《電氣控制系統(tǒng)設(shè)計》習(xí)題解答

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1、《電氣控制系統(tǒng)設(shè)計》 習(xí)題解答 張宏偉王得勝主編 15 目錄 .3 第1章緒論 第2章常用低壓電器 6. 第3章 基本控制電路 1.2 第4章典型電氣控制系統(tǒng)分析 1.9 第5章繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計 31 第6章可編程控制器及其應(yīng)用 .36 第7章電氣調(diào)速系統(tǒng)與變頻器 .48 第1章緒論 習(xí)題與思考題 1-1什么是低壓電器？低壓電器按用途分哪幾類？低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)有哪 些?選用低壓電器時應(yīng)注意什么問題？ 【參考答案】 1、什么是低壓電器？ 低壓電器通常是指工作在交流 1200V或直流1500V以下的電器。 2、低壓電器按

2、用途分哪幾類 ？ 按用途分為低壓配電電器和低壓控制電器。 低壓配電電器主要用于低壓配電系統(tǒng)中， 實(shí) 現(xiàn)電能的輸送和分配，以及系統(tǒng)保護(hù)。低壓控制電器主要用于電氣控制系統(tǒng)。 3、低壓電器的主要技術(shù)參數(shù)有哪些 ？ (1)額定電壓。 一般指額定工作電壓。指在規(guī)定條件下，保證電器正常工作的工作電壓值。 (2)額定電流 一般指額定工作電流。指在規(guī)定條件下，保證開關(guān)電器正常工作的電流值。 (3)操作頻率與通電持續(xù)率 開關(guān)電器每小時內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的最高操作循環(huán)次數(shù)稱為操作頻率。 通電持續(xù)率是電器工作 于斷續(xù)周期工作制時有載時間與工作周期之比，通常以百分?jǐn)?shù)表示。 (4)機(jī)械壽命和電壽命 機(jī)械

3、開關(guān)電器在需要修理或更換機(jī)械零件前所能承受的無載操作次數(shù)，稱為機(jī)械壽命。 在正常工作條件下，機(jī)械開關(guān)電器無需修理或更換零件的負(fù)載操作次數(shù)稱為電壽命。 4、選用低壓電器時應(yīng)注意什么問題 ？ (1)安全原則。安全可靠是對任何電器的基本要求，保證電路和用電設(shè)備的可靠運(yùn)行 是正常生活與生產(chǎn)的前提。 (2)經(jīng)濟(jì)原則。經(jīng)濟(jì)性包括電器本身的經(jīng)濟(jì)價值和使用該種電器產(chǎn)生的價值。前者要 求合理適用，后者必須保證運(yùn)行可靠，不能因故障而引起各類經(jīng)濟(jì)損失。 (3)選用低壓電器的注意事項(xiàng)。 在選用低壓電器時， 必須明確被控制對象的類型和使用環(huán)境； 明確有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)， 如 被控制對象的額定電壓、額定功率、操

4、作要求和工作制等；電器的工作環(huán)境，如周圍溫度、 濕度、海拔高度、震動和有害氣體等方面的情況；電器的技術(shù)性能，如用途、種類、控制能 力、通斷能力和使用壽命等。 1-2電磁機(jī)構(gòu)有哪些組成部分？鐵心和銜鐵的結(jié)構(gòu)形式分哪幾種？ 【參考答案】 1、電磁機(jī)構(gòu)有哪些組成部分 ？ 電磁系統(tǒng)是各種自動化電磁式電器的感測部分，其作用是產(chǎn)生電磁吸力 (動力)，將電 磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)閉合或斷開。一般由電磁線圈 (吸力線圈卜動鐵芯(銜鐵) 和靜鐵芯等組成。 2、鐵心和銜鐵的結(jié)本形式分哪幾種 ？ 鐵心和銜鐵的結(jié)構(gòu)形式分拍合式電磁鐵和直動式電磁鐵。 1-3觸頭的形式有哪幾種？常見滅弧方法有

5、哪些？ 【參考答案】 1、觸頭的形式有哪幾種 ？ 觸頭(觸點(diǎn))是用來接通或斷開電路的，其結(jié)構(gòu)形式很多。按其接觸形式分為點(diǎn)接觸、 線接觸和面接觸3種。 2、常見滅弧方法有哪些 ？ (1)電動力吹弧。 (2)窄縫滅弧。 (3)柵片滅弧。 (4)磁吹滅弧。 1-4電氣控制系統(tǒng)的電路圖中的 SB KM KT、QS SQ FU BTE分別是什么電 器的文字符號？ 【參考答案】 SB:按鈕開關(guān) KM :接觸器 KT:時間繼電器 QS:手動三極開關(guān) SQ:行程開關(guān) FU:保險絲 BTE :熱繼電器 1—5請畫出3種電氣元件的圖形符號。 【參考答案】 接觸器動合觸點(diǎn)

6、 籠型三相異步電動機(jī) 按鈕動合觸點(diǎn) 1—6請寫出閱讀電氣控制系統(tǒng)電路圖的一般步驟。 閱讀和分析電氣控制電路圖的方法主要有兩種，即查線看圖法 (直接看圖法)和邏輯代數(shù) 法(間接讀圖法)。以查線看圖法為例說明閱讀電氣控制系統(tǒng)電路圖的一般步驟。 1、看主電路的步驟 (1)看清主電路中的用電設(shè)備。 (2)要弄清楚用電設(shè)備是用什么電氣元件控制的。 (3) 了解主電路中所用的控制電器及保護(hù)電器。 (4)看電源。要了解電源電壓等級，是 380V還是220V,是配電屏供電還是從發(fā)電機(jī) 組接出來的。 2、看輔助電路的步驟 (1)看電源。首先看清電源的種類，是交流的還是直流的。

7、其次，要看清輔助電路的 電源是從什么地方接來的，及其電壓等級。 (2) 了解控制電路中所采用的各種繼電器、接觸器的用途。 (3)根據(jù)控制電路來研究主電路的動作情況。 (4)研究電氣元件之間的相互關(guān)系。 (5)研究其他電氣設(shè)備和電氣元件。 第2章常用低壓電器 習(xí)題與思考題 2-1交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產(chǎn)生很大的電流沖擊？ 直流接觸器會不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？為什么？ 【參考答案】 1、交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產(chǎn)生很大的電流沖擊？ 交流接觸器的線圈是一個電感，是用交流電工作的，吸合前線圈內(nèi)部沒有鐵心，電感很 小，阻抗也就很小，所以電流大；吸

