机床主轴反接制动线路的安装与检修

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1、机床主轴反接制动线路的安装与检修任务任务2 知识目标知识目标掌握机床主轴反接制动控制线路的构成及各主要元件的作用。理解机床主轴反接制动控制线路的工作原理。 能力目标能力目标能独立完成机床主轴反接制动线路的安装。能按规定进行通电试车,并能够对线路出现的故障进行检修。任务导入任务导入n在电动机的制动方式中,机械制动虽然制动迅速且制动力强劲,定位准确,制动效果较好,但是,在制动的过程中会产生较大的制动冲击,对设备、结构等损伤较大,特别是在需要制动后能调整工件位置的机床设备中不适合使用。本任务通过电气制动中的反接制动控制电路实现对机床主轴电动机实现精确制动控制,并学习本线路的安装与检修。知识准备:知识

2、准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识反接制动是电动机电气制动的一种制动方式,按反接制动是电动机电气制动的一种制动方式,按其制动原理的不同可以分为两种:电源反接制动其制动原理的不同可以分为两种:电源反接制动和倒拉反接制动。和倒拉反接制动。 电源反接制动常用在运行机电源反接制动常用在运行机构上,倒拉反接制动常用在起升机构上。构上,倒拉反接制动常用在起升机构上。电源反接制动电源反接制动 :一般的电动机在停机后,因转子的机械惯性仍会继续一般的电动机在停机后,因转子的机械惯性仍会继续旋转,若此时和控制电动机反转一样改变电动机定子旋转,若此时和控制电动机反转一样改变电动机定子绕组的电源相序,电动机的

3、旋转磁场随即方向,在转绕组的电源相序,电动机的旋转磁场随即方向,在转子上产生的电磁转矩亦随之变为反向,成为制动转矩,子上产生的电磁转矩亦随之变为反向,成为制动转矩,使电动机快速停转的方法,这就是电源反接制动,如使电动机快速停转的方法,这就是电源反接制动,如图图5.2.1所示。所示。 知识准备:知识准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识知识准备:知识准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识知识准备:知识准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识电源反接制动注意事项:电源反接制动注意事项:1)由于电源反接制动在开始制动的瞬间,转差率)由于电源反接制动在开始制动的瞬间,转差率S1,电动机的转子

4、电流比起动时还要大,为了限制电流的冲电动机的转子电流比起动时还要大,为了限制电流的冲击,在主电路中需串入限流电阻击,在主电路中需串入限流电阻R。10kW以上电动机的以上电动机的定子电路中串入对称电阻或不对称电阻,称为制动电阻。定子电路中串入对称电阻或不对称电阻,称为制动电阻。以限制制动电流和减少制动冲击力。以限制制动电流和减少制动冲击力。2)反接制动时,当电动机的转速接近于零时应及时切断)反接制动时,当电动机的转速接近于零时应及时切断电源,否则电机将反转,此控制要求在实际中可由速度电源,否则电机将反转,此控制要求在实际中可由速度继电器实现。继电器实现。 设设备备简简单单,制制动动力力矩矩较较大

5、大,冲冲击击强强烈烈,制制动动迅迅速速,准准确确度度不不高高。主主要要适适用用场场合合:要要求求制制动动迅迅速速,制制动动不不频频繁繁(如如各各种种机机床的主轴制动)的场合。床的主轴制动)的场合。知识准备:知识准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识特点:特点: 当当电电动动机机被被过过重重的的负负载载倒倒拉拉;或或把把正正在在正正向向运运行行的的电电动动机机换换接接成成逆逆向向运运行行时时,电电动动机机的的电电磁磁力力矩矩成成为为制制动动转转矩矩,此此时时,电电动动机机也也会会工工作作在在反反接接制制动动的的状状态态,这这就就是是倒倒拉拉反反接接制制动动。在在实实际际当当中中,倒倒拉拉反反

