1、 2.1 機床電氣原理圖及繪制機床電氣原理圖及繪制 2.2 三相異步電動機的啟動控制線路三相異步電動機的啟動控制線路 2.3 三相異步電動機的正、反轉控制線路三相異步電動機的正、反轉控制線路 2.4 三相異步電動機的制動控制線路三相異步電動機的制動控制線路 2.5 直流電動機控制線路直流電動機控制線路 本章小結本章小結 第第2章章 機床電氣控制的基本環(huán)節(jié)機床電氣控制的基本環(huán)節(jié)電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置 圖和電氣安裝接線圖圖和電氣安裝接線圖.2.1.1 2.1.1 電氣原理圖中的圖形符號和文字符號電氣原理圖中的圖形符號和文字符號

2、在電氣控制系統(tǒng)圖中，電器元件必須使用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號在電氣控制系統(tǒng)圖中，電器元件必須使用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號。和文字符號。2.1 2.1 機床電氣原理圖及繪制機床電氣原理圖及繪制o2.1.2 電氣原理圖 o下面結合如圖 2-1 所示某機床的電氣原理圖說明繪制電氣原理圖的基本規(guī)則和應注意的事項。 圖2-1 某機床的電氣原理圖一、繪制電氣原理圖的基規(guī)則 1.1.電氣原理圖電氣原理圖 用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關系用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關系和工作原理的圖和工作原理的圖主電路、控制電路和信號電路應分開繪出。主電路、控制電路和信號電路應分開繪出。

3、表示出各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。表示出各個電源電路的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。主電路的電源電路一般繪制成水平線，受電的動力裝置主電路的電源電路一般繪制成水平線，受電的動力裝置（電動機）及其保護電器支路用垂直線繪制在圖的左側，（電動機）及其保護電器支路用垂直線繪制在圖的左側， 控制電路用垂直線繪制在圖面的右側，控制電路用垂直線繪制在圖面的右側，原則：原則：同一電器的各元件采用同一文字符號表明。同一電器的各元件采用同一文字符號表明。所有電路元件的圖形符號，均按電器未接通電源和沒有受所有電路元件的圖形符號，均按電器未接通電源和沒有受外力作用時的狀態(tài)繪制。外力作用時的狀態(tài)繪制。 循環(huán)運動

4、的機械設備，在電氣原理圖上繪出工作循環(huán)圖。循環(huán)運動的機械設備，在電氣原理圖上繪出工作循環(huán)圖。 轉換開關、行程開關等繪出動作程序及動作位置示意圖表。轉換開關、行程開關等繪出動作程序及動作位置示意圖表。由若干元件組成具有特定功能的環(huán)節(jié)，用虛線框括起來，并標注由若干元件組成具有特定功能的環(huán)節(jié)，用虛線框括起來，并標注 出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調節(jié)器、電流繼電器等。出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調節(jié)器、電流繼電器等。電路和元件完全相同并重復出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán)電路和元件完全相同并重復出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，可以只繪出其中一個環(huán) 節(jié)的完整電路，其余的可用虛線框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字號或節(jié)的完整電路，其余的可用

5、虛線框表示，并標明該環(huán)節(jié)的文字號或環(huán)節(jié)的名稱。環(huán)節(jié)的名稱。二、圖面區(qū)域的劃分 圖面分區(qū)時，豎邊從上到下用拉丁字母表示，橫邊從左到右用阿拉伯數(shù)字分別編號。分區(qū)代號用該區(qū)域的字母和數(shù)字表示，如B3、C5。三、符號位置的索引符號位置的索引，用圖號、頁次和圖區(qū)編號的組合索引法，索引代號的組成如下所示。o在電氣原理圖中，接觸器和繼電器線圈與觸點的從屬關系，應用附圖表示。即在原理圖中相應線圈的下方，給出觸點的圖形符號，并在其下面注明相應觸點的索引代號，對未使用的觸點用“”表明。有時也可采用省去觸點圖形符號的表示法，如圖2-1圖區(qū)8中KM線圈和圖區(qū)9中KA線圈下方的是接觸器KM和繼電器KA相應觸點的位置索引

