二年制数控维修全书教案

项目课程教案

教师姓名授课班级数控04G1,2授课日期9.7课时数2

项目与模块名称项目一、数控机床强电控制回路维修

模块一、数控机床主回路故障诊断与维修

教学场所西216

教学目标1.能够陈述数控机床主回路元器件的名称、功能

2.能够陈述主回路工作过程

3.能够正确区别电路的几种状态

4.具有三相异步电机的控制的基础知识

教学重点数控机床主回路工作过程

电路的几种状态

教学难点电路的几种状态

三相异步电机控制的基础知识

更新、补充删节内容无

所需工具、设备标准主回路接线板1块、断路器1只、接触器1只、按钮等

名称及数量

教学方法讲授法、演示法

教学组织形式班级教学

教学内容与步骤

一、工作任务：

数控主回路的任务主要是从外部动力线接入380V交流电源，控制数控机床液压马达、排屑电动

机、伺服电动机、单相电动机以及三相异步电动机等的运转。图为数控机床主回路的线路图。

KMI

a）主回路b）控制回路

图17数控机床主回路线路图

我们的工作任务是排除下面两种情况的故障：1.电机不能正常运转。2.电机可以旋转，但只能向一个

方向旋转。

教学内容与步骤

二、相关实践知识：

（-）元器件认识

1.低压断路器

低压断路器也称为空气开关（或称自动空气断路器）。它是一种既能作开关用，又具有电路自动保

护功能的低压电器。用于设备保护的断路器可进行过载和短路保护。

2.接触器

KM

（带灭弧装置）

KM/

（不带灭弧装置）

常开触头

KM

常闭触头

^LT\——

线圈L厂

b）

接触器是一种用来自动地接通与断开大电流电路的电器。大多数情况下其控制对象是电动机，

但也可用于控制其它负载，如电热器、照明设备等

接触器的触头按功能不同分为主触头和辅助触头两类。按主触头流过的电流制式不同，可分为交

流接触器和直流接触器；辅助触头用于接通和分断小电流的控制电路，有常开和常闭两种。数控机床

强电控制线路中常用交流接触器。如图1-3为交流接触器外形结构和电气图形符号,通常用KM表示。

3.按钮

按钮是一种短时接通或分断小电流电路的手动主令电器。适用于交流电压500V或直流电压

440V,电流5A及以下电路中。一般它不直接操纵主电路的通断，而是在控制电路中发出“指令”，

去控制接触器、继电器等自动电器，再由它们去控制主电路。按钮在控制线路中也可作为电气联锁使

用。

按钮一般由按钮帽、复位弹簧、常开触头、常闭触头、接线柱和外壳等组成。其外形、结构、图形符

号如图1一47所示。按钮根据用途和结构的不同.分为停止按钮（动断按钮）、起动按钮（动合按钮）和

复合按钮（动合与动断的组合按钮）几种。

（二）三相交流异步电动机

交流电动机有同步电动机和异步电动机之分.同步电动机的制造工艺比较复杂，起动困难，故多

用在特定的范围内（如用在发电机或带动大的负载）；异步电动机（又称感应电动机）的结构简单、坚固

耐用、维修方便，因此得到广泛的应用。

异步电动机根据转子结构可分为鼠笼型和绕线型两种.这里介绍三相鼠笼型异步电动机（又称三

相鼠笼型感应电动机）。

1.三相鼠笼型异步电动机的结构和工作原理

（1）三相鼠笼型异步电动机的基本结构

三相鼠笼型异步电动机由定子，转子及其它部件组成。在电气原理图中的图形符号.如图1-16所

示.

定子铁心

（a）（b）

图176三相交流异步电动机

a）结构b）图形符号

定子（图1-17）由定子铁芯，机座和定子绕组等组成。圆环形的定子是形成旋转磁场。产生电磁转

矩的部件，定子铁芯由冲了槽的硅钢片叠压而成，硅钢片上面涂有绝缘漆，互相绝缘，以减少涡流损

耗

机座主要用来支承定子铁芯和固定端盖，一般用铸铁制成.为了增加散热面，封闭式电动机的机

座外表有散热片.

三相鼠笼型异步电动机的绕组对称地嵌放在定子铁芯的槽内（适当安排其位置，可以得到p对磁极

六个出线端固定在机座外壳的接线盒内(使用时，三相交流电经过电气控制线路进入接线盒内).各相

绕组的首端依次标有UI,VI,W1,末端依次标有U2、V2。W2.根据电动机铭牌标注，定子绕组

的六个出线端可以接成星形(Y)或者三角形(△),如图1-18.

转子由转轴、转子铁芯、转子绕组和风扇组成.

