1、工程四 臥式鏜床控制 3.13.23.3電氣控制器件相關(guān)知識根本控制相關(guān)知識 3.4運用舉例 工程簡述 一、工程簡述鏜床是用于孔加工的機床，與鉆床比較，鏜床主要用于加工準確的孔和各孔間的間隔要求較準確的零件，如一些箱體零件機床主軸箱、變速箱等。鏜床的加工方式主要是用鏜刀鏜削在工件上已鑄出或已粗鉆的孔，除此之外，大部分鏜床還可以進展銑削、鉆孔、擴孔、鉸孔等加工。鏜床的主要類型有臥式鏜床、坐標鏜床、金剛鏜床、公用鏜床等，其中，以臥式鏜床運用最廣。本章引見T68型臥式鏜床的電氣控制電路。一T68型臥式鏜床的主要構(gòu)造和運動方式1主運動主運動為鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動。2進給運動進給運動包括以下4項。1鏜

2、軸的軸向進給運動。2平旋盤上刀具溜板的徑向進給運動。3主軸箱的垂直進給運動。4任務(wù)臺的縱向和橫向進給運動。3輔助運動輔助運動包括以下4項。1主軸箱、任務(wù)臺等的進給運動上的快速調(diào)位挪動。2后立柱的縱向調(diào)位挪動。3后支承架與主軸箱的垂直調(diào)位挪動。4任務(wù)臺的轉(zhuǎn)位運動。二臥式鏜床的電力拖動方式和控制要求1臥式鏜床的主運動和進給運動都用同一臺異步電動機拖動。為了順應(yīng)各種方式和各種工件的加工，要求鏜床的主軸有較寬的調(diào)速范圍，因此多采用由雙速或三速籠型異步電動機拖動的滑移齒輪有級變速系統(tǒng)。采用雙速或三速電動機拖動，可簡化機械變速機構(gòu)。目前，采用電力電子器件控制的異步電動機無級調(diào)速系統(tǒng)已在鏜床上獲得廣泛運用。

3、2鏜床的主運動和進給運動都采用機械滑移齒輪變速，為有利于變速后齒輪的嚙合，要求有變速激動。3要求主軸電動機可以正反轉(zhuǎn)；可以點動進展調(diào)整；并要求有電氣制動，通常采用反接制動。4臥式鏜床的各進給運動部件要求能快速挪動，普通由單獨的快速進給電動機拖動 一速度繼電器 速度繼電器是當轉(zhuǎn)速到達規(guī)定值時觸頭動作的繼電器。主要用于電動機反接制動控制電路中，當反接制動的轉(zhuǎn)速下降到接近零時能自動地及時切斷電源。二、電氣控制相關(guān)知識 2、速度繼電器符號及構(gòu)造二雙速異步電動機1雙速異步電動機簡介 雙速異步電動機的調(diào)速屬于異步電動機變極調(diào)速，變極調(diào)速主要用于調(diào)速性能要求不高的場所，如銑床、鏜床、磨床等機床及其他設(shè)備上，

4、所需設(shè)備簡單、體積小、質(zhì)量輕，但電動機繞組引出頭較多，調(diào)速級數(shù)少，級差大，不能實現(xiàn)無級調(diào)速。它主要是經(jīng)過改動定子繞組的銜接方法到達改動定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)，從而改動電動機的轉(zhuǎn)速。2變極調(diào)速原理 變極原理：定子一半繞組中電流方向變化，磁極對數(shù)成倍變化，如圖3-4所示。每相繞組由兩個線圈組成，每個線圈看作一個半相繞組。假設(shè)兩個半相繞組順向串聯(lián)，電流同向，可產(chǎn)生4極磁場；其中一個半相繞組電流反向，可產(chǎn)生2極磁場。圖3-4 變極調(diào)速電動機繞組展開表示圖 根據(jù)公式n1=60f/p可知，在電源頻率不變的條件下，異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比，磁極對數(shù)添加一倍，同步轉(zhuǎn)速n1下降至原轉(zhuǎn)速的一半，電動機額

