機(jī)床電氣控制技術(shù)（用）ppt課件

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1、機(jī)床電氣控制技術(shù),（補(bǔ) 充 內(nèi) 容）,緒論,第一章 常用低壓控制電器,第二章 基本控制線路,第三章 電氣控制線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ),一、本課程的性質(zhì)與任務(wù) 本課程是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課。主要內(nèi)容是以電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行電器為控制對(duì)象，介紹繼電接觸器控制系統(tǒng)的工作原理、典型機(jī)械的電氣控制線路、電氣控制技術(shù)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 目前，根據(jù)中國(guó)當(dāng)前的情況，繼電接觸器控制系統(tǒng)仍然是工廠設(shè)備最常用的電氣控制方式，而且，低壓電器正向小型化、長(zhǎng)壽命發(fā)展，出現(xiàn)了功能多樣的電子式電器，使繼電接觸器控制系統(tǒng)性能不斷提高。因此，繼電接觸器控制在今后的電氣控制技術(shù)中仍然占有相當(dāng)重要的地位。,緒論,本課程的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生電

2、器工程應(yīng)用能力，要求如下： （1）熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)、原理、用途，具有合理選擇、使用主要控制電器的能力。 （2）熟悉掌握繼電接觸器控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有閱讀和分析繼電接觸器構(gòu)成的電氣控制線路原理圖的能力。 （3）能基本根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和控制要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 （4）熟悉典型設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，具有從事電氣設(shè)備安裝、調(diào)試、維修及管理的基本知識(shí)。,二、電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況,機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展概況,電氣控制系統(tǒng)伴隨著控制器件的發(fā)展而發(fā)展。主要表現(xiàn)為：在控制方法上，從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制；在控制功能上，從單一功能發(fā)展到多種功能；在實(shí)際操作上從緊張繁重到輕松自如。,電氣控制系統(tǒng)發(fā)展的四個(gè)階段：

3、 （1）繼電器接觸器控制系統(tǒng) （2）連續(xù)控制系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng) （3）可編程序控制器 （4）計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng),第一章 常用低壓控制電器,第一節(jié) 概述,電器的定義： 電器是根據(jù)外界信號(hào)（機(jī)械力、電動(dòng)力和其它物理量）自動(dòng)或手動(dòng)接通和斷開(kāi)電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)電路或非電對(duì)象的切換、控制、保護(hù)、檢測(cè)、變換和調(diào)節(jié)用的電氣元件或設(shè)備。,電器的種類： 按工作電壓分為高壓電器和低壓電器。 按用途分為配電電器與控制電器。 按動(dòng)作方式分為自動(dòng)切換電器和非自動(dòng)切換電器。 按工作原理可分為電磁式電器和非電量控制電器。,電器的組成： 由檢測(cè)部分（電磁機(jī)構(gòu)）與執(zhí)行部分（觸頭系統(tǒng)）組成。 檢測(cè)部分的作用：接受外界信號(hào)并進(jìn)行物理量的

4、轉(zhuǎn)換、放大。 執(zhí)行部分的作用：根據(jù)檢測(cè)部分的輸出執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而接通或分?jǐn)嗑€路，實(shí)現(xiàn)控制的目的。,吸引線圈的作用：將電能轉(zhuǎn)換成磁能，即產(chǎn)生磁通，銜鐵在電磁吸力作用下產(chǎn)生機(jī)械位移使鐵心吸合。,鐵心,銜鐵,線圈,一.電磁機(jī)構(gòu) 電磁機(jī)構(gòu)由吸引線圈、鐵心和銜鐵組成。如下圖所示。,二. 觸頭系統(tǒng) 觸頭是電器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在銜鐵的帶動(dòng)下起接通和分?jǐn)嚯娐返淖饔谩?3. 滅弧原理及裝置 電?。河|頭在通電狀態(tài)下動(dòng)，靜觸頭脫離接觸時(shí)，由于電場(chǎng)的存在，使觸頭表面的自由電子大量溢出而產(chǎn)生電弧。 電弧的存在既燒損觸頭金屬表面，降低電器的壽命，又延長(zhǎng)了電路的分?jǐn)鄷r(shí)間，所以必須迅速消除。 常用的滅弧方法： 1）迅速增大電