转轴两端的轴颈与轴承相配合,装配在端盖上，轴的伸出端固定有皮带轮或联轴器与负载相连.转

子铁芯是电动机磁路的一部分，由0.5mm厚的硅钢片叠压而成，装在转轴或固定在支架上。硅钢片

上冲有均匀的槽(糟的结构不同，转子的工作特性也有差异)，槽内嵌放有裸导体条(铜条或铝条)，两

端用短路环焊接成鼠笼型，如图1-19所示.

此外三相鼠笼型异步电动机还有端盖，轴承、风扇及风罩等其它部件.定子内面与转子表面彼

此保持的间隙，称为气隙.中，小型异步电动机的气隙约在0.2〜1.0mm范围内.

定子铁心

图1-17定子结构

(a)(b)

图178定子绕组接线图

图179转子结构

(2)三相鼠笼型异步电动机的工作原理

三相异步电动机定子绕组每相只有一个线圈，定子铁心有6个槽。则在定子铁心内相当于有

一对N、S磁极在旋转。当三相交流电变化一周时，合成磁场在空间上正好转过一周。若三相交流

电不断变化，则产生的合成磁场在空间不断转动，形成旋转磁场

一对磁极的旋转磁场电流每交变一次，磁场就旋转一周。设电源的频率为f”即电流每秒钟

变化fi次，磁场每秒钟转fi圈，则旋转磁场的转速n尸fMr/s),习惯上用每分钟的转数来表达转速，

即ni=60ij(r/min)。两对磁极的旋转磁场，电流每变化fi次，旋转磁场转fl/2圈，即旋转磁场的转

速为ni=60fl/2(r/min)

夕对磁极的旋转磁场，电流每交变一次，磁场就在空间转过1/p周，因此，转速应为

〃广”(r/nin)

(式1-1)

P

旋转磁场的转向是由通入定子绕组的三相电源的相序决定的。由图1-18可知，定子绕组中电流的

相序按顺序U—V—W排列，旋转磁场按顺时针方向旋转。如果将三相电源中的任意两相对调，例

如V和W两相互换，则定子绕组中的电流相序为U—W—V,应用前面讲的分析方法，旋转磁场

的方向也相应地改变为逆时针方向。

2.三相鼠笼型异步电动机的铭牌

电动机的铭牌上标有主要技术数据，是选择、安装、使用和修理电动机的依据，表1-3是一台三

相鼠笼型异步电动机的铭牌.

表1-4三相鼠笼型异步电动机的铭牌

三相异步电动机

型号Y100L1-4接法NY

功率2.2kW工作方式Si

电压220/380V绝缘等级B

电流8.6/5A温升70℃

转速1430r/min重量34kg

频率50Hz编号

X电机厂出厂日期

型号

型号表示电动机的结构形式、机座号和极数。例如Y100L1—4中，Y表示鼠笼式异步电动机

（YR表示绕线式异步电动机）；100表示机座中心高为100mm；L表示长机座（S表示短机座，M

表示中机座）；1为铁心长度代号；4表示4极电动机。

额定电压UN

额定电压是电动机定子绕组应加线电压的额定值，有些异步电动机铭牌上标有220/380V,相

应的接法为它说明当电源线电压为220V时，电动机定子绕组应接成△型；当电源线电压

为380V时，应接成Y型。

额定电流IN

额定电流是指电动机在额定运行时，定子绕组的线电流。

额定转速”N

额定转速是指电动机额定运行时的转速。

额定频率,加

额定频率是指电动机在额定运行时的交流电源的频率，我国工频为50Hz.

