第02章机床电电气控制线路的分析及设计

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1、Come on,第二章啦,2.1卧式车床的电气控制线路分析 2.2机床电气设计的一般内容 2.3机床电气控制线路的设计 2.4机床常用电器的选择 2.5机床电气控制线路设计举例,第2章机床电气控制线路 的分析及设计,分析电气控制系统时要注意以下几个问题： 要了解机床的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。 弄清各电动机的安装部位、作用、规格和型号。 初步掌握各种电器的安装部位、作用以及各操纵手柄、开关、控制按钮的功能和操纵方法。 了解与机床的机械、液压发生直接联系的各种电器的安装部位及作用。如：行程开关、撞块、压力继电器、电磁离合器、电磁铁等。 分析电气控制系统时，要结合说明书或有关的

2、技术资料将整个电气线路划分成几个部分逐一进行分析。例如：各电动机的起动、停止、变速、制动、保护及相互间的联锁等。,2.1 卧式车床的电气控制线路分析,卧式车床是机床中应用最广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。 主电动机有两种起动方式，即直接起动和降压起动。 主电动机的制动也有两种方式，即电气方法实现的能耗制动和反接制动，以及机械的摩擦离合器制动。,一、CW6163B型万能卧式车床的控制线路,图2-1为CW6163B型万能卧式车床的电气原理图。 表2-1为该机床的电气元件目录表。,CW系列普通车床可进行各种车削加工，如：车削零件的内、外圆柱面、端面和圆锥面；带有马鞍的车床

3、可用来车削大直径或畸型零件。公制丝杠机床或英制丝杠机床，可完成车削公、英制、模数、径节和周节螺纹完成钻孔、铰孔和拉油槽等工作。,1. 主电路 整机的电气系统由M1、M2、M3三台电动机组成，它们均为直接起动，主轴采用液压制动器。,2控制电路,控制变压器TC二次侧110V电压作为控制回路的电源。为 便于操作和事故状态下的紧急停车，主电动机M1采用双 点控制。冷却泵电动机的起动和停止由装在床头操纵板 上的按钮SB5和SB6控制。,3. 照明及显示电路,SA 为照明控制开关，HL1、 HL2、 EL、 为一些照明及指示灯。行程开关ST作进给限位保护用。,表2-1 CW6163B型卧式车床电器元件目录

4、表,二、C616卧式车床的电气控制线路,1主电路 该机床有M1、 M2、 M3三台电动机，三相交流电源通过组合开关Q1引入。,2控制、照明和显示电路,该控制电路没有控制变压器，控制电源直接取交流380V。 操纵手柄控制的开关SA1可以控制主电动机的正转与反 转。中间继电器K起零压保护作用。 照明电路的电源由照明变压器二次侧输出36V电压供电， SA2为照明灯接通或断开的开关。HL为电源指示灯，由 TC二次侧输出6.3V供电。,三、C650卧式车床的电气控制线路,C650卧式车床属于中型车床，图2-3是它的电气原理图。,1主电路 该机床有M1、 M2、 M3三台电动机，三相交流电源通过组合开关Q

5、引入。,2控制电路,主电动机的点动调整控制：图2-4为点动环节的控制电路图。,主电动机的正反转控制电路 图2-5为主电动机正反转控制电路。,3.主轴电动机的反接制动控制 C650卧式车床采用了反接制动方式。当电动机的转速接近到零时，用速度继电器的触点给出信号切断电动机的电源。速度继电器与被控电动机是同轴连结的，当电动机正转时，速度继电器的正转常开触点KS1（17-23）闭合；电动机反转时，速度继电器的反转动合触点KS2（17-7）闭合。,刀架的快速移动是由转动刀架手柄压动行程开关ST来实现的。,4.刀架的快速移动和冷却泵控制,冷却泵电动机的起、停控制由按钮SB3、SB5完成。,正转,反转,错误