6、接接制制动动常常出出现现于于起起重重机机的的重重载载慢速、中速下降的过程中。慢速、中速下降的过程中。知识准备:知识准备:反接制动的基础知识反接制动的基础知识倒拉反接制动:倒拉反接制动: 速速度度继继电电器器(转转速速继继电电器器)是是一一种种转转速速达达到到规规定定值值时时其其触触点点会会动动作作的的继继电电器器,主主要要应应用用在在电电动动机机反反接接制制动动的的控控制制线线路路中中,当当电电动动机机反反接接制制动动的的转转速速下下降降到到接接近近于于零零时时,可可以以起起到到自自动动切切断断电电源源的的作作用用,有有效效避避免免电电动动机机反反转转,故故又又称称反反接接制制动动继继电电器器

7、。它它的的主主要要结结构构是是由由转转子子、定定子子及及触触点点系系统统三三部部分分组组成成,如如图图5.2.2所所示示,(a)为实物外观图,()为实物外观图,(b)为内部结构图。)为内部结构图。知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器 速速度度继继电电器器的的转转子子是是一一个个永永久久磁磁铁铁,与与电电动动机机或或机机械械轴轴连连接接,可可以以随随着着电电动动机机旋旋转转而而旋旋转转。转转子子与与鼠鼠笼笼转转子子相相似似,内内有有短短路路条条,它它也也能能围围绕绕着着转转轴轴转转动动。当当转转子子随随电电动动机机转转动动时时,它它的的磁磁场场与与定定子子短短路路条条相相切切割割,产产生生感

8、感应应电电动动势势及及感感应应电电流流,这这与与电电动动机机的的工工作作原原理理相相同同,故故定定子子会会随随着着转转子子的的转转动动而而转转动动起起来来。定定子子转转动动时时带带动动杠杠杆杆,杠杠杆杆推推动动触触点点,使使之之闭闭合合与与分分断断。当当电电动动机机旋旋转转方方向向改改变变时时,继继电电器器的的转转子子与与定定子子的的转转向向也也改改变变,这这时时定定子子就就可可以以触触动动另另外外一一组组触触点点,使使之之分分断断与与闭闭合合。当当电电动动机机停停止时,继电器的触点即恢复原来的静止状态。止时,继电器的触点即恢复原来的静止状态。 工作原理工作原理 :知识准备:知识准备:速度继电

9、器速度继电器知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器 速速度度继继电电器器(转转速速继继电电器器)是是一一种种转转速速达达到到规规定定值值时时其其触触点点会会动动作作的的继继电电器器,主主要要应应用用在在电电动动机机反反接接制制动动的的控控制制线线路路中中,当当电电动动机机反反接接制制动动的的转转速速下下降降到到接接近近于于零零时时,可可以以起起到到自自动动切切断断电电源源的的作作用用,有有效效避避免免电电动动机机反反转转,故故又又称称反反接接制制动动继继电电器器。它它的的主主要要结结构构是是由由转转子子、定定子子及及触触点点系系统统三三部部分分组组成成,如如图图5.2.2所所示示,(a)为实

10、物外观图,()为实物外观图,(b)为内部结构图。)为内部结构图。知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器 一一般般当当速速度度继继电电器器转转轴轴的的转转速速达达到到高高于于120r/min时时,其其触触点点就就会会动动作作,而而当当其其转转速速低低于于100r/min时,其触点就会复位。时,其触点就会复位。知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器常见类型常见类型 :常用的速度继电器有常用的速度继电器有JY1型和型和JFZ0型两种。其中,型两种。其中,JY1型可在型可在7003600r/min范围内可靠地工作。范围内可靠地工作。 JFZ01型型使使用用于于3001000r/min;JFZ0-2

11、型型适适用用于于10003600r/min。他他们们具具有有两两个个常常开开触触点点、两两个个常常闭闭触触点点,触触电电额额定定电电压压为为380V,额额定定电电流流为为2A。一一般般速速度度继继电电器器的的转转轴轴在在130r/min左左右右即即能能动动作作,在在100r/min时时触触头头即即能能恢恢复复到到正正常常位位置置。可可以以通通过过螺螺钉钉的的调调节节来来改改变变速速度度继继电电器器动动作作的的转转速速,以以适适应应控控制制电电路路的的要要求求。在在X62W万万能能铣铣床床中中选选用用的的是是JY1型型的的速度继电器。速度继电器。知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器知识准备:

