电器控制系统应用实例分析分解.ppt

1、第五章电器控制系统应用实例分析,5.1概述,5.1.1 电器控制电路原理图 1主回路和控制回路 2元件符号必须符合国家标准 3位置按动作先后顺序排列 4同一电器元件的不同部件要用同一文字符号,5.1.2 电气控制电路布置图 作用：是用来表明电器控制电路中所有元器件的实际安装位置的 组成：电器布置图、控制柜和控制板电路布置图、操纵台和悬挂操纵箱电路布置图组成 注意：图中各个电器件的符号应和相关电路原理图及其清单上的符号保持一致。,5.1.3电气控制电路接线图 安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。 电气接线图的绘制原则是：,1

2、）各电气元件均按实际安装位置绘出，元件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。,2）一个元件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。,3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。同一电器元件的各部分必须画在一起,4）各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，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。,5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。也就是走向相同的多根导线可用单线表示,5.1.4电器控制电路一般分析方法 1 必须熟悉基本控制元件的符号、基本功能及主要作用 2必须掌握电器控制电路原理图、电路布置图和接线图

3、的组成规则及相互之间的关系 3了解被控对象的工艺要求 4逐步分析主回路，控制辅回路等,5.2典型车床电器控制电路 5.2.1车床运动对电器控制电路的要求 要求：主电动机有正反转，有必要的保护环节和照明装置,5.2.2车床电气控制电路分析,3,5,13,7,17,23,25,29,31,C650普通车床主电动机的功率为30kW,为提高工作效率，该机床采用了反接制动，为减小制动电流，定子回路串入了限流电阻R。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，专门设置一台2.2kW的拖动溜板箱的快速移动电动机。 1.主电路分析 该车床有三台电动机，M1为主电动机，拖动主轴旋转，并通过进给机构以实现进给运动。M

4、2为冷却泵电动机，提供切削液。M3为快速移动电动机，拖动刀架快速移动。 开关QS将三相电源引入，FU1为主电动机M1的短路保护用熔断器，FR1为M1的过载保护用热继电器。R为限流电阻，防止在点动时连续的起动电流造成电动机的过载。通过电流互感器TA接入电流表A以监视主电动机绕组的电流，熔断器FU2为M2、M3电动机的短路保护，接触器KM4、KM5为M2、M3起动用接触器。FR2为M2的过载保护热继电器，因快速电动机M3短时工作，故不设过载保护。,2、控制电路分析 （1）主电动机M1的点动调整控制 调整车床时，要求主电动机M1点动控制。线路中KM1为M1电动机的正转接触器，KM2为M1的反转接触器

5、，KA为中间继电器。工作过程如下： M1电动机的点动控制是由点动按钮SB4控制。按下SB4，接触器KM1的线圈得电，它的主触点闭合，电动机定子绕组经限流电阻R和电源接通，电动机在低速下启动。松开SB4，KM1断电，电动机停止。在点动过程中，中间继电器KA不通电，因此KM1不会自锁。,（2）主电动机M1的正、反转控制 正转：主电动机正转由正向起动按钮SB1控制。按下SB1时，接触器KM3首先得电动作，它的主触点闭合将限流电阻R短接，辅助触点也同时闭合，使中间继电器KA的线圈得电，KA的辅助常开触点（13-7）闭合使接触器KM1得电，电动机在全电压下启动。由于KM1的常开触点（13-15）、KA的

6、常开触点（5-15）闭合将KM1自锁。 反转：主电动机的反转是由反向起动按钮SB2控制的。其控制过程与上面的相类似，当电动机处于停车状态时，按下SB2时，KM3首先得电，然后KA得电，它的辅助触点（21-23）闭合，使KM2得电吸合，KM2的主触点将电动机的三相电源相序改变，使电动机在全电压下反转启动。KM2的常开触点（15-21）和KA的常开触点（5-15）的闭合将KM2自锁。KM2和KM1的常闭触点分别串在对方的接触器线圈的回路中，起到正转和反转的互锁作用。,（3）主电动机M1的反接制动控制 速度继电器与被控电动机同轴联接 ，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）闭合

