电气控制技术--第6章电气控制系统

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1、第6章 电气控制系统 1作业nP.201 6.2 6.11 2在第4、5章中，介绍了常用低压电器和继电 接触器控制电路基本环节的知识。在此基础上，本章将从常用机床的电气控制 入手，对生产机械的电器控制进行分析和研 究，学会阅读、分析生产机械电气控制线路 的方法 。3通常生产机械的运转是由电动机、控制电器、保护 电器与生产机械的传动装置组成。 电气控制系统是机床的主要组成部分，它又是由 各基本控制环节结合而成。 电气控制系统不仅能单独完成起动、调速、反向和 制动等基本操作，而且还要保证各运动的准确与协 调，满足生产工艺要求，控制系统要作到控制可靠 、操作自动化。 机床控制电路4电气控制分析的内容

2、与要求在学习与分析机床电气控制电路时，应通过对各 种技术资料的分析，掌握电气控制线路的工作原 理、技术指标、使用方法、维护要求等。 一方面，进一步学习电气控制线路的组成以及基 本控制电路在机床中的应用；另一方面，掌握分析电气控制线路的方法和步骤 ，培养阅读能力。 5（1） 机械设备概貌了解机械设备的基本结构、运动情况、加工工艺。（2） 电气传动方式弄清各电动机和执行电器的数目、规格、型号、安装位置、作 用和控制要求。（3） 设备使用方法掌握各操纵手柄、开关、控制按钮和指示装置的功能、操纵方 法，弄清它们的布置以及在控制线路中的作用。（4） 机械、液压系统与电气控制的关系机械操作手柄、液压部分与

3、直接相关的电器开关元件（行程开 关、电磁阀、电磁离合器和传感器等）的逻辑关系，设备在开 动前后各电器开关元件触点状态的变化情况。6电气控制原理图电气控制原理图：是控制线路分析的中心内容。电气控制原理图由主电路、控制电路、辅助 电路、保护和互锁环节以及特殊控制电路组成。 7利用基本控制环节分析在分析电气控制电路时，结合说明书或有关的技术资料将整个控制电路按功能 不同分成若干局部控制电路；利用基本控制环节（如各电动机的起动、停止、变速 、制动、保护及相互间的互锁等）逐一进行分析；了解各种电动机及执行元件的控制方式、位置及作用 ；了解各种与机械有关的位置开关、主令电器的状态等 。 8分析时：重点分析

4、线路的主要功能并注意各局部电路之间的 关系（互锁）。然后分析照明、显示和保护等电路。再统观整个电路，形成一个整体观念。最后归纳总结出生产机械电气控制规律。 9结合基础理论分析电机的正反转、调速等与电机学相关联；交直流电源、电气元件以及电子线路与所学的电 路理论和电子技术相关联。要学会应用所学的基础理论和所选的电器元件的 技术参数，分析出控制线路的工作原理、主要参 数和技术指标；还能估计出各部分的电流、电压值，以便在调试 或检修中合理地使用仪表。 10电气原理图的阅读分析方法阅读电气原理图以前必须了解控制对象；弄清楚机、电、液（或气）配合紧密的生产机械， 以及全部传动过程；按照“从左到右、自上而

5、下”的顺序进行分析。 11电气原理图的分析方法与步骤任何一台设备的电气控制线路，总是由主电路和控 制电路两大部分组成。控制电路可分为若干个基本控制线路或环节 （如，点动、正反转、减压起动、调速、制动等） 。分析电路通常从主电路入手。 21-512分析主电路主电路的作用：保证整机拖动要求的实现。分析主电路时首先应了解设备各运动部件和机构采用了几台电动 机拖动。然后按照顺序，从每台电动机的主电路中使用的接 触器的主触头的联接方式分析判断出主电路的控制 方式。 如，电动机是否有正反转控制？是否采用减压起动？是否有调速控制？是否有制动控制？ 21-613分析控制电路从主电路中寻找接触器主触头的文字符号