5、定轉(zhuǎn)速n也將下降近似一半，所以改動磁極對數(shù)可以到達改動電動機轉(zhuǎn)速的目的。3雙速異步電動機定子繞組的結(jié)合方式圖3-5 雙速異步電動機定子繞制的結(jié)合方式當變極前后繞組與電源的接線如圖3-5所示時，變極前后電動機轉(zhuǎn)向相反，因此，假設(shè)要使變極后電動機堅持原來轉(zhuǎn)向不變，應(yīng)互換電源相序。三、根本控制相關(guān)知識 一三相異步電動機降壓啟動控制電路較大容量的籠型異步電動機大于10KW因啟動電流較大，普通都采用降壓起動方式來起動。原理：起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，起動后再將電壓恢復(fù)到額定值。常用方法：串電阻或電抗、星型三角形、自耦變壓器等。1、定子串電阻起動原理：電動機在起動時在三相定子繞組中串接電阻，使

6、電動機定子繞組電壓降低，起動終了后再將電阻短接。主電路：KM1實現(xiàn)串電阻起動，KM2實現(xiàn)全壓運轉(zhuǎn)。KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRMSB2SB1FRKM1KTKM1 KM2 KTa控制線路：1、根本原理：用時間繼電器KT控制KM1、KM2切換。2、KM1、KM2允許同時吸合，但是電動機正常運轉(zhuǎn)后，普通應(yīng)該將KM1釋放，以降低運轉(zhuǎn)損耗。3、圖a為KM1不退出的控制線路。4、圖b為KM1退出而KT 不退出的控制線路。5、圖c為KM1、KT都退出的控制線路SB2SB1FRKM1KTKM1 KM2 KT圖a起動完成后KM1不退出，缺乏之處：運轉(zhuǎn)損耗大圖b-1 KM1退出而KT 不退出問題：

7、KT延時觸點切換能否可行？切換要求：起動過程平穩(wěn)，減少沖擊。對于主觸點要求：KM2 先閉合 KM1 后斷開KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRMSB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKT 圖b-1 KM1退出而KT 不退出KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊KT常開延時觸點和KM常閉觸點平穩(wěn)切換！SB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKTSB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKT圖b-2 KM1退出而KT 不退出SB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKT SB2按下，KM1動作電機降壓起動；KT繞組上電開場計時，KT延時時間到，K

8、T延時閉合的常開觸點閉合KM2線圈上電，KM2主觸點閉合電機全壓起動。KM2延時斷開的常閉觸點斷開KM1線圈失電KM主觸點斷開降壓起動回路斷開。KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRM問題：假設(shè)要求切換時確保KM2先斷開KM1后閉合，圖b-1能否可靠，為進一步添加可靠性應(yīng)怎樣做？方法：用KM1的常閉觸點替代KT延時常開觸點。圖2-8b-1 KM1退出而KT 不退出KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊SB2SB1FRKM1KM1 KM2 KTKTKTKM1 KM2 KTSB2SB1FRKTKTKT切換順序比較SB2SB1FRKTKM2KM1 KM2 KTKTSB

9、2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKTSB2SB1FRKM1KM1 KM2 KTKTKTKM2先通電,KM1后斷電； KM1,KM2同時切換； KM1先斷電,KM2后通電 圖b-2KM1退出帶來的自鎖回路的改動， 采用KA觸點擴展 采用KT瞬時動作觸點SB2SB1FRKTKM1 KM2 KTKTKM2SB2SB1FRKTKM1 KM2 KT KAKAKM2自鎖回路的轉(zhuǎn)換SB2SB1FRKM1 KT KM2KTKM2KM2KM1圖c退出KTSB2SB1FRKTKM2KM1KM2KM1 KM2 KT 圖b-3KM1退出帶來的自鎖回路的改動，采用KM1、KM2觸點切換4.1.2星形三角形啟動的