7、，电动机反转时，速度继电器的反转常开触点KS2（17-7）闭合。在电动机正转时，接触器KM1，KM3和继电器都处于得电状态，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）也是闭合的，这样就为正转反接制动做好准备。 当停车时，按下停止按钮SB6，接触器KM3失电，其主触点断开，电阻R串入主回路。与此同时KM1也失电，断开了电动机的电源，同时KA也失电，使它的常闭触点闭合。这样就使反转接触器线圈KM2通过1-3-5-17-23-25线路得电，电机的电源反接，使其处于反接制动状态。当电动机的转速下降为速度继电器的复位转速时，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）断开，切断KM2的通电回路，电动机

8、停止。 电动机反转时的制动与正转时的制动相似。,（4）刀架的快速移动和冷却泵控制 刀架的快速移动由转动刀架手柄压动限位开关SQ，使接触器KM5吸合，M3电动机转动来实现。 （5）其它辅助线路 监视主回路负载的电流表是通过电源互感器接入的。为防止电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，线路中采用一个时间继电器KT。例如当启动时，KT线圈通电，而KT的延时断开的常闭触点尚未动作，电流互感器副边电流只流经该触点构成闭合回路，电流表没有电流流过。启动后，KT延时断开的常闭触点打开，此时电流才流经电流表。 控制电路的电源采用了控制变压器TC低压供电，这样使之更加安全。,5.3 典型钻床电器控制电路 5

9、.3.1 钻床运动对电器控制电路的要求 主轴电动机只要求单方向旋转,5.3.2 钻床电器控制电路分析,主电动机旋转,摇臂上升,摇臂下降,主轴箱和 立柱的控制,一、机床结构与运动形式,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。,（一）电力拖动特点,（二）控制要求,14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。,二、电力拖动特点与控制要求,3摇臂的移

10、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具有机床安全照明电路与信号指示电路。,（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的控制 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,（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

11、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。,摇臂钻床电气控制常见故障分析 Z3040型摇臂钻床摇臂的控制是机-电-液的联合控制，这也是该钻床电气控制的重要特点。 (1) 摇臂不能上升：从摇臂上升的电气动作过程可知， 摇臂移动的前提是摇臂完全松开，此时活塞杆通过弹簧片压下行程开关SQ2，接触器KM4线圈断电，液压泵电动机M3停止旋转， 而接触器KM2线圈通电吸合，摇臂升降电动机M2起动旋转，拖动摇臂上升，下面抓住SQ2有无动作来分析摇臂不能移动的原因。,若

12、SQ2不动作，常见故障为SQ2安装位置不当或位置发生移动。这样，摇臂虽已松开，但活塞杆仍压不上SQ2，致使摇臂不能移动。有时也会出现因液压系统发生故障，使摇臂没有完全松开，活塞杆压不上SQ2。为此，应配合机械、液压系统调整好SQ2位置并安装牢固。 有时电动机M3电源相序接反，此时按下摇臂上升按钮SB3时， 电动机反转，使摇臂夹紧，更压不上SQ2 ，摇臂也不会上升。 所以，机床大修或安装完毕后，必须认真检查电源相序及电动机正反转是否正确。,(2) 摇臂移动后夹不紧：摇臂移动到位后松开按钮SB3或SB4后，摇臂应自动夹紧，而夹紧动作的结束是由行程开关SB3来控制的。若摇臂夹不紧，则说明摇臂控制电路

13、能动作，只是夹紧力不够，这是由于SB3动作过早，使液压泵电动机M3在摇臂还未充分夹紧时就停止旋转，这往往是由于SB3的安装位置不当， 过早地被活塞杆压上动作所致。,(3) 液压系统的故障：有时电气控制系统工作正常，而电磁阀芯卡住或油路堵塞，造成液压控制系统失灵，也会造成摇臂无法移动。所以，在维修工作中应正确判断是电气控制系统还是液压系统的故障，而这两者之间又相互联系，为此应相互配合， 共同排除故障。,5.4 典型磨床电器控制电路,5.4.1磨床运动对电器控制电路的要求 1 一台电动机驱动 2砂轮升降电动机要求能正反转 3冷却泵电动机应在砂轮电动机启动后才允许运转 4保护环节应包括短路保护、过载

