机床电气基本控制电路

第2章机床电气基本控制电路目的：学习由电器元件组成的鼠笼式三相交流异步电动机起、停，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；变极调速。。要求：领会常用控制电路的设计思想，学会分析基础电路的工作原理，熟记起停、正反转、两地控制等电路的电路结构及特点，并要求能够熟练画出这些电路。2.1电气控制电路图的绘制D65电气原理图电器布置图电器安装接线图2.1.1图形符号和文字符号D65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充文字符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。用于电气技术领域中技术文件的编制，表示电气设备、装置和元件的名称、功能、状态和特征。D651.图形符号符号要素：具有确定意义的简单图形，必须同其它图形组合构成一个设备或概念的完整符号。如接触器常开主触点符号，由接触器触点功能符号和常开触点符号组合而成。一般符号：表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号，如电动机可用一个圆圈表示。限定符号：提供附加信息的一种加在其它符号上的符号。D652.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号：按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分成为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示，如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类等。D652.文字符号基本文字符号：单字母符号：双字母符号：由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出，如“F”表示保护器件类，“FU”则表示为熔断器。D652.文字符号基本文字符号：辅助文字符号：表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。如“RD”表示红色，“L”表示限制等。单字母符号：双字母符号:补充文字符号：当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中文字符号组成规律和下述原则予以补充。D652.文字符号补充文字符号原则：在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国家标准中规定的电气文字符号。在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术标准中规定的英文术语缩写而成。基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。D65主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号2.1.2电气原理图D65原则：用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图(1)电器控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路和控制电路应分别绘制。主电路包括从电源到电动机的电路,是强电流通过的部分,绘制在图面的左侧或上部，控制电路是通过弱电流的电路,一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触头等组成,绘制在图面的右侧或下部。D65(2)电电气气原原理理图图应应按按国国家家标标准准所所规规定定的的图图形形符符号号、、文文字字符符号号和和回回路路标标号号绘绘制制，，必必须须采采用用国国家家规规定定的的统统一一标标准准。。在在图图中中各各电电器器元元件件不不画画实实际际的的外外形形图图。。(3)各各电电器器元元件件和和部部件件在在控控制制线线路路中中的的位位置置,要要根根据据便便于于阅阅读读的的原原则则安安排排。。