10、控制 這一線路的設(shè)計思想仍是按時間原那么控制啟動過程，所不同的是啟動時將電動機定子繞組接成星形，加在電動機每相繞組上的電壓為額定值的1/3，從而減小了啟動電流對電網(wǎng)的影響。待啟動后按預(yù)先整定的時間換接成三角形接法，使電動機在額定電壓下正常運轉(zhuǎn)。星形-三角形降壓啟動線路如下圖。圖 星形-三角形降壓啟動電路星形-三角形啟動的特點在于星形啟動電流只是原來三角形接法的1/3，啟動電流特性好、構(gòu)造簡單、價錢低。 缺陷：是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為原來三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差，因此本線路適用于電網(wǎng)電壓380V，額定電壓660/380V，用于Y/接法的電動機輕載啟動的場所。 4.1.3 串自耦變壓器啟動的控

11、制線路串自耦變壓器降壓啟動的控制線路如下圖。這一線路的設(shè)計思想和串電阻啟動線路根本一樣，也是采用時間繼電器完成按時動作，所不同是啟動時串入自耦變壓器，啟動終了時自動切除。定子串自耦變壓器降壓啟動控制線路串聯(lián)自耦變壓器啟動和串電阻啟動相比，其優(yōu)點是在同樣的啟動轉(zhuǎn)矩時，對電網(wǎng)的電流沖擊小，功率損耗小。 缺陷：是自耦變壓器相對電阻構(gòu)造復(fù)雜，價錢較高。這種線路主要用于啟動較大容量的電動機，以減小啟動電流對電網(wǎng)的影響。二雙速電動機調(diào)速控制雙速電動機控制電路如下圖 低速控制任務(wù)原理：合上電源開關(guān)QS，按下低速按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，其自鎖和互鎖觸點動作，實現(xiàn)對KM1線圈的自鎖和對KM2、KM3線

12、圈的互鎖。主電路中的KM1主觸點閉合，電動機定子繞組作三角形結(jié)合，電動機低速運轉(zhuǎn)。 高速控制任務(wù)原理：合上電源開關(guān)QS，按下高速按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，在解除其自鎖和互鎖的同時，主電路中的KM1主觸點也斷開，電動機定子繞組暫時斷電。由于SB3是復(fù)合按鈕，動斷觸點斷開后，動合觸點就閉合，此刻接通接觸器KM2和KM3線圈。KM2和KM3自鎖和互鎖同時動作，完成對KM2和KM3線圈的自鎖及對KM1線圈的互鎖。KM2和KM3在主電路的主觸點閉合，電動機定子繞組作雙星形結(jié)合，電動機高速運轉(zhuǎn)。三三相異步電動機制動控制電路電動機制動，迅速停車或準確定位。機械制動 電氣制動能耗制動控制電路主電路(a

13、)(b)能耗制動控制電路：三相籠型異步電動機切斷三相電源的同時，定子繞組接通直流電源，轉(zhuǎn)子原來儲存的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，耗費在轉(zhuǎn)子回路的電阻上，轉(zhuǎn)速為零時再將其切除。主電路：變壓器TC和整流器VR提供制動直流電源，KM2為制動接觸器?？刂齐娐?a)：手動控制：停車時按下SB1按鈕，制動終了時放開。電路簡單，操作不便?？刂齐娐?b)：根據(jù)電動機帶負載制動過程時間長短設(shè)定時間繼電器KT的定時值，實現(xiàn)制動過程的自動控制。能耗制動控制電路特點：制動作用強弱與通入直流電流的大小和電動機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，在同樣的轉(zhuǎn)速下電流越大制動作用越強，電流一定時轉(zhuǎn)速越高制動力矩越大。取直流電流為電動機空載電流的34倍，過大會