14、保护、零压与欠压保护 5电磁吸盘应有去磁控制 6应有必要的指示灯及照明灯,5.4.2磨床电器控制电路分析 组成：机械装置、液压装置、电器装置 M7120平面磨床电器控制电路分析,5.5典型铣床电器控制电路,铣床是用铣刀进行铣削加工的机床。可以用来加工机械零件的平面、斜面、沟槽等型面，在装上分度头以后，可以加工直齿轮和螺旋面；装上回转圆工作台，则可以加工凸轮和弧形槽等回转体。按结构形式的不同，可分为立式铣床、卧式铣床、龙门铣床、仿型铣床以及各种专用铣床。,5.5.1铣床运动对电器控制电路的要求,1X62W型万能铣床的主轴与工作台各自采用单独的笼型异步电动机拖动。 2主轴电动机M1空载起动，采用直

15、接起动。为完成顺铣和逆铣，要求有正反转。 3主轴电动机M1有停车制动控制。,4工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由同一台进给电动机M2拖动，三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现，同一时间只允许工作台向一个方向移动，故三个方向的运动之间应有完善的联锁保护。,5X62W型万能铣床通过吸合一个快速电磁铁的方法来改变传动链的传动比从而实现快速移动。 6要求圆工作台旋转运动与工作台的上下、左右、前后三个方向的直线运动之间有联锁保护控制。,7X62W型铣床采用机械方式变速。要求主轴或进给变速时电动机进行冲动（短时转动）控制。 8主轴旋转与工作台进给之间应有起停顺序联锁控制， 9冷却泵由一台电动

16、机M3拖动，供给铣削时的冷却液。 10为操作方便，机床的起、停要求两处控制。,5.5.2铣床电器控制电路分析 X62W型铣床有三种运动，即主运动、进给运动和辅助运动。 主运动：主轴带动铣刀的旋转运动； 进给运动：加工过程中工作台带动工件在三个相互垂直方向上的直线运动； 辅助运动：工作台在三个互相垂直方向上的快速直线运动，以及工作台的旋转运动。,图5-7 工作台和圆工作台控制回路,一）主电路分析 万能铣床主电路共有三台电动机，其中M1为主轴拖动电动机，M2为工作台进给拖动电动机，M3为冷却泵电动机。 （二）控制电路分析 1控制电路电源 由控制变压器TC的110V副边供给。控制电路电压为127V,

17、2主轴电动机M1的控制,（1）主轴电动机M1的起动,起动：,1电气控制电路与机械配合相当密切，因此分析中要详细了解机械机构与电气控制的关系。 2运动速度的调整主要是通过机械方法，因此简化了电气控制系统中的调速控制电路，但机械结构就相对比较复杂。3控制电路中设置了变速冲动(瞬时电动）控制，从而使变速顺利进行。 4采用两地控制，操作方便。SB1-SB4分别位于两个操作板上，从而实现主轴电动机的两地控制 5具有完整的电气联锁，并具有短路、零压、过载及行程限位保护环节，工作可靠。,X62W卧式万能铣床电气控制电路的特点,5.6 典型起重机电气控制电路,一、起重机械概述,1 用途和分类,按其结构可分,按

18、起吊的重量可分,桥式起重机,门式起重机,塔式起重机,旋转起重机,缆索起重机,小型为510t,中型1050t,重型50t以上,2.桥式起重机的结构及运动情况,1驾驶室 2辅助滑线架 3交流磁力控制盘 4电阻箱 5起重小车 6大车拖动电动机 7端梁 8主滑线 9主梁,桥式起重机由桥架，装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。 （1）桥架：由主梁9、端梁走台7等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端连有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架的一头装有大车移行机构6、电气箱3、起吊机构和小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架的一头装有驾驶室，另一头装有引入电源的主滑线。 （2）大车移行机构

19、：大车移行机构是由驱动电动机、制动器、传动轴（减速器）和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中驱动和分别驱动两种。整个起重机在大车移动机构驱动下，可沿车间长度方向前后移动。 （3）小车运行机构：由小车架、小车移行机构和提升机构组成。小车架由钢板焊成，其上装有小车移行机构、提升机构、栏杆及提升限位开关。小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。在小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关； 运动形式:大车拖动电动机驱动的前后运动，小车拖动电动机驱动的左右运动以及由提升电动机驱动的重物升降运动三种形式，每种运动都要求有极限位置保护。,3桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求： 通常起重机械的工作条件通常十分恶劣，而

