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1、第7章 继电-接触控制线路,机床系统中，主轴旋转、进给驱动、换刀装置、冷却系统等执行元件都是电动机，对电动机的控制主要有启动、正反转、制动及变速控制等，这些控制电路是组成机床电气控制电路的基本环节。本章在介绍机床常用低压控制电器的基础上，分析一些基本电气控制电路。, 7-1常用低压电器,控制电器是一种根据外界信号，手动或自动接通电路，以及对电路或非电对象进行控制、保护、变换和调节的电气元件。低压电器是指工作电压在交流1200V以下或直流1500V以下的各种电器。常用的低压电器有刀开关、转换开关、自动开关、熔断器、接触器、继电器、主令电器等。 低压电器的种类较多，分类方法也有多种，就其在电气线路
2、中所处的地位、作用以及所控制的对象，可分为低压配电电器、低压控制电器两大类。,7-1-1 低压控制电器,低压控制电器主要指用于低压电力拖动系统中，对电动机的运行进行控制、调节和保护的电器，常用的低压控制电器有刀开关、组合开关、按钮、位置开关、接触器和继电器等。 1刀开关 刀开关是一种手动配电电器，主要用来手动接通与断开交、直流电路，通常只作隔离开关使用，也可用于不频繁地接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电阻炉等。 刀开关按极数划分有单极、双极与三极几种，其结构有操作手柄、刀片、触点座和底板等组成。 刀开关常用的产品有：HD11HD14和HS11HS13系列到开关；HK1、HK2系列开
3、启式负荷开关；HH3、HH4系列封闭式负荷开关；HR3系列熔断器刀开关等。 刀开关在安装时，手柄应向上，不得倒装或平装。只有安装正确，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向，才能促使电弧迅速拉长而熄灭；反之，两者方向相反电弧就不易熄灭，严重时会使触点及刀片烧伤，甚至造成极间短路。此外，如果倒装，手柄可能因自动下落而误操作造成合闸，将可能产生人身和设备的安全事故。,在安装使用铁壳开关时应注意安全，既不允许随意放在地上操作，也不允许面对着开关操作，以免万一发生故障，而开关有分断不了时铁壳爆炸飞出伤人。正确的方法是应按规定把开关垂直安装在一定高度处，开关的外壳应妥善地接地，并严格禁止在开关上方搁置金
4、属零件，以防它们调入开关内部酿成短路事故。 刀开关的图形符号及文字符号见图7-1所示。 图7-1 刀开关的图、文字符号,2按钮 按钮是用人力操作，并具有储能（弹簧）复位的主令电器。它的结构虽然简单，却是应用很广泛的一种电器，它主要用于远距离操作接触器、继电器等电磁装置中，以切换自动控制电路。 按钮的结构示意图及图形、文字符号如图7-2所示。操作时，当按钮帽的动触头向下运动时，先与动断静触头分开，再与动合静触头闭合；当操作人员将手指放开后，埃复位后弹簧的作用下，动触头向上运动，恢复初始位置。在复位的过程中，先是动合触头分断，然后是动断触头闭合。 为了表明各个按钮的作用，避免误操作，通常按钮帽做成
5、不同的颜色，以示区别。按钮的颜色有红、绿、黑、黄、蓝以及白、灰等若干种，供不同场合选用。国际GB522685中对按钮的颜色作了如下规定：“停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作后断电；“启动”按钮的颜色是绿色；“启动”与“停止”交替动作的按钮必须使黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色；“点动”按钮必须是黑色；复位按钮（如保护继电器的复位按钮）必须是蓝色，当复位按钮还有“停止”作用时，则必须是红色。,(a) 结构示意图和图形 (b) 文字符号 1按钮帽；2复位弹簧；3动触点；4常闭静触点；5常开静触点 图7-2 按钮结构示意图和图形、文字符号,常用的按钮型号有LA25