8、合后鐵心進(jìn)入線圈內(nèi)部，電感量增大，阻抗增大，所以 電流就降下來了。 2、直流接觸器會不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？為什么？ 直流接觸器線圈通的是直流電，受頻率變化的影響小，直流接觸器工作電流主要取決于 其內(nèi)部電阻，所以不會產(chǎn)生沖擊電流。 2-2交流接觸器和直流接觸器能否互換使用 ？為什么？ 【參考答案】 按照接觸器的主觸點(diǎn)控制的主回路電流是交流還是直流分為交流或直流接觸器， 與接觸 器線圈中電流的形式無關(guān)。 交流接觸器與直流接觸器結(jié)構(gòu)大體相同， 都由電磁動作機(jī)構(gòu)、觸 點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧裝置三大部分構(gòu)成， 其工作原理完全相同， 控制方式完全相同，但具體結(jié)構(gòu)和 用途存在差異。 (1)電磁機(jī)構(gòu)不同。

9、交流接觸器的電磁鐵由 E型鐵芯和線圈構(gòu)成，鐵芯中通過交變磁 通；直流接觸器電磁部分的采用轉(zhuǎn)動式動鐵芯 ，鐵芯中磁通恒定。 (2)滅弧措施不同。 (3)自身耗能不同。 (4)選用方法不同。 交流接觸器和直流接觸器一般情況下是不能混用的，在特殊場合，交流接觸器與直流接 觸器可以相互代用，但代用時需增設(shè)輔助電路。 2-3閘刀開關(guān)在安裝時，為什么不得倒裝？如果將電源線接在閘刀下端，有什 么問題？ 【參考答案】 1、閘刀開關(guān)在安裝時，為什么不得倒裝？ 使用刀開關(guān)時的應(yīng)注意， 刀開關(guān)在安裝時，手柄要向上， 不得倒裝或平裝，以避免由于 重力自動下落而引起誤動合閘； 接線時，應(yīng)將電源線接在

10、上端，負(fù)載線接在下端， 這樣拉閘 后刀開關(guān)的刀片與電源隔離，既便于更換熔絲，又可防止可能發(fā)生的意外事故。 2、如果將電源線接在閘刀下端，有什么問題？ 如果將電源線接在閘刀下端，可能會由于重力自動下落而引起誤動合閘。 2-4哪些低壓電器可以保護(hù)線路的短路？ 【參考答案】 (1)熔斷器 熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一定時間后， 以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化， 從而使電 路斷開的原理制成的一種電流保護(hù)器。 熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè) 備中，作為短路和過電流保護(hù)。 (2)低壓斷路器 低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空氣開關(guān)， 用于低壓配電電路中不頻繁通斷的控制。 在電路

11、 發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。 (3)隔離開關(guān)熔斷器組和熔斷器式隔離開關(guān) 隔離開關(guān)在電路中主要起到接通和分?jǐn)嚯娫吹淖饔茫?廣泛應(yīng)用于開關(guān)柜或與終端電器配 套的配電裝置中。其中隔離開關(guān)熔斷器組和熔斷器式隔離開關(guān)不但具有隔離電源的作用， 還 具有短路保護(hù)的功能，所以在低壓配電系統(tǒng)中較為常用。 2 — 5兩個線圈為AC110V勺交流接觸器同時動作時，能否將兩個接觸器的線圈用 聯(lián)到AC220V勺控制回路中？ 【參考答案】 不能將兩個線圈為 AC110V接觸器的線圈串聯(lián)到 AC220V的控制回路中。 如果兩個接觸器的線圈串聯(lián)， 通電后，兩個線

12、圈可視作同時得電。 但由于靜鐵心磁化后 產(chǎn)生的吸力不可能完全相等，所以兩個動鐵心吸合必定有快有慢。 鐵心先吸合的接觸器在鐵 心吸合后線圈電感增大， 其端電壓也大，這就可能導(dǎo)致另一個接觸器線圈壓降過低， 鐵心一 直吸合不上。這就相當(dāng)于單獨(dú)的一個 110V接觸器接在220V電路中了，當(dāng)然導(dǎo)致控制電路 回路中電流過大，時間一長可能會燒毀線圈。 2 — 6時間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用？ 【參考答案】 (1)中間繼電器本質(zhì)上是電壓繼電器，在控制電路中起邏輯變換和狀態(tài)記憶的功能， 當(dāng)其它繼電器的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量不夠時， 可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容 量，從而起

13、到中間轉(zhuǎn)換的作用。 (2)時間繼電器是一種利用電磁原理、 機(jī)械原理或電子原理實(shí)現(xiàn)延時控制的控制電器。 時間繼電器的特點(diǎn)是：當(dāng)?shù)玫娇刂菩盘柡?如繼電器線圈接通或斷開電源) ，其觸點(diǎn)狀態(tài)并 不立即改變，而是經(jīng)過一段時間的延遲之后， 觸點(diǎn)才閉合或斷開， 因此這種繼電器又稱為延 時繼電器。時間繼電器的種類很多，按延時方式分為通電延時型和斷電延時型兩種。 2-7熱繼電器在電路中起什么作用？其工作原理是什么？熱繼電器觸點(diǎn)動作 后，能否自動復(fù)位？ 【參考答案】 1、熱繼電器在電路中起什么作用？其工作原理是什么？ 熱繼電器是一種電氣保護(hù)元件， 是利用電流的熱效應(yīng)來推動動作機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)閉合或斷開

