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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)計基礎(chǔ),一、本課程的性質(zhì)與任務(wù) 本課程是一門實用性很強(qiáng)的專業(yè)課。主要內(nèi)容是以電動機(jī)或其他執(zhí)行電器為控制對象，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)計方法。 目前，根據(jù)中國當(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)過程和控制要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。 （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。,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，從手動控制發(fā)展到自動控制；在控制功能上，從單一功能發(fā)展到多種功能；在實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)及自動控制系統(tǒng) （3）可編程序控制器 （4）計算機(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（機(jī)械力、電動力和其它物理量）自動或手動接通和斷開電路,實現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護(hù)、檢測、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。 按動作方式分為自動切換電器和非自動切換電器。 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： 由檢測部分（電磁機(jī)構(gòu)）與執(zhí)行部分（觸頭系統(tǒng)）組成。 檢測部分的作用：接受外界信號并進(jìn)行物理量的
4、轉(zhuǎn)換、放大。 執(zhí)行部分的作用：根據(jù)檢測部分的輸出執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而接通或分?jǐn)嗑€路，實現(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，靜觸頭脫離接觸時，由于電場的存在，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，又延長了電路的分?jǐn)鄷r間，所以必須迅速消除。 常用的滅弧方法： 1）迅速增大電
5、弧長度。 2） 冷卻。,BACK,第二節(jié) 接觸器,接觸器是一種用來頻繁地接通和斷開(交、直流)負(fù)荷電流的電磁式自動切換電器，主要用于控制電動機(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，同時帶動動觸頭移動，使常閉觸
6、頭打開，常開觸頭閉合。當(dāng)線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時，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，斷開電路或解除互鎖。,3.接觸器的符號,(a) 線圈 (b) 主觸常開、常閉觸點 (c) 輔助常開、常閉觸點 接觸器的符號,BACK,第三節(jié) 繼電器,繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化來接通或斷開控制電路，實現(xiàn)自動控制和保護(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觸點系統(tǒng),電磁式繼電器的種類：,1. 電磁式電流繼電器：觸點的動作與線圈的電流大小有關(guān)的繼電器稱為電流繼電器，可分為過電流繼電器和欠電流繼電器。,2. 電磁式電壓繼電器：觸點的動作與線圈的電壓大小有關(guān)的繼電器稱為電壓繼電器，可分為過電壓繼電器和欠電壓繼電器。又分 為過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，但它的觸點數(shù)量較多(一般有4 對常開、4 對常閉)，觸點容量較大(額定電流為5A10A)，且動作靈敏。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸點數(shù)量或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來擴(kuò)大觸點容量(觸點并聯(lián))或觸點數(shù)量
8、，起到中間轉(zhuǎn)換的作用。,電磁式繼電器符號：,二、時間繼電器,在敏感元器件獲得信號后，執(zhí)行器件要延遲一段時間才動作的繼電器叫做時間繼電器。,時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型。 通電延時型當(dāng)有輸入信號后，延遲一定時間，輸出信號才發(fā)生變化；當(dāng)輸入信號消失后，輸出信號瞬時復(fù)原。 斷電延時型當(dāng)有輸入信號時，瞬時產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號；當(dāng)輸入信號消失后，延遲一定時間，輸出信號才復(fù)原。,1.時間繼電器的結(jié)構(gòu),(a) 通電延時型,(b) 斷電延時型,2.時間繼電器的符號,三、熱繼電器,1雙金屬片固定支點 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 7常開觸點 8復(fù)位調(diào)節(jié) 9動觸點 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：熱繼電器的常開和常閉點分別接在什么電路中？,BACK,一、低壓開關(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空氣開關(guān)，可用來分配電能、不頻繁地起動異步電動機(jī)、保護(hù)電動機(jī)及電源等，具有過載、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)簡單、使用方便、價格低廉的保護(hù)電器。主要用作電路或用電設(shè)備的短路保護(hù)，對嚴(yán)重過載也可起到保護(hù)作用。,2. 熔斷器的符號及安秒特性,四、主令電器,主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其他電器線圈，使電路接通或斷開，以達(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。,1. 控制按
