第2章-机床电气基本控制线路

第2章机床电气基本控制线路2.1电气控制线路图的绘制2.2三相异步电动机的起动控制2.3三相笼型电动机降压起动控制线路2.4三相异步电动机的制动控制2.5电气控制的保护环节

2.1电气控制线路图的绘制2.1.1电气控制线路常用的图形符号和文字符号2.1.2电气原理图

2.1.3电器布置图2.1.4电气安装接线图2.1.1电气控制线路常用的图形符号和文字符号

常见的电气控制系统图主要有电气原理图、电器布置图、电气安装接线图三种。电器控制线路图是电气控制线路的通用语言,为了便于交流与沟通,绘制电气控制系统图时,所有电器元件的图形符号和文字符号必须符合国家标准的规定,不可采用其它任何非标准符号。图形符号是用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。符号要素是一种具有确定意义的简单图形,必须同其他图形组合而构成一个设备或概念的完整符号。如电动机主电路标号由文字符号和数字组成。三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号,电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。如U11表示电动机的第一相的第一个接点代号,U21为第一相的第二个接点代号,以此类推。对控制电路，通常是由三位或三位以下的数字组成,交流控制电路的标号主要是以压降元件为分界,左侧用奇数标号,右侧用偶数标号。直流控制电路中正极按奇数标号,负极按偶数标号。电气原理图绘制的基本原则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,用粗实线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,用细实线绘制在图面的右侧或下部。如图2-1为笼型电动机正反转控制线路的电气原理图。2.1.2电气原理图图2-1电动机正反转控制原理图2.电气原理图应按国家标准所规定的图形符号、文字符号和回路标号绘制，必须采用国家规定的统一标准。在图中各电器元件不画实际的外形图。3.各电器元件和部件在控制线路中的位置,要根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起,但要用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件,可在文字符号后加上数字序号,如KM1、KM2等。4.在电气原理图中,控制电路的分支线路,原则上应按照动作先后顺序排列,两线交叉连接时的电气连接点要用“实心圆”表示。无直接联系的交叉导线,交叉处不能用“实心圆”。表示需要测试和拆、接外部引出线的端子,应用符号“空心圆”表示。

5.所有电器元件的图形符号,必须按电器未接通电源和没有受外力作用时的状态绘制。触头动作的方向是:当图形符号垂直绘制时为从左向右,即在垂线左侧的触点为常开触点,在垂线右侧的触点为常闭触点;当图形符号水平绘制时应为从下往上,即在水平线下方为常开触点,在水平线上方为常闭触点。6.图中电器元件应按功能布置,一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。垂直布置时,类似项目应横向对齐;水平布置时,类似项目应纵向对齐。所以电动机图形符号应横向对齐。7.所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。在电气原理图中，所有电气元件的型号、用途、数量、文字符号、额定数据,用小号字体标注在其图形符号的旁边。如图2-2所示。图2-2某车床电气原理图2.1.3电器布置图电器布置图表示各种电气设备或电气元件在机械设备或控制柜中的实际安装位置,还要为机械电气控制设备的制造、安装、维护、维修提供必要的资料。电器元件要放在控制柜内，各电器元件的安装位置是由机床的结构和工作要求而决定的。比如行程开关应布置在能取得信号的地方,电动机要和被拖动的机械部件在一起。机床电器布置图主要包括机床电气设备布置图、控制柜及控制面板布置图、操作台及悬挂操纵箱电气设备布置图等。如图2-3所示为某车床电器布置图。2.1.3电器布置图图2-3电器布置图

绘制安装接线图应遵循以下几点:1．用规定的图形、文字符号绘制各电器元件,元器件所占图面要按实际尺寸以统一比例绘制，应与实际安装位置一致，同一电器元件各部件应画在一起。2.一个元器件中所有的带电部件应画在一起,并用点划线框起来,采用集中表示法。3．各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致,而且必须符合国家标准。4．绘制安装接线图时,走向相同的多根导线可用单线表示。5．接线端子绘制，各电器元件的文字符号及端子板的编号应与原理图一致,并按原理图的接线进行连接。各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。2.1.4电气安装接线图