5、弧長(zhǎng)度。 2） 冷卻。,BACK,第二節(jié) 接觸器,接觸器是一種用來(lái)頻繁地接通和斷開(kāi)(交、直流)負(fù)荷電流的電磁式自動(dòng)切換電器，主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電容器組等設(shè)備，具有低壓釋放的保護(hù)功能，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。,一、 接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理,1. 交流接觸器的結(jié)構(gòu),交流接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置和其他輔助部件四大部分組成。結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 所示。,1動(dòng)觸頭 2靜觸頭 3銜鐵 4彈簧 5線圈 6鐵心 7墊氈 8觸頭彈簧 9滅弧罩 10觸頭壓力彈簧,2.交流接觸器的工作原理,線圈得電后，在鐵心中產(chǎn)生磁通及電磁吸力，銜鐵在電磁吸力的作用下吸向鐵心，同時(shí)帶動(dòng)動(dòng)觸頭移動(dòng)，使常閉觸

6、頭打開(kāi)，常開(kāi)觸頭閉合。當(dāng)線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時(shí)，電磁吸力小于彈簧反力，使得銜鐵釋放，觸頭機(jī)構(gòu)復(fù)位，斷開(kāi)電路或解除互鎖。,3.接觸器的符號(hào),(a) 線圈 (b) 主觸常開(kāi)、常閉觸點(diǎn) (c) 輔助常開(kāi)、常閉觸點(diǎn) 接觸器的符號(hào),BACK,第三節(jié) 繼電器,繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化來(lái)接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和保護(hù)的電器。其輸入量可以是電壓、電流等電氣量，也可以是溫度、時(shí)間、速度、壓力等非電氣量。,一、電磁式繼電器,電磁式繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器大體相同，也由鐵心、銜鐵、線圈、復(fù)位彈簧和觸點(diǎn)等部分組成。典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。,1底座 2反力彈簧 3、4調(diào)節(jié)螺釘 5非磁性墊片

7、6銜鐵 7鐵心 8極靴 9電磁線圈 10觸點(diǎn)系統(tǒng),電磁式繼電器的種類：,1. 電磁式電流繼電器：觸點(diǎn)的動(dòng)作與線圈的電流大小有關(guān)的繼電器稱為電流繼電器，可分為過(guò)電流繼電器和欠電流繼電器。,2. 電磁式電壓繼電器：觸點(diǎn)的動(dòng)作與線圈的電壓大小有關(guān)的繼電器稱為電壓繼電器，可分為過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器。又分 為過(guò)電壓繼電器和欠電壓繼電器。,3. 電磁式中間繼電器：中間繼電器的吸引線圈屬于電壓線圈，但它的觸點(diǎn)數(shù)量較多(一般有4 對(duì)常開(kāi)、4 對(duì)常閉)，觸點(diǎn)容量較大(額定電流為5A10A)，且動(dòng)作靈敏。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來(lái)擴(kuò)大觸點(diǎn)容量(觸點(diǎn)并聯(lián))或觸點(diǎn)數(shù)量

8、，起到中間轉(zhuǎn)換的作用。,電磁式繼電器符號(hào)：,二、時(shí)間繼電器,在敏感元器件獲得信號(hào)后，執(zhí)行器件要延遲一段時(shí)間才動(dòng)作的繼電器叫做時(shí)間繼電器。,時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。 通電延時(shí)型當(dāng)有輸入信號(hào)后，延遲一定時(shí)間，輸出信號(hào)才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，輸出信號(hào)瞬時(shí)復(fù)原。 斷電延時(shí)型當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，瞬時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)；當(dāng)輸入信號(hào)消失后，延遲一定時(shí)間，輸出信號(hào)才復(fù)原。,1.時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu),(a) 通電延時(shí)型,(b) 斷電延時(shí)型,2.時(shí)間繼電器的符號(hào),三、熱繼電器,1雙金屬片固定支點(diǎn) 2雙金屬片 3發(fā)熱元件 4導(dǎo)板 5補(bǔ)償雙金屬片 6常閉觸點(diǎn) 7常開(kāi)觸點(diǎn) 8復(fù)位調(diào)節(jié) 9動(dòng)觸點(diǎn) 10復(fù)位按