工作方式

工作方式是指电动机的运行状态。根据发热条件可分为三种：S1表示连续工作方式，允许电

机在额定负载下连续长期运行；S2表示短时工作方式，在额定负载下只能在规定时间短时运行；S3

表示断续工作方式，可在额定负载下按规定周期性重复短时运行。

绝缘等级

绝缘等级是由电动机所用的绝缘材料决定的。按耐热程度不同，将电动机的绝缘等级分为A、E、

B、F、H、C等几个等级，它们允许的最高温度不同。

（三）主回路工作过程：

如图1-1所示，该控制线路是由按钮、低压断路器、交流接触器、接线端子等低压电器元器件组

成。

电动机的正反转控制是通过两个接触器KM1,KM2实现的，如果电机正转是由接触器KM1的

主触点依次连接380V主电路的U,V,W相，那么电机反转只要在380V主电路线路换一个相序连

接到接触器KM2的主触点即可。

1.正转控制

按下正转按钮SB1,接触器KM1线圈得电，从而KM1主触头闭合，电动机正转，同时KM1的

常开触头闭合，KM1的常闭触头断开。

2.反转控制

按下反转按钮SB2,接触器KM1线圈失电，KM1的常闭触头闭合，接触器KM2线圈得电，从

而KM2主触头闭合，电动机开始反转，同时KM2的常开触头闭合，KM2的常闭触头断开。

为了避免正转和反转两个接触器同时动作造成相间短路，在两个接触器线圈所在的控制电路上

加了电气联锁。即将正转接触器KM1的常闭辅助触头与反转接触器KM2的线圈串联；又将反转接

触器KM2的常闭辅助触头与正转接触器KM1的线圈串联。这样，两个接触器互相制约，使得任何

情况下不会出现两个线圈同时得电的状况，起到保护作用。

复合启动按钮SB1,SB2也具有电气连锁作用。SB1的常闭触头串接在KM2线圈的供电线路上,

SB2的常闭触头串接在KM1线圈的供电线路上，这种互锁关系能保证一个接触器断电释放后，另一

个接触器才能通电动作，从而避免因操作失误造成电源相间短路。按钮和接触器的复合互锁使电路更

安全可靠。

三、相关理论知识：

(-)电路几种工作状态

电路在工作时有三种工作状态，分别是通路、短路、断路。

1.通路(有载工作状态)