同同一一电电器器元元件件的的各各个个部部件件可可以以不不画画在在一一起起,但但要要用用同同一一文文字字符符号号标标出出。。若若有有多多个个同同一一种种类类的的电电器器元元件件,可可在在文文字字符符号号后后加加上上数数字字序序号号,如如KM1、、KM2等等。。(4)在在电电气气原原理理图图中中,控控制制电电路路的的分分支支线线路路,原原则则上上应应按按照照动动作作先先后后顺顺序序排排列列,两两线线交交叉叉连连接接时时的的电电气气连连接接点点要要用用““实实心心圆圆””表表示示。。无无直直接接联联系系的的交交叉叉导导线线,交交叉叉处处不不能能用用““实实心心圆圆””。。表表示示需需要要测测试试和和拆拆、、接接外外部部引引出出线线的的端端子子,应应用用符符号号““空空心心圆圆””表表示示。。(5)所所有有电电器器元元件件的的图图形形符符号号,必必须须按按电电器器未未接接通通电电源源和和没没有有受受外外力力作作用用时时的的状状态态绘绘制制。。触触头头动动作作的的方方向向是是:当当图图形形符符号号垂垂直直绘绘制制时时为为从从左左向向右右,即即在在垂垂线线左左侧侧的的触触点点为为常常开开触触点点,在在垂垂线线右右侧侧的的触触点点为为常常闭闭触触点点;当当图图形形符符号号水水平平绘绘制制时时应应为为从从下下往往上上,即即在在水水平平线线下下方方为为常常开开触触点点,在在水水平平线线上上方方为为常常闭闭触触点点。。(6)图图中中电电器器元元件件应应按按功功能能布布置置,一一般般按按动动作作顺顺序序从从上上到到下下、、从从左左到到右右依依次次排排列列。。垂垂直直布布置置时时,类类似似项项目目应应横横向向对对齐齐;水水平平布布置置时时,类类似似项项目目应应纵纵向向对对齐齐。。所所以以电电动动机机图图形形符符号号应应横横向向对对齐齐。。(7)所所有有按按钮钮、、触触头头均均按按没没有有外外力力作作用用和和没没有有通通电电时时的的原原始始状状态态画画出出。。电气气原原理理图图示示例例：：22.1.3电电器器布布置置图图D65电器器布布置置图图：：电器器布布置置图图是是用用来来表表明明电电气气设设备备上上所所有有电电机机、、电电器器的的实实际际位位置置，，为为电电气气控控制制设设备备的的制制造造、、安安装装、、维维修修提提供供必必要要的的档档案案资资料料。。详细细绘绘制制出出电电器器元元件件安安装装位位置置。。50505050320360线槽端子板FU1FU2KMFRTCFU3FU4CW6132型车床电器位置图2.1.4电电气安安装接线线图表示电机机及各电电气设备备的相对对安装位位置，相相互间实实际接线线情况与与接线要要求的图图。原则：1）按控控制系统统的复杂杂程度，，可将接接线图分分为总体体接线图图、部件件接线图图、组件件或插件件接线图图等。2）各元元件图形形符号、、文字符符号、线线号均应应与电气气原理图图一致。。3）应清清楚表示示出各电电器的相相对位置置和它们们之间的的电气连连接。（（同一电电器的各各部分应应画在一一起，用用虚线框框起来））4）不在在同一部部位的各各电器之之间的连连接导线线，必须须通过接接线端子子进行。。5）成束束的电线线可用一一根实线线表示，，标明导导线的线线号和去去向。6）电气气接线图图应标明明导线的的种类和和标称截截面、数数量、颜颜色、线线号，以以及所套套管子的的型号规规格。2.2三三相异异步电动动机的起起点控制制2.2.1直直接起起动控制制线路一、手动动直接起起动控制制线路D65QFM3～开启启式式负负荷荷开开关关控控制制自动动空空气气开开关关控控制制FUM3～Q对小小型型三三相相笼笼型型异异步步电电动动机机如如冷冷却却泵泵、、小小台台钻钻、、砂砂轮轮机机和和风风扇扇等等可可采采用用胶胶盖盖闸闸刀刀开开关关或或转转换换开开关关和和熔熔断断器器直直接接控控制制三三相相笼笼型型异异步步电电动动机机起起动动和和停停止止。。但使使用用这这种种手手动动控控制制方方法法不不方方便便,不不能能进进行行自自动动控控制制，，更更不不安安全全，，应应采采用用按按钮钮、、接接触触器器等等电电器器来来控控制制。。1.点点动动控控制制工作作原原理理：：QL1L3L2FU1KMM3～二、、采采用用接接触触器器直直接接起起动动控控制制线线路路启动动：：按下下起起动动按按钮钮SB→→接接触触器器KM线线圈圈得得电电→→KM主主触触头头闭闭合合→→电电动动机机M启启动动运运行行。。