10、鈕,2）符號,2）符號,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) 異步電動機(jī)降壓起動控制線路,第四節(jié) 異步電動機(jī)制動控制線路,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的接觸器、繼電器、按鈕、行程開關(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)一的工程語言即用工程圖的形式來表達(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)國家電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，用規(guī)定的圖形符號、文字符號以及規(guī)定的畫法繪制而成的。,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)電氣動作原理繪制的，用來表示電氣的工作原理，用于分析動作原理和排除故障，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際結(jié)構(gòu)、安裝情況繪制的，用來表示接線方式、電氣設(shè)備和電氣元器件的位置、接線場所的形狀和尺寸等。,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。主電路通常用粗實線畫在圖樣的左側(cè)(或上方)。 控制和輔助電路一般用細(xì)實線畫在圖樣的右側(cè)(或下
12、方)?？刂齐娐?、輔助電路要分開畫。,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出實際外形圖，而采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號和文字符號表示。,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狀態(tài)。 (2) 斷路器和隔離開關(guān)在斷開位置。 (3) 零位操作的手動控制開關(guān)在零位狀態(tài)。 (4) 機(jī)械操作開關(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，過載，短路保護(hù)電器的作用,二、多地點與多條件控制線路,三、點動、長動控制,所謂點動，指按下起動按鈕，電動機(jī)轉(zhuǎn)動；松開按鈕，
13、電動機(jī)停止運動。與之對應(yīng)的，若松開按鈕后能使電動機(jī)連續(xù)工作，則稱為長動。,四、三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路,1. “正停反”控制,2. “正反?！笨刂?只用按鈕進(jìn)行聯(lián)鎖，而不用接觸器動斷觸點之間的聯(lián)鎖，是不可靠的。,五、順序控制線路,具有多臺電動機(jī)拖動的機(jī)械設(shè)備，在操作時為了保證設(shè)備的運行和工藝過程的順利進(jìn)行，對電動機(jī)的起動、停止，必須按一定順序來控制，這就稱為電動機(jī)的順序控制。,BACK,容量大于10kW 的籠型異步電動機(jī)直接起動時，起動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)生過大的電壓降。,第三節(jié) 異步電動機(jī)降壓起動
14、控制線路,二、 星形三角形降壓起動控制電路,三、 自耦變壓器降壓起動控制電路,一、 定子串電阻降壓起動控制電路,方法：,一、 定子串電阻降壓起動控制電路,改進(jìn)后的電路:,BACK,為提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確停位，要求電動機(jī)能迅速停車，對電動機(jī)進(jìn)行制動控制。,一、 反接制動控制線路,第四節(jié) 異步電動機(jī)制動控制線路,二、能耗制動控制線路,方法：,二、能耗制動控制線路,能耗制動控制的工作原理：在三相電動機(jī)停車切斷三相交流電源的同時，將一直流電源引入定子繞組，產(chǎn)生靜止磁場。電動機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動，則轉(zhuǎn)子在靜止磁場中切割磁力線，產(chǎn)生一個與慣性轉(zhuǎn)動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的制動。,1. 能耗制動
15、控制線路,back,第三章 電氣控制線路設(shè)計基礎(chǔ),一、電氣控制線路設(shè)計的基本要求,(1) 熟悉所設(shè)計設(shè)備電氣線路的總體技術(shù)要求及工作過程，取得電氣設(shè)計的基本依據(jù)，最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝對電氣控制的要求。 (2) 優(yōu)化設(shè)計方案、妥善處理機(jī)械與電氣的關(guān)系，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用性能價格比最佳的電氣設(shè)計方案。在滿足要求的前提下，設(shè)計出簡單合理、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)計中貫徹最新的國家標(biāo)準(zhǔn)。,第一節(jié) 電氣控制設(shè)計的主要內(nèi)容,(1) 擬定電氣設(shè)計技術(shù)任務(wù)書。 (2) 提出電氣控制原理性方案及總
16、體框圖(電控裝置設(shè)計預(yù)期達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)、各種設(shè)計方案技術(shù)性能比較及實施可能性)。 (3) 編寫系統(tǒng)參數(shù)計算書。 (4) 繪制電氣原理圖(總圖及分圖)。 (5) 選擇整個系統(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(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) 編寫操作使用、維護(hù)說明書。,二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容,三、電氣控制設(shè)備的設(shè)計步驟,1. 初步設(shè)計,初步設(shè)計是研究系統(tǒng)和電氣控制裝置
17、的組成，擬訂設(shè)計任務(wù)書并尋求最佳控制方案的初步階段，以取得技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。,2. 技術(shù)設(shè)計,在通過初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，技術(shù)設(shè)計需要完成的一些技術(shù)上的任務(wù)。,3. 產(chǎn)品設(shè)計,產(chǎn)品設(shè)計是根據(jù)初步設(shè)計和技術(shù)設(shè)計最終完成的電氣控制系統(tǒng)設(shè)備的工作圖樣。,BACK,一、應(yīng)最大限度地實現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械和工藝的要求,二、控制線路應(yīng)簡單經(jīng)濟(jì),舉例,第二節(jié) 電氣設(shè)計的一般原則,3. 減少不必要的觸點以簡化線路。,4. 節(jié)約電能。,星三角降壓起動控制線路,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“競爭”與“冒險”現(xiàn)象,BACK,
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