12、知识准备:速度继电器速度继电器电路符号电路符号 :知识准备:知识准备:机床主轴反接制动控制机床主轴反接制动控制线路的工作原理分析线路的工作原理分析电路原理图电路原理图 :知识准备:知识准备:速度继电器速度继电器工作过程工作过程 :合上开关合上开关QS,接通,接通电电源。源。1单单向起向起动动运行运行按下起按下起动动按按钮钮SB2接触器接触器KMl通通电电电动电动机机M起起动动运行运行至至电动电动机机M转转速上升到一定速上升到一定值值(150r/min)时时速度速度继电继电器器KS常开触常开触头闭头闭合,合,为为制制动动做准做准备备。知识准备:知识准备:机床主轴反接制动控制机床主轴反接制动控制线

13、路的工作原理分析线路的工作原理分析2反接制反接制动动控制控制按下按按下按钮钮SB1 SB1常常闭闭触点先断开触点先断开 KM1 断断电电 KM2通通电电(SB1常开触点常开触点闭闭合,合,KS常开触常开触头头尚未尚未打开打开) 接触器接触器KM2主触主触头闭头闭合,定子合,定子绕组绕组串入限串入限流流电电阻阻R进进行反接制行反接制动动 至至电动电动机机M转转速下降到一速下降到一定定值值(100r/min)时时,KS常开触常开触头头断开断开 KM2断断电电,电动电动机制机制动结动结束。束。知识准备:知识准备:机床主轴反接制动控制机床主轴反接制动控制线路的工作原理分析线路的工作原理分析特点特点 :

14、优优点点制制动动能力能力强强、制、制动动迅速。迅速。缺点缺点制制动动准确性差;制准确性差;制动过动过程中冲程中冲击击力力强强,易,易损损坏坏传动传动零件;制零件;制动动能量消耗大,不宜能量消耗大,不宜经经常制常制动动。反接制反接制动动一般适用于制一般适用于制动动要求迅速、系要求迅速、系统惯统惯性性较较大、大、不不经经常起常起动动与制与制动动的的场场合,如合,如铣铣床、床、镗镗床、中型床、中型车车床。床。 使用场合使用场合 :任务实施:任务实施:机床主轴反接制动线路机床主轴反接制动线路的安装与检修的安装与检修 线路安装1)工具:测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳等。2)仪表:MF47型万用

15、表3)器材:实训用面板一块。4)导线规格:动力电路采用BV1.5mm和BVR1.5mm(黑色)塑铜线;控制线路采用BVR1 mm塑铜线(红色),接地线采用BVR(黄绿双色)塑铜线(截面至少1.5mm)。紧固体及编码套管等,其数量按需要而定。1.工具、仪表及器材任务实施:任务实施:线路安装线路安装2.元件明细表代号代号名称名称型号型号规规格格数量数量M三相异步电动机Y112M-44kW、380V、8.8A、接法、1440r/min1QS开启式负荷开关HK1-30/3三极、380V、30A、熔体直连1FU1螺旋式熔断器RL1-60/35500V、60A、配熔体35A3FU2螺旋式熔断器RL1-15

16、/10500V、15A、配熔体10A3KM交流接触器CJ10-2020A、线圈电压380V2FR热继电器JR0-20/320A、3极,整定电流11A1R制动限流电阻ZB2-1.45电阻值1.452SB按钮LA2-3H500V、5A2KV速度继电器JY1380V、2A1XT端子排JX2-101510A、15节、380V1任务实施:任务实施:线路安装线路安装工作步骤:1.画出元件布置图任务实施:任务实施:线路安装线路安装2. 按电路原理图接线按电气接线图进行板前布线和套编码管套。做到布线横平竖直、整齐、分布均匀、紧贴安装面、走线合理;套编码管套要正确;严禁损伤线芯和导线绝缘层;结点牢靠,不得松动,

17、不得压绝缘层,不反圈及不露铜过长等。按电气接线图确定走线方向并进行布线、连接。接线时,必须先接负载端,后接电源端;先接接地端,后接三相电源。任务实施:任务实施:线路检测线路检测线路检测接线完成后,首先对照原理图逐线检查,以排除虚接情况,具体方法是:核对线号,用手拨动导线,检查所有有接线的接线端子的接触情况。接着用万用表检查,将万用表置于欧姆挡R1K挡。任务实施:任务实施:线路检测线路检测线路检测合上电源开关QS,用手按下主轴电动机起动接触器KM1的触点架,用万用表的电阻档分别检测电源开关QS三个进线端的通断情况,判断电路是否正常;松开KM1的触点架,按下接触器KM2的触点架,检查电路的通断情况