6、。四、電氣原理圖中技術數(shù)據(jù)的標注電器元件的技術數(shù)據(jù)，除在電器元件明細表中標明外，有時也可用小號字體注在其圖形符號的旁邊，如圖2-1圖區(qū)5熱繼電器FR的動作電流值范圍為4.57.2A，整定值為6.8A。圖2-2中標注的1.5mm2 、lmm2等字樣表明該導線的截面積。 2.1.3 2.1.3 電器元件布置圖電器元件布置圖機床電器元件布置圖主要由機床電氣設備布置圖、控制柜及控制板電氣機床電器元件布置圖主要由機床電氣設備布置圖、控制柜及控制板電氣設備布置圖，操縱臺及懸掛操縱箱電氣設備布置圖等組成。設備布置圖，操縱臺及懸掛操縱箱電氣設備布置圖等組成。2.1.4 2.1.4 電氣安裝接線圖電氣安裝接線圖

7、在圖中要表示出各電氣設備之間的實際接線情況，并標注出外部接線所在圖中要表示出各電氣設備之間的實際接線情況，并標注出外部接線所需的數(shù)據(jù)。在接線圖中各電器元件的文字符號、元件連接順序、線需的數(shù)據(jù)。在接線圖中各電器元件的文字符號、元件連接順序、線路號碼編制都必須與電氣原理圖一致。路號碼編制都必須與電氣原理圖一致。圖圖2-22-2是根據(jù)圖是根據(jù)圖2-12-1電氣原理圖繪制的接線圖。電氣原理圖繪制的接線圖。知識點提醒：知識點提醒：1原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分畫出：主原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分畫出：主電路就是從電源到電動機繞組的大電流通過的路徑。電路就是從電源到電動機繞組的大電流通過的路徑

8、。輔助電路包括控制回路、照明電路、信號電路及保護輔助電路包括控制回路、照明電路、信號電路及保護電路等電路等 2在原理圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，而在原理圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準來畫，文字符號也要符合國采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準來畫，文字符號也要符合國家標準。屬于同一電器的線圈和觸點，都要用同一個家標準。屬于同一電器的線圈和觸點，都要用同一個文字符號表示。當使用相同類型電器時，可在文字符文字符號表示。當使用相同類型電器時，可在文字符號后加注阿拉伯數(shù)字序號來區(qū)分。號后加注阿拉伯數(shù)字序號來區(qū)分。2.2 三相異步電動機的啟動控制線路三相異步電動機的啟動控制線路 以三

9、相感應電動機為例，其啟動方式包括全壓以三相感應電動機為例，其啟動方式包括全壓直接啟動和減壓啟動兩種方式。較大容量（大于直接啟動和減壓啟動兩種方式。較大容量（大于10kW）的電動機，因啟動電流較大（可達額定電）的電動機，因啟動電流較大（可達額定電流的流的47倍），一般采用減壓啟動方式來降低啟動倍），一般采用減壓啟動方式來降低啟動電流。電流。 2.2.1 直接啟動控制線路直接啟動控制線路一、單向全電壓啟動控制一、單向全電壓啟動控制電動機容量在電動機容量在10kW10kW以下者，一般采用全電壓直接啟動方式來啟動。普通機床上以下者，一般采用全電壓直接啟動方式來啟動。普通機床上的冷卻泵、小型臺鉆和砂輪機

10、等小容量電動機可直接用開關啟動，如圖的冷卻泵、小型臺鉆和砂輪機等小容量電動機可直接用開關啟動，如圖2-32-3（a a）所示。）所示。如圖如圖2-32-3（b b）所示為采用接觸器直接啟動的電動機單向全電壓啟動控制線路，）所示為采用接觸器直接啟動的電動機單向全電壓啟動控制線路，主電路由刀開關主電路由刀開關QSQS、熔斷器、熔斷器FUFU、接觸器、接觸器KMKM的主觸點、熱繼電器的主觸點、熱繼電器FRFR的熱元件的熱元件與電動機與電動機M M組成。組成。圖2-3 單向全電壓啟動控制線路o知識點提醒：o圖2-3所示電路保護環(huán)節(jié)有：o1短路保護。由熔斷器FU1、FU2分別實現(xiàn)主電路和控制電路的短路保

