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1、第五章第五章机床电气控制知识机床电气控制知识 了解电力拖动自动控制的500V以下的常用低压电器，同时掌握常用机床电器的基本知识和运动方式及典型控制电路。第五章第五章第五章第五章 机床电气控制知识机床电气控制知识机床电气控制知识机床电气控制知识目目 录录第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用一、开关与熔断器的基本知识二、接触器与继电器的基本知识第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识一、三相异步电动机的运行方式二、异步电动机的常用控制举例第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制一、车床的电气控制二、磨床的电气控制三、钻床的电
2、气控制第四节第四节 直流电动机电气控制的基本知识直流电动机电气控制的基本知识一、直流电动机的构造与基本工作原理二、直流电动机的运行方式复习思考题复习思考题第五章第五章第五章第五章 机床电气控制知识机床电气控制知识机床电气控制知识机床电气控制知识第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用一、开关与熔断器的基本知识一、开关与熔断器的基本知识1.组合开关2.低压断路器图5-1 HZ10-103型组合开关a）外形 b）结构 c）符号1接线柱 2弹簧 3绝缘杆 4手柄5转轴 6凸轮 7
3、绝缘垫板8动触片 9静触片第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用图5-2 低压断路器原理图1、9弹簧 2主触头 3锁链 4搭钩 5固定轴 6电磁脱扣器7杠杆 8、10衔铁 11欠压脱扣器 12金属片 13发热元件第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用3.主令电器（1）按钮图5-3 按钮的外形、结构及符号a）外形 b）结构 c）符号1触头接线柱 2按钮
4、帽 3复位弹簧 4常闭触头 5常开触头第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用（2）万能转换开关（3）行程开关图5-4 行程开关的外形a）按钮式 b）单轮转动式 c）双轮转动式第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用图5-5 单轮转动式行程开关的结构与符号1滚轮 2杠杆 3复位弹簧 4转轴 5顶块6调节螺杆 7微动开关第一节第一节第一节第一节 常用低压电
5、器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用4.熔断器图5-6 熔断器结构a）插入式 b）螺旋式 c）管式第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用二、接触器与继电器的基本知识二、接触器与继电器的基本知识1.交流接触器（1）交流接触器的结构图5-7 CJ型交流接触器的结构与符号1静铁心 2吸引线圈 3恢复弹簧4动铁心 5、6辅助触头 7主触头第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中
6、的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用2.继电器（2）交流接触器的应用 接触器在自动控制系统中应用十分广泛，它与按钮配合可以实现远距离负载电路的通与断。在机床控制系统中，它主要用于对电动机的起动、停止和正、反转控制等。在选用接触器时，首先要考虑主触头的额定电压必须大于或等于控制线路的额定电压。另外，主触头的额定电流必须大于或等于所控制负载的额定电流，如果用于操作频繁的电路，主触头额定电流则应适当增大。（1）电流、电压和中间继电器（2）时间继电器（3）热继电器（4）速度继电器第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路
7、中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用图5-8 延时继电器符号第一节第一节第一节第一节 常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用常用低压电器及其在控制电路中的作用图5-9 热继电器的结构与符号a）外形 b）结构 c）符号1复位按钮 2热元件 3动作机构 4常闭触头第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识一、三相异步电动机的运行方式一、三相异步电动机的运行方式1.起动（1）起动性能异步电动机