停止止：：松开开按按钮钮SB→→接接触触器器KM线线圈圈失失电电→→KM主主触触头头断断开开→→电电动动机机M失失电电停停转转。。SBKMFU2电气气原原理理图图：：应用用：：常用用于于电电葫葫芦芦控控制制和和车车床床拖拖板板箱箱快快速速移移动动的的电电机机控控制制保护护环环节节：：短路路保保护护控制制电电路路短路路保保护护主电电路路短路路保保护护QL1L3L2FU1KMM3～SBKMFU21.点点动动控控制制工作作原原理理：：电气气原原理理图图：：电气气原原理理图图2.长长动动控控制制自锁锁触触点点热继继电电器器热元元件件热继继电电器器常闭闭触触点点KML1L3L2FU1KMQSB2FU2KMM3～FRFRSB1工作作原原理理合上上电电源源开开关关QS后后,按按下下启启动动按按钮钮SB2,接接触触器器KM线线圈圈获获电电吸吸合合,KM三三个个主主触触头头闭闭合合,电电动动机机M得得电电起起动动,同同时时又又使使与与SB2并并联联的的一一个个常常开开辅辅助助触触点点闭闭合合,这这个个触触头头叫叫自自锁锁触触头头,触触点点的的自自锁锁作作用用在在电电路路中中叫叫做做““记记忆忆功功能能””。。放放开开SB2,控控制制线线路路通通过过KM自自锁锁触触头头使使线线圈圈仍仍保保持持状状态态吸吸合合。。如如需需要要电电动动机机停停止止,只只需需按按一一下下停停止止按按钮钮SB1,则则接接触触器器KM线线圈圈断断电电,KM主主触触头头断断开开,电电动动机机M断断电电停停转转。。L1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRKMFRSB1电气原理理图工作原理理保护环节节短路保护护：FU1、、FU2L1L3L2FU1KMQSSB2FU2KMM3～FRKMFRSB1短路保护护：FU1、、FU2过载保护护：FRL1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2电气原理理图工作原理理保护环节节短路保护护：FU1、、FU2欠压、失失压保护护：KML1L3L2FU1KMQSSB1FU2KMM3～FRKMFRSB2过载保护护：FR电气原理理图工作原理理保护环节节开关切换换3．长动动与点动动混合控控制按钮切换换开关切换换点动控制制：SA断开FU1KMM3～FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路开关切换换FU1KMM3～FRQL1L3L2主电路点动控制制：SA断开长动控制制：SA闭合FU2SB1KMKMFRSB2SA控制电路路按钮切换换工作原理理：长动控制制：按下下按钮SB1点动控制制：按下下按钮SB3FU1KMM3～FRQL1L3L2主电路FU2SB1KMKMFRSB2SB3控制电路利用中间间继电器器实现的的长动和和点动控控制线路路。工作原理理：长动控制制：按下下按钮SB2点动控制制：按下下按钮SB32.2.2三三相异异步电动动机的正正反转控控制电路路电路形式式:电动机原原理：改变电动动机三相相电源的的相序，可改变电电动机的的旋转方向向倒顺开关关控制的的正反转转按钮、接接触器控控制的正正反转位置控制制1.倒顺顺开关控控制正反反转控制电路路5.5KW以下下的电动动机电路路直接控制制电动机机正反转转特点:电气原理理图：应用:SB1KMFU2FRKMSB2M3~L1L2L3KMFRQSFU1SA主电路控制电路路用倒顺开开关实现现电源调调相倒顺开关关2.按钮钮控制正正反转控控制电路路主电路：：KM2FU1KM1M3～FRQL1L3L2主电路控制电路路：控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2正转按钮钮反转按钮钮工作原理理：缺点：基本控制制电路SB1和和SB2同时按按下，造造成电源源短路控制电路路：工作原理理：接触器联联锁控制制联锁接触器联联锁按钮联锁锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1接触器联锁合上电源开关按下按钮SB1KM1线圈通电M启动正转按下停止按钮SB3KM1线圈断电电动机M停止按下按钮SB2反向启动接触