項(xiàng)目1數(shù)控機(jī)床電氣控制基礎(chǔ)知識(shí)

本章要點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床常用低壓電器的功能、技術(shù)參數(shù)；常用低壓電器的圖形文字符號(hào)及使用方法；組成電氣控制線路的基本規(guī)律；三相異步電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)介紹；數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的畫法規(guī)則；自鎖及正反轉(zhuǎn)控制規(guī)律的典型應(yīng)用。技能目標(biāo)

熟悉數(shù)控機(jī)床常用低壓電器分類和用途;掌握低壓斷路器、熔斷器、繼電器、接觸器、主令電器圖形與文字符號(hào)的使用方法；掌握電氣原理圖的畫法規(guī)則；理解數(shù)控機(jī)床電氣控制線路的基本規(guī)律；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)控制電路；通過兩個(gè)典型的實(shí)操訓(xùn)練項(xiàng)目來進(jìn)一步理解和掌握理論內(nèi)容。1.1數(shù)控機(jī)床常用低壓電器1.1.1低壓電器概述1.1.2低壓斷路器1.1.3接觸器1.1.4繼電器1.1.5熔斷器1.1.6主令電器1.1.7變壓器

1.1.1低壓電器概述

電器是指對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用的電工器械。

低壓電器指工作在交流50HZ，額定電壓1200V，或直流電壓1500V及以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器。

1.低壓電器的分類按工作原理分類依據(jù)電磁感應(yīng)原理來工作的電器，如交直流接觸器、各種電磁式繼電器等。電磁式電器電器的工作是靠外力或某非電物理量的變化而動(dòng)作的電器，如刀開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕、速度繼電器壓力繼電器、溫度繼電器等?？刂齐娖?.電磁式低壓電器的基本結(jié)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)觸頭系統(tǒng)滅弧裝置基本結(jié)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)由鐵心銜鐵勵(lì)磁線圈等幾部分組成常用的磁路結(jié)構(gòu)1-銜鐵2-鐵心3-線圈滅弧裝置作用：用來迅速熄滅主觸點(diǎn)在分?jǐn)嚯娐窌r(shí)所產(chǎn)生的電弧，保護(hù)觸點(diǎn)不受電弧灼傷，并使分?jǐn)鄷r(shí)間縮短。滅弧措施：（1）機(jī)械滅?。?）磁吹滅?。?）窄縫滅?。?)柵片滅弧柵片滅弧1-熄弧柵片2-觸點(diǎn)3-電弧

1.1.2低壓斷路器

低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器，簡(jiǎn)稱自動(dòng)開關(guān)。

QF低壓斷路器的外形圖低壓斷路器的圖形及文字符號(hào)返回1.低壓斷路器的作用和分類作用:用于電動(dòng)機(jī)和其他用電設(shè)備的電路中，在正常情況下，它可以分?jǐn)嗪徒油üぷ麟娏?；?dāng)電路發(fā)生過載、短路、失壓等故障時(shí)，它能自動(dòng)切斷故障電路，有效地保護(hù)串接于它后面的電器設(shè)備；還可用于不頻繁地接通、分?jǐn)嘭?fù)荷的電路，控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行和停止。分類：框架式（萬能式）塑料外殼式（裝置式）3.低壓斷路器的工作過程

低壓斷路器的主觸點(diǎn)靠操作機(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)合閘的。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)的鎖鉤將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置上。過流脫扣器的的線圈和過載脫扣器的熱元件與主電路串聯(lián)，欠壓脫扣器的線圈和電源并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，過流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)的鎖鉤脫開，主觸點(diǎn)斷開。當(dāng)電路過載時(shí)，過載脫扣器的熱元件發(fā)熱使雙金屬片彎曲，推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠壓脫扣器的銜鐵被釋放，也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。使斷路器觸點(diǎn)分離，從而在過流與零壓、欠壓時(shí)保證了電路及電路中設(shè)備的安全。返回

1.1.3接觸器

用來頻繁接通和斷開電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載主電路。是機(jī)床電動(dòng)機(jī)主電路中最重要的控制電器。通常分為交流接觸器和直流接觸器。