6、,2.2 机床电气设计的一般内容,机床一般都是由机械与电气两大部分组成的，设计一台机床，首先要明确该机床的技术要求，拟定总体技术方案。机床的电气设计是机床设计的重要组成部分，机床的电气设计应满足机床的总体技术方案要求。 在这一节将就机床电气设计涉及的主要内容，以及电气控制系统如何满足机床的主要技术性能加以讨论。,即机械传动、液压和气动系统的工作特性，以及对电气 控制系统的要求。,1. 机床主要技术性能,2. 机床的电气技术指标 即电气传动方案，要根据机床的结构、传动方式、调速指标，以及对起制动和正反向要求等来确定。,3. 机床电动机的调速性质应与机床的负载特性相适应 调速性质是指转矩、功率与转

7、速的关系。设计任何一 个机床电力拖动系统都离不开对负载和系统调速性质的研 究，它是选择拖动和控制方案及确定电动机容量的前提。,4. 正确合理的选择电气控制方式是机床电气设计的主要内容 电气控制方式应能保证机床的使用效能和动作程序、自 动循环等基本动作要求。,5. 明确有关操纵方面的要求，在设计中施实。,6. 设计应考虑用户供电电网情况 如电网容量、电流种类、电压及频率。,综上所述，机床电气设计应包括以下内容： 拟定电气设计任务书 （技术条件）。 确定电气传动控制方案，选择电动机。 设计电气控制原理图。 选择电气元件，并制定电气元件明细表。 设计操作台、电气柜及非标准电气元件。 设计机床电气设备

8、布置总图、电气安装图，以及电气接线图。 编写电气说明书和使用操作说明书。,2.3 机床电器控制线路的设计,一、电气控制线路的电源,电器控制线路较简单、电器元件不多的情况下，控制回路电源应尽可能与主回路电源采用交流380V或220V。,比较复杂的控制线路，控制电路应采用控制电源变压器，将控制电压由交流380V或220V降至110V、48V或24V。,一般机床照明电路为36 V以下电源。,直流控制线路多用220 V或110V。对于直流电磁铁、电磁离合器，常用24V直流电源供电。,1动合触点串联 当要求几个条件同时具备时，才使电器线圈得电动作，可用几个常开触点与线圈串联的方法实现。如图2-7a中，K

9、1、K2、K3都动作时接触器KM才动作，这种关系在逻辑线路中称“与”逻辑。 图2-7b是一条自动线上各动力头加工完成后退回原位且夹具拔销松开的监控线路。,所有动力头加工完成K0动作，动力头都退到原位K10动作，各夹具松开到位则K12动作。,二、控制线路的设计规律,2动合触点并联 当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，所控制的继电器线圈就能得电，可用几个动合触点并联来实现。这种关系在逻辑线路中叫“或”逻辑。,3动断触点串联 当几个条件仅具备一个时，继电器线圈就断电，可用几个动断触点与控制电器线圈串联的方法来实现。,4动断触点并联 当要求几个条件都具备时，电器线圈才断电，可用几个动断触点并联，再

10、与控制电器线圈串联的方法来实现。图2-9中自动线预停时，可按“预停”按钮SB3，由动断触点K3、K10和K12所组成的并联电路与接触器KM0线圈串联来保证。以实现当所有动力头已经退回原位、夹具拔销松开、并在原来已发出“预停”信号基础上，才能使KM0断电释放，将控制电路的电源切断。,5保护电路 一般保护电器应既能保证控制线路长期正常运行，又能起到保护电动机及其它电器设备的作用。一旦线路出故障，它的触点就由“通”转为“断”。,三、控制线路设计的一般问题,应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的现 象，如图2-10。,2. 设计电路时，应正确联接电器的线圈。,在设计控制电路时，电器线圈的一端应

11、接在电源的同一 端，如图2-11b。 交流电器线圈不能串联使用，如图2-11a。,3. 在控制线路中应尽量减少电器触点数，以提高线路的可靠性。图2-12中例举一些触点简化的例子。,4.设计控制线路时，应尽量减少联接导线的数量与长度（特别是长导线的数量）。 如图2-13所示，c、d是不适当的接线方式，a、b是适当的。（操作点与电气柜距离较远、两点操作的两点间距离也较远）,5. 设计控制线路时应考虑各种联锁关系，以及电气系统具有的各种电气保护措施，例如过载、短路、欠压、零压、限位等保护措施。 6. 在设计控制线路时也应考虑有关操纵、故障检查、检测仪表、信号指示、报警，以及照明等要求。,作业：,2.