器联联锁正反反转控制制电路控制电路路：工作原理理：优点：接触器联联锁控制制联锁接触器联联锁按钮联锁锁控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2KM2KM1工作安全全可靠缺点：操作不便便控制电路路：工作原理理：优点：按钮联锁锁控制操作方便便控制电路FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2缺点：易产生故故障控制电路路：工作原理理：优点：接触器、、按钮双双重联锁锁控制安全可靠靠，操作作方便FU2FRSB3SB1KM1KM1KM2KM2SB2SB1SB2KM2KM1控制电路图特点：在两地或多地控制同一一台电动动机的控控制方式式启动(常常开)按按钮并联联，停止止(常闭闭)按钮钮串联2.2.3多地控制制电路主电路实实现顺序序控制控制电路路实现顺顺序控制制要求几台台电动机机的启动动或停止止按一定定的先后后顺序来来完成的的控制方方式顺序启动动同时停停止控制制顺序启动动逆序停停止控制制2.2.4顺序控制制电路顺序启动动同时停停止控制制特点:电气原理理图：FU1KM1M13～FR1QL1L3L2KM2M23～FR2主电路控制电路路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1顺序控控制顺序启启动逆逆序停停止控控制FU1KM1M3～FR1QL1L3L2KM2M3～FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原原理图图：特点:主电路路控制电电路位置开开关控控制有些生生产机机械如如万能能铣床床，要要求工工作台台在一一定距距离内内能自动往往返，通常常利用用行程开开关控制电电动机机正反转转实现。。2.2.5自自动循循环控控制电电路工作台台自动动往返返控制制2.3三三相异异步电电动机机降压压启动动控制制降压启启动的的方法法定子绕绕组串串电阻阻（电电抗））启动动自耦变变压器器降压压启动动Y—△△降压启启动延边三三角形形降压压启动动降压启启动的的实质质：启动时时减小小加在在定子子绕组组上的的电压压，以减小小起动动电流流；启动后后再将将电压压恢复复到额额定值值，电电动机机进入入正常常工作作状态态。1.定定子串串电阻阻降压压自动动启动动控制制线路路FU1KM1QS主电路M3～FRL1L3L2KM2RFRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM1KM2控制电路电气原原理图图工作原原理合上电源开关按下按钮SB1KM1、KT线圈通电M串电阻降压启动KT延时KM2线圈通电，KM1、KT线圈断电M全压运行2.3.1定定子绕绕组串串电阻阻（电电抗））启动动控制制2.手手动、、自动动启动动控制制线路路FU1KM1QS主电路M3～FRL1L3L2KM2R电气原原理图图工作原原理FU2FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM2KM2KM1SAASB3AMM控制电路指电动动机起起动时时，把把定子子绕组组接成成星形形，以以降低低起动动电压压，减减小起起动电电流；；待电电动机机起动动后，，再把把定子子绕组组改接接成三三角形形，使使电动动机全全压运运行。。Y—△△起动动只能能用于于正常常运行行时为为△形形接法法的电电动机机。2.3.2星星形———三三角形形降压压启动动控制制时间继继电电器控控制Y—△△降压压起动动－－－－三三个接接触器器控制制电气原原理图图4电源接接触器器星形接接法接接触器器三角形形接法法接触触器QSFRV1MU1W2FU1V23～KM2KM3KM1W1U2L1L2L3主电路工作原原理Y—△△降压压启动动控制制1.按按钮、、接触触器控控制自自耦变变压器器降压压启动动M3~FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原原理图图正常运运行接接触器器变压器器星点点接触触器变压器器电源源接触触器2.3.3自自耦变变压器器降压压启动动控制制1.按按钮、、接触触器控控制自自耦变变压器器降压压启动动SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路电气原原理图图降压启启动按按钮全压运运行按按钮中间继继电器器1.