14、 的保護(hù)電器，主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)、 斷相保護(hù)、電流不平衡保護(hù)以及其他電氣設(shè)備發(fā) 熱狀態(tài)時的控制。 2、熱繼電器觸點(diǎn)動作后，能否自動復(fù)位？ 熱繼電器動作后一般不能自動復(fù)位， 要等雙金屬片冷卻后才能復(fù)位。 分為手動和自動兩 種形式，通過調(diào)整復(fù)位螺釘可自行選擇。手動復(fù)位時間一般不大于 5min,自動復(fù)位時間不 大于2min。 2-9帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器各用在什么場合? 【參考答案】 熱繼電器有兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)之分， 其中三相熱繼電器又有帶斷相保護(hù)裝置和不帶 斷相保護(hù)裝置之分。 若用熱繼電器作電動機(jī)缺相保護(hù)，應(yīng)考慮電動機(jī)的接線方式。 （1）對于Y形接法

15、的電動機(jī)，當(dāng)某一相斷線時，其余未斷相繞組的電流與流過熱繼電 器電流的增加比例相同。一般的三相式熱繼電器，只要整定電流調(diào)節(jié)合理，均可實(shí)現(xiàn)對 Y 形接法的電動機(jī)的斷相保護(hù)。 （2）對于A形接法的電動機(jī)，其某一相斷線時，流過未斷相繞組的電流與流過熱繼電 器的電流增加比例不同。也就是說，流過熱繼電器的電流不能反映斷相后繞組的過載電流， 因此，一般的熱繼電器，即使是三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器， 也不能為A形接法的三相異步電動機(jī) 的提供斷相保護(hù)。此時應(yīng)選用 JR20型或T系列這類帶有差動斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的熱繼電器。 2—10熔斷器在電路中的作用是什么？ 【參考答案】 熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一定時間后，

16、 以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化， 從而使電 路斷開的原理制成的一種電流保護(hù)器。 熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)及用電設(shè) 備中，作為短路和過電流保護(hù)，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。 2-11比較熔斷器與熱繼電器作用的不同？兩者可以相互替代嗎？ 【參考答案】 熔斷器和熱繼電器的作用各不相同，兩者不可以替換。 （1）熔斷器用于過載、短路保護(hù)。 在電動機(jī)為負(fù)載的電路中， 熔斷器是一種廣泛應(yīng)用的最簡單有效的短路保護(hù)電器， 它串 聯(lián)在電路中，當(dāng)通過的電流大于規(guī)定值時， 使熔體熔化而自動分?jǐn)嚯娐罚?要求它作用的時間 短，以保護(hù)負(fù)載。 （2）熱繼電器主要用于過載保護(hù)。 熱繼電器是一

17、種利用流過繼電器的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)而反時限動作的過載保護(hù)電器， 在電動機(jī)為負(fù)載的電路中， 熱繼電器用來對連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)， 以防止電動機(jī) 過熱而造成絕緣破壞或燒毀電動機(jī)。 據(jù)此，使熔斷器作用的電流很大， 過載電流不足以使其作用， 所以它不能代替熱繼電器 實(shí)施過載保護(hù)。而由于熱慣性，熱繼電器內(nèi)金屬片加熱需要幾秒鐘，雖然短路電流很大，但 也不能使熱繼電器瞬間動作， 因此它不能代替熔斷器用作短路保護(hù)。 在電動機(jī)主電路中既要 裝熔斷器，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，也要裝熱繼電器，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 2- 12低壓斷路器在電路中可以起到哪些保護(hù)作用 ？ 【參考答案】 低壓斷路器俗稱自動開關(guān)或空

18、氣開關(guān)， 用于低壓配電電路中不頻繁通斷的控制。 在電路 發(fā)生短路、過載或欠電壓等故障時能自動分?jǐn)喙收想娐罚且环N控制兼保護(hù)電器。 2—13畫出下列電器元件的圖形符號，并標(biāo)出其文字符號。 （1） 熔斷器，（2）熱繼電器，（3）按鈕，（4）時間繼電器，（5）中間繼電 器，（6）過電流繼電器，（7）限位開關(guān)，（8）速度繼電器，（9）斷路器，（10） 接觸器。 【參考答案】 名稱 圖形符號 乂了化1勺 熔斷器 pt FU 熱繼電器 熱元件 * BTE 動斷觸點(diǎn) 甘 按鈕 動合觸點(diǎn) 卜 SB 動斷觸點(diǎn) E- ?1 時間繼電器 斷電

19、延時線圈 ■ KT 通電延時線圈 區(qū) 白 延時斷開的動合觸點(diǎn) X 1 延時閉合的動斷觸點(diǎn) 1 1 延時閉合的動合觸點(diǎn) K 延時斷開的動斷觸點(diǎn) 接觸器 接觸器線圈 KM 接觸器主觸點(diǎn) 接觸器動斷輔助觸點(diǎn) 1 接觸器動合輔助觸點(diǎn) 中間繼電器 繼電器線圈 KA 繼電器動斷觸點(diǎn)  繼電器動合觸點(diǎn) 1 i 過電流繼電器 剌 BC 限位開關(guān) 動斷觸點(diǎn) SQ 動合觸點(diǎn) 速度繼電器 冊 Q 常開觸點(diǎn) 常閉觸

20、點(diǎn) r 斷路器 QF 2—14 一臺長期工作的三相交流異步電動機(jī)的額定功率 13KW額定電壓380V, 額定電流25.5A,試按電動機(jī)需要選擇接觸器和熱繼電器的型號、規(guī)格。 【參考答案】 交流接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、 二類、三類和四類，控制鼠籠型異步電動機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)可選用三類交流接觸器。 根據(jù)被控對象和工作參數(shù)如電壓、 電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。 (1)接觸器的線圈電壓： AC220V (2)主觸點(diǎn)的額定電壓： AC380V (3)主觸點(diǎn)的額定電流： 25.5A (4)對于長時工作制和重任務(wù)型電機(jī)，接觸器額定電

21、流大于電動機(jī)的額定電流。 接觸器可選擇 CJ20-40,可控制的三相鼠籠型電動機(jī)的最大功率 33KW,額定發(fā)熱電流 55A。主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要。 熱繼電器的保護(hù)對象是電動機(jī)， 故選用時應(yīng)了解電動機(jī)的技術(shù)性能、 啟動情況、負(fù)載性 質(zhì)以及電動機(jī)允許過載能力等。 長期穩(wěn)定工作的電動機(jī)， 可按電動機(jī)的額定電流選用熱繼電器。 取熱繼電器整定電流的 0.95?1.05倍或中間值等于電動機(jī)額定電流。 使用時要將熱繼電器的整定電流調(diào)至電動機(jī)的 額定電流值。 熱繼電器可選擇 JR16-60,額定電壓AC 380V ,額定電流20A ,熱元件最小規(guī)格14?22A, 最大規(guī)