18、。1.主电路检测任务实施:任务实施:线路检测线路检测线路检测用万用表的电阻档,检测控制电路的两端,指针显示应为“”;按下主轴电动机起动按钮SB1或SB2,指针显示的电阻值应与接触器线圈电阻相一致。如果指针显示不正确,说明控制回路有短接或断点存在,此时,可将一支表棒沿控制线路逐点移动,检查各段导线,直到找出短接点或断点为止。2.控制电路检测任务实施:任务实施:通电试车通电试车1空操作试车 具体做法:合上刀开关QS,按下起动按钮SB2,接触器KM1立即动作;轻按按钮SB1,接触器KM1复位;再迅速将按钮SB1按到底,此时,接触器KM2得电。监听KM1及KM2主触点及辅助常开触点分合的动作声音和接触

19、器线圈运行的声音是否正常。反复试验多次,检查控制线路的可靠性。任务实施:任务实施:通电试车通电试车2带负荷试车切断电源,接好电动机接线,并将速度继电器和电动机进行可靠的连接,重新通电试车,方法同上。1)按下起动按钮SB2后,轻按按钮SB1,电动机应该缓慢停止转动。2)按下起动按钮SB2后,重按按钮SB1,电动机应该立即停止转动。任务实施:任务实施:常见故障诊断与处理常见故障诊断与处理扩展提升:扩展提升:再生制动再生制动概念:概念:再再生生制制动动亦亦称称反反馈馈制制动动,指指由由于于外外部部或或内内部部原原因因,当当 电电动动机机的的转转速速n高高于于同同步步转转速速n1,即即nn1时时,电电

20、动动机机产产生生的的电电磁磁转转矩矩与与转转子子转转动动方方向向相相反反,成成为为制制动动转转矩矩,使使电电动动机机的的转转速速降降低低,这这种种工工作作状状态态称称为为再再生生制制动动。由由于于再再生生制制动动时时,电电动动机机已已转转变变为为发发电电机机状状态态,向向电电网网倒倒送送电电,所所以以称称为为回回馈馈制制动动。再再生生制制动动在在电电力力机机车车、有有轨轨电电车、无轨电车及起重机等起重机械经常出现。车、无轨电车及起重机等起重机械经常出现。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动制动原理制动原理 :再再生生制制动动的的过过程程以以起起重重机机为为例例如如图图5.2.65.2.6所所示

21、示。起起重重机机在在正正常常上上提提重重物物时时,电电动动机机转转速速nn1, nn1nn1,这这时时电电动动机机处处于于“发发电电”运运行行状状态态,其其转转子子绕绕组组切切割割磁磁力力线线的的方方向向、转转子子绕绕组组中中的的感感应应电电流流方方向向及及电电磁磁转转矩矩的的方方向向都都自自动动发发生生变变换换,如如图图5.2.65.2.6(b b)所所示示,使使电电磁磁转转矩矩成成为为制制动动转转矩矩,从从而而阻阻止止了了电电动动机转速的升高,起到了减速的作用。机转速的升高,起到了减速的作用。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动再生制动举例再生制动举例电

22、动车辆再生制动系统电动车辆再生制动系统 :再再生生制制动动在在电电力力机机车车、有有轨轨电电车车、无无轨轨电电车车及及纯纯电电动动或或混混合合动动力力汽汽车车上上常常见见。其其本本质质是是电电机机转转子子的的转转动动频频率率超超过过电电机机的的电电源源频频率率,电电机机工工作作于于发发电电状状态态,将将机机械械能能转转化化为为电电能能通通过过逆逆变变器器的的反反向向续续流流二二极极管管给给电电池池充充电电。电电力力机机车车、有有轨轨电电车车、无无轨轨电电车车通通常常是是把把产产生生的的电电能能输输回回接接触触网网,而而汽汽车车则则可可能能把把电电能能储储在在飞飞轮轮、电电池池或或电电容容器器之