图2-4电动机正反转控制安装接线图2.2三相异步电动机的起动控制2.2.1全压起动控制电路2.2.2三相异步电动机的正反转控制电路2.2.3多地点控制线路

2.2.4顺序控制线路

2.2.5自动循环控制线路

2.2.1全压起动控制电路一、手动直接起动控制线路对小型三相笼型异步电动机如冷却泵、小台钻、砂轮机和风扇等可采用胶盖闸刀开关或转换开关和熔断器直接控制三相笼型异步电动机起动和停止。如图2-5所示。

2.2.1全压起动控制电路二、采用接触器直接起动控制线路对中小型普通机床的主电机采用接触器直接控制起动和停止。主电路由刀开关QK、熔断器FU1、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成;控制电路由起动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。主电路如图2-6所示。1.点动控制2.长动控制

1.点动控制点动控制线路常用在电动机短时运行控制,比如调整机床的主轴、快速进给、镗床和铣床的对刀、试车等。点动控制如图2-7所示。运行过程:先合上刀开QK，按下起动按钮SB，接触器KM线圈通电，KM主触头闭合，电动机M得电直接起动。停机过程:放开SB，KM线圈断电，KM主触头断开，M断电电动机停转。2.长动控制在实际生产中需要电动机实现长时间连续转动,即长动控制线路,如图2-8所示。工作过程：合上电源开关QK后,按下启动按钮SB2,接触器KM线圈获电吸合,KM三个主触头闭合,电动机M得电起动,同时又使与SB2并联的一个常开辅助触点闭合,这个触头叫自锁触头,触点的自锁作用在电路中叫做“记忆功能”。放开SB2,控制线路通过KM自锁触头使线圈仍保持状态吸合。如需要电动机停止,只需按一下停止按钮SBl,则接触器KM线圈断电,KM主触头断开,电动机M断电停转。图2-6主电路图2-7点动控制线路图2-8长动控制线路线路所设保护环节如下:短路保护短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电源起保护作用。采用热继电器FR可作为电动机长期过载保护。由于热继电器的热惯性较大,即使发热元件流过几倍于的额定电流时,热继电器也不会立即动作。因此在电动机正常起动时间内,热继电器是不会动作,只有在电动机长期过载时,热继电器才会动作,用它的常闭触头使控制电路断电。3.能点动又能长动控制既能点动又能长动控制在生产实践中,机床调整完毕后,需要连续进行切削加工,如果要求电动机既能实现点动又能实现长动。控制线路如图2-9所示。图2-9(a)为主电路。(1)图2-9（b）点动控制时,断开钮子开关SA；长动控制时,合上钮子开关SA。(2)图2-9（c）点动控制时,按动复合按钮SB3；长动控制时,按起动按钮SB2。(3)图2-9（d）是利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。(4)图2-9（e）利用中间继电器实现的长动和点动控制线路。(a)(b)(c)(d)(e)图2-9长动和点动控制如图2-10所示为电动机正、反转控制线路。图中KMl为正向接触器,控制电动机M正转；KM2为反向接触器,控制电动机反转。图2-10(a)主电路。工作过程:正转控制，合上刀开关QK，按下正向起动按钮SB2，正向接触器KM1得电，KM1主触头和自锁触头闭合，电动机M正转。如图图2-10(b)所示。反转控制，合上刀开关QK，按下反向起动按钮SB3，反向接触器KM2得电，KM2主触头和自锁触头闭合，电动机M反转。停止：按停止按钮SBl，KMl(或KM2)断电，M停转。注：这种控制线路没有互锁环节.2.2.2三相异步电动机的正反转控制电路(a)(b)(c)(d)图2-l0电动机正、反转控制线路

图2-10(c)所示控制线路工作过程：把一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中,这样连接可保证一个接触器先通电后,即使按下相反方向的起动按钮,另一个接触器也无法通电,这种利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方式,就是电气的互锁控制。图2-l0(d)所示控制线路工作过程：利用复合按钮的常闭触头同样可以起到互锁的作用,该线路具有电气互锁和机械互锁的双重互锁，安全可靠，操作也方便。但是，只能用于小型电动机的控制。在一些大型生产机械和设备上,如大型机床、起重运输机等,为了操作方便,操作人员可以在不同方位进行操作与控制,如图2-11所示为三地点控制线路。把一个起动按钮和一个停止按钮组成一组,并把三组起动、停止按钮分别放置三地,即能实现三地点控制。电动机若要三地起动,可按按钮SB4或SB5或SB6，若要三地停止,可按按钮SBl或SB2或SB3。2.2.3多地点控制线路