22、格10?63,檔數(shù)4檔。 2—16試說出交流接觸器與中間繼電器的相同及不同之處。 【參考答案】 接觸器是一種根據(jù)外來輸入信號利用電磁鐵操作， 頻繁地接通或斷開交、 直流主電路及 大容量控制電路的自動切換電器，主要用于控制電動機(jī)、電焊機(jī)、電熱設(shè)備、電容器組等。 接觸器主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)， 而輔助接點(diǎn)常有兩對具有常開和常閉功能的接點(diǎn)， 小型的 接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。 中間繼電器：用于繼電保護(hù)與自動控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在 控制電路中傳遞中間信號。 (1)相同點(diǎn) 中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同， 都是通過控制線圈來控制觸點(diǎn)

23、的斷開 和閉合，它們都有常開、常閉點(diǎn)。 (2)不同點(diǎn) 接觸器的主觸頭可以通過大電流， 交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。 它利 用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。 中間繼電器沒有主觸點(diǎn)， 觸頭只能通過小電流。 所以，輔助觸頭數(shù)量比較多，中間繼電 器它只能用于控制電路中。另外，中間繼電器一般是直流電源供電，少數(shù)使用交流供電。 第3章基本控制電路 習(xí)題與思考題 3—1三相籠型異步電動機(jī)啟動方式有哪兩種 ？各有什么特點(diǎn)？分別適用于什么 場合？ 【參考答案】 電動機(jī)啟動是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檎＿\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程?；\型異步電動機(jī)有 兩種啟動方式： (1

24、)直接啟動(或全壓啟動) (2)降壓啟動。 直接啟動是一種簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的啟動方法，在小型 (容量一般在10kW以下)電動機(jī)中 廣泛使用。電動機(jī)直接起動時，起動電流為額定電流的 4~7倍，過大的啟動電流一方面將會 造成電網(wǎng)電壓顯著下降， 影響在同一電路上的其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行， 另一方面電動機(jī)頻 繁啟動會嚴(yán)重發(fā)熱，加速線圈老化，縮短電動機(jī)的壽命。 因而對容量較大的電動機(jī)，采用降壓啟動，以減小啟動電流。 3-2試敘述“自鎖”、“互鎖”的含義，并舉例說明各自的作用。 【參考答案】 1、自鎖 在通常的電路中，按下開關(guān)，電路通電；松開開關(guān)，電路又?jǐn)嚅_了。一旦按下開關(guān)，就 能夠自

25、動保持持續(xù)通電，直到按下其它開關(guān)使之?dāng)嗦窞橹梗贿@樣的電路，稱為自鎖電路。 圖3-1接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路 2、互鎖 互鎖實(shí)際上是一種連鎖關(guān)系，兩個不同的節(jié)點(diǎn)各自串聯(lián)在對應(yīng)在電路中互相制約。 例如，常常有這種要求，兩臺接觸器 KM1和KM2只能有一臺工作，不允許同時工作。當(dāng) KM1線圈通電時，KM2線圈不能通電。 如圖3-1電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路。 合上電源開關(guān) QF。當(dāng)需要電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB2,接觸器KM1線圈 得電吸合，其主觸點(diǎn)閉合接通電動機(jī) M的正轉(zhuǎn)電源，電動機(jī) M啟動正轉(zhuǎn)。同時，接觸器 KM1的輔助常開觸點(diǎn)閉合自鎖，使得松開按鈕 SB2時，接觸器KM

26、1線圈仍然能夠保持通 電吸合。而串接在接觸器 KM2線圈回路的接觸器 KM1輔助常閉觸點(diǎn)斷開，切斷接觸器KM2 線圈回路的電源，使得在接觸器KM1得電吸合，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)時，接觸器KM2不能得電， 電動機(jī)M不能接通反轉(zhuǎn)電源。這種利用接觸器常閉觸點(diǎn)互相控制的方法叫接觸器互鎖，實(shí) 現(xiàn)互鎖作用的輔助常閉觸點(diǎn)叫做互鎖觸點(diǎn)。當(dāng)電動機(jī) M需要停車時，按下停車按鈕 SB1, 接觸器KM1線圈失電釋放，所有常開、常閉觸點(diǎn)復(fù)位，電動機(jī) M停車。 3 — 3試畫出某機(jī)床主電動機(jī)控制電路圖。要求： ①可正反轉(zhuǎn)； ②可點(diǎn)動、兩處起停； ③可反接制動； ④有短路和過載保護(hù)； ⑤ 有安全工作照明及電源信號燈

27、。 【參考答案】 1、主回路及控制電路原理圖 圖3-2所示為交流異步電動機(jī)可逆運(yùn)行反接制動主回路，圖 3-3為其控制回路。 圖中： QF1為低壓斷路器，起開關(guān)，以及短路、過載或欠電壓保護(hù)功能。 KM1、KM2為正、反轉(zhuǎn)接觸器， KM3為短接電阻接觸器， R為啟動與制動電阻。 FR為熱繼電器，起過載保護(hù)。 FU1、FU2、FU3為保險絲，起短路保護(hù)作用。 KA1~KA3為中間繼電器 KS為速度繼電器，其中， KS1為正轉(zhuǎn)閉合觸點(diǎn)，KS2為反轉(zhuǎn)閉合觸點(diǎn) SB1為就地停止， SB2為就地正轉(zhuǎn)， SB3為就地反轉(zhuǎn)， TC為控制變壓器, SB11為遠(yuǎn)程停止。 SB13為遠(yuǎn)程