如图1-7所示，当开关S闭合，使电源与负载接成闭合回路，电路便处于通路状态。在实际电

路中，负载都是并联的，用RL代表等效负载电阻。

电路中的用电器是由用户控制的，而且是经常变动的。当并联的用电器增多时，等效电阻Ri就会

减小，而电源电动势E通常为一恒定值，且内阻R。很小，电源端电压U变化很小，则电源输出的电

流和功率将随之增大，这时称为电路的负载增大。当并联的用电器减少时，等效负载电阻R.增大，

电源输出的电流和功率将随之减小，这种情况称为负载减小。

可见，所谓负载增大或负载减小，是指增大或减小负载电流，而不是增大或减小电阻值。

电路中的负载是变动的，所以，电源端电压的大小也随之改变。电源端电压U随电源输出电

流I的变化关系，即U=f(I)称为电源的外特性，外特性曲线如图1-8所示。根据负载大小，电

路在通路时又分为三种工作状态：

当电气设备的电流等于额定电流时称为满载工作状态；当电气设备的电流小于额定电流时，称为轻载

工作状态；当电气设备的电流大于额定电流时，称为过教工作状态。

2.断路

所谓断路，就是电源与负载没有构成闭合回路。在图1-7所示电路中，当S断开时，电路即处

于断路状态。断路状态的特征是：

R=0°,1=0

电源内阻消耗功率

PE=0

负载消耗功率

PL=0

路端电压

Uo=E

此种情况，也称为电源的空载。

3.短路

所谓短路，就是电源未经负载而直接由导线接通成闭合回路，如图1-9所示。图中折线是指明

短路点的符号。短路的特征是：।------------------T—

R=0,U=0/

"4T

因为电源内阻Ro一般都很小，所以短路电流Is总是很/

大。如果电源短路事故未迅速排除，很大的短路电流将会烧/

毁电源、导线及电气设备，所以，电源短路是一种严重事故，।--------------------

应严加防止。图1-9短路的示意图

课后作业复习

教学日记

项目课程教案

教师姓名授课班级数控04G1,2授课日期9.7课时数2

项目与模块名称项目一、数控机床强电控制回路维修

模块一、数控机床主回路故障诊断与维修

教学场所西217

教学目标5.能够正确使用万用表测量线路

6.初步具有强电控制回路检测方法

7.能够分析图1-1出现故障情况

教学重点

强电控制回路检测方法

教学难点回路故障分析

更新、补充删节内容无

所需工具、设备标准主回路接线板1块、断路器1只、接触器1只、按钮等

名称及数量

教学方法讲授法、演示法

教学组织形式班级教学

教学内容与步骤

一、工作任务：

数控主回路的任务主要是从外部动力线接入380V交流电源，控制数控机床液压马达、排屑电动

机、伺服电动机、单相电动机以及三相异步电动机等的运转。图1-1为数控机床主回路的线路图。

♦4,♦r-7

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:-wzKJ.J

）i丁OKMIO丁3

a）主回路b）控制回路

图1-1数控机床主回路线路图

我们的工作任务是排除下面两种情况的故障：L电机不能正常运转。2.电机可以旋转，但只能向一个

方向旋转。

教学内容与步骤

二、相关实践知识：

（二）万用表

万用表是一种常用的多功能表，主要用来测量电压、电流、电阻、晶体管放大倍数等，使用简单,

携带方便，是维护检修电气设备的常用工具。万用表可以分为模拟式和数字式万用表两大类。

⑴模拟式万用表

模拟式万用表由磁电式微安表、测量电路、转换开关等几大部分组成。图1-5是MF—30型万用

表的外形图，下面以该万用表为例，说明其使用方法。

①.几种基本电量的测量

测量前，按照表头内“_L”或“符号，垂直或水平地放置万用表，此时看表针是否指在

电压弧形标度尺的零点处。若不指零，则应进行零点校正.使用时，红色表笔应插入“+”孔内，黑

色表笔应插入“一”孔内。

测量电阻将选择开关置“Q”档，并选好量程。为了提高测量准确度，选择的量程应使指示

数值在表盘中间位置。

测量之前应先将两表笔短路.此时表针应指在电阻标度尺的零处.若不能指零，则应调整欧姆调

零旋钮，使表针指零。（若仍不指零，则电池电压不足，应更

换）.每换一次量程，都应使表针指零。

测电阻时，应避免手碰到表笔金属探针上，以免将人体

电阻并联在被测电阻上，影响测量精度。测量电路中的电阻

时，应将电阻的一端断开后再进行测量.测电容器的绝缘电

阻时，应先使电容器放电，然后再进行测量，防止电容器中

存有的电荷损坏万用表.测有铁芯线圈的直流电阻时，手指不

要触及裸露的导体部分，以防受到线圈产生的感生电动势的

电击。

测量电压将选择开关置（直流）或（交流）档，并选好量

程.测量时，应将表笔并联到电路中.测直流电压时，红表

笔应接触高电位点，黑表笔应接触低电位点；测交流电压时，

不需考虑电位的高、低（测得的是有效值）。

测试电路带有高电压时要事先考虑安全措施.

测量电流将选择开关置4A或mA档，并选好量程。图1-5MF—30型万用表

测量时，应将表笔串入被测电路中测直流电流时，要注意电

流的极性，而测交流电流时则不必考虑极性.测量时，不能带电转换量程（尤其在测量大电流时），否

则易产生电火花，烧坏开关的触头.

除此之外，万用表还能进行其他的测量，例如二极管的开短路、三极管的放大系数等，这里不再

详述。

②使用万用表时应注意以下事项：

测试表笔绝缘应良好，红，黑两种颜色的测试表笔应分别与表壳面板上的正、负插孔对应；

测量前必须根据需要的测量类别及量程，将转换开关拨到正确的档位上;