接觸器外形圖圖形符號(hào)與文字符號(hào)返回1.接觸器的工作原理

當(dāng)接觸器的勵(lì)磁線圈通電后，在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁吸力，使銜鐵吸合。由于主觸點(diǎn)支持件與銜鐵固定在一起，銜鐵吸合帶動(dòng)主觸點(diǎn)也閉合，接通主電路。與此同時(shí)，銜鐵還帶動(dòng)輔助觸電動(dòng)作，使動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電或電壓顯著降低時(shí)，電磁吸力消失或變小，銜鐵在復(fù)位彈簧的作用下打開，使主、輔觸電恢復(fù)到原來的狀態(tài)，把電路切斷。3.直流接觸器

直流接觸器與交流接觸器的工作原理相同。結(jié)構(gòu)也基本相同，不同之處是，鐵心線圈通以直流電，不會(huì)產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不發(fā)熱。為方便加工，鐵心由整塊軟鋼制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成長(zhǎng)而薄的圓筒型，與鐵心直接接觸，易于散熱。常用的直流接觸器有：CZ0、CZ18等系列。4.接觸器的選用

控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，控制直流負(fù)載則選用直流接觸器。接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。主觸點(diǎn)額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電流。吸引線圈電流種類和額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85%及以上時(shí)應(yīng)能可靠吸合。接觸器的主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)滿足控制系統(tǒng)的要求。返回1.1.4繼電器

繼電器是一種利用電流、電壓、時(shí)間、溫度等信號(hào)的變化來接通或斷開所控制的電路，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或完成保護(hù)任務(wù)的自動(dòng)電器。繼電器和接觸器的工作原理一樣，主要區(qū)別在于，接觸器的主觸點(diǎn)可以通過大電流，而繼電器的觸點(diǎn)只能通過小電流。所以繼電器只能用于控制電路中。返回2.電流繼電器

根據(jù)輸入電流大小而動(dòng)作的繼電器。使用時(shí)，電流繼電器的線圈和被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，其線圈匝數(shù)少而線徑粗、阻抗小、分壓小，不影響電路正常工作。

按用途分為過電流繼電器：當(dāng)電路發(fā)生短路及過流時(shí)立即切斷電路欠電流繼電器：當(dāng)電路電流過低時(shí)立即切斷電路I＞KII＜KIa)過電流繼電器線圈b)欠電流繼電器線圈c)動(dòng)合觸點(diǎn)d)動(dòng)斷觸點(diǎn)3.中間繼電器

中間繼電器和接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理大致相同。主要區(qū)別：接觸器的主觸點(diǎn)可以通過大電流；繼電器的體積和觸點(diǎn)容量小，觸點(diǎn)數(shù)目多，且只能通過小電流。所以，繼電器一般用于機(jī)床的控制電路中。KAKAKA線圈常開觸頭常閉觸頭熱繼電器主要參數(shù)及常用型號(hào)主要參數(shù)1.熱繼電器額定電流：指可以安裝的熱元件的最大整定電流2.相數(shù)3.熱元件額定電流：指熱元件的最大整定電流。4.整定電流：指長(zhǎng)期通過熱元件而不引起熱繼電器動(dòng)作的最大電流。按電動(dòng)機(jī)額定電流整定。5.調(diào)節(jié)范圍：是指手動(dòng)調(diào)節(jié)整定電流的范圍。常用的熱繼電器有JR0、JR14、JR15、JR16、R20等系列。熱繼電器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)可查閱有關(guān)資料。熱繼電器的選擇1）根據(jù)實(shí)際要求確定熱繼電器的結(jié)構(gòu)類2）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定熱繼電器的型號(hào)、熱元件的電流等級(jí)和整定電流。a)熱元件b)動(dòng)斷觸點(diǎn)FR返回5.時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器是從得到輸入信號(hào)(線圈通電或斷電)起，經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)后觸頭才動(dòng)作的繼電器。適用于定時(shí)控制。按工作原理分空氣阻尼式電磁式電動(dòng)式電子式等。按延時(shí)方式分通電延時(shí)型斷電延時(shí)型數(shù)控機(jī)床中一般由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制。時(shí)間繼電器的文字符號(hào)和圖形符號(hào)a)b)c)d)e)f)g)h)i)KTKTKTKTKTKTKTKT一般線圈符號(hào)b)通電延時(shí)線圈c)斷電延時(shí)線圈d)延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)e)延時(shí)斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)f)延時(shí)斷開的動(dòng)合觸點(diǎn)g)延時(shí)閉合的動(dòng)斷觸點(diǎn)h)瞬時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)i)瞬時(shí)動(dòng)斷觸點(diǎn)返回1.1.5熔斷器