28、正轉(zhuǎn)， SB15為遠(yuǎn)程反轉(zhuǎn)， HL為電源指示燈, SB12為點(diǎn)動正轉(zhuǎn)。 SB14為點(diǎn)動反轉(zhuǎn)。 EL為照明指示燈。  2、控制線路工作原理分析 (1)正向就地啟動 合上斷路器QF1 f按下正向啟動按鈕SB2 5 KM1線圈得電 6新 廠輔助常開觸點(diǎn)閉合一?自鎖 ① f輔助常閉觸點(diǎn)斷開f互鎖 ff 輔助常開觸點(diǎn)閉合 f 為KM3線圈得電做準(zhǔn)備 王觸點(diǎn)閉合 一電動機(jī)M串電阻R降壓啟動一轉(zhuǎn)速上升至120r/min ② ... ..③ 。速度繼電器KS動作 f 正轉(zhuǎn)觸點(diǎn)KS1閉合—KM3線圈得電 f KM3主觸點(diǎn)閉合 4 一短接啟動電阻R —

29、 電動機(jī)全壓繼續(xù)啟動并正常運(yùn)行 (2)正向遠(yuǎn)程啟動 正向遠(yuǎn)程啟動與正向就地啟動過程一樣，只需要相應(yīng)的按下遠(yuǎn)程啟動按鈕 SB13. (3)正向就地點(diǎn)動 , ① SB12常開觸點(diǎn)閉合f 合上斷路器QF1 f 按下正向啟動按鈕SB12 f I—? SB12常閉觸點(diǎn)斷開 f 互鎖 ?，KM1線圈得電一?主觸點(diǎn)閉合 —電動機(jī)M串電阻R降壓啟動 (4)就地反接制動 當(dāng)準(zhǔn)備停機(jī)時 f按下停止按鈕SB1 |—? SB1常開觸點(diǎn)閉合 !—? SB1常閉觸點(diǎn)斷開 !—? KA3常閉觸點(diǎn)斷開—?斷開啟動回路 —? KA3常閉觸點(diǎn)斷開 —KM3線圈失電 —? KM3主觸點(diǎn)斷開 *—?

30、 KA3常開觸點(diǎn)閉合 KA1線圈得電 ② _? KM1常閉觸點(diǎn)閉合 f 為KM2線圈得電做準(zhǔn)備 〔■?KM1主觸點(diǎn)斷開 f 電動機(jī)M斷電慣性運(yùn)轉(zhuǎn) KA1常開觸點(diǎn)閉合 —> 保才I KA3線圈得電 KA1常開觸點(diǎn)閉合一 ③ ―? KM2線圈得電—* ③廠〉KM2輔助常閉觸點(diǎn)斷開 f互鎖 L*KM2主觸點(diǎn)閉合 —?電動機(jī)M得電串反接制動電阻 R進(jìn)行反接制動 > —?轉(zhuǎn)速下升至100r/min —? KS1斷開 — KA1線圈失電 I—? KA1常開觸點(diǎn)斷開 KA1常開觸點(diǎn)斷開 f KA3線圈失電 -> KM2線圈失電 —?反接制動結(jié)束 —A電機(jī)自由停車至零 (4)

31、遠(yuǎn)程反接制動 遠(yuǎn)程反接制動過程與該過程一樣，只需要相應(yīng)的按下遠(yuǎn)程反接制動按鈕 SB11。 (5)電動機(jī)反向啟動和停車反接制動過程 電動機(jī)反向啟動和停車反接制動過程與正向啟動和停車反接制動過程相同，請讀者自己 分析。 3 — 4試設(shè)計兩臺籠型電動機(jī) M1和M2的順序啟動、停止的控制電路。具體要求 如下： (1) Mt M2能順序啟動，并能同時或分別停止。 (2) M1啟動后M2啟動，M1可點(diǎn)動，M2可單獨(dú)停止。 (3) M1先啟動，經(jīng)10s后M2自行啟動。 (4) M1啟動后M2才能啟動，停止時，M2停止后M1才能停止 【參考答案】 1、主回路及控制電路原理圖 圖3-4

32、三相異步電動機(jī)的順序控制原理圖 圖中: QF為低壓斷路器，起開關(guān)，以及短路、過載或欠電壓保護(hù)功能。 KM1為M1電機(jī)接觸器 KM2為M2電機(jī)接觸器。 FR1、FR2為熱繼電器，起電機(jī)過載保護(hù)。 FU1、FU2為保險絲，起短路保護(hù)作用。 SB1為總停止按鈕，按下后 M1、M2同時停止。 582: M1啟動按鈕 583: M1停止按鈕 584: M1點(diǎn)動按鈕 585: M2啟動按鈕 586: M2停止按鈕 KT1 :通電延時繼電器 2、工作原理分析 (1)啟動 合上QF斷路器，按下 SB2電機(jī)M1啟動，此時，若再按下 SB5,電機(jī)M2啟動。 要想啟動M2電機(jī)，

33、必須先啟動 M1電機(jī)。 M1電機(jī)啟動后，KT1通電延時繼電器線圈得電，經(jīng) 10s延時，KT1延時閉合常開觸點(diǎn) 閉合，M2電機(jī)自動啟動。 (2)停止 若停止M2電機(jī)，可按下SB6按鈕，KM2線圈失電，M2接觸器主觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn) 斷開，為停止 M1電機(jī)做準(zhǔn)備。 若停止M1電機(jī)，必須先按下 SB6停止M2電機(jī)，KM2常開觸點(diǎn)斷開，此時按下 SB3, 可停止M1電動機(jī)。 3 —6設(shè)計工作臺前進(jìn)—退回控制路。工作臺由電動機(jī)M驅(qū)動，行程開關(guān)SQ1 SQ2 分別裝在工作臺的原位和終點(diǎn)。要求： (1)實(shí)現(xiàn)工作臺的往復(fù)運(yùn)動 (2)有終端保護(hù) 【參考答案】 1、電路圖原理圖 工作臺電路原理

34、圖如圖 3-5所示。 圖3-5工作臺電路原理圖 圖中： QF:低壓斷路器 FU1、FU2保險絲 KM1 :電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器(前進(jìn)) KM2 :電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器(后退) SQ1、SQ2、SQ3、SQ4:行程開關(guān)，其中 SQ1、SQ2起點(diǎn)和終點(diǎn)。SQ3、SQ4起終端保 護(hù)作用。 將這兩個位置開關(guān) SQ1、SQ3的常閉觸頭分別串接在正轉(zhuǎn)控制電路中，將另兩個位置開 關(guān)SQ2、SQ4的常閉觸頭分別串接在反轉(zhuǎn)控制電路中，將 SQ2常開與按鈕SB2的常開觸頭 及接觸器KM1的常開自鎖觸頭并聯(lián)接在正轉(zhuǎn)電路中，將 SQ1常開與按鈕SB3的常開觸頭 及接觸器KM2的常開自鎖觸頭并聯(lián)接在反轉(zhuǎn)