读数时要认清所造量程对应的刻度线；

测量完毕后应将转换开关拨到交流档最大量程

处，存放在干燥环境中，尽可能减少震动.⑵数字式

万用表

数字式万用表由转换开关、测量电路、模数转换

器、数字显示电压表等几大部分组成。其中转换开

关、测量电路的功能与模拟式万用表相同，模数转

换器是把测量电路测出的模拟信号转换成数字信号，

数字显示电压表接受来自模数转换器的数字信号，

采用七段数码、液晶等显示电路进行电压数值显示。

由于电压表内部采用了半导体集成技术，所以

数字式万用表电流挡的内阻可以做得很小，电压挡

内阻则可以做得很大，电阻挡流过的电流又可以很

小，从而减少了对被测电路的影响。数字式万用表图1-6DT-830型数字式万用表的外形图

内部没有机械损耗，杜绝了机械损耗所引起的读数误差，它的准确度和灵敏度比模拟式万用表要高

得多。此外，它还具有测量速度快，易于读取等优点。

图1一6为DT—830型数字式万用表的外形图。用数字式万用表测量电阻时，黑表笔（一般接COM

端）接内电源负极，红表笔（接其余三个输入插孔中的一个）接正极，正好与模拟式万用表的接法相

反。数字式万用表的使用方法与模拟式万用表基本相同。

二、相关理论知识：

1.断路故障的检修

（1）万用表检修法可以采用电压和电阻方式进行测

FU

LI-S

量。~1

①电压测量法检查时把万用表旋到交流电压500VL2，口

挡位上。分阶测量法电压的分阶测量法如图1-10所示。SBIE

3|

检查时，首先用万用表测量1、7两点间的电压，若电

路正常应为38OV,然后按住起动按钮SB2不放，同时将黑

表棒接到7号线上，红色表棒按2、3、4、5、6标号依次

测量，分别测量7-2、7-3、7-4、7-5、7-6各阶之间的电压，

电路正常情况下，各阶的电压值均为380V,如测到7-5电

压为380V,测到7-6无电压，则说明行程开关SQ的动断

触头断路。

②分段测量法电压的分段测量法如图图1-11

检查时先用万用表测试1-7两点，电压值为380V,说明

电源电压正常。电压的分段测试法是将红、黑两根表棒逐段

测量相邻两标号点1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7间的电压。

如电路正常，按SB2后，除6-7两点间的电压为380V外，

其他任何相邻两点间的电压值均为零。

如按下起动按钮SB2,接触器KM1不吸合，说明发生断路

故障，此时可用电压表逐段测试各相邻两点间的电压。如测

量到某相邻两点间的电压为380V时，说明这两点间有断路

故障。

(2)电阻测量法

①分阶测量法电阻的分阶测量法如图1-12所示。

按下起动按钮SB2,接触器KM1不吸合，该电气回路

有断路故障。

用万用表的电阻挡检测前应先断开电源然后按下SB2

不放，先测量1-7两点间的电阻，如电阻值为无穷大，说明

1-7之间的电路断路。然后分阶测量1-2、1-3、1-4、1-5、

1-6各点间电阻值。若电路正常，则该两点间的电阻值为

“0”；当测量到某标号间的电阻值为无穷大，则说明表棒

刚跨过的触头或联接导线断路。

②分段测量法电阻的分段测量法如图1-13所示

检查时，先切断电源，按下起动按钮SB2,然后依次

逐段测量相邻两标号点1-2、

2-3、3-4.4-5、5-6间的电阻。如测得某两点的电阻为无穷大，说明这两点间的触头或联接导线

断路。例如当测得2-3两点间电阻为无穷大时，说明停止按钮SB1或联接SB1的导线断路。

电阻测量法的优点是安全，缺点是测得的电阻值不准确

时，容易造成判断错误。为此应注意以下几点：LJ-昌

第一，用电阻测量法检查故障时一定要断开电源。L2-O

第二，如被测的电路与其他电路并联时，必须将该电路与

其他电路断开，否则所测得的电阻值是不准确的。

第三，测量高电阻值的电器元件时，把万用表的选择开关

旋转至适合电阻挡

LI

2.短路故障的检修

L2-I

(1)电源间短路故障的检修这种故障一般是通过

电器的触头或联接导线将电源短路。如图1-14所示。

图中行程开关SQ中的2号与0号线因某种原因联接

将电源短路，合上电源，按下SB2后，熔断器FU就熔

断。现采用电池灯进行检修的方法如下：

①拿去熔断器FU的熔芯，将电池灯的两根线分别

接到1号和0号线上，如灯亮，说明电源间短路。

②将行程开关SQ的动合触头上的0号线拆下，如灯

暗，说明电源短路在这个环节。LI-冬

③再将电池灯的一根线从0号移到9号上，如灯灭，L2-0

说明短路在0号上。

④将电池灯的两根线仍分别接到1号和。号线上，然

后依次断开4、3、2号线，当断开2号线时灯灭，说明2

号和0号线间短路。

上述短路故障亦可用万用表的电阻挡检修。7

（2）电器触头本身短路故障的检修如图1-15中的

停止按钮SB1的动断触头短路，则接触器KM1和KM2工

作后就不能释放。又如接触器KM1的自锁触头短路，这时

一合上电源，KM1就吸合，这类故障较明显，只要通过分

析即可确定故障点。

（3）电器触头之间短路故障的检修如图1-15所

示，接触器KM1的两个辅助触头3号和8号线因某种

原因而短路，这样当合上电源，接触器KM2即吸合。

①通电检修通电检修时可按下SB1,如接触器

KM2释放，则可确定一端短路故障在3号；或将SQ2

断开，KM2也释放，则说明短路故障可能在3号和8

号之间。若拆下7号线，KM2仍吸合，则可确定3号

和8号为短路故障点。

②断电检修将熔断器FU拔下，用万用表的电阻

挡（或电池灯）测2-9,若电阻为“0”（或电池灯亮），

则表示2-9之间有短路故障；然后按SB1,若电阻为“8”（或电池灯不亮），说明短路不在2号;