按按钮、、接触触器控控制自自耦变变压器器降压压启动动M3~FU1KM3FRQSL1L3L2TKM1KM2主电路电气原原理图图SB2KM1FU2FRSB3SB1KM2KM1KM2KAKM3KM1KAKM3KAKM3控制电路工作原原理SB1+→KM1+→KM2+→降压压起动动SB2+→KA+→KM1-→KM2-→KM3+→KA-→全全压运运行2.时时间继继电器器控制制自耦耦变压压器降降压启启动电气原原理图图工作原原理M3~FU1KM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主电路FU2FRSB4SB1KM1SB2KM1KAKM2KM1KAKAKAKTSB3控制电路KTSB1+→KM1+→KT+→降压压起动动延时到到→KA+→KM1-→KT-→KM2+→全压压运行行2.3.4延延边三三角形形降压压启动动控制制延边三三角形形降压压启动动是指指电动动机起起动时时，把把电动动机定定子绕绕组的的一部部分接接“△△”形形，而而另一一部分分接成成“Y”形形，使使整个个定子子绕组组接成成延边边三角角形，，待电电动机机启动动后，，再把把定子子绕组组切换换成““△””形全全压运运行。。只适应应于9线电电机延边△形接法△形接法定子绕绕组的的连接接方式式：电气原原理图图FU1KM1QS主电路M3～FRL1L3L2KM3KM2U1V1W1W2U2V2U3V3W3FRSB2SB1KM1KTKTKM1KM2KM3KM3控制电路KM3KTKM2FU2停机制制动类类型：2.4三三相异异步电电动机机电气气制动动控制制常用的的电气气制动动：反接制制动能耗制制动电磁机机械制制动--电电磁铁铁操纵纵机械械进行制动动电气制制动--电电动机机产生生一个个与转转子转转动方方向相相反的的力矩矩来进进行制制动单梁桥式起重机双梁桥式起重机制动电电阻的的接线线方法法:2.4.1反反接制制动控控制原理：：要求：：对称接接法不对称称接法法改变电电动机机电源源相序，使定定子绕绕组产产生反向的旋转磁磁场，，形成成制动转转矩。10kW以以上电电动机机的定定子电电路中中串入反反接制制动电电阻，转速速接近近于零零时，，及时时切断反反相序序电源源,防止止反向向再起起动。。1.单单向反反接制制动的的控制制电气原原理图图：速度继继电器器关键是是电动动机电电源相相序的的改变变，且且当转转速下下降接接近于于零时时，能能自动动将电电源切切除。。工作原原理：：电动机机正常常运转转时，，KM1通通电吸吸合，，KS的常常开触触点闭闭合，，为反反接制制动作作准备备。按下停停止按按钮SB1，KM1断电电，电电动机机定子子绕组组脱离离三相相电源源，电电动机机因惯惯性仍仍以很很高速速度旋旋转，，KS常开开触点点仍保保持闭闭合，，将SB1按到到底，，使SB1常开开触点点闭合合，KM2通电电并自自锁，，电动动机定定子串串接电电阻接接上反反相序序电源源，进进入反反接制制动状状态。。电动动机转转速迅迅速下下降，，当电电动机机转速接接近100r/min时时，KS常常开触触点复复位，，KM2断断电，，电动动机断断电，，反接接制动动结束束。2.可可逆运运行的的反接接制动动控制制KA1KA2KA3特点（（与反反接制制动相相比））：消耗的的能量量小，，其制制动电电流要要小得得多；；适用于于电动动机能能量较较大，，要求求制动动平稳稳和制制动频频繁的场场合；；能耗制制动需需要直直流电电源整整流装装置。。2.4.2能能耗制制动控控制原理：：电动动机脱脱离三三相交交流电电源后后，在在定子子绕组组加直流电电源，，以产产生起起阻止止旋转转作用用的静静止磁磁场，达达到制制动的的目的的。1.单单向能能耗制制动控控制按时间间原则则控制制单向运运行接接触器器能耗制制动接接触器器整流变变压器器桥式整整流电电路1.单单向能能耗制制动控控制按速度度原则则控制制2.电电动机机可逆逆运行行能耗耗制动动控制制正转接接触器器反转接接触器器3.单单管能能耗制制动控控制单管半半波整整流2.5电电气气控制制的保保护环环节在电气气控制制系统统中，，为满满足生生产机机械长长期、、正常常、无无故障障地运运行外外,还还需需要各各种保保护措措施。。保护护环节节是所所有生生产机机械电电气控控制系系统不不可缺