图2-11三地起动和三地停止控制线路图2-12（a）为两台电动机顺序控制主电路,图2-12(b、c、d、e、f、)为不同控制要求的顺序控制电路。2.2.4顺序控制线路

（a）(b)(c)(d)(e)(f)图2-12顺序控制线路

在机床电气设备中,有些机床的工作台需要进行自动往复运行,而自动往返运行通常是通过位置开关来实现的，其自动往返的方法叫自动循环控制。其控制线路如图2-13所示。工作过程：合上电源开关QK,按下正转起动按钮SB2,接触器KMl线圈得电并自锁,电动机M正转起动,工作台向前，当工作台移动到一定位置时,撞块A压下SQ2,其常闭触头断开,常开触头闭合,这时，KM1线圈断电,KM2线圈得电并自锁,电动机由正转变为反转,工作台向后退，当后退到位时,撞块B压下SQ1,使KM2断电,KM1得电,电动机由反转变为正转,工作台变后退为前进,如此周而复始工作。停止过程：：按下按钮SB1时,电动机停止,工作台停下。2.2.5自动循环控制线路（a)机床工作台自动循环运动示意图图2-13自动循环控制线路（a)机床工作台自动循环运动示意图（b)自动循环控制电路2.3三相笼型电动机降压起动控制线路2.3.1定子电路串电阻降压起动控制线路2.3.2星形-三角形降压起动控制线路

2.3.3自耦变压器降压起动的控制线路

2.3.4延边三角形降压起动控制

图2-14是定子绕组串接电阻降压起动控制电路。为了在电动机串接电阻降压起动完成之后,再将电压恢复到额定值。即在电动机起动时,在三相定子电路串接电阻,使电动机定子绕组电压降低,起动结束后再将电阻短接,电动机在额定电压下正常运行。在电路中使用时间继电器控制串电阻降压起动控制线路，又称为自动短接电阻降压起动电路,利用时间继电器延时动作来控制各元件的动作顺序。2.3.1定子电路串电阻降压起动控制线路图2-14（b）起动过程:当按下起动按钮SB2后，接触器KMl常开主触头闭合,常开辅助触头闭合自锁，电动机定子绕组串电阻R降压起动；与此同时,时间继电器KT线圈得电吸合。图2-14（c）起动过程:当按下起动按钮SB2后，接触器KM1首先得电,经延时后接触器KM2得电自锁,由于KM2常闭触头分别串接在KMl和KT的线圈电路中，因此KMl和KT的线圈电路同时断电,这样,在电动机起动后,只有KM2通电工作，断开了KMl和KT的线圈。使电动机在额定电压下投入正常运行。（a）(b)(c)(d)图2-14（d）起动过程:与图2-14（c）所不同是KT线圈串接的是KMl的常开触头，当按下起动按钮SB2后，KMl线圈得电，KT线圈基本上与KMl线圈是同时得电，经延时后接触器KM2得电自锁,接触器KMl线圈断电,KT的线圈也基本上是同时断电，在电动机起动后,使电动机在额定电压下投入正常运行。图2-14（e）起动过程:当按下起动按钮SB2后，接触器KM2得电自锁,KM2常闭触头串接在KMl和KT的并联电路中，KM2常闭触头将KMl和KT的线圈电路断电。在电动机起动后,使电动机在额定电压下投入正常运行。图2-14（f）留给读者自己分析（提示：可以改变主电路）。(e)(f)图2-14定子绕组串电阻起动控制线路2.3.2星形-三角形降压起动控制线路

星形-三角形降压起动（Y-Δ）起动用于正常工作时定子绕组作三角形连接的电动机。星形-三角形降压起动（Y-Δ）起动用于正常工作时定子绕组作三角形连接的电动机。在电动起动时将定子绕组接成星形,实现减压起动。加在电动机每相绕组上的电压为额定电压的1/3,从而减小了起动电流。待起动后按预先设定的时间把电动机换成三角形联结,使电动机在额定电压下运行。由于其方法简便且经济,起动过程中没有电能消耗,起动转矩较小因而只能空载或轻载起动,适用于正常运行时为三角形联结的电动机，使用较普遍。如图2-15所示2.3.2星形-三角形降压起动控制线路

图2-15星形-三角形降压起动控制电路起动运行:按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时得电并自锁,即KM1、KM3主触点闭合时,绕组