再将SQ2断开，若电阻为“8”（或电池灯不亮），则说明短路也不在9号。然后将7号断开，电阻

为“8”（或电池灯不亮），则可确定短路故障点在3号和8号

3.图1-1线路故障分析

（1）故障分析：

这类故障的原因，一般是主回路没有电压，主回路中断路器QM1断开；控制回路中按钮SB1、

SB2、SB3接触不良，接触器线圈不良；回路中存在短路，电动机堵转等因素所造成。

（2）故障排查：

①检查主回路U、V、W三相之间的电压是否为交流380伏，用万用表测量断路器QM1进线端

端子U、V、W三相之间线电压是否正常。

②检查断路器QM1是否跳开，如果没有跳开，用万用表测量断路器QM1出线端端子U1、VI、

W1三相之间线电压是否正常；如果QM1跳开，分析其跳开的原因:a.是否断路器QM1的整定电流

太小，没有超过电动机的额定电流值。如果是，放大断路器QM1的整定电流值。b.检查回路是否存

在短路现象，用万用表测量电动机三相之间、相地之间的电阻值，看看是否存在短路。c.检查是否

电机堵转。

③检查控制回路的电压是否为交流220伏，用万用表测量线号91、90之间的电压有无交流220

伏。

④控制回路中停止按钮SB3的触点为常闭连接，SB3不动作时，线号91端和线号100端为等电

位，用万用表测量线号100、90之间的电压有无交流220伏。如果没有，可判断SB3不良。

⑤正转控制回路中起动按钮SB1的触点为常开连接，当SB1被按下后，线号100端和线号101

端为等电位。可在断电的条件下，用万用表电阻档来测量线号100端和线号101端的通断情况，如果

不通，可判断为SB1不良。也可用万用表测量线号101、90之间的电压有无交流220伏来判断。

⑥正转控制回路中按钮SB2的触点为互锁常闭连接，用万用表测量线号102、90之间的电压有

无交流220伏。如果没有，可判断SB2不良。

⑦正转控制回路中接触器KM2的触点为互锁常闭连接，同理，用万用表测量线号103、90之间

的电压有无交流220伏。如果没有，可判断KM2的常闭触点不良。如果有220伏电压，说明接触器

KM1的线圈已经得电，KM1的主触头吸合，主回路的380伏电压就加在电动机三相端子上了。若接

触器KM1仍不动作，可判断为KM1不良。

⑧反转控制回路结构和正转控制回路相似，可用前述检修方法查找故障。

2.电动机可以旋转，但只能一个方向旋转

(1)故障分析：

这类故障的原因，一般是主回路接触器KM1、KM2的主触点连接一样，没有错开相序连接；控

制回路中的正转回路或反转回路之一有故障。

(2)故障排查：

①检查主回路中两个接触器主触点的线路连接。

②控制回路故障排查，排查方法和第一个任务的控制回路故障排除方法相同。

课后作业复习

教学日记

项目课程教案

教师姓名授课班级数控04Gl授课日期9.6课时数4

项目与模块名称项目一、数控机床强电控制回路维修

模块一、数控机床主回路故障诊断与维修（接线排故）

教学场所电气楼215室

教学目标8.学会安装教材所示数控机床主回路的线路

9.有数控机床主回路故障的维修能力

教学重点

安装教材所示数控机床主回路的线路

教学难点数控机床主回路故障的维修

更新、补充删节内容无

所需工具、设备标准主回路接线板1块、断路器1只、接触器2只、按钮3只等

名称及数量万用表、螺丝刀、斜口钳、尖嘴钳、电工刀等电工工具1套

教学方法演示法

教学组织形式现场教学

教学内容与步骤

一、工作任务：

工作任务：1.安装教材所示数控机床主回路的线路

2.排除数控机床主回路故障

（1）.电机不能正常运转。（2）.电机可以旋转，但只能向一个方向旋转。

教学内容与步骤

二、步骤：

一、按工艺要求接线，完成线路的安装、接线与通电调试。

1.元器件结构、参数、作用的认识。

2.接线工艺

（1）走线合理，做到横平竖直，整齐，各接点不能松动。

（2）避免交叉、架空线和叠线。

（3）对螺栓式接点，导线连接时，应打羊眼圈，并按顺时针旋转。对瓦片式接点，导线连接时，

直线插入接点固定即可。

（4）导线变换走向要垂直，并做到高低一致或前后一致。

（5）严禁损伤线芯和导线绝缘，接点上不能露铜丝太多。

（6）每个接线端子上连接的导线根数一般以不超过两根为宜，并保证接线固定。

（7）进出线应合理汇集在端子排上。

二、对所接线路通电实验，并排除常见故障。

1.电机不能起动

（1）故障分析：

这类故障的原因，一般是主回路没有电压，主回路中断路器QM1断开；控制回路中按钮SB1、