14、使定子過熱?？烧{(diào)理整流器輸出端的可變電阻RP，得到適宜的制動電流。 反接制動控制電路：停車時，首先切換電動機定子繞組三相電源相序，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，因此起制動作用。電動機的轉(zhuǎn)速下降接近零時，及時斷開電動機的反接電源。反接制動控制電路主電路(a)(b)控制電路(a)：電動機運轉(zhuǎn)后速度繼電器BV的動合觸點已閉合，為制動做好預(yù)備，串聯(lián)KM1的動斷觸點限制BV對系統(tǒng)的干擾。 存在問題：停車期間，用手轉(zhuǎn)動機床主軸調(diào)整工件，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨著轉(zhuǎn)動，一旦到達速度繼電器動作值，接觸器KM2得電，電動機接通電源發(fā)生制動作用，不利于調(diào)整。 控制電路(b)：復(fù)合停頓按鈕SB1動合觸點上并聯(lián)KM2的自鎖

15、觸點。用手轉(zhuǎn)動電動機軸時，不按停頓按鈕SB1，KM2就不會得電，電動機也就不會反接于電源。反接制動電流約為起動電流的兩倍，主電路制動回路中串入限流電阻R，防止制動時對電網(wǎng)的沖擊和電動機繞組過熱。電動機容量較小且制動不是很頻繁的正反轉(zhuǎn)控制電路中，為簡化電路，可以不加限流電阻。反接制動能耗制動反接制動：制動顯著，有沖擊，能量耗費較大。能耗制動：制動準確、平穩(wěn)、能量耗費小。制動力較弱，需求直流電源。四、運用舉例 一三相異步電動機正反轉(zhuǎn)降壓啟動控制1任務(wù)義務(wù)有一臺皮帶運輸機，由一臺電動機拖動，電動機功率為7.5kW、380V、接法，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，控制要求如下，完成其控制電路的設(shè)計與安裝

16、。1系統(tǒng)啟動平穩(wěn)且啟動電流應(yīng)較小，以減小對電網(wǎng)的沖擊。2系統(tǒng)可實現(xiàn)延續(xù)正反轉(zhuǎn)。3有短路、過載、失壓和欠壓維護。2義務(wù)分析1啟動方案確實定。消費機械所用電動機功率為7.5kW，接法，因此在綜合思索性價比的情況下，選用降壓啟動方法實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。啟動時間由時間繼電器設(shè)定。2電路維護的設(shè)置。根據(jù)控制要求，過載維護采用熱繼電器實現(xiàn)，短路維護采用熔斷器實現(xiàn)，由于采用接觸器繼電器控制，所以具有欠壓和失壓維護功能。3根據(jù)正反向降壓啟動指點思想，設(shè)計本工程的控制流程，詳細如下：3義務(wù)虛施1正反向降壓啟動控制電路的設(shè)計。 根據(jù)任務(wù)流程圖設(shè)計相應(yīng)的控制電路圖，如下圖。 根據(jù)圖正反向降壓啟動控制電路原理圖，畫出元件的

17、安裝布置圖及接線圖如下圖。電氣原理圖如下二雙速異步電動機低速啟動高速運轉(zhuǎn)電氣控制線路1任務(wù)義務(wù)某臺/接法的雙速異步電動機需求施行低速、高速延續(xù)運轉(zhuǎn)和低速點動混合控制，且高速需求采用分級啟動控制，即先低速啟動，然后自動切換為高速運轉(zhuǎn)，試設(shè)計出能實現(xiàn)這一要求的電路圖。2設(shè)計電路原理圖3任務(wù)原理分析線路任務(wù)原理如下所述。1低速運轉(zhuǎn)：合上電源開關(guān)QS，按下低速啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電并自鎖，KM1的主觸點閉合，電動機M的繞組銜接成形并以低速運轉(zhuǎn)。按下低速點動按鈕SB3，實現(xiàn)低速點動控制。2低速啟動，高速運轉(zhuǎn)：合上電源開關(guān)QS，按下高速啟動按鈕SB4，中間繼電器線圈KA得電并自鎖，KA的常開

