电机与电气控制技术

第七章典型设备的电气控制第一节电气控制电路分析根底第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制第三节XA6132型卧式铣床的电气控制第四节T68型卧式镗床的电气控制第五节交流桥式起重机的电气控制1/31/2024第一节电气控制电路分析根底一、电气控制分析的依据依据：设备本身的根本结构、运行情况、加工工艺要求和电力拖动自动控制的要求；熟悉了解控制对象，掌握其控制要求等。二、电气控制分析的内容设备说明书电气控制原理图1/31/2024电气设备的总装接线图电器元件布置图与接线图三、电气原理图的阅读分析方法先机后电先主后辅化整为零总结特点集零为整、统观全局1/31/2024四、分析举例C650卧式车床属中型车床，加工工件回转半径最大可达1020mm，长度可达3000mm。其结构主要有床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等局部组成。〔一〕卧式车床的主要结构和运动情况以C650普通卧式车床为例1/31/2024图7-1普通车床的结构示意图1-进给箱2-挂轮箱3-主轴变速箱4-溜板与刀架5-溜板箱6-尾架7-光杆8-丝杆9-床身1/31/2024〔二〕C650车床对电气控制的要求1．主轴与进给电动机M12．冷却泵电动机M23．快速移动电动机M34．有必要的保护和联锁，有平安可靠的照明电路。从车削加工工艺要求出发，对各电动机的控制要求是：1/31/2024〔三〕C650车床的电气控制电路分析1/31/20241．主电路分析2．控制电路分析1〕主电动机的点动调整控制2〕主电动机的正反转控制3〕主电动机的反接制动控制4〕冷却泵电动机控制5)刀架的快速移动电动机控制6)辅助电路7〕完善的联锁与保护1/31/20241．电气控制电路特点1〕采用三台电动机拖动，尤其是车床溜板箱的快速移动单由一台电动机拖动。2〕主轴电动机不但有正、反向运转，还有单向低速点动的调整控制，正、反向停车时均具有反接制动控制。3〕设有检测主轴电动机工作电流的环节。4〕具有完善的保护与联锁。〔四〕C650车床电气控制特点与故障分析1/31/20242．常见故障分析1〕主电动机点动起动时起动电流过大，到达全压起动电流的情况。2〕主电动机正、反向起动时，检测电动机定子电流的电流表读数较大。3〕主电动机反接制动时制动效果差。1/31/2024第二节Z3040型摇臂钻床的电气控制一、机床结构与运动情况摇臂钻床一般由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱和工作台等部件组成。1/31/2024二、电力拖动特点与控制要求〔一〕电力拖动特点〔二〕控制要求1．4台电动机容量均较小，采用直接起动方式，主轴要求正反转，但采用机械方法实现，主轴电动机单向旋转。2．升降电动机要求正反转。液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。1/31/20243．摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的程序进行。因此，摇臂的夹紧放松与摇臂升降应按上述程序自动进行。4．钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液进行钻头冷却。5．要求有必要的联锁与保护环节。6．具有机床平安照明电路与信号指示电路。1/31/2024三、摇臂钻床液压系统简介1．操作机构液压系统主轴电动机拖动齿轮泵送出压力油，经主轴操作手柄操作，来实现主轴的“正转〞、“反转〞、“空档〞、“变速〞和“停车〞。2．夹紧机构液压系统液压泵电动机拖动液压泵送出压力油，经两套油路，推动活塞、带动菱形块来实现主轴箱、内外立柱的夹紧与放松和摇臂的夹紧与放松。1/31/2024四、电气控制电路分析1/31/2024〔一〕主电路分析〔二〕控制电路分析1．主轴电动机M1的控制2．摇臂升降及摇臂放松与夹紧地控制3．主轴箱与立柱的夹紧、放松控制4．冷却泵电动机M4的控制5．联锁与保护环节〔三〕照明与信号指示电路分析1/31/2024〔四〕Z3040型摇臂钻床电气控制特点1〕Z3040型摇臂钻床采用机、电、液的综合控制。2〕摇臂的升降控制与摇臂夹紧放松的控制有严格的程序要求，以确保先松开，再移动，移动到位后自动夹紧。所以对M3、M2电动机的控制有严格的程序要求，这些皆由电气控制电路，液压、机械相互配合来实现。3〕电路具有完善的保护和联锁，有明显的信号指示。1/31/2024〔五〕电气控制常见故障分析1〕摇臂不能上升移动。2〕摇臂移动后，出现摇臂夹不紧。3〕液压系统的故障。