用于低壓線路中的短路保護(hù)。常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。FU熔斷器的選擇1.根據(jù)線路的要求、使用場(chǎng)合和安裝條件選擇熔斷器類型。2.熔斷器額定電壓應(yīng)大于或等于線路的工作電壓。3.熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。4.熔體額定電流的選擇1）電路上、下兩級(jí)都裝設(shè)熔斷器時(shí)，為使兩級(jí)保護(hù)相互配合良好，兩極熔體額定電流的比值不小于1.6：1。2）用于電爐、照明等電阻性負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流等于或稍大于電路的工作電流。3）保護(hù)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，考慮電動(dòng)機(jī)沖擊電流的影響，熔體的額定電流按下式計(jì)算：IfN≥（1.5～2.5）IN式中：IfN---熔體額定電流；IN---電動(dòng)機(jī)額定電流4）保護(hù)多臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，若各臺(tái)電動(dòng)機(jī)不同時(shí)起動(dòng)，則應(yīng)按下式計(jì)算：IfN≥（1.5～2.5）INmax+∑IN返回1.1.6主令電器

主令電器是用來發(fā)布命令、改變控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的電器。主要有控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)開關(guān)等。1.控制按鈕

按鈕的外形圖和結(jié)構(gòu)常用于接通和斷開控制電路。(a)外形圖常閉觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)(b)結(jié)構(gòu)按鈕圖形符號(hào)和文字符號(hào)SBSBSB動(dòng)合（常開）觸頭動(dòng)斷（常閉）觸頭復(fù)合觸頭按鈕的選擇應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合、控制電路所需觸點(diǎn)數(shù)目及按鈕顏色等要求選用。

數(shù)控機(jī)床上的按鈕站一般用：紅色表示停止和急停；綠色表示起動(dòng)；黑色表示點(diǎn)動(dòng)；藍(lán)色表示復(fù)位；另外還有黃、白等顏色，供不同場(chǎng)合使用。2.行程開關(guān)

未撞擊撞擊行程開關(guān)結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。行程開關(guān)的選擇在選擇行程開關(guān)時(shí)，應(yīng)根據(jù)被控制電路的特點(diǎn)、要求、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件和觸點(diǎn)數(shù)量等因素進(jìn)行考慮。常用的行程開關(guān)有LX19、LX31、LX32、JLXK1等系列產(chǎn)品。符號(hào)常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)常閉（動(dòng)斷）觸點(diǎn)SQSQ3、接近開關(guān)

接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它是一種非接觸型的檢測(cè)裝置。(1)作用：可以代替行程開關(guān)完成傳動(dòng)裝置的位移控制和限位保護(hù)，還廣泛用于檢測(cè)零件尺寸、測(cè)速和快速自動(dòng)計(jì)數(shù)以及加工程序的自動(dòng)銜接等。(2)特點(diǎn)：工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、重復(fù)定位精度高、靈敏度高、頻率響應(yīng)快以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。(3)分類：按工作原理分為高頻振蕩型電容型永久磁鐵型霍爾效應(yīng)型(5)常用接近開關(guān)：主要系列產(chǎn)品有LJ2、LJ6、LXJ18和35G等系列。(6)接近開關(guān)的文字符號(hào)及圖形符號(hào)a)動(dòng)合觸點(diǎn)SQb)動(dòng)斷觸點(diǎn)SQ3、組合開關(guān)

常用在機(jī)床的控制電路中，作為電源的引入開關(guān)或是自我控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和停止的控制開關(guān)等。組合開關(guān)有單極、雙極和多極之分。組合開關(guān)示意圖