35、電路中。 當(dāng)位置開關(guān)動作后，常閉觸頭先分?jǐn)啵? 工作臺停止運(yùn)動；常開觸頭后閉合，工作臺反向運(yùn)動。 2、工作原理 該線路的工作原理簡述如下: 合上電源開關(guān)QF 產(chǎn)自鎖 按S01 f KNII線圈得電「主觸頭閉合一電動機(jī)H正轉(zhuǎn)—工作臺向右移動 」與KH2聯(lián)鎖 至指定位置 廣常閉觸頭先分開f KM1失電L 電動機(jī)停轉(zhuǎn)f 工作告停止 擋塊碰9^1 f| L+解除對I施的聯(lián)鎖 1 E 自領(lǐng) 主觸頭閉合、電動機(jī)反轉(zhuǎn) 工作臺向左移動 對KMI聯(lián)鎖 至指定位置 擋塊碰隊(duì)2 f 常閉觸頭先分開—KM2失電廠電動機(jī)停轉(zhuǎn)f 工作臺停止 L一解除對KM1的聯(lián)鎖 1 主觸頭閉合、電動機(jī)

36、反轉(zhuǎn) 工作臺向右移動 對砸聯(lián)鎖 J以后重豆上述過程，工作臺就在一定行程范圍內(nèi)往返運(yùn)動 44 第4章 典型電氣控制系統(tǒng)分析 習(xí)題與思考題 4-1說明機(jī)床電氣原理圖分析的基本方法與步驟。 【參考答案】 1、電氣控制系統(tǒng)分析的方法 對生產(chǎn)設(shè)備電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行分析時， 首先需要對設(shè)備整體有所了解， 在此基礎(chǔ)上，才 能有效地針對設(shè)備的控制要求，分析電氣控制系統(tǒng)的組成與功能。 設(shè)備整體分析包括如下三個方面： (1)機(jī)械設(shè)備概況調(diào)查。通過閱讀生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的有關(guān)技術(shù)資料，了解設(shè)備的基本結(jié) 構(gòu)及工作原理、設(shè)備的傳動系統(tǒng)類型及驅(qū)動方式、主要技術(shù)性能和規(guī)格、運(yùn)動要求等。 (2)電氣控

37、制系統(tǒng)及電氣元件的狀況分析。明確電動機(jī) 的用途、型號規(guī)格以及控制要 求，了解各種電器的工作原理、控制作用及功能。 (3)機(jī)械系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的關(guān)系分析。 明確機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)之間的聯(lián)接關(guān)系， 即信息采集傳遞和運(yùn)動輸出的形式和方法。 2、分析電氣控制系統(tǒng)的步驟 (1)設(shè)備運(yùn)動分析。 分析生產(chǎn)工藝要求的各種運(yùn)動及其實(shí)現(xiàn)方法， 對有液壓驅(qū)動的設(shè)備要進(jìn)行液壓系統(tǒng)工作 狀態(tài)分析。 (2)主電路分析。 確定動力電路中用電設(shè)備的數(shù)目、 接線狀況及控制要求，控制執(zhí)行件的設(shè)置及動作要求， 包括交流接觸器主觸點(diǎn)的位置，各組主觸點(diǎn)分、合的動作要求，限流電阻的接入和短接等。 (3)輔助電路分析

38、。 分析各種控制功能實(shí)現(xiàn)的方法及其電路工作原理和特點(diǎn)。經(jīng)過“化整為零” ，分析每一 個局部電路的工作原理以及各部分之間的控制關(guān)系之后，還必須“集零為整” ，統(tǒng)觀整個電 路的保護(hù)環(huán)節(jié)以及電氣原理圖中其他輔助電路(如檢測、信號指示、照明等電路) 。檢查整 個控制線路，看是否有遺漏，特別要從整體角度，進(jìn)一步檢查和理解各控制環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系， 理解電路中每個元件所起的作用。 4-2試述車床主軸正反轉(zhuǎn)控制與銃床主軸正反轉(zhuǎn)控制有何不同。 【參考答案】 (1)車床主軸正反轉(zhuǎn)控制 車床主軸的正反轉(zhuǎn)是通過主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，即通過控制正轉(zhuǎn)接觸器 KM1反 轉(zhuǎn)接觸器KM2實(shí)現(xiàn)。主電動機(jī)M1的

39、額定功率為30kW但只是車削加工時消耗功率較大，而 啟動時負(fù)載很小，因此啟動電流并不很大， 在非頻繁點(diǎn)動的情況下， 仍可采用全壓直接起動。 (2)銃床主軸正反轉(zhuǎn)控制 由于大多數(shù)情況下一批或多批工件只用一種銃削方式，并不需要經(jīng)常改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向， 即銃床是以順銃方式加工還是逆銃方式加工， 開始工作前已選定，在加工過程中是不改變的, 因此可用電源相序轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制， 簡化了電路。對于臥式萬能升降 臺銃床，其主電動機(jī) M1的正反轉(zhuǎn)通過組合開關(guān)手動切換，交流接觸器 KM1的主觸點(diǎn)只控 制電源的接入與切除。 4 — 3試述C650車床主電動機(jī)的制動過程。 【參考答案】

40、圖4-1為主電動機(jī)反接制動的局部控制電路。 (a)主電路 (b)控制電路 圖4-1 C650車床主電動機(jī) M1的控制電路 C650車床停車時采用反接制動方式，用速度繼電器 BS進(jìn)行檢測和控制，下面以正轉(zhuǎn)狀 態(tài)下的反接制動為例說明電路的工作過程。 當(dāng)主電動機(jī) M1正轉(zhuǎn)運(yùn)行時，由速度繼電器工作原理可知，此時 BS的動合觸點(diǎn)BS-2 閉合。當(dāng)按下總停止按鈕 SB1后，原來通電的 KM1、KM3、KT和KA線圈全部斷電，它 們的所有觸點(diǎn)均被釋放而復(fù)位。當(dāng)松開 SB1后，由于主電動機(jī)的慣性轉(zhuǎn)速仍很大， BS-2的 動合觸點(diǎn)繼續(xù)保持閉合狀態(tài)， 使反轉(zhuǎn)接觸器 KM2線圈立即通電，其電流通