9、鈕 11調(diào)節(jié)旋鈕 12支撐 13壓簧 14推桿,思考：熱繼電器的常開(kāi)和常閉點(diǎn)分別接在什么電路中？,BACK,一、低壓開(kāi)關(guān),第四節(jié) 其他常用電器,二、低壓斷路器,低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，可用來(lái)分配電能、不頻繁地起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、保護(hù)電動(dòng)機(jī)及電源等，具有過(guò)載、短路、欠電壓等保護(hù)功能。,三、熔斷器,熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉的保護(hù)電器。主要用作電路或用電設(shè)備的短路保護(hù)，對(duì)嚴(yán)重過(guò)載也可起到保護(hù)作用。,2. 熔斷器的符號(hào)及安秒特性,四、主令電器,主令電器是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號(hào)的電器，用來(lái)控制接觸器、繼電器或其他電器線圈，使電路接通或斷開(kāi)，以達(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。,1. 控制按

10、鈕,2）符號(hào),2）符號(hào),back,第二章 基本控制線路,第一節(jié) 電氣控制線路的繪制,第二節(jié) 基本電氣控制線路,第三節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制線路,第四節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,第一節(jié) 電氣控制線路的繪制,電氣控制線路是由各種有觸點(diǎn)的接觸器、繼電器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成的控制線路。為了表達(dá)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原理及安裝、調(diào)試、維修等技術(shù)要求，需要用統(tǒng)一的工程語(yǔ)言即用工程圖的形式來(lái)表達(dá)，這種工程圖即是電氣圖。,常用于機(jī)械設(shè)備的電氣工程圖有3 種：電路原理圖、接線圖、元器件布置圖。電氣工程圖是根據(jù)國(guó)家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，用規(guī)定的圖形符號(hào)、文字符號(hào)以及規(guī)定的畫(huà)法繪制而成的。,一、電氣原理圖的繪

11、制原則,電路圖應(yīng)有兩種：一種是電氣原理圖，另一種是電氣安裝接線圖。,電氣原理圖是根據(jù)電氣動(dòng)作原理繪制的，用來(lái)表示電氣的工作原理，用于分析動(dòng)作原理和排除故障，而不考慮電氣設(shè)備的電氣元器件的實(shí)際結(jié)構(gòu)和安裝情況。,電氣安裝接線圖也叫電氣裝配圖，它是根據(jù)電氣設(shè)備和電氣元器件的實(shí)際結(jié)構(gòu)、安裝情況繪制的，用來(lái)表示接線方式、電氣設(shè)備和電氣元器件的位置、接線場(chǎng)所的形狀和尺寸等。,1. 電氣原理圖繪制,電氣原理圖一般分主電路和控制電路兩部分。 主電路是設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，在控制電路的控制下，根據(jù)控制要求由電源向用電設(shè)備供電。主電路通常用粗實(shí)線畫(huà)在圖樣的左側(cè)(或上方)。 控制和輔助電路一般用細(xì)實(shí)線畫(huà)在圖樣的右側(cè)(或下

12、方)?？刂齐娐贰⑤o助電路要分開(kāi)畫(huà)。,2. 元器件繪制和器件狀態(tài),電氣原理圖中的所有電氣元器件不畫(huà)出實(shí)際外形圖，而采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。,電氣原理圖中的器件狀態(tài): (1) 繼電器和接觸器的線圈處在非激勵(lì)狀態(tài)。 (2) 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)位置。 (3) 零位操作的手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)在零位狀態(tài)。 (4) 機(jī)械操作開(kāi)關(guān)和按鈕在非工作狀態(tài)或不受力狀態(tài)。 (5) 保護(hù)類元器件處在設(shè)備正常工作狀態(tài)。,BACK,第二節(jié) 基本電氣控制線路,QS低壓斷路器可以起到欠壓，失壓，過(guò)載，短路保護(hù)電器的作用,二、多地點(diǎn)與多條件控制線路,三、點(diǎn)動(dòng)、長(zhǎng)動(dòng)控制,所謂點(diǎn)動(dòng)，指按下起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；松開(kāi)按鈕，

13、電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。與之對(duì)應(yīng)的，若松開(kāi)按鈕后能使電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作，則稱為長(zhǎng)動(dòng)。,四、三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路,1. “正停反”控制,2. “正反停”控制,只用按鈕進(jìn)行聯(lián)鎖，而不用接觸器動(dòng)斷觸點(diǎn)之間的聯(lián)鎖，是不可靠的。,五、順序控制線路,具有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，在操作時(shí)為了保證設(shè)備的運(yùn)行和工藝過(guò)程的順利進(jìn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止，必須按一定順序來(lái)控制，這就稱為電動(dòng)機(jī)的順序控制。,BACK,容量大于10kW 的籠型異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)沖擊電流為額定值的47 倍，故一般均需采用相應(yīng)措施降低電壓，即減小與電壓成正比的電樞電流，從而在電路中不至于產(chǎn)生過(guò)大的電壓降。,第三節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)