1/31/2024第三节XA6132型卧式铣床的电气控制〔一〕卧式万能铣床主要结构及运动情况1/31/2024二、万能卧式铣床的电力拖动特点与控制要求1〕主轴电动机处于空载下起动，为能进行顺铣和逆铣加工，要求主轴能实现正、反转，由于旋转方向不需经常改变，所以在加工前预先选择主轴转动方向而在加工过程中不须变换。〔一〕主轴拖动对电气控制的要求XA6132万能卧式铣床，主轴传动系统在床身内部，进给系统在升降台内，而且主运动与进给运动之间没有速度比例协调的要求。故采用单独传动，即主轴和工作台分别由主轴电动机，进给电动机拖动。而工作台工作进给与快速移动由进给电动机拖动；经电磁离合器传动来获得。电力拖动特点1/31/20242〕铣削加工是多刀多刃不连续切削，负载波动大。为减轻负载波动的影响，往往在主轴传动系统中参加飞轮，以加大转动惯量，但为实现主轴快速停车，主轴电动机应设有停车制动。同时，主轴在上刀时，也应使主轴制动。为此本铣床采用电磁离合器控制主轴停车制动和主轴上刀制动。3〕为使主轴变速时，齿轮的顺利啮合，减少齿轮端面的冲击，主轴电动机在主轴变速时应有主轴变速冲动环节。4〕为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作，主轴电动机的起动、停止等控制为两地操作。1/31/20241〕XA6132万能卧式铣床工作台运行方式有手动、进给运动和快速移动三种方式。进给运动和快速移动由进给电动机拖动并经工作进给电磁离合器与快速移动电磁离合器来控制完成。2〕为减少控制按钮数量，防止误操作，对进给电动机的控制采用机械手柄挂档，同时压合相应行程开关的控制方式。3〕工作台的垂直、横向和纵向三个方向的运动由一台进给电动机拖动，而三个方向的选择是由操纵手柄改变传动链来实现的。每个方向又有正反向的运动，这就要求进给电动机能正、反转。而且，同一时间只允许工作台只有一个方向的移动，故应有联锁保护。〔二〕进给拖动对电气控制的要求1/31/20244〕进给运动的控制也为两地操作方式。5〕使用圆工作台时，工作台不得移动，即圆工作台的旋转运动与工作台上下、左右、前后六个方向的运动之间有联锁控制。6〕进给变速时，为保证变速时齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时进给电动机有进给变速冲动环节。7〕根据工艺要求。主轴旋转和工作台进给应有先后顺序控制，即进给运动要在铣刀旋转之后进行。加工结束时，主轴电动机与进给电动机同时停止，或先停进给电动机后停主轴电动机。8〕工作台上下，左右、前后六个方向的运动应具有限位保护。1/31/2024电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用外表磨擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。图7-7多片式磨擦电磁离合器结构简图1—主动轴2—从动齿轮3—套筒4—衔铁5—从动磨擦片6—主动磨擦片7—电刷与滑环8—线圈9—铁心三、电磁离合器1/31/20241/31/2024〔一〕主电路分析〔二〕控制电路分析1．主拖动控制电路分析1〕主轴电动机的起动控制2〕主轴电动机的制动控制 3〕主轴上刀换刀时的制动控制4〕主轴变速冲动控制

四、XA6132卧式铣床电气控制电路分析1/31/20242．进给拖动控制电路分析1〕工作台纵向进给运动的控制2〕工作台向前与向下进给运动的控制3〕工作台向后与向上进给的控制4〕进给变速冲动控制5〕进给方向快速移动的控制

1/31/20243．圆工作台的控制４．冷却泵和机床照明的控制５．控制电路的联锁与保护1〕主运动与进给运动的顺序联锁2〕工作台6个运动方向的联锁3〕长工作台与圆工作的联锁4〕工作台进给运动与快速运动的联锁5〕具有完善的保护1/31/20241．电气控制特点1〕采用电磁磨擦离合器的传动装置，实现主轴电动机的停车制动和主轴上刀时的制动，以及对工作台工作进给和快速进给的控制。2〕主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节。3〕进给电动机的控制采用机械挂挡-电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致具有运动方向的直观性。4〕工作台上下左右前后6个方向的运动具有联锁保护。〔三〕XA6132卧式万能铣床控制特点及常见故障分析1/31/20242．常见故障分析1〕主轴停车制动效果不明显，或无制动。2〕主轴变速与进给变速时无变速冲动。3〕工作台控制电路的故障。1/31/2024第四节T68型卧式镗床的电气控制一、T68卧式镗床的主要结构和运动形式图7-9T68卧式镗床结构示意图1-床身2-镗头架3-前立柱4-平旋盘5-镗轴6-工作台T68卧式镗床主要由床身、前立柱、镗头架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作台等局部组成。