机床电器与可编程序控制器.pptx
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1、第二章电气控制基本环节第二章电气控制基本环节v现代工业企业中使用的各种机床电气设备,都广泛现代工业企业中使用的各种机床电气设备,都广泛采用电力拖动,并通过电气控制方式来进行自动控采用电力拖动,并通过电气控制方式来进行自动控制。制。电气控制线路是把各种有触头的接触器、继电电气控制线路是把各种有触头的接触器、继电器、按钮、行程开关等电气元件,用导线按一定的器、按钮、行程开关等电气元件,用导线按一定的方式连接起来组成的控制线路方式连接起来组成的控制线路。v由于机床设备和加工工艺各异,因而所要求的控制由于机床设备和加工工艺各异,因而所要求的控制线路也多种多样。线路也多种多样。但是无论哪一种控制线路,都
2、是但是无论哪一种控制线路,都是由一些比较简单的基本控制环节组成由一些比较简单的基本控制环节组成。因此,只要。因此,只要熟练掌握了控制线路的基本环节并通过对典型线路熟练掌握了控制线路的基本环节并通过对典型线路由浅入深、由易到难的剖析分析过程,就不难掌握由浅入深、由易到难的剖析分析过程,就不难掌握电气控制线路的阅读和设计。本章主要介绍三相交电气控制线路的阅读和设计。本章主要介绍三相交流电动机和直流电动机实现启停,正反转、制动、流电动机和直流电动机实现启停,正反转、制动、调速等控制基本环节。调速等控制基本环节。机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件第一节三相异步电
3、动机启动控制电路第一节三相异步电动机启动控制电路v三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐用,价格便宜,维修方便等一系列优点,因此,在用,价格便宜,维修方便等一系列优点,因此,在电力拖动系统中得到广泛的应用。电力拖动系统中得到广泛的应用。v三相异步电动机的三相异步电动机的启动方式启动方式有二种,即有二种,即全压直接启全压直接启动动方式和方式和降压启动降压启动方式。方式。机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件第一节第一节 三相异步电动机的基本控制电路三相异步电动机的基本控制电路一、三相笼型异步电动机的直接起动控制
4、一、三相笼型异步电动机的直接起动控制1.点动控制电路点动控制电路 所谓点动控制,就是当按下按钮时电动机转所谓点动控制,就是当按下按钮时电动机转动,松开按钮电动机就停转。动,松开按钮电动机就停转。点动控制电路点动控制电路机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件继电接触器控制电路都有继电接触器控制电路都有主电路主电路和和控制电路控制电路两部分组成。两部分组成。主电路主电路:直接给电动机绕组供电的电路。:直接给电动机绕组供电的电路。控制电路控制电路:对主电路的动作实施控制的电路。:对主电路的动作实施控制的电路。点动控制电路点动控制电路主电路:三相电源主电路:三相电源
5、QSFU1KM(主触点)(主触点)FR(热元件)(热元件)M(电动机)电动机)控制电路:控制电路:L21 FU2 1号号线线FR(动断触点)(动断触点)2号号线线SB 3号线号线KM线圈线圈0号线号线 FU2 L22 机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件工作过程:工作过程:合上开关合上开关QS接通电源接通电源按下按下SBKM线圈通电线圈通电KM主触点闭合主触点闭合电动机电动机运转运转松开松开SBKM线圈失电线圈失电KM主触点断开主触点断开电动机电动机停转停转点动控制电路点动控制电路机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件单
6、向自锁连续运行控制电路单向自锁连续运行控制电路主电路主电路控制电路控制电路自锁触点自锁触点2.2.单向运行控制电路(起停控制电路)单向运行控制电路(起停控制电路)单向运行控制电路(起停控制电路)单向运行控制电路(起停控制电路)机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件M3QSFUKMFRSB2SB1单向自锁连续运行控制电路结构图单向自锁连续运行控制电路结构图特点:特点:小电流控制小电流控制 大电流。大电流。机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件M3一、起动一、起动起动时,接通起动时,接通组合开关,按组合开关,按动起动按钮动起动