11、護。為擴大保護范圍，在電路中熔斷器應安裝在靠近電源端，通常安裝在電源開關下面。o2過載保護。由于熔斷器具有反時限保護特性和分散性，難以實現(xiàn)電動機長期過載保護，為此采用熱繼電器FR實現(xiàn)電動機的長期過載保護。當電動機長期過載時，串接在電動機定子電路中的雙金屬片因過熱變形，致使其串接在控制電路中的熱繼電器FR常閉觸頭打開，切斷KM線圈電路，電動機停止運轉，實現(xiàn)過載保護。o 3欠壓和失壓保護。當電源電壓由于某種原因嚴重欠壓或失壓時，接觸器電磁吸力急劇下降或消失，銜鐵釋放，自鎖觸頭斷開，電動機停止運轉。而當電源電壓恢復正常時，電動機不會自行啟動運轉，避免事故發(fā)生。o二、點動控制o所謂點動，即按下按鈕時電

12、動機轉動工作，松開按鈕時電動機停止工作。點動控制多用于機床刀架、橫梁、立柱等快速移動和機床對刀等場合。圖2-4列出了實現(xiàn)點動控制的幾種常見控制線路。o圖2-4（a）是基本的點動控制線路。圖2-4（b）是帶手動開關SA的點動控制線路，圖2-4（c）增加一個點動用的復合按鈕SB3，點動時用其常閉觸點斷開接觸器KM的自鎖觸點，實現(xiàn)點動控制。連續(xù)控制時，可按啟動按鈕SB2。圖2-4（d）是用中間繼電器實現(xiàn)點動的控制線路。o三、多點控制o大型機床為了操作方便，常常要求在兩個或兩個以上的地點都能進行操作。實現(xiàn)多點控制的控制線路，如圖2-5（a）所示，即在各操作地點各安裝一套按鈕，其接線原則是各按鈕的常開觸

13、點并聯(lián)連接，常閉觸點串聯(lián)連接。圖2-5 多點控制線路o2.2.2 減壓啟動控制線路o降壓啟動，就是啟動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，當電動機啟動到接近額定轉速時，再將電壓恢復到額定值。對容量較大（大于10kW）的籠型異步電動機，一般都采用降壓啟動的方式啟動。機床中最常見的降壓啟動有定子串電阻降壓啟動、星三角降壓啟動、自耦變壓器減壓啟動控制線路等。o一、定子串電阻降壓啟動控制電路o如圖2-6所示為定子串電阻降壓啟動的控制電路。o圖2-6（a）的工作原理： 合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2，KM1得電吸合并自鎖，電動機M串電阻啟動，同時時間繼電器KT得電，經(jīng)延時，KM2得電動作，KM2主觸

14、頭閉合，將主電路電阻R短路，電動機全壓運行。該電路中，在電動機正常運行期間，接觸器KM1、時間繼電器KT一直處于有電狀態(tài)，這是不經(jīng)濟的。為了減少電器不必要的通電時間，延長其使用壽命，此電路可改為如圖2-6（b）形式。圖2-6 定子串電阻降壓啟動控制電路o二、星形三角形減壓啟動控制線路o凡是正常運行時定子繞組接成三角形的三相異步電動機，都可采用星形三角形減壓啟動方法。啟動時，定子繞組首先接成星形，啟動電壓為三角形直接啟動電壓的，啟動電流為三角形直接啟動電流的。經(jīng)一段延時后，待轉速上升到接近額定轉速時再接成三角形。 如圖2-7所示為容量在13kW以上的電動機所采用的由三個接觸器換接的星形三角形減壓

15、啟動控制線路。圖2-7 三個接觸器組成的星形三角形減壓啟動控制線路 o 容量在13kW以下的電動機，可采用圖2-8所示由兩個接觸器換接的星形三角形減壓啟動器控制線路。其工作原理與圖2-7基本相同，星形三角形的換接是由接觸器KM2來實現(xiàn)的，啟動過程可自行分析。圖2-8 兩個接觸器換接的星形三角形減壓啟動器控制線路o三、自耦變壓器減壓啟動控制線路o對于容量較大的正常運行時定子繞組接成星形的籠形異步電動機，可采用自耦變壓器降低電動機的啟動電壓。如圖2-9所示為自耦變壓器減壓啟動控制線路。圖2-9 自耦變壓器減壓啟動控制線路 o2.3 三相異步電動機的正、反轉控制線路o一、電動機“正停反”控制線路o如