1/31/2024辅助运动：工作台的回转，后立柱的轴向移动，尾座的垂直移动及各局部的快速移动等。T68卧式镗床的运动形式有：主运动：镗轴和平旋盘的旋转运动。进给运动：镗轴的轴向进给，平旋盘刀具溜板的径向进给，镗头架的垂直进给，工作台的纵向进给和横向进给。1/31/2024二、电力拖动特点和控制要求T68卧式镗床控制要求是：1〕主轴旋转与进给量都有较大的调速范围，主运动与进给运动由一台电动机拖动，为简化传动机构采用双速笼型异步电动机。2〕由于各种进给运动都有正反不同方向的运转，故主电动机要求正、反转。3〕为满足调整工作需要，主电动机应能实现正、反转的点动控制。4〕保证主轴停车迅速、准确，主电动机应有制动停车环节。1/31/20245〕主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速低速冲动过程。6〕为缩短辅助时间，各进给方向均能快速移动，配有快速移动电动机拖动，采用快速电动机正、反转的点动控制方式。7〕主电动机为双速电机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速起动。8〕由于运动部件多，应设有必要的联锁与保护环节。1/31/2024三、电气控制电路分析图7-10T68型卧式镗床电气原理图1/31/2024〔一〕主电路分析〔二〕控制电路分析1．M1主电动机的点动控制2．M1主电动机正反转控制3．M1主电动机上下速的转换控制4．M1主电动机的停车制动控制5．主轴及进给变速控制1〕停车时的变速2〕运行中的变速控制1/31/20246．快速移动控制7．联锁与保护环节1〕主轴箱或工作台机动进给与主轴机动进给的联锁。2〕M1主电动机正反转之间、高速与低速运行之间、M2快速移动电动机的正转于反转之间均设有互锁控制环节。3〕熔断器FU1~FU4实现相应电路的短路保护；热继电器FR实现M1过载保护；电路采用按钮、接触器或继电器构成的自锁环节具有欠电压与零电压保护作用。〔三〕辅助电路分析1/31/2024〔四〕T68型卧式镗床电气控制特点及常见故障分析1．电气控制特点1〕主电动机M1为双速笼型异步电动机。低速时将定子绕组接成三角形；高速时将定子绕组接成双星形。高、低速转换由行程开关SQ控制。低速时，可直接起动。高速时，进行二级起动，以减小起动电流。2〕主电动机M1能正反向点动控制、正反向连续运行，并具有停车反接制动。在点动、反接制动以及变速中的脉动低速旋转时，在定子电路中串入限流电阻R，定子绕组接成三角形接法，以减少起动和制动电流。3〕主轴变速和进给变速均可在停车情况或在运行中进行。变速时，M1主电动机定子绕组接成三角形接法，在速度继电器KS的控制下进行连续反复低速运行，以利齿轮啮合，使变速过程顺利进行。1/31/20244〕主轴箱、工作台与主轴、平旋盘刀具溜板由快速电动机M2拖动实现其快速移动。它们之间的机动进给设有机械和电气联锁保护。2．常见电气故障分析1〕主轴旋转时的实际转速要比主轴变速盘上指示的转速成倍提高或降低。2〕主电动机只有低速档，而无高速档。1/31/2024第五节交流桥式起重机的电气控制一、桥式起重机概述〔一〕桥式起重机的结构及运动情况桥式起重机由桥架〔又称大车〕、大车移行机构、小车及小车移行机构、提升机构及驾驶室等局部组成。1．桥架

2．大车移行机构3．小车4．驾驶室1/31/2024图7-11桥式起重机结构示意图1—驾驶室2—辅助滑线架3—控制盘4—小车5—大车电动机6—大车端梁7—主滑线8—大车主梁9—电阻箱1/31/2024图7-12小车机构传动系统图1/31/2024〔二〕桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求1〕具有合理的升降速度，空钩能实现快速下降，轻载提升速度大于重载时的提升速度。2〕具有一定的调速范围，普通起重机的调速范围为2~3。3〕提升的第1档作为预备档，用以消除传动系统中的齿间隙，将钢丝绳张紧，防止过大的机械冲击，该级起动转矩一般限制在额定转矩的一半以下。1/31/20245〕为确保平安，提升电动机应设有机械抱闸并配有电气制动。4〕下放重物时，依据负载大小，提升电动机可运行在电动状态〔强力下放〕、倒拉反接制动状态，再生发电制动状态，以满足不同下降速度的要求。1/31/2024〔三〕起重机电动机工作状态的分析1．提升重物时电动机的工作状态提升重物时电动机负载转矩TL由重力转矩TW及提升机构磨擦阻转矩Tf两局部组成。当电动机电磁转矩T克服这两个阻转矩时，重物将被提升，当T=TL+Tf时，电动机稳定工作在机械特性的a点，以na转速提升重物。图7-13提升重物时电开工作状态1/31/20242．下降重物时电动机的工作状态1〕反转电动状态