6、、LA2、LA10、LA18、LA19、LA20等系列。 3行程开关 行程开关又称位置开关，主要检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。 行程开关主要由传动头、传动机构及触头系统组成。触头的结构示意图及图形、文字符号如图图7-3所示，工作过程中，工作机械撞传动头，经传动机构使顶杆向下移动，到达一定行程后，改变弹簧力的方向，其垂直方向力由下变为向上，则动触头向上跳动，使动断触头分开，动合触头闭合。当外力去掉后，在复位弹簧的作用下顶杆上升，动触头又向下跳动，恢复初始状态。 行程开关的种类很多，目前生产的产品有LX19、LX22、LX32、LX33、JLXK1等系列。,(a) 结构示
7、意图 (b) 文字符号 1外壳；2顶杆；3常开静触点；4触点弹簧；5动触头；6常闭静触点；7恢复弹簧； 8螺钉 图7-3 行程开关触头的结构示意图及图形、文字符号,4接触器 接触器是用来自动接通和切断大电流电路的电器。大多数情况下，其控制对象是电动机，也可用于其他电力负载。接触器通常分为交流接触器和直流接触器。 （1）交流接触器 交流接触器的主触头通过的电流性质为交流。它主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置等部分组成。交流接触器的结构示意图和图形、文字符号如图7-4所示。 触点系统 接触器的触点用来接通和断开电路，根据用途的不同，触点分为主触点和辅助触点两种。主触点用以通断电流较大的主电路，一般
8、由接触面较大的常开触点组成；辅助触点用以小电流的控制电路，它由常开触点和常闭触点成对组成。当接触器未工作时处于断开状态的触点称为常开（动合）触点；当接触器未工作时处于接通状态的触点称为常闭（动断）触点。,1动触点；2静触点；3衔铁；4缓冲弹簧；5电磁线圈；6铁心；7垫毡；8触点弹簧；9灭弧罩；10触点压力弹簧 图7-4 CJ20系列交流接触器的结构示意图和图形、文字符号, 电磁机构 电磁机构用来控制触点的闭合和断开。它由静铁心、线圈和衔铁三部分组成，其作用是产生电磁力，通过传动机构通断主、辅触点。当线圈断电或电压显著下降时，衔铁在重力和弹簧力的作用下释放，主触点切断主电路；当线圈通电时，接触器
9、动作，衔铁吸合，主触点和常开辅助触点闭合。 灭弧装置 交流接触器在分断大电流电路时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧，电弧一方面会烧伤触点，另一方面会使电路的切断时间延长，甚至会引起其他事故。因此，灭弧是接触器的主要任务之一。 容量较小（10A以下）的交流接触器一般采用的是双断口触点灭弧。容量较大（20A以下）的交流接触器一般采用灭弧栅灭弧。 （2）直流接触器 直流接触器用于控制直流供电负载和各种直流电动机，其额定电压为直流400V及以下，额定电流40600A，分为六个电流等级。直流接触器主要由电磁机构、触头及灭弧系统组成。电磁机构中的电磁铁采用拍合式电磁铁，电磁线圈为电压线圈，用细漆包线
10、制成长而薄的圆筒状。直流接触器的主触头一般为单极或双极，有动合触头也有动断头触头，其触点下方均装有串联的磁吹灭弧线圈。在使用时要注意，磁吹线圈在轻载时不能保证可靠的灭弧，只有在电流大于额定电流的20%时磁吹线圈才起作用。,5继电器 电磁式继电器是一种自动电器，他的功能是根据外界输入的信号，在电气输出电路中，控制电路接通或断开。它主要用来反映各种控制信号，其触点一般接在控制电路中。电磁式继电器是应用最早、最多的一种形式，其结构及工作原理与接触器大体相同，主要有电磁机构和触头系统等组成。但接触器只有在一定的电压信号才动作，而电磁式继电器可以对各种输入量变化作出反应，如电流、电压、时间、速度等；另外
11、继电器是用于切断小电流的的控制和保护回路的，而接触器是用来控制大电流电路的，因此接触器有灭弧装置，电磁式继电器则没有灭弧装置。以上是接触器与电磁式继电器的区别。 电磁式继电器按所放映的参数可分为电流继电器、电压继电器、中间继电器等。 （1）电磁式电流继电器 （2）电磁式电压继电器 （3）电磁式中间继电器,图7-5为JZ7-44型中间继电器的结构示意图和图形、文字符号。 通常，电磁式继电器的图形、文字符号是相同的，电流继电器、电压继电器、中间继电器的文字符号都为KA，其图形、文字符号均参见图图7-5(b)。 1触点弹簧；2常开触点；3衔铁；4铁心；5底座；6缓冲弹簧；7线圈；8释放弹簧；9常闭触