20、且工作环境变化大，大都是在粉尘大、高温、高湿度或室外露天场所等环境中使用。其工作负载属于重复短时工作制。由于起重机的工作性质是间歇的（时开时停，有时轻载，有时重载），要求电动机经常处于频繁起动、制动、反向工作状态，同时能承受较大的机械冲击，并有一定的调速要求。为此，专门设计了起重用电动机，它分为交流和直流两大类，交流起重用异步电动机有绕线和笼型两种，一般在中小型起重机上用交流异步电动机，直流电动机一般用在大型起重机上。,为了提高起重机的生产率及可靠性，对其电力拖动和自动控制等方面都提出了很高要求： （1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。 （2）具有

21、一定的调速范围，对于普通起重机调速范围一般为3：1，而要求高的地方则要求达到5：110：1。 （3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此应将速度分为几档，以便灵活操作。,（4）提升第一档的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免过大的机械冲击，这一档的电动机的起动转矩不能过大，一般限制在额定转矩的一半以下。 （5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转矩可以是电动转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。 （6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。 （7）要有完备的电气保护与联锁

22、环节。,由于起重机使用很广泛，控制设备已经标准化。根据拖动电动机容量的大小，常用的控制方式有两种：一种是采用凸轮控制器直接去控制电动机的起停、正反转、调速和制动。这种控制方式由于受到控制器触点容量的限制，故只适用于小容量起重电动机的控制。另一种是采用主令控制器与磁力控制屏配合的控制方式，适用于容量较大，调速要求较高的起重电动机和工作十分繁重的起重机。对于15t以上的桥式起重机，一般同时采用两种控制方式，主提升机构采用主令控制器配合控制屏控制的方式，而大车小车移动机构和副提升机构则采用凸轮控制器控制方式。,5.6.1 起重机运动对电气控制电路的要求 1空钩能快速下降 2具有足够的调速范围 3起升

23、或下放重物至预定位置附件时，能低速运行 4预备级 5负载下降时，根据负载大小，起升电动机输出的转矩性质，可以是电动性或制动性 6采用电器装置与机械装置双重制动 7应具备完好的电气保护与互锁设置,5.6.2起重机电器控制电路分析,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到上升1位置时,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到上升2位置时,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到下降1位置时,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到下降2位置时,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到下降C位置时,5.6.2起重机电器控制电路分析,SA1扳到下降3位置时,1 主回路 2控制回路

24、1）主钩控制回路,2）副钩控制回路,1主电路分析 该起重机主令控制器共有12对触点，提升、下降各有六个控制位置。通过12对触点的闭合与分断组合去控制定子电路与转子回路的接触器，决定电动机的工作状态（转向、转短、转速等），使主钩上升、下降，高速及低速运行。 KM1与KM2为吊钩电动机正反转控制接触器（控制吊钩升降），YB为三相制动电磁铁，电动机转子电路中共有七段对称连接的电阻，其中前两段为反接制动电阻，由接触器KM4、KM5控制，后四段为起动加速调速电阻，分别由接触器KM6KM9控制,当KM4KM9依次闭合时，电动机的转子回路中所串入的电阻依次减小。,与主令控制器的各控制位置相对应的电动机的机械

25、特性如右图。,2控制电路分析 1）正转提升控制 先合上QK1、QK2，主电路、控制电路上电，当主令控制器操作手柄置于0位时，SA1闭合，当控制手柄处于工作位置时，SA1断开， 正转提升有六个控制位置，当主令控制器操作手柄转到上升第1位时，SA3、SA4、SA6、SA7闭合，接触器KM1、KM3、KM4得电吸合，电动机接上正转电源，制动电磁铁同时通电，松开电磁抱闸，由于转子电路中KM4的触点短接一段电阻，所以电动机是工作在第一象限特性曲线1上，对应的电磁转矩较小，一般吊不起重物，只作张紧钢丝绳和消除齿轮间隙的预备起动级。 当控制手柄依次转到上升第2、3、4、5、6位时，控制器触点SA8SA12相继闭合，依次使KM5、KM6、KM7、KM8、KM9通电吸合，对应的转子电路逐渐短接各段电阻，电动机的工作点从第2条特性向第3、第4、第5并最终向第6条特性过渡，提升速度逐渐增加，可获得五种提升速度。,2）下降操作控制 下降控制也有六个位置，根据吊钩上负载的大小和控制要求，分三种情况。 （1）C位（第一档）用于重物稳定停于空中或在空中作平移运动。由图可知，此时主令控制器的SA3、SA6、SA7、SA8闭合，使