8、起动时主要缺点是起动的电流较大。 尤其是大容量电动机，由于它的起动电流较大，起动时间较长，对其他用电设备正常工作的影响就更大。因此，对大容量的电动机必须采取相应的措施，以限制起动电流。（2）起动方法 对中、小容量的三相异步电动机常用的起动方法有直接起动和减压起动两种。2.调速 由电动机原理可知，三相异步电动机的转速n与电网电压的频率，定子的磁极对数p及转差率s的关系为 n（1s）60fp第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识式中转差率s是电动机转子的转速n与旋转磁场转速n相差的程度，即 s（nn）n100 根据以上关系
9、式可知，异步电动机可采用改变定子的磁极对数p；在转子电路中串入电阻（即改变转差率s）；改变电源频率f（即变频调速）等三种调速方法。3.制动 电动机在断开联接的电源后能迅速停止转动的措施称制动。制动一般是为了安全或满足停机位置准确。制动分为机械制动与电力制动两种。（1）能耗制动（2）反接制动第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识图5-10 能耗制动原理图图5-11 反接制动原理图第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识二、异步电动机的常用控制举例二
10、、异步电动机的常用控制举例1.起动控制（1）直接起动（2）星-三角起动图5-12 三相异步电动机直接起动图5-13 星-三角起动原理图第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识图5-14 星-三角起动的控制线路第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识2.正反转控制图5-15 电动机正、反转控制线路第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识3.行程与时间控制（1）行程控制图5-16
11、 自动循环控制线路第二节第二节第二节第二节 异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识异步电动机电气控制知识（2）时间控制图5-17 电动机间歇运行控制线路第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制一、车床的电气控制一、车床的电气控制1.机械运动与电气要求（1）机械运动 车床有两个主要运动，一是卡盘带着工件的旋转运动称为主运动，另一个是床鞍带着刀架的直线运动称进给运动。（2）电气要求 1）主电动机选用不调速的异步电动机。主轴采用机械调速，其正反转采用机械方法实现。 2）主电动机采用直接起动方式。主电动机和冷却泵电动
12、机具有必要的短路和过载保护。 3）车削加工时，具有安全的局部照明装置。2.电气线路分析第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制图5-18 CA6140型车床电气原理图第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制二、磨床的电气控制二、磨床的电气控制1.机械运动与电气要求（1）机械运动 平面磨床的主运动是砂轮的旋转运动。进给运动有垂直进给、横向进给、纵向进给。（2）电气要求1）砂轮电动机、液压泵电动机和冷却泵电动机只要求 单方向旋转。2）砂轮升降电动机要求能正反转。3）冷却泵电动机要求在
13、砂轮电动机运转情况下才能运 转。4）线路中有电路的短路保护、电动机的过载保护、零 压保护、电磁吸盘的欠压保护等。5）电磁吸盘需要有去磁控制环节。6）必要的指示信号和照明灯。第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制2.电气线路分析图5-19 M7120型平面磨床电气控制线路第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制三、钻床的电气控制三、钻床的电气控制1.机械运动与电气要求（1）机械运动 钻床的主运动为主轴钻头的旋转，而进给运动是主轴的垂直上下运动，另外还有辅助运动，即摇臂的回转运动和
14、垂直运动。（2）电气要求1）主轴由电动机M1拖动，要求能正反转和调速。2）M4是冷却泵电动机，M2是摇臂升降电动机。3）主轴箱与立柱的夹紧和放松是靠M3的正反转经液压装 置来实现的。2.电气控制第三节第三节第三节第三节 典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制典型机床的电气控制图5-20 Z3040型摇臂钻床电气控制原理图第四节第四节第四节第四节 直流电动机电气控制的基本知识直流电动机电气控制的基本知识直流电动机电气控制的基本知识直流电动机电气控制的基本知识一、直流电动机的构造与基本工作原理一、直流电动机的构造与基本工作原理1.简单工作原理图5-21 直流电动机工作原理1、2铜片