7、按钮SB2,则交流接,则交流接触器通电,使触器通电,使衔铁吸合带动衔铁吸合带动触头将常开触触头将常开触点接通,电动点接通,电动机通电开始运机通电开始运行。行。M3QSFUSB1KMFR吸合后自锁吸合后自锁SB2M3n机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件KM主触头闭合主触头闭合按下按钮按下按钮SB2 KM线圈通电线圈通电电机转动电机转动动作过程:动作过程:起动起动合上开关合上开关QSKM辅助触点辅助触点闭合(闭合(自锁自锁)利用自身辅助触点,维利用自身辅助触点,维利用自身辅助触点,维利用自身辅助触点,维持线圈通电的作用称自锁持线圈通电的作用称自锁持线圈通电的
8、作用称自锁持线圈通电的作用称自锁机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件M3n二、停止二、停止停止时,按下停止时,按下停止按钮停止按钮SB1,则交流接触,则交流接触器断电,使衔器断电,使衔铁释放触头将铁释放触头将常开触点断开,常开触点断开,电动机停转。电动机停转。M3SB1机床电器与可编程序控制器机床电器与可编程序控制器 ppt ppt 课件课件KM主触头断开主触头断开按下按钮按下按钮(SB1)KM线圈断电线圈断电电动机停转电动机停转KM辅助触点辅助触点断开断开动作过程:动作过程:动作过程:动作过程:停止停止停止停止电动机的保护电动机的保护电动机的保护电动机的
9、保护 短路保护短路保护短路保护短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力,使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力,使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力,使电动机和电器设备产损坏产生强大的电动力,使电动机和电器设备产生机械性损坏,故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏,故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏,故要求迅速、可靠切断电源。生机械性损坏,故要求迅速、可靠切断电源。通通通通常采用熔断器常采用熔断器常采用熔断器常采用熔断器 FUFU和过流继电器和过流继电器和过流继电器和过流继电器
10、等。等。等。等。欠压欠压欠压欠压是指电动机工作时,电压降低引起电流是指电动机工作时,电压降低引起电流是指电动机工作时,电压降低引起电流是指电动机工作时,电压降低引起电流增加甚至使电动机停转,增加甚至使电动机停转,增加甚至使电动机停转,增加甚至使电动机停转,失压失压失压失压(零压零压零压零压)是指电源电压是指电源电压是指电源电压是指电源电压消失而使电动机停转,在电源电压恢复时,电动消失而使电动机停转,在电源电压恢复时,电动消失而使电动机停转,在电源电压恢复时,电动消失而使电动机停转,在电源电压恢复时,电动机可能自动重新起动机可能自动重新起动机可能自动重新起动机可能自动重新起动(亦称自起动亦称自起
11、动亦称自起动亦称自起动),易造成人身或,易造成人身或,易造成人身或,易造成人身或设备故障。设备故障。设备故障。设备故障。常用的失压和欠压保护有:对接触器常用的失压和欠压保护有:对接触器常用的失压和欠压保护有:对接触器常用的失压和欠压保护有:对接触器实行自锁;用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁;用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁;用低电压继电器组成失压、欠压保护。实行自锁;用低电压继电器组成失压、欠压保护。过载保护过载保护过载保护过载保护是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。
12、超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。超过额定值而设置的保护。常采用热继电器常采用热继电器常采用热继电器常采用热继电器FRFR保护,也可采用自动开关和电流继电器保护。保护,也可采用自动开关和电流继电器保护。保护,也可采用自动开关和电流继电器保护。保护,也可采用自动开关和电流继电器保护。三、短路保护三、短路保护 当电路出现短路当电路出现短路时,线路电流突然时,线路电流突然变大,熔断器烧断变大,熔断器烧断而切断线路电源,而切断线路电源,电动机停转。电动机停转。接触器常开触点断接触器常开触点断开,线路恢复供电开,线路恢复供电后电机不会自行起后电机不会自行起动动(失压、欠压保失压、欠压保护护