41、路是：SB1 -BTE1 一KA動斷觸點(diǎn)- BS-2 - KM1動斷觸點(diǎn)一 KM2線圈。這樣主電動機(jī) M1開始反接制動，反 向電磁轉(zhuǎn)矩將平衡正向慣性轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)正向轉(zhuǎn)速很快降下來。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近于零時， BS-2動合觸點(diǎn)復(fù)位斷開，從而切斷了 KM2線圈通路，至此正向反接制動結(jié)束。反轉(zhuǎn)時的反 接制動過程與上述過程類似，只是在此過程中起作用的為速度繼電器的 BS-1動合觸點(diǎn)。 反接制動過程中由于 KM3線圈未得電，因此限流電阻 R被接入主電動機(jī)主電路， 以限 制反接制動電流。 通過對主電動機(jī)控制電路的分析，我們看到中間繼電器 KA在電路中起著擴(kuò)展接觸器 KM3觸點(diǎn)的作用。 4 —4在C6

42、50車床電氣控制線路中，可以用 KM3的輔助觸點(diǎn)替代KA的觸點(diǎn)嗎？ 為什么？ 【參考答案】 在C650車床電氣控制線路中，可以用 KM3的輔助觸點(diǎn)替代 KA的觸點(diǎn)。 通過對主電動機(jī)控制電路的分析，我們看到中間繼電器 KA在電路中起著擴(kuò)展接觸器 KM3觸點(diǎn)的作用。只要 KM3的輔助觸點(diǎn)數(shù)量滿足要求，可以代替 KA的觸點(diǎn)。 4-5 X62W方能銃床電氣控制線路中設(shè)置主軸及進(jìn)給瞬時點(diǎn)動控制環(huán)節(jié)的作用是 什么？請簡述主軸變速時瞬時點(diǎn)動控制的工作原理。 【參考答案】 1、軸及進(jìn)給瞬時點(diǎn)動控制環(huán)節(jié)的作用 銃床主軸的變速由機(jī)械系統(tǒng)完成， 在變速過程中，當(dāng)選定嚙合的齒輪沒能進(jìn)入正常嚙合 時

43、，要求電動機(jī)能點(diǎn)動至合適的位置，保證齒輪正常嚙合。 與主軸變速類似，水平工作臺變速同樣由機(jī)械系統(tǒng)完成。為了使變速時齒輪易于嚙合， 進(jìn)給電動機(jī)M3控制電路中也設(shè)置了點(diǎn)動控制環(huán)節(jié)。 2、主軸變速時瞬時點(diǎn)動控制的工作原理 BTE1 5 ?BTE2 SA2-1 * SQ7 17 KM1 圖4-2 X62W萬能銃床電氣控制線路 主軸變速時瞬時點(diǎn)動控制過程如下： 實(shí)現(xiàn)瞬時點(diǎn)動是由復(fù)位手柄與行程開關(guān) SQ7共同控制的。當(dāng)變速手柄復(fù)位時，在推進(jìn) 的過程中會壓動瞬時點(diǎn)動行程開關(guān) SQ7,使其動斷觸點(diǎn)先斷開， 切斷KM1線圈電路的自鎖； SQ7的動合觸點(diǎn)閉合，使接觸器 KM1線圈得電，主軸電

44、動機(jī) M1轉(zhuǎn)動。變速手柄復(fù)位后， 行程開關(guān)SQ7被釋放，因此電動機(jī) M1斷電。此時并未采取制動措施，電動機(jī) M1產(chǎn)生一 個沖動齒輪系統(tǒng)的力，使齒輪系統(tǒng)微動，保證了齒輪的順利嚙合。 在變速操作時要注意，手柄復(fù)位要求迅速、連續(xù)， 一次不到位應(yīng)立即拉出， 以免行程開 關(guān)SQ7沒能及時松開，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升，在齒輪未嚙合好的情況下打壞齒輪。一次瞬時 點(diǎn)動不能實(shí)現(xiàn)齒輪良好的嚙合時， 應(yīng)立即拉出復(fù)位手柄，重新進(jìn)行復(fù)位瞬時點(diǎn)動的操作， 直 至完全復(fù)位，齒輪正常嚙合工作。 4-6 X62W萬能銃床是如何實(shí)現(xiàn)水平工作臺各方向進(jìn)給聯(lián)鎖控制的? 【參考答案】 X62W萬能銃床是如何實(shí)現(xiàn)水平工作臺的操作

45、手柄如圖 4-3所示。 工作臺控制電路圖如圖 4-4所示。 圖4-3水平工作臺的操作手柄 SQfi-2 f SQ2-2 SQ4-2 y SQ6-1 3 SQ3-2 % SQ1-2 _F 7 SAI-1 SQ1-1 |sQ3-l [ SQ24 |SQ4-1 KM2 KM3 KM2 圖4-4工作臺控制電路圖 水平工作臺橫向和垂直進(jìn)給運(yùn)動的選擇和聯(lián)鎖通過十字復(fù)合手柄和行程開關(guān) SQ3、SQ4 聯(lián)合控制，該十字復(fù)合手柄有上、下、前、后四個工作位置和一個中間不工作位置。當(dāng)操作 手柄向下或向前扳動時， 通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)將控制垂直或橫向運(yùn)動方向的機(jī)械離合器合上， 即可 接通該運(yùn)動方