SB2、SB3接触不良，接触器线圈不良；回路中存在短路，电动机堵转等因素所造成。

（2）故障排查：

A、检查主回路U、V、W三相之间的电压是否为交流380伏，用万用表测量断路器QM1进

线端端子U、V、W三相之间线电压是否正常。

B、检查断路器QM1是否跳开，如果没有跳开，用万用表测量断路器QM1出线端端子U1、

VI、W1三相之间线电压是否正常；如果QM1跳开，分析其跳开的原因：a.是否断路器QM1的整定

电流太小，没有超过电动机的额定电流值。如果是，放大断路器QM1的整定电流值。b.检查回路是

否存在短路现象，用万用表测量电动机三相之间、相地之间的电阻值，看看是否存在短路。c.检查

是否电机堵转。

C、检查控制回路的电压是否为交流220伏，用万用表测量线号91、90之间的电压有无交流220

伏。

D、控制回路中停止按钮SB3的触点为常闭连接，SB3不动作时，线号91端和线号100端为等

电位，用万用表测量线号100、90之间的电压有无交流220伏。如果没有，可判断SB3不良。

E、正转控制回路中起动按钮SB1的触点为常开连接，当SB1被按下后，线号100端和线号101

端为等电位。可在断电的条件下，用万用表电阻档来测量线号100端和线号101端的通断情况，如果

不通，可判断为SB1不良。也可用万用表测量线号101、90之间的电压有无交流220伏来判断。

F、正转控制回路中按钮SB2的触点为互锁常闭连接，用万用表测量线号102、90之间的电压

有无交流220伏。如果没有，可判断SB2不良。

G、正转控制回路中接触器KM2的触点为互锁常闭连接，同理，用万用表测量线号103、90之

间的电压有无交流220伏。如果没有，可判断KM2的常闭触点不良。如果有220伏电压，说明接触

器KM1的线圈已经得电，KM1的主触头吸合，主回路的380伏电压就加在电动机三相端子上了。若

接触器KM1仍不动作，可判断为KM1不良。

H、反转控制回路结构和正转控制回路相似，可用前述检修方法查找故障。

2.电动机可以旋转，但只能一个方向旋转

(1)故障分析：

这类故障的原因，一般是主回路接触器KM1、KM2的主触点连接一样，没有错开相序连接；控

制回路中的正转回路或反转回路之一有故障。

(2)故障排查：

A、检查主回路中两个接触器主触点的线路连接。

B、控制回路故障排查，排查方法和第一个任务的控制回路故障排除方法相同。

三、注意

严格遵守实验室规章制度，严格遵守电工安全知识及操作规程，文明操作。

小结

教学日记

项目课程教案

教师姓名授课班级数控04Gl授课日期9.8课时数2

数控04G2

项目与模块名称项目一、数控机床强电控制回路维修

模块二、数控机床电源控制回路故障诊断与维修

教学场所西215

教学目标1.能够陈述元器件（变压器、二极管、电容器）的功能、符号

2.能正确识读数控机床控制电源回路图

3.知道正弦交流电基础知识

1.元器件功能与电气符号

教学重点

2.正弦交流电

教学难点正弦交流电

更新、补充删节内容

所需工具、设备

名称及数量

教学方法讲授法、演示法

教学组织形式班级教学

教学内容与步骤

一、工作任务：

数控机床控制电源回路主要为数控系统、I/O模块、中间继电器伺服系统等部件提供所需电压,

是数控机床外围电路中的重要组成部分。如图1—22所示。

UV

50HZAC380V

图1-22数控机床电源控制回路

该回路主要将380V交流电压变成24V直流电压，如果出现下列故障如何来维修：①该回路没有直流

24V电压输出，②电压过高或过低。

教学内容与步骤

二、相关实践知识：

（一）元器件认识

1.数控机床常用控制变压器的认识

图中TC为变压器，变压器是一种常见的电气设备，可用来把某种数值的交变电压变换为同频

率的另一数值的交变电压。图中TC将380V交流电变成20V左右的交流电。变压器由铁心和绕组两

个基本部分组成，如图1-23所示，在一个闭合的铁心上套有两个绕组，绕组与绕组之间以及绕组与铁

心之间都是绝缘的。

按铁心和绕组的组合结构可分为心式变压器和壳式变压器，如图『24所示。心式变压器的铁心

被绕组包围，而壳式变压器的铁心则包围绕组。

Q）心式S）壳式

图1-23变压器

图1-24变压器的结构

2.图中VC是三相桥式整电路。整流就是把大小、方向都随时间变化的交流电变换成直流电。

完成这一任务的电路称为整流电路。图中是将20V左右交流电变成直流电。3.图中Cl、C2是电容,