13、)。M3nFU短路保护动作过程演示短路保护动作过程演示M3四、过载保护四、过载保护当电路电动机过当电路电动机过载时,热继电器载时,热继电器的发热元件将常的发热元件将常闭触点断开,使闭触点断开,使接触器线圈断电接触器线圈断电主触点断开,电主触点断开,电动机停转。动机停转。M3n过载保护动作演示过载保护动作演示M3第二节三相异步电动机正反控制线路第二节三相异步电动机正反控制线路v在生产实际中,经常要求电动机能正反向运转,在生产实际中,经常要求电动机能正反向运转,如机床主轴的正向和反向运行,工作台的前后如机床主轴的正向和反向运行,工作台的前后运行,起重机起吊重物的上升与下降等。从三运行,起重机起吊重
14、物的上升与下降等。从三相异步电动机原理中可知,改变电动机定子绕相异步电动机原理中可知,改变电动机定子绕组的电源相序,就可实现电动机运转方向的改组的电源相序,就可实现电动机运转方向的改变。实际应用中,就是变。实际应用中,就是通过通过开关或两个接触器开关或两个接触器改变电源进入电动机三相绕组的相序改变电源进入电动机三相绕组的相序来来实现电实现电动机正反转控制动机正反转控制。生产机械的运动部件往往需要作正、反两个方向的运动。生产机械的运动部件往往需要作正、反两个方向的运动。这就要求拖动生产机械的电动机具有正、反转控制。若要实这就要求拖动生产机械的电动机具有正、反转控制。若要实现电动机反向控制,只需将
15、电源的三根相线任意对调两根现电动机反向控制,只需将电源的三根相线任意对调两根(称称换相换相)即可。即可。倒顺开关也称可逆倒顺开关也称可逆转换开关转换开关,如图所示的如图所示的S 就是倒顺开关。就是倒顺开关。1.倒顺开关控制的正反转控制电路倒顺开关控制的正反转控制电路静触点静触点动触点动触点 这种电路一般用于这种电路一般用于额定电流在额定电流在10 A、功率、功率在在3 kW以下的小容量以下的小容量电动机。电动机。2.2.接触器控制的正、接触器控制的正、接触器控制的正、接触器控制的正、反转控制电路反转控制电路反转控制电路反转控制电路1)无联锁的正、无联锁的正、反转控制电路反转控制电路反转接触器反
16、转接触器反转接触器反转接触器反转按钮反转按钮反转按钮反转按钮正转接触器正转接触器正转接触器正转接触器正转按钮正转按钮正转按钮正转按钮正转触点正转触点正转触点正转触点反转触点反转触点反转触点反转触点 SB2 SB2和和和和SB3SB3决不允许同时按下决不允许同时按下决不允许同时按下决不允许同时按下,否则造成电源两相短路否则造成电源两相短路否则造成电源两相短路否则造成电源两相短路。正反转控制电路必须保正反转控制电路必须保正反转控制电路必须保正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同证正转、反转接触器不能同证正转、反转接触器不能同证正转、反转接触器不能同时动作。时动作。时动作。时动作。2)有联锁的
17、正、有联锁的正、反转控制电路反转控制电路图图 7 20 具有电气联锁的控制电路具有电气联锁的控制电路按下按下按下按下SB2SB2电机正转电机正转电机正转电机正转通电通电闭合闭合断开断开断电断电闭合闭合正转控制:正转控制:正转控制:正转控制:合上合上合上合上QSQSKM1KM1线圈线圈线圈线圈通电通电通电通电KM1KM1自锁触点闭合自锁触点闭合自锁触点闭合自锁触点闭合KM1KM1主触点闭合主触点闭合主触点闭合主触点闭合KM1KM1常闭触点断开,防止误动常闭触点断开,防止误动常闭触点断开,防止误动常闭触点断开,防止误动作使作使作使作使KM2KM2线圈通电线圈通电线圈通电线圈通电(联锁)(联锁)(联
18、锁)(联锁)反转控制:反转控制:反转控制:反转控制:先按下先按下先按下先按下SB1SB1KM1KM1线圈断电线圈断电线圈断电线圈断电电机停转电机停转电机停转电机停转KM1KM1自锁触点断开自锁触点断开自锁触点断开自锁触点断开KM1KM1主触点断开主触点断开主触点断开主触点断开KM1KM1常闭触点闭合常闭触点闭合常闭触点闭合常闭触点闭合按下按下按下按下SB3SB3电机反转电机反转电机反转电机反转“联锁联锁联锁联锁”触点触点触点触点 在同一时间内,两个接触在同一时间内,两个接触在同一时间内,两个接触在同一时间内,两个接触器只允许一个通电工作的控制器只允许一个通电工作的控制器只允许一个通电工作的控制
19、器只允许一个通电工作的控制作用,称为作用,称为作用,称为作用,称为“联锁联锁联锁联锁”。利用接触器的触点实现利用接触器的触点实现利用接触器的触点实现利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。联锁控制称电气联锁。联锁控制称电气联锁。联锁控制称电气联锁。缺点:缺点:缺点:缺点:改变转向时必须改变转向时必须改变转向时必须改变转向时必须先按停止按先按停止按先按停止按先按停止按 钮。钮。钮。钮。解决措施:在控制电解决措施:在控制电解决措施:在控制电解决措施:在控制电路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。路中加入机械连锁。电气、机械双重联锁的控制电路电气、机械双重联锁的控制电路 利用复合按钮