18、觸點閉合使接觸器KM1線圈得電并自鎖，電動機M銜接成形低速啟動；按鈕SB4，使時間繼電器KT線圈同時得電吸合，經(jīng)過一定時間后，KT延時動斷觸點分斷，接觸器KM1線圈失電釋放，KM1主觸點斷開，KT延時動合觸點閉合，接觸器KM2、KM3線圈得電并自鎖，KM2、KM3主觸點同時閉合，電動機M的繞組銜接成形并以高速運轉(zhuǎn)。3按下停頓按鈕SB1使電動機停頓。三三相異步電動機可逆反接制動控制線路電路任務(wù)過程如下：合上開關(guān)QS，按下正向啟動按鈕SB2KM1通電自鎖，主回路中電動機兩相串電阻啟動當轉(zhuǎn)速上升到速度繼電器動作值時，KV-1閉合，KM3線圈通電，主回路中KM3主觸點閉合短接電阻，電動機進入全壓運轉(zhuǎn)需

19、求停車時，按下停頓按鈕SB1，KM1斷電解除自鎖。電動機斷開正相序電源SB1動合觸點閉合，使KA3線圈通電KA3動斷觸點斷開，使KM3線圈堅持斷電；KA3動合觸點閉合，KA1線圈通電，KA1的一對動合觸點閉合使KA3堅持繼續(xù)通電，另一對動合觸點閉合使KM2線圈通電，KM2主觸點閉合，主回路中，電動機串電阻進展反接制動反接制動使電動機轉(zhuǎn)速迅速下降，當下降到KV的釋放值時，KV-1斷開，KA1斷電KA3斷電、KM2斷電，電動機斷開制動電源，反接制動終了。雙速電動機主軸旋轉(zhuǎn)及常速進給的動力，同時還帶動光滑油泵 一主電路各進給運動的快速挪動的動力 制動、點動及主軸和進給的變速激動時串入 五、T68型臥

20、式鏜床電氣控制線路分析 二控制電路1.主電動機控制 相關(guān)行程開關(guān)的觸點 正常工作時 變速時變速后手柄推不上時 主軸變速 SQ3（49）+ SQ3（313）+ SQ5（1415）+ 進給變速 SQ4（910）+ SQ4（313）+ SQ6（1415）+ 主軸和進給變速行程開關(guān)SQ3SQ6形狀表 1. M1的正反轉(zhuǎn)控制二控制電路以正轉(zhuǎn)低速為例。反轉(zhuǎn)分析類似2M1的高速運轉(zhuǎn)控制二控制電路假設(shè)手柄置于高速那么SQ7閉合KT通電，低速起動一段時間后從KM4切換至KM5(高速)3.M1的停車制動二控制電路以原為正轉(zhuǎn)高速為例。其他分析類似3.M1的停車制動二控制電路以原為正轉(zhuǎn)高速為例。其他分析類似轉(zhuǎn)速下降到

21、復(fù)歸值4M1的點動控制二控制電路接觸器不能自鎖 5.主軸的變速控制二控制電路以原為正轉(zhuǎn)低速為例。其他分析類似斷開拉出手柄推回后，SQ3動作，KM1/KM3/KM4重新通電，M1重新起動6.主軸的變速激動 二控制電路變速時，假設(shè)齒輪未嚙合好，手柄推不上，處于圖中的位置。兩條支路交替導(dǎo)通，電動機低速激動直到嚙合好。交替導(dǎo)通 7進給變速控制二控制電路與上述主軸變速控制的過程根本一樣，只是在進給變速控制時，拉動的是進給變速手柄，動作的行程開關(guān)是SQ4和SQ6。8快速挪動電動機M2的控制二控制電路扳動快速操作手柄時，將壓合行程開關(guān)SQ8或SQ9，接觸器KM6或KM7通電，實現(xiàn)M2快速正轉(zhuǎn)或快速反轉(zhuǎn) 9聯(lián)鎖維護二控制電路防止任務(wù)臺及主軸箱與主軸同時進給。當任務(wù)臺及主軸箱進給手柄在進給位置時，SQ1的觸點斷開；而當主軸的進給手柄在進給位置時，SQ2的觸點斷開 。三照明電路和指示燈電路 這種缺點普通有兩種景象：