主要用于滤波，为了减小整流后电压的脉动，常采用滤波电路把交流分量滤去，使负载两端得到脉动

较小的直流电。

4.图中QF为单相断路器，主要用于保护。

三、相关理论知识：

（一）交流电源

1.正弦交流电基本概念：其大小和方向都随时间作周期性变化的电动势、电压和电流统称为交流

电。在交流电作用下的电路称为交流电路。在电力系统中，考虑到传输、分配和应用电能方面的便利

性、经济性，大都采用交流电。工程上应用的交流电，一般是随时间按正弦规律变化的，称为正弦交

流电，简称交流电。

2.表示正弦交流电特征的物理量

①周期、频率、角频率

当发电机转子转一周时，转子绕组中的正弦交变电动势也就变化一周。我们把正弦交流电变化

一周所需的时间叫周期，用T表示。周期的单位是s（秒）。

1秒钟内交流电变化的周数，称为交流电的频率，用f表示，

频率的单位是Hz（赫［兹］）。lHz=ls"。

正弦量的变化规律用角度描述是很方便的。如图1-25所示的正弦电动势，每一时刻的值都可与

一个角度相对应。如果横轴用角度刻度，当角度变到口/2时，电动势达到最大值，当角度变到“时,

电动势变为零值（图1一25）。这个角度不表示任何空间角度，只是用来描述正弦交流电的变化规律,

所以把这种角度叫电角度。

每秒钟经过的电角度叫角频率，用3表示。式（1一4）中的3即是角频率。角频率与频率、周期之

间，显然有如下的关系：

（0=7'=2酒（式1-3）

②瞬时值、最大值、有效值

瞬时值：交流电在变化过程中，每一时刻的值都不同，该值称为瞬时值。瞬时值是时间的函

数，只有具体指出在哪一时刻，才能求出确切的数值和方向。瞬时值规定用小写字母表示。例如图

1-26中的电动势，其瞬时值为

e=Emsin（3t+°0）（式1-4）

图1-25正弦交流波形图

最大值：正弦交流电波形图上的最大幅值便是交流电的最大值（图1-26）。它表示在一周内，数

值最大的瞬时值。最大值规定用大写字母加脚标m表示，例如Im、Em、

Um等。

有效值：在实际应用中，交流电的大小是根据电流的热效应规定的；交流电通过一个电阻时，在

一段时间内所产生的热量如果等于某一直流电通过同一电阻所产生的热量，则直流电的大小即为交

流电的有效值。

通常所说的交流电压，交流电流的大小都是指有效值；各种交流电气设备铭牌上所标注的额定值

和一般交流电表所指示的数值，也是指有效值。

计算表明，按正弦规律变化的交流电的有效值I和V与其最大值Im和Vm之间分别有如下关系：

J_Imrj_Um

正正

③正弦交流电的相位和相位差

图1-27不同相的电动势

正弦交变电动势6=E,“sin(3f+00)，它的瞬时值随着电度0+。0而变化。电角度碗+外叫做

正弦交流电的相位。例如图1-27(a)所示的发电机，若在电机铁心上放置两个夹角为四)、匝数相

同的线圈Ax和BY,当转子如图示方向转动时，这两个线圈中的感生电动势分别是：

〃=£,”sinw

eB=Emsin(«r+仰)

这两个正弦交变电动势的最大值相同，频率相同，但相位不同：eA的相位是3t,eB的相位是

cot+(p[],见图l-27(b)。

当t=0时的相位叫初相。以上述eA、eB为例，eA的初相是0,eB的初相是夕0。

两个同频率的正弦交流电的相位之差叫相位差。相位差表示两正弦量到达最大值的先后差距。

例如，已知：ix=/1,〃sin(m+O]);i2=Ilmsin(cot+(p2)

则ii和i2的相位差为

e=(助+^1)-(co,+。2)=/一g

这表明两个同频率的正弦交流电的相位差等于初相之差。

若两个同频率的正弦交流电的相位差e-例>0,称“ii超前于i2"；若e-/<0,称滞后于

i2"；若e-％=0,称“ii和i2同相位“；若相位差e-科=-180'°，则称"ii和i2反相位必须指

出，在比较两个正弦交流电之间的相位时，两正弦量一定要同频率才有意义。否则随时间不同，两

正弦量之间的相位差是一个变量，这就没有意义了。

综上所述，正弦交流电的最大值、频率和初相叫做正弦交流电的三要素。三要素描述了正弦交

流电的大小、变化快慢和起始状态。

当三要素决定后，就可以唯一地确定一个正弦交流电了。

例如图1-28所示的正弦交流电，写出它们的瞬时值表达式。

解ii、i2、i3瞬时值为

ii=5sin3t(A)i2=7.5sin(wt+)5A)

6

i3=7.5sin(wt-2E)(A)

2

例已知正弦交流电：

ii=5sinwt(A)

i2=10sin(wt+45°)(A)

i3=50sin(3wt-45°)