16、圖2-10（a）所示的控制線路中，兩個接觸器的常閉觸點KM1、KM2起互鎖作用，即當一個接觸器通電時，其常閉觸點斷開，使另一個接觸器線圈不能通電。因此在做電動機的換向操作時，必須先按停止按鈕SB1才能反方向啟動，故常稱為“正停反”控制線路。圖2-10 三相異步電動機的正反轉控制線路o二、電動機“正反停”控制線路o控制線路如圖2-10（b）所示。當按下SB2（或SB3）時，首先是按鈕的常閉觸點斷開使KM2（或KM1）斷電釋放，然后是按鈕的常開觸點閉合使KM1（或KM2）通電吸合，電動機反方向運轉。本電路由于電動機運轉時可按反轉啟動按鈕直接換向，常稱為“正反?！笨刂凭€路。o2.3.2 正、反轉行程

17、控制線路o一、單臺電動機行程控制線路o如圖2-11所示為利用行程開關實現(xiàn)的電動機正反轉自動循環(huán)控制線路，機床工作臺的往返循環(huán)由電動機驅動，當運動到達一定的行程位置時，利用擋塊壓行程開關（替代了人按按鈕）來實現(xiàn)電動機正反轉的。圖2-11 單臺電動機行程控制線路o二、兩臺電動機行程控制線路o如圖2-12所示為兩個動力頭的行程控制線路，它是由行程開關來實現(xiàn)動力頭往復運動的。圖2-12 兩臺電動機行程控制線路o2.3.3 雙速電動機的高低速控制線路o采用雙速電動機能簡化齒輪傳動的變速箱，在車床、磨床、鍵床等機床中應用很多。雙速電動機是通過改變定子繞組接線的方法，以獲得兩個同步轉速。電流方向如圖2-13

18、（a）中虛線箭頭所示，磁場具有四個極（即兩對極），電動機為低速。電流方向如圖2-13（b）中實線箭頭所示，磁場變?yōu)閮蓚€極（即一對極），電動機為高速。圖2-13 4/2極雙速電動機定子繞組接線示意圖o如圖2-14所示為雙速電動機采用復合按鈕連鎖的高、低速直接轉換的控制線路，按下低速啟動按鈕SB2，接觸器KM1通電吸合，電動機定子繞組接成三角形，電動機以低速運轉。若按下高速啟動按鈕SB3，則KM1斷電釋放，并接通KM2和KM3，電動機定子繞組接成雙星形，電動機以高速運轉。圖2-14 雙速電動機的控制線路o知識點提醒：o1在生產(chǎn)過程中，往往要求電動機能實現(xiàn)正、反兩個方向的轉動。由三相異步電動機的工作

19、原理可知，只要將電動機接到三相電源中的任意兩根連線對調，即可使電動機反轉。為此，需要用兩只交流接觸器就能實現(xiàn)這一要求。o2在正、反轉控制線路中需要互鎖控制。其定義可以設定為：在甲接觸器線圈電路中串入乙接觸器常閉觸點，同理在乙接觸器線圈電路中串入甲接觸器常閉觸點，使甲乙接觸器不能同時通電。o2.4 三相異步電動機的制動控制線路 制動方法一般分為機械制動和電氣制動兩大類。機械制動是用機械抱閘、液壓制動器等機械裝置制動。電氣制動實質上是在電動機停車時產(chǎn)生一個與轉子原來轉動方向相反的制動轉矩，迫使電動機迅速停車。下面介紹機床上常用的電氣制動控制線路，即能耗制動和反接制動。o2.4.1 能耗制動控制線路

20、 能耗制動是在電動機按停止按鈕切除三相電源的同時，定子繞組接通直流電源，產(chǎn)生靜止磁場，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁制動轉矩而制動的。o如圖2-15所示為按能耗制動時間控制原則用時間繼電器進行控制的單向能耗制動控制線路。圖2-15 能耗制動時間控制原則用時間繼電器進行控制的單向能耗制動控制線路如圖2-16所示為按能耗制動速度原則用速度繼電器控制的單向能耗制動控制線路。o能耗制動的優(yōu)點：是制動準確、平穩(wěn)、能量消耗小。缺點是需要一套整流設備，故適用于要求制動平穩(wěn)、準確和啟動頻繁的容量較大的電動機。o2.4.2 反接制動控制線路o反接制動控制線路：反接制動是停車時利用改變電動機定子繞組中