20、的利用复合按钮的触点实现联锁控制称触点实现联锁控制称机械联锁。机械联锁。电气联锁电气联锁电气联锁电气联锁机械联锁机械联锁机械联锁机械联锁当电机正转时,当电机正转时,当电机正转时,当电机正转时,按下反转按钮按下反转按钮按下反转按钮按下反转按钮SB2SB2电机反转电机反转电机反转电机反转停止正转停止正转停止正转停止正转闭合闭合先断开先断开先断开先断开断开断开断开断开断电断电断电断电闭合闭合通电通电闭合闭合断开断开断开断开断开断开断开断开闭合闭合3 3)行程控制电路行程控制电路行程控制电路行程控制电路行程控制:行程控制:行程控制:行程控制:控制某些机械的行控制某些机械的行控制某些机械的行控制某些机械
21、的行程,当运动部件到达程,当运动部件到达程,当运动部件到达程,当运动部件到达一定行程位置时利用一定行程位置时利用一定行程位置时利用一定行程位置时利用行程开关进行控制。行程开关进行控制。行程开关进行控制。行程开关进行控制。至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作过程动作过程正向按钮正向按钮 正向运行正向运行电机停车电机停车(反向运行同样分析)(反向运行同样分析)正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程图图 7 22 行程控制电路行程控制电路工作台第三节第三节 三相异步电动机制动控制电路三相异步电动机制动控制电路v三相异步电动机从切断电源到完全停止旋转,由于惯性的关三相异步电动机从切断电源
22、到完全停止旋转,由于惯性的关系,需要经过一段时间,这往往不能适应某些生产机械工艺系,需要经过一段时间,这往往不能适应某些生产机械工艺的要求。如万能铣床,卧式镗床,组合机床等,无论是从提的要求。如万能铣床,卧式镗床,组合机床等,无论是从提高生产效率,还是从安全及准确停位等方面考虑,都要求电高生产效率,还是从安全及准确停位等方面考虑,都要求电动机能迅速停车,所以需要对电动机进行制动控制。动机能迅速停车,所以需要对电动机进行制动控制。v三相异步电动机的三相异步电动机的制动方法制动方法一般有两大类;一般有两大类;机械制动机械制动和和电气电气制动制动。机械制动是用机械装置来强迫电动机迅速停车;电气。机械
23、制动是用机械装置来强迫电动机迅速停车;电气制动实质上是在电动机停车时,产生一个与原来旋转方向相制动实质上是在电动机停车时,产生一个与原来旋转方向相反的制动转矩,迫使电动机转速迅速下降。反的制动转矩,迫使电动机转速迅速下降。电气制动包括反电气制动包括反接制动和能耗制动二种。接制动和能耗制动二种。v一、一、反接制动控制电路反接制动控制电路反接制动是利用改变电动机电源的相序,使定子绕组产反接制动是利用改变电动机电源的相序,使定子绕组产生方向相反的旋转磁场,因而产生方向相反的制动转矩生方向相反的旋转磁场,因而产生方向相反的制动转矩的一种制动方法。的一种制动方法。反接制动时,由于转子与旋转磁场的相对速度
24、接近于两反接制动时,由于转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速,所以定子绕组中流过的反接制动电流相倍的同步转速,所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接启动时电流的两倍,因此当于全电压直接启动时电流的两倍,因此反接制动特点反接制动特点是制动迅速,效果好,但冲击大,通常仅适用于是制动迅速,效果好,但冲击大,通常仅适用于10kW以以下的小容量电动机。下的小容量电动机。为了减小冲击电流,通常要求在电为了减小冲击电流,通常要求在电动机主电路中串接一定的电阻以限制反接制动电流,这动机主电路中串接一定的电阻以限制反接制动电流,这个电阻称为反接制动电阻。反接制动电阻的接线方法有个电阻称为反接制
25、动电阻。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法,采用对称电阻接法可以在限制对称和不对称两种接法,采用对称电阻接法可以在限制制动转矩的同时,也限制了制动电流,而采用不对称制制动转矩的同时,也限制了制动电流,而采用不对称制动电阻的接法,只是限制了制动转矩,未加制动电阻的动电阻的接法,只是限制了制动转矩,未加制动电阻的那一相,仍具有较大的电流。反接制动的另一要求是在那一相,仍具有较大的电流。反接制动的另一要求是在电动机转速接近于零时,及时切断反相序电源,以防止电动机转速接近于零时,及时切断反相序电源,以防止反向再启动。反向再启动。v(一一)单向反接制动的控制线路单向反接制动的控制线路反接制动的
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- 关 键 词:
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