12、P46 2-1，2-2。,1.CA6140机床电气原理图，并分析主电路，控制和照明显示电路。,2.4 机床常用电器的选择,机床电器的选择，主要是根据电器产品目录上的各项技术指标（数据）来进行。,1. 按钮 按钮是用来短时接通或断开小电流的控制电路的开关。按钮在结构上有多种形式： 旋钮式-用手扭动旋转进行操作； 指示灯式-按钮内可装入信号灯显示信号； 紧急式-装有蘑菇形钮帽，以便于紧急操作。,一、按钮、低压开关的选用,按钮的选用： 按钮主要是根据所需要的触点数、触点形式、使用的场合及颜色来选择。 机床常用的按钮为LA系列。,常用的按钮,不同结构形式的按钮 用不同的字母来表示 ：,A按钮 K开启式

13、 S防水式 H保护式 F防腐式 J紧急式 X旋钮式 Y钥匙式 D带指示灯式 DJ紧急式带指示灯,2. 刀开关 又称闸刀，用来接通和切断长期工作设备的电源。它主要根据电源种类、电压等级、电动机容量、所需极数及使用场合来选用。一般不超过500V，额定电流有10A到上千安培。不带熔断器式刀开关主要有HD及HS型。带熔断器式刀开关有HR3系列。,常用的刀开关,3. 自动空气开关 又称自动空气断路器，其结构和动作原理如图,机床常用的产品有DZ系列，DW系列。,常用的断路器,断路器的选用 断路器应考虑的主要参数是额定电压、额定电流和允许切断的极限电流等。 （1）断路器的额定电流等于或大于负载要求的长期平均

14、电流； （2）极限分断能力大于，至少要等于电路最大短路电流； （3）欠电压脱扣器额定电压等于主电路额定电压。 （4）热脱扣器的整定电流应与被控对象（负载）额定电流相等； （5）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流大于负载正常工作时的尖峰电流，保护电动机时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般为电动机起动电流的1.7倍左右。,6. 电源开关联锁机构 与相应的断路器和组合开关配套使用，用于电源接通与断开电源和柜门开关联锁。 电源开关锁有DJL系列和JDS系列。,5. 组合开关 主要作为电源引入开关，所以也称电源隔离开关。它主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容量进行选择。常用的有HZ-10系列，额定

15、电流10、25、60、100A。,二、熔断器的选用,用于供电线路和电气设备的短路保护的电器。结构简单、使用方便、价格低廉。,熔断器种类很多，有插入式、填料封闭管式、螺旋式及快速熔断器等，有RC1A系列、RL1系列、RT0系列、RS0系列等。,型号及含义,选择熔断器，主要是选择熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流等级和熔体的额定电流。 对于如照明线路等没有冲击电流的负载，应使熔体的额定电流IR 等于或稍大于线路的工作电流I，即 IRI 对于单台异步电动机，熔体可按下列关系选择： IR =（1.52.5）Ied 或 IR = Ist /2.5 （2-1） 式中: Ied -电动机的额定电流； I

16、st -电动机的起动电流。 对于多台电动机由一个熔断器保护，熔体按下列关系选择: IRIm /2.5 （2-2） 式中: Im -可能出现的最大电流。 如果几台电动机不同时起动，则Im 为容量最大一台电动机起动电流，加上其它各台电动机的额定电流。,三、热继电器的选用,常用的热继电器有JR1、JR2、JR0、JR16B等系列。,热继电器的选用 热继电器用于电动机的过载保护，它主要根据电动机 的额定电流来确定其型号和规格。 热继电器热元件的额定电流IRT应接近或略大于电动机的额定电流Ied，即 IRT =（0.951.05）Ied （2-3）,四、接触器的选用,接触器用于自动接通或切断带有负载的主回路。分直流和交流两大类。,机床常用的接触器有CJ10、CJ12、CJ20系列等交流接触器 和CZ0系列直流接触器。,选择接触器主要考虑以下技术数据： 电源种类：交流或直流 主触点额定电压、额定电流； 辅助