23、之内内。传传统统的的的的动动力力制制动动则则会会把把电电能能在在电阻转成热能后逸散。电阻转成热能后逸散。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动(1 1)紧急制动:对应于制动减速度大于)紧急制动:对应于制动减速度大于2m/s22m/s2的过程,的过程,出于安全性方面的考虑应以机械摩擦制动为主,电气出于安全性方面的考虑应以机械摩擦制动为主,电气制动仅起辅助作用。在急刹车时,可根据初始速度的制动仅起辅助作用。在急刹车时,可根据初始速度的不同,由车上不同,由车上ABSABS控制提供相应的机械摩擦制动力。控制提供相应的机械摩擦制动力。(2 2)中轻度制动:对应于汽车在正常工况下的制动过)中轻度制动:对应于

24、汽车在正常工况下的制动过程,如遇红灯或者靠站停车等,可分为减速过程与停程,如遇红灯或者靠站停车等,可分为减速过程与停止过程。电气制动负责减速过程,停止过程由机械摩止过程。电气制动负责减速过程,停止过程由机械摩擦制动完成。擦制动完成。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动(3 3)汽车长下坡时的制动:电动车辆长下坡一般发生)汽车长下坡时的制动:电动车辆长下坡一般发生在盘山公路下缓坡时,在制动力要求不大时,可完全在盘山公路下缓坡时,在制动力要求不大时,可完全工作于纯再生制动模式。工作于纯再生制动模式。 由以上三种制动模式可知,除了紧急制动外,其由以上三种制动模式可知,除了紧急制动外,其他两种模式都可

25、以应用再生制动,将刹车产生的能量他两种模式都可以应用再生制动,将刹车产生的能量回馈到直流母线,给电池充电。回馈到直流母线,给电池充电。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动2 2)影响电动车辆再生制动能量回收的主要因素)影响电动车辆再生制动能量回收的主要因素在制动过程中,除去空气阻力和行驶阻力消耗掉的能在制动过程中,除去空气阻力和行驶阻力消耗掉的能量,一般希望能最大限度的回收所有能量。然而,并量,一般希望能最大限度的回收所有能量。然而,并不是所有的制动能量都可以回收。在电动车辆上,只不是所有的制动能量都可以回收。在电动车辆上,只有驱动轮的制动能量可以沿着与之相连接的驱动轴传有驱动轮的制动能量可以

26、沿着与之相连接的驱动轴传送到能量存储系统,另一部分的制动能量将由车轮上送到能量存储系统,另一部分的制动能量将由车轮上的摩擦制动以热的形式散失掉同时,在制动能量回的摩擦制动以热的形式散失掉同时,在制动能量回收过程中,能量传递环节和能量存储系统的各部件也收过程中,能量传递环节和能量存储系统的各部件也将会造成能量损失。将会造成能量损失。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动另外一个影响制动能量回收的因素是,在再生制动时,另外一个影响制动能量回收的因素是,在再生制动时,制动能量通过电动机转化为电能,而电动机吸收制动制动能量通过电动机转化为电能,而电动机吸收制动能量的能力依赖于电动机的速度,在其额定转速范

27、围能量的能力依赖于电动机的速度,在其额定转速范围内制动时,可再生的能量与车速基本上成正比。当所内制动时,可再生的能量与车速基本上成正比。当所需要的制动能量超出能量回收系统的范围时,电动机需要的制动能量超出能量回收系统的范围时,电动机可以吸收的能量保持不变,超出的这部分能量就要被可以吸收的能量保持不变,超出的这部分能量就要被摩擦制动系统所吸收。从另一个角度,该点还表明,摩擦制动系统所吸收。从另一个角度,该点还表明,在驱动电机额定转速内再生制动可以提供较大的制动在驱动电机额定转速内再生制动可以提供较大的制动转矩,而当转速进一步上升,则电动车辆再生制动所转矩,而当转速进一步上升,则电动车辆再生制动所能提供的制动力则受电机弱磁恒功率工作区特点限制能提供的制动力则受电机弱磁恒功率工作区特点限制而减小。而减小。扩展提升:扩展提升:能耗制动能耗制动电动车辆再生制动示意图电动车辆再生制动示意图 :

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