由動(dòng)觸片、靜觸片、轉(zhuǎn)軸、手柄、凸輪、絕緣桿等部件組成。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)觸片分別和靜觸片保持接通和分?jǐn)唷榱耸菇M合開關(guān)在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)迅速熄弧，在開關(guān)的轉(zhuǎn)軸上裝有彈簧，能使開關(guān)快速閉合和分?jǐn)?。返?.1.7變壓器

作用：將某一數(shù)值的交流電壓變換成頻率相同但數(shù)值不同的交流電壓。1、機(jī)床控制變壓器適用于50HZ—60HZ，輸入電壓不超過交流600V的電路，常作為各類機(jī)床機(jī)械設(shè)備中一般電器的控制電源和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，局部照明及指示燈的電源。2、三相變壓器在三相交流系統(tǒng)中，三相電壓的變換一般采用三相變壓器來實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控機(jī)床中三相變壓器主要是給伺服系統(tǒng)供電。變壓器3、變壓器的選擇機(jī)床常用控制變壓器型號(hào)有：JBK系列，BK系列等。變壓器主要參數(shù)有：初級(jí)電壓；次級(jí)電壓。1）根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況選擇初級(jí)額定電壓U1，再選擇次級(jí)額定電壓U2，U3……。2）根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，確定各次級(jí)繞組額定電流I1、I2……，一般繞組的額定輸出電流應(yīng)大于或等于額定負(fù)載電流。3）次級(jí)額定容量由總?cè)萘看_定?？?cè)萘克惴ǎ篜2=U2I2+U3I3+U4I4+……返回

1.2數(shù)控機(jī)床電氣控制原理圖1.2.1電氣原理圖1.2.2電氣元件布置圖及安裝接線圖1.2.1電氣原理圖

電氣控制系統(tǒng)圖：指根據(jù)國(guó)家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，用規(guī)定的電氣符號(hào)、圖線來表示系統(tǒng)中各電氣設(shè)備、裝置、元器件的連接關(guān)系的電氣工程圖。電氣控制系統(tǒng)圖包括：1、電氣原理圖2、電器元件布置圖3、電氣安裝接線圖電氣原理圖：表示電流從電源到負(fù)載的傳送情況和各電氣元件的動(dòng)作原理及相互關(guān)系，而不考慮各電器元件實(shí)際安裝的位置和實(shí)際連線情況。1.文字符號(hào)與圖形符號(hào)(1)文字符號(hào)用來表示電氣設(shè)備、裝置、元器件的名稱、功能、狀態(tài)和特征的字符代碼。例如，F(xiàn)R表示熱繼電器。(2)圖形符號(hào)用來表示一臺(tái)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。例如，“～”表示交流，表示電阻等。

國(guó)家電氣圖用符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)GB/T4728規(guī)定了電氣簡(jiǎn)圖中圖形符號(hào)的畫法，該標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)GB/T6988于1997年1月1日正式開始執(zhí)行。2.電氣原理圖繪制規(guī)則電路圖應(yīng)按主電路、控制電路、照明電路、信號(hào)電路分開繪制。直流和單相電源電路用水平線畫出，一般畫在圖樣上方，相序自上而下排列。中性線（N）和保護(hù)接地線（PE）放在相線之下。主電路與電源電路垂直畫出?？刂齐娐放c信號(hào)電路垂直畫在兩條水平電源線之間。耗電元件（如電器的線圈，電磁鐵，信號(hào)燈等）直接與下方水平線連接?？刂朴|點(diǎn)連接在上方水平線與耗電元件之間。當(dāng)圖形垂直放置時(shí)，各元器件觸點(diǎn)圖形符號(hào)以“左開右閉”繪制。當(dāng)圖形為水平放置時(shí)以“上閉下開”繪制。電氣原理圖繪制規(guī)則主電路用粗線條畫在左邊；控制電路用細(xì)線條畫在右邊。電器元件，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。需要測(cè)試和拆、接外部引線的端子，應(yīng)用圖形符號(hào)“空心圓”表示。電路的連接點(diǎn)用“實(shí)心圓”表示。同一電器元件的各部件可不畫在一起，但文字符號(hào)要相同。若有多個(gè)同一種類的電器元件，可在文字符號(hào)后加上數(shù)字符號(hào)的下標(biāo)，如KM1、KM2等。所有按鈕、觸點(diǎn)均按沒有外力作用和沒有通電時(shí)的原始狀態(tài)畫出?？刂齐娐返姆种щ娐?，原則上按動(dòng)作順序和信號(hào)流自上而下或自左至右的原則繪制。普通車床電氣原理圖3.符號(hào)位置的索引

