开关外形图 图2-30脚踏开关图形及文字符号 其它开关还有刀开关、万能转换开关、钥匙开关、组合开关等。 3、微动开关、脚踏开关611

27、、按钮 按钮通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其它电器设备的运行: 原来就接通的触点，称为常闭触点； 原来就断开的触点，称为常开触点。 按钮外形图及符号如图2-31，2-32所示。国标对按钮的颜色和标识都有要求，根据这些要求可以正确地设计、识别按钮的功能及含义。按钮的颜色应符合表2-16要求。 七. 控制按钮、指示灯62图2-31 控制按钮外形图 图 2-32 按钮的图形及文字符号 63表2-16按钮的颜色代码及其含义 颜色含义说明应用示例红紧急危险或紧急情况时操作急停黄异常异常情况时操作干预制止异常情况干预重新起动中断了的自动循环绿正常启动正常情况时操作蓝强制性的要

28、求强制动作的情况下操作复位功能白未赋予特定含义除急停以外的一般功能的启动起动/接通（优先）停止/断开灰起动/接通停止/断开黑起动/接通停止/断开（优先）注：如果使用代码的辅助手段（如形状、位置、标记）来识别按钮操作件，则白、灰或黑 同一颜色可用于不同功能（如白色用于起动/接通和停止/断开）。642、指示灯 指示灯用来发出下列型式的信息：指示： 引起操作者注意或指示操作者应该完成某种任务。红、黄、绿和蓝色通常用于这种方式；确认： 用于确认一种指令、一种状态或情况，或者用于确认一种变化或转换阶段的结束。蓝色和白色通常用于这种方式，某些情况下也可用绿色。 图2-33示指示灯外形图，图2-34示指示灯图形及文字符号。指示灯的颜色应符合表2-18的要求。 65图2-33 指示灯外形图图2-34 指示灯图形及文字符号 66表2-18 指示灯的颜色及其相对应机械状态的含义 颜色含义说明操作者的动作红紧急危险情况立即动作去处理危险情况（如操作急停）黄异常异常情况 紧急临界情况监视和（或）干预（如重建需要的功能）绿正常正常情况任选