15、 A、B电刷第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线2.基本结构图5-22 直流电动机的结构1风扇 2机座 3电枢 4主磁极 5电刷装置6换向器 7接线板 8出线盒 9换向磁 10端盖第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线 （1）定子 直流电动机的定子由主磁极、换向极、机座和电刷装置等主要部件组成。（2）转子 直流电动机的转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器等主要部件组成。3.直流电动机的类型（1）他励直流电动机（2）并励直流电动机（3）串励直流电动机（4）复励直流电动机第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截
16、交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线图5-23 几种直流电动机的结构a）他励 b）并励 c）串励 d）复励第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线4.并励直流电动机运行的基本知识 并励直流电动机的励磁绕组匝数较多，直流电阻较大，这样可以减小励磁电流（图5-24a中R为励磁电流调节电阻）。而电枢绕组的电阻较小，故并励直流电动机的总电流为II枢I励。I励与电源电压成正比，与励磁电路的电阻成反比。如果外加电压和励磁电路的电阻保持不变，则主磁通也保持不变，由E反枢枢，又由反，得到转速与电枢电流的关系为 （U枢枢）（ ）式中 Ce电动势常数； 总磁通； n电
17、动机转速。 再将（由于电动机转矩正比于I枢）T代替上式中的I枢，可将上式改写成： （ ）枢（ ）第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线图5-24 并励直流电动机a）电路 b）机械特性二、直流电动机的运行方式二、直流电动机的运行方式1.起动1）在电枢电路中串接起动变阻器，随着电动机转速的上升再 逐渐将变阻器切除。这种方法适用于容量不大和不经常起 动的直流电动机。第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线2）降压起动，即先降低电枢电压来起动直流电动机，当电动 机起动后再将电枢电压逐渐提高到额定值。这种方法适用 于容
18、量较大的他励直流电动机。2.反转实现直流电动机反转的方法是：1）只改变电枢绕组中的电流方向，而保持励磁绕组中的电流 方向不变。2）改变励磁电流方向而保持电枢电流方向不变。3.制动（1）能耗制动（2）反接制动第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线图5-25 直流电动机的能耗制动图5-26 直流电动机的反接制动4.调速1）在电枢电路中串接调速电阻来进行调速。2）改变励磁电流调速，通过改变主磁通的方法来调节转速。第四节第四节第四节第四节 截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线截交线和相贯线图5-27 电枢串联电阻调速图5-28 并励电动机改变磁通调速3
19、）改变电枢回路的电压进行调速。1试述熔断器的选择原则。2大功率电动机为何要减压起动?3简述接触器、热继电器的工作原理并说明它们在电路中的 作用是什么?4电动机主电路中已装有熔断器，为什么还要装热继电器?5熔体和熔断器的关系是什么?6机床照明灯是采用何种电源?7直流电动机如何分类?8异步电动机反接制动是改变什么?9举例说明行程开关的应用场合?10试分析能耗制动的能量转换过程?11减压起动的方法有几种?12直流电动机的调速方法有几种?13励磁与直流电动机的转速关系如何?14低压断路器有哪几种保护功能?15低压断路器的优点是什么?它有什么用途?16交流接触器的选择原则是什么?17举例说明行程开关的应
20、用场合?18电动机电路中熔断器和热继电器各有什么作用?19简述热继电器的主要结构和动作原理。20在机床电动机因过载而自动停车后，操作者重新按起动按 钮，则不能起动，原因何在?21什么是制动控制？它有哪些方法？22电动机主电路中已装有熔断器，为什么还要热继电器?在照明 电路中，为什么一般只装熔断器而不装热继电器?23试回答在正反转控制线路中，特别需注意的问题，并说明解 决的方法。24在电动机、电源及接线均无问题的情况下，有时为何按起动 按钮，电动机无反应?25140型车床的主轴正反转采用什么机构来实现的?主电机的起 动方式如何?26分析Z3040型摇臂钻床松开、下降的电气控制的工作原理。27M7120型磨床中砂轮升降电动机M4，试分析其上升时的电器工 作原理。28M7120型磨床中吸盘吸合充磁的通路如何?29机床照明灯为何要采用变压器供电?30反接制动时，电枢电路中串入附加电阻的作用是什么?31直流电动机如何分类?32能耗制动时的工作原理是什么?33直流电动机降压起动的原因是什么?34实现直流电动机反转的方法是什么?35直流电动机调速的方法有哪些?