14、控制線路,二、 星形三角形降壓起動(dòng)控制電路,三、 自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路,一、 定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路,方法：,一、 定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路,改進(jìn)后的電路:,BACK,為提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確停位，要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制。,一、 反接制動(dòng)控制線路,第四節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制線路,二、能耗制動(dòng)控制線路,方法：,二、能耗制動(dòng)控制線路,能耗制動(dòng)控制的工作原理：在三相電動(dòng)機(jī)停車切斷三相交流電源的同時(shí)，將一直流電源引入定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)子在靜止磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生一個(gè)與慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。,1. 能耗制動(dòng)

15、控制線路,back,第三章 電氣控制線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ),一、電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本要求,(1) 熟悉所設(shè)計(jì)設(shè)備電氣線路的總體技術(shù)要求及工作過(guò)程，取得電氣設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制的要求。 (2) 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、妥善處理機(jī)械與電氣的關(guān)系，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用性能價(jià)格比最佳的電氣設(shè)計(jì)方案。在滿足要求的前提下，設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單合理、技術(shù)先進(jìn)、工作可靠、維修方便的電路。 (3) 正確合理地選用電氣元器件，盡可能減少元器件的品種和規(guī)格，降低生產(chǎn)成本。 (4) 設(shè)計(jì)中貫徹最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。,第一節(jié) 電氣控制設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,(1) 擬定電氣設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書(shū)。 (2) 提出電氣控制原理性方案及總

16、體框圖(電控裝置設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)、各種設(shè)計(jì)方案技術(shù)性能比較及實(shí)施可能性)。 (3) 編寫(xiě)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算書(shū)。 (4) 繪制電氣原理圖(總圖及分圖)。 (5) 選擇整個(gè)系統(tǒng)的電氣元器件，提出專用元器件的技術(shù)指標(biāo)并給出元器件明細(xì)表。 (6) 繪制電控裝置總裝、部件、組件、單元裝配圖(元器件布置安裝圖)和接線圖。 (7) 標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件選用與非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件設(shè)計(jì)(包括電控箱柜的結(jié)構(gòu)與尺寸、散熱器、導(dǎo)線、支架等)。 (8) 繪制裝置布置圖、出線端子圖和設(shè)備接線圖。 (9) 編寫(xiě)操作使用、維護(hù)說(shuō)明書(shū)。,二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容,三、電氣控制設(shè)備的設(shè)計(jì)步驟,1. 初步設(shè)計(jì),初步設(shè)計(jì)是研究系統(tǒng)和電氣控制裝置

17、的組成，擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)并尋求最佳控制方案的初步階段，以取得技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。,2. 技術(shù)設(shè)計(jì),在通過(guò)初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，技術(shù)設(shè)計(jì)需要完成的一些技術(shù)上的任務(wù)。,3. 產(chǎn)品設(shè)計(jì),產(chǎn)品設(shè)計(jì)是根據(jù)初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)最終完成的電氣控制系統(tǒng)設(shè)備的工作圖樣。,BACK,一、應(yīng)最大限度地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和工藝的要求,二、控制線路應(yīng)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),舉例,第二節(jié) 電氣設(shè)計(jì)的一般原則,3. 減少不必要的觸點(diǎn)以簡(jiǎn)化線路。,4. 節(jié)約電能。,星三角降壓起動(dòng)控制線路,u1,u2,v1,v2,w1,w2,U1,v2,V1,w2,W1,u2,三、保證控制線路工作的可靠和安全,1. 正確連接電器的線圈,(a) 不合理連接 (b) 合理連接,2. 應(yīng)盡量避免電器依次動(dòng)作的現(xiàn)象,(a) 不合理接線 (b) 合理接線,3. 避免出現(xiàn)寄生電路,4. 避免發(fā)生觸點(diǎn)“競(jìng)爭(zhēng)”與“冒險(xiǎn)”現(xiàn)象,BACK,