元件的相關(guān)觸點(diǎn)位置的索引用圖號(hào)、頁(yè)次和區(qū)號(hào)組合表示。圖08/26/B

2圖區(qū)行號(hào)，列號(hào)（無行號(hào)時(shí)只寫列號(hào)）頁(yè)次（僅一頁(yè)時(shí)可省略）圖號(hào)（只有一個(gè)多頁(yè)圖樣時(shí)，可省略）符號(hào)位置的索引

接觸器和繼電器的觸點(diǎn)位置可采用附圖的方式表示。左欄中欄右欄主觸點(diǎn)的圖區(qū)號(hào)輔助動(dòng)合觸點(diǎn)的圖區(qū)號(hào)輔助動(dòng)斷觸點(diǎn)的圖區(qū)號(hào)接觸器各欄的含義：繼電器各欄的含義：左欄右欄動(dòng)合觸點(diǎn)的圖區(qū)號(hào)動(dòng)斷觸點(diǎn)的圖區(qū)號(hào)4.電氣識(shí)圖方法與步驟

識(shí)圖方法(1)結(jié)合電工基礎(chǔ)知識(shí)識(shí)圖在掌握電工基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確、迅速地識(shí)別電氣圖。如改變電動(dòng)機(jī)電源相序，即可改變其的旋轉(zhuǎn)方向的控制。(2)結(jié)合典型電路識(shí)圖典型電路就是常見的基本電路，如電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、順序控制等。不管多復(fù)雜的電路，幾乎都是由若干基本電路組成的。因此，熟悉各種典型電路，是看懂較復(fù)雜電氣圖的基礎(chǔ)。(3)結(jié)合制圖要求識(shí)圖在繪制電氣圖時(shí)，為了加強(qiáng)圖紙的規(guī)范性、通用性和示意性，必須遵循一些規(guī)則和要求，利用這些制圖的知識(shí)能夠準(zhǔn)確地識(shí)圖。電氣識(shí)圖方法與步驟識(shí)圖步驟(1)準(zhǔn)備：了解生產(chǎn)過程和工藝對(duì)電路提出的要求；了解各種用電設(shè)備和控制電器的位置及用途；了解圖中的圖形符號(hào)及文字符號(hào)的意義。(2)主電路：首先要仔細(xì)看一遍電氣圖，弄清電路的性質(zhì)，是交流電路還是直流電路。然后從主電路入手，根據(jù)各元器件的組合判斷電動(dòng)機(jī)的工作狀可。如電動(dòng)機(jī)的起停、正反轉(zhuǎn)等。(3)控制電路:：分析完主電路后，再分析控制電路，要按動(dòng)作順序?qū)γ織l小回路逐一分析研究，然后再全面分析各條回路間的聯(lián)系和制約關(guān)系，要特別注意與機(jī)械、液壓部件的動(dòng)作關(guān)系。(4)最后閱讀保護(hù)、照明、信號(hào)指示、檢測(cè)等部分。1.2.2、電器元件布置圖和安裝接線圖電器元件布置圖詳細(xì)繪制出電氣設(shè)備、零件的安裝位置。圖中各電器代號(hào)應(yīng)與有關(guān)電路和電器清單上所有元器件代號(hào)相同。安裝接線圖是用來表明電氣設(shè)備各單元之間的接線關(guān)系。圖中表明了電氣設(shè)備外部元件的相對(duì)位置及它們之間的電氣連接，是實(shí)際安裝接線的依據(jù)。返回1.3數(shù)控機(jī)床電氣控制線路的基本規(guī)律1.