21、三相電源的相序，產(chǎn)生與轉動方向相反的轉矩而起制動作用的。o如圖2-17所示為電動機單向反接制動控制線路。圖2-17 電動機單向反接制動控制線路 o知識點提醒：o1速度繼電器的動作轉速一般不低于120r/min，復位轉速約在100r/min以下，工作時允許的轉速高達10003900r/min。由速度繼電器的正轉和反轉切換觸點的動作來反映電動機轉向和速度的變化。速度繼電器常用于對電動機的反接制動。o2制動方法一般分為機械制動和電氣制動兩大類。常用的電氣制動控制方法，即能耗制動和反接制動。 o2.5 直流電動機控制線路o2.5.1 直流電動機啟動控制線路 如圖2-18所示為直流電動機電樞串二級電阻按

22、時間原則啟動的控制電路。圖2-18 直流電動機電樞串二級電阻按時間原則啟動的控制電路o2.5.2 直流電動機的正、反轉控制線路o直流電動機的轉動方向是由電樞電流和勵磁電流的磁場相互作用來確定的。因此，改變直流電動機轉動方向的方法有改變電樞電流方向和改變勵磁電流方向兩種。o如圖2-19所示為改變電樞電壓極性的直流電動機正反控制電路。圖2-19 直流電動機正反轉啟動的控制電路o2.5.3 直流電動機的制動控制線路o直流電動機常用的電氣制動方法有能耗制動和反接制動兩種。o直流電動機能耗制動方法是在維持電動機勵磁不變的情況下，將正在接通電源具有較高轉速的電動機電樞繞組從電源上斷開，使電動機變?yōu)榘l(fā)電動機

23、，并與外加電阻連接成閉合回路，利用此電路產(chǎn)生的電流及轉矩使電動機快速停車的方法。因為在制動過程中，是將拖動系統(tǒng)的動能轉化為電能并以熱形式消耗在電樞電路的電阻上，所以這種方法叫能耗制動。o如圖2-20所示為直流電動機單向旋轉能耗制動控制電路，它是在圖2-18的基礎上增加制動控制電路而得到的。圖2-20中KM4為制動接觸器，KV為電壓繼電器。圖2-20 直流電動機單向旋轉能耗制動控制電路 o2.5.4 電動機的保護環(huán)節(jié)o電氣控制系統(tǒng)中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零壓和欠壓保護及弱磁保護等。一、短路保護o常用的短路保護元件有熔斷器和自動開關。o二、過載保護常用的過載保護元件是熱繼電器o三、過

24、電流保護過電流保護元件是過電流繼電器。o四、零電壓和欠電壓保護 對電網(wǎng)來說，若同時有許多電動機自行啟動會引起不允許的過電流及瞬間電網(wǎng)電壓的下降。這種為了防止電網(wǎng)失電后恢復供電時電動機自行啟動的保護叫做零壓保護。 在電源電壓降到允許值以下時，需要采用保護措施將電源切斷，這就是欠電壓保護。 o如圖2-21所示為是電動機常用保護的接線，熔斷器FU做短路保護，熱繼電器做過載保護，過電流繼電器K11、K12做過流保護，欠電壓繼電器KV做欠壓保護。圖2-21 電動機常用保護的接線o五、弱磁保護 弱磁保護是通過電動機勵磁回路串入欠電流繼電器來實現(xiàn)的，在電動機運行中，如果勵磁電流消失或降低過多，欠電流繼電器就會釋放，其觸點切斷主回路接觸器線圈的電源，使電動機斷電停車。o知識點提醒：o熟悉電氣控制系統(tǒng)中常用的保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、零壓和欠壓保護，以及弱磁保護及所采用的電器元件等。o技能訓練1 三相電動機正、反轉控制接線與調試o一、技能訓練目的o二、技能訓練線路及原