12、点 图7-5 JZ7-44型中间继电器结构示意图和图形、文字符号,6时间继电器 时间继电器是在电路中起控制动作时间的继电器，当它的感测系统接收到输入信号以后，需经过一定时间，他的执行系统才会动作并输出信号，进行操作控制电路。时间继电器被广泛用来控制生产过程中按时间原则制定的工艺程序，如笼型电动机的自动/Y降压启动控制等。 时间继电器的种类很多，常用主要有电磁式时间继电器、空气阻尼式时间继电器、晶体管式时间继电器、电动式时间继电器等几种。 （1）空气阻尼式时间继电器 空气阻尼式时间继电器有电磁系统、延时机构和触点系统三部分组成。它是利用空气阻尼原理获得延时的，其结构示意图与动作原理见图7-6 所
13、示。,下面以通电延时型时间继电器为例，介绍其工作原理（见图7-6（a）。当通电延时型时间继电器电磁铁线圈1通电后，将衔铁吸下，于是顶杆6与衔铁间出现一个空隙，当与顶杆相连活塞在弹簧7的作用下由上向下移动时，在橡皮膜上方气室的空气逐渐稀薄，形成负压，因此活塞杆只能缓慢地向下移动，在降到一点位置时，杠杆15使触头14动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。线圈断电时，弹簧使衔铁和活塞复位，空气经橡皮膜与顶杆之间推开的气隙迅速排出，触点瞬间复位。 断电延时型时间继电器与通电延时型时间继电器的原理和机构相同，只是将电磁机构反转180安装，即为断电延时型（7-6 (b)）。其图形、文字符号见图7-6（c）所
14、示。,(a) 通电延时型 (b) 断电延时型 (c) 图形、文字符号 1线圈；2静铁心；3、7弹簧；4衔铁；5推板；6顶杆；8弹簧；9橡皮膜；10螺钉；11进气孔；12活塞；13、16微动开关；14延时触头；15杠杆 图7-6 空气阻尼式JS7-A型时间继电器结构于动作原理图,（2）晶体管式时间继电器 晶体管式时间继电器是今年发展起来的一种新型时间继电器，他具有延时范围广、调节方便、延时精度高、体积小、寿命长等诸多优点，所以发展很快，使用也日益广泛。但它具有延时受环境温度变化及电源波动的影响等缺点。 晶体管式时间继电器的种类较多，如JSJ、JSB、JS5、JS8、JS14、JS15和JS20等
15、系列。图7-7为JSJ型晶体管式时间继电器的原理图。 图7-7 JSJ型晶体管时间继电器的原理图,7速度继电器 速度继电器也称为反接线制动继电器，它是用来反映电动机转速和转向变化的继电器，目前国内生产的用JY1型核JFZ0型等产品。速度继电器主要有转子、定子和触点三部分组成，其结构原理示意图及图形、文字符号如图7-8所示。 (a) 结构原理示意图 (b) 图形、文字符号 1调节螺钉；2反力弹簧；3常闭触点；4常开触点；5动触点；6推杆；7笼型导条；8转子；9圆环；10转轴；11摆杆；12返回杠杆 图7-8 速度继电器结构原理示意图和图形、文字符号,7-1-2低压保护电器,低压保护电器主要用于对
16、线路和设备进行保护等方面。电路中常见的故障如过载或短路，如不及时地切断，就会烧毁设备和线路，造成很多的损失。因此，线路中必须装设低压保护电器。常用的低压保护电器有熔断器、热继电器和低压断路器（自动空气开关）。 1熔断器 熔断器广泛用于低压配电线路和电器设备中，主要起短路保护和严重过载保护的作用。它具有结果简单、使用维护方便、价格低廉、性能靠等特点，是低压配电线路中的重要保护元件之一。熔断器的种类较多，常用的有瓷插式、螺旋式等，其结果示意图和图形、文字符号如图7-9所示。熔断器接入电路时，熔体与被保护电路串联连接，当该电路中发生短路或严重过载故障时，通过熔体的电流达到或超过其允许的正常发热电流，熔体上产生的热量使熔体温度急剧上升，当达到熔体金属的熔点时熔体自行熔断，分段电路切断故障电流，从而保护电器设备。,(a) 瓷插式熔断器