6、； 然后在控制电路中找到相对应的控制环节（接触器 的线圈）； 根据设备对控制电路的要求和前面所学的各种基本 线路知识，按照顺序逐步地深入了解各个具体的电 路由哪些电器组成，它们相互间的联系及动作的过 程等。 从电源和主令信号开始，经过逻辑判断，写出控 制流程，以简便明了的方式表达出电路的自动工 作过程。 21-714分析辅助电路l辅助电路主要包括电源显示、工作状态显示、 照明和故障报警等部分。 l这部分电路具有相对独立性，它们大多由控制 电路中的元件控制，所以在分析时，要对照控制 电路进行分析。 21-815分析联锁与保护环节l任何机械生产设备对安全性和可靠性都提出 了很高的要求，因此控制线路

7、设置了一系列电 气保护部分和必要的电气联锁。l分析联锁和保护环节可结合机械设备生产过 程的实际需要及主电路各电动机的相互配合过 程进行。 21-916分析特殊控制环节在某些控制线路中，还设置了一些相对独立的特殊 控制环节，如产品计数装置、晶闸管触发电路、自 动调温装置等。 总体检查从整体角度进一步检查和理解各电动机的相互配 合过程。原理图的阅读分析的基本原则是：化整为零、顺藤 摸瓜、集零为整、安全保护、全面检查。176.1 车床电气控制系统车床是机械加工业中应用最为广泛的一种机床约 占机床总数的2550。车床可以用来切削各种的外圆、内孔、螺纹和端 面，还可以安装钻头或绞刀等进行钻孔和绞孔等 项

8、加工。18车床型号含义 C6改进次数中心高度（mm）卧式车床191. 车床结构和工作要求目前中小型车床l采用一台不变速的异步电动机拖动，实现切削主 运动和刀具进给运动，其变速由变速齿轮箱通过 手柄操作进行切换来实现的有级调速。l采用一台电动机单独驱动刀具的快速移动；l采用一台电动机单独驱动冷却泵和液压泵。20机床的结构 主轴变速箱 溜板与刀架 尾座 车身 丝杠 光杠 溜板箱 进给箱 挂轮箱 主轴 21主运动：是工件作旋转运动，也就是产生车削的运动；进给运动：是刀具作直线运动，也就是使切削能连续进行 下去的运动。主轴转动带动装夹在其端头的工件转动；刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方

9、向实 现进给移动。主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动，并通过各自 的变速箱调节主轴转速或进给速度。22当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大，停 车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能 ，较好的停车制动是采用电气制动。在加工的过程中，还需提供切削液（冷却液）。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要 求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动（辅助运 动）。232. 电力拖动及控制要求（1） 主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动 ，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主 要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋 转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具

10、有正向点动 功能。（2） 电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直 接起动停止方式，并且为连续工作状态。（3） 快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手 动控制起、停。（4） 要求有局部照明和必要的电气保护和联锁。243. 电气控制线路的分析m25冷却泵电机和快速移动电动机控制26机床局部照明 27主电动机（1）主电路KM1控制电动机正转KM2控制电动机反转R限流电阻28（2）控制电路567891011121322-2291）点动控制SB2点动按钮KM1正转接触器KM2反转接触器KM3R旁路接触器SB2KM1KM3KM3302）正、反转控制SB3正转起动按钮SB4反转起动按钮K

11、M1正转接触器KM2反转接触器KM3R旁路接触器22-4SB3313）反接制动控制SB1停止按钮当电动机正转时， 速度继电器正向常 开触头KSF闭合 当电动机反转时， 速度继电器反向常 开触头KSR闭合 67891011KM1正转接触器 KM2反转接触器 KM3R旁路接触器22-532保护和监测功能 主电动机M1：短路保护熔断器FU1过载保护热继电器FR1限流电阻R减少反接制动时的电流电流互感器TA、电流表A监视主电动机绕组的 电流。m33冷却泵电动机M2： 短路保护熔断器FU4 过载保护热继电器FR2快速移动电动机M3： 短路保护 FU5 由于M3为短时工作，不设过载保护。熔断器FU2和FU

12、3照明电路、控制电路的短路 保护。m346.2 铣床电气控制系统主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等，装上 分度头可以铣切直齿齿轮、螺旋面（如钻头的螺旋 槽、螺旋齿轮）等零件。还可以加装万能铣头和圆 工作台铣切凸轮和弧形槽。 按结构形式和加工性能分为：升降台式铣床、无升 降台式铣床、龙门铣床、仿形铣床以及各种专用铣 床。升降台式又分为卧式铣床、卧式万能铣床和立式铣 床。卧式的主轴是水平的，而立式的主轴是竖直的 ，它们的控制原理及运动情况类似。以AX61312型万能卧式铣床为例介绍。35工作台主轴 变速手柄主轴刀杆支架回转台升降台工作台升降及横 向操纵手柄进给变速手 柄悬梁底座溜板车身 （立柱）

13、6.2.1 主要结构和运动方式1.结构36床身：用来安装和连接其他部件。车身 （立柱）床身内装有主轴的传动 机构和变速操纵机构。 在床身的前面有垂直导 轨，升降台可沿导轨上 下移动。在床身的顶部 有水平导轨，悬梁可沿 导轨水平移动。37刀杆支架装在悬梁上 ，用来支承铣刀心轴 的外端，心轴的另一 端装在主轴上，并由 主轴带动旋转。刀杆支架可以在悬梁 水平移动，悬梁又可 以在床身顶部的水平 导轨上水平移动。它能适应各种长度的 心轴。 主轴刀杆支架38升降台：依靠下面的丝 杠，沿车身前面的导轨 而上下移动。进给系统的电动机和变 速机构等装在升降台内 部。 升降台39溜板：装在升降台的 水平导轨上，可

14、沿导 轨平行于主轴轴线方 向作横向（前后）移 动。 溜板40工作台：用来安装夹具和工件。工作台回转台它 的 位 置 在 溜 板 上 的 水 平 导 轨 上 ， 可 沿 导 轨 垂 直 于 主 轴 轴 线 方 向 作 纵 向 （ 左 右 ） 移 动 。万 能 铣 床 在 溜 板 和 工 作 台 之 间 还 有 回 转 台 ， 可 使 工 作 台 向 左 右 转 动 。工 作 台 在 水 平 面 内 除 了 可 以 纵 向 进 给 和 横 向 （ 前 后 ） 进 给 外 ， 还 可 以 在 倾 斜的 方 向 进 给 ， 以 加 工 螺 旋 槽 等 。它的位置在溜板上的水平 导轨上，可沿导轨垂直于

15、主轴轴线方向作纵向（左 右）移动。万能铣床在溜板和工作台 之间还有回转台，可使工 作台向左右转动。工作台在水平面内除了可 以纵向进给和横向（前后 ）进给外，还可以在倾斜 的 方向进给，以加工螺 旋槽等。 412. 运动方式（1）主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。（2）进给运动：工件相对于铣刀的移动，即加工中 ，工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动。（3）辅助运动：工作台带动工件在上下、左右、前 后三个方位的快速移动。17-142说明 工作台六个方向运动的进给传动和快速移动都是靠 进给变速箱里的两个电磁离合器来实现的。电磁离合器YC1吸合时，产生工作进给；电磁离合器YC2吸合时，产生快速移动。

16、工作台传动链示意图M3YC1（工进） YC2（快进） 进给传动链 电磁离合器 机械离合器 横向传动链 垂直传动链 纵向传动链 17-2436.2.2 控制要求1） 冷却泵电动机M1：冷却泵电动机只要求正转。（电机功率0.125KW）冷却泵电动机M1主轴电动机M2进给电动机M3 直接起动连续运行17-344在空载时直接起动。根据加工工艺的要求，有的工件需要顺铣（电动 机正转），有的工件需要逆铣（电动机反转）。 所以，主轴电动机需要正、反转，但在加工过程 中不换向。铣刀的切削是一种不连续切削，容易使机械传动 系统发生故障，为了避免这种现象，在主轴传动 系统中装有惯性轮，但在高速切削后，停车很费 时间，故主轴电动机采用电磁离合器控制主轴制 动停车。2） 主轴电动机M217-445为使主轴变速时，齿轮能顺利啮合，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，即变速时电动机能点动一下。为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作