46、向的機(jī)械傳動鏈。同時壓動行程開關(guān) SQ3,使SQ3動合觸點(diǎn)SQ3-1閉合， 動斷觸點(diǎn)SQ3 —2斷開，于是接通進(jìn)給電動機(jī) M3正轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈電路，其主觸點(diǎn)閉 合，M3正轉(zhuǎn)，驅(qū)動工作臺向下或向前移動進(jìn)給。 KM2線圈通電的電流通路仍從 KM1輔助 動合觸點(diǎn)開始，電流經(jīng)SA1 —3fSQ2—2fSQ1 —2fSA1 —1fSQ3—1-KM3輔助動斷觸點(diǎn) 到KM2線圈。上述電流通路中的動斷觸點(diǎn) SQ2-2和SQ1- 2用于工作臺前后及上下移動 同左右移動之間的聯(lián)鎖控制。 當(dāng)十字復(fù)合操作手柄向上或向后扳動時，將壓動行程開關(guān) SQ4,使得控制進(jìn)給電動機(jī) M3反轉(zhuǎn)的接觸器 KM3線圈得

47、電，M3反轉(zhuǎn)，驅(qū)動工作臺向上或向后移動進(jìn)給。其聯(lián)鎖控制 原理與向下或向前移動控制類似。 十字復(fù)合操作手柄扳在中間位置時， 橫向或垂直方向的機(jī)械離合器脫開， 行程開關(guān)SQ3 與SQ4均不受壓，因此進(jìn)給電動機(jī)停轉(zhuǎn)，工作臺停止移動。在床身上同樣也設(shè)置了上、下 和前、后限位保護(hù)用的終端撞塊，當(dāng)工作臺移動到極限位置時，擋塊撞擊十字手柄，使其回 到中間置，切斷電路，使工作臺在進(jìn)給終點(diǎn)停車。 在同一時間內(nèi)，工作臺只允許向一個方向移動， 為防止機(jī)床運(yùn)動干涉造成設(shè)備事故， 各 運(yùn)動方向之間必須進(jìn)行聯(lián)鎖。而操作手柄在工作時，只存在一種運(yùn)動選擇，因此銃床進(jìn)給運(yùn) 動之間的聯(lián)鎖由兩操作手柄之間的聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)。

48、聯(lián)鎖控制電路由兩條電路并聯(lián)組成，縱向操作手柄控制的行程開關(guān) SQ1、SQ2的動斷 觸點(diǎn)串聯(lián)在一條支路上，十字復(fù)合操作手柄控制的行程開關(guān) SQ3、SQ4的動斷觸點(diǎn)串聯(lián)在 另一條支路上。進(jìn)行某一方向的進(jìn)給運(yùn)動時， 需扳動一個操作手柄， 這樣只能切斷其中一條 支路，另一條支路仍能正常通電，使接觸器 KM2或KM3的線圈得電。若進(jìn)給運(yùn)動時由于 誤操作扳動另一個操作手柄，則兩條支路均被切斷，接觸器 KM2或KM3立即斷電，使工 作臺停止移動，從而對設(shè)備進(jìn)行了保護(hù)。 4-8組合機(jī)床常用在什么場合？通常由哪些部件組成？其控制線路有什么特 點(diǎn)？ 【參考答案】 1、組合機(jī)床的應(yīng)用場合 組合機(jī)床是

49、根據(jù)給定工件的加工工藝而設(shè)計制造的一種高效率自動化專用加工設(shè)備。 可 實(shí)現(xiàn)多刀（多軸）、多面、多工位同時進(jìn)行鉆、擴(kuò)、錢、鎮(zhèn)、銃等加工，并具有自動循環(huán)功 能，在成批或大量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。 2、組合機(jī)床的組成部件 組合機(jī)床由具有一定功能的通用部件 （如動力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件等） 和加工專用部件（如夾具、多軸箱等）組成，其中動力部件是組合機(jī)床通用部件中最主要的 一類部件。動力部件常采用電動機(jī)驅(qū)動或液壓系統(tǒng)驅(qū)動， 由電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)的控 制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動化加工設(shè)備。 3、組合機(jī)床控制線路的特點(diǎn) 各標(biāo)準(zhǔn)通用動力部件的控制電路是獨(dú)立完整的，

50、當(dāng)一臺組合機(jī)床由多個動力部件組合構(gòu) 成時，該機(jī)床的控制電路即由各動力部件各自的控制電路通過一定的聯(lián)接電路組合而成。 對 于此類由多動力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有三方面的工作要求： （1）動力部件的點(diǎn)動及復(fù)位控制 。 （2）動力部件的單機(jī)自動循環(huán)控制 （也稱半自動循環(huán)控制）。 （3）整機(jī)全自動工作循環(huán)控制。 4- 11說明凸輪控制器控制的起重電動機(jī)轉(zhuǎn)向控制與調(diào)速控制過程。 【參考答案】 主鉤升降機(jī)構(gòu)由主令控制器與 PQR10控制盤組成的磁力控制器控制，其控制路線如圖 4-5所示。 Ui I ? Wi 丫平］ 下降 SAj 上升 | | 圖4-5主鉤升降機(jī)構(gòu)電氣控制電路

51、 ht r r r 111 ? ? ? ii □ □ 4H i w 111 11 i 主鉤升降電動機(jī)的機(jī)械特性如圖 4-6所示。 主鉤升降主令控制器 SA1觸點(diǎn)狀態(tài)表如表4-1所示。 表4-1主鉤升降主令控制器 SA1觸點(diǎn)狀態(tài)表 觸點(diǎn) 下降 零位 上升 強(qiáng)力 制動 5 4 3 2 1 C 0 1 2 3 4 5 6 SA1-1 + SA1-2 + + + SA1-3 + + + + +

52、+ + + + SA1-4 + + + + + + + + + + + SA1-5 + + + SA1-6 + + + + + + + + + SA1-7 + + + + + + + + + + + SA1-8 + + + + + + + + + SA1-9 + + + + + + SA1-10 + + + + SA1

53、-11 + + + SA1-12 + + 1、電動機(jī)起動前的準(zhǔn)備 當(dāng)電源隔離開關(guān) QS2、QS3合上后，將主令控制器 SA1手柄置于“ 0”位，此時SA1-1 接通，零電壓繼電器 BV線圈得電并自鎖，控制電路便處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng) SA1控制手 柄處于工作位置時， 雖然SA1-1斷開，但不影響 BV的吸合狀態(tài)。但當(dāng)電源斷電后， 卻必須 使控制手柄回到零位后才能再次起動。這就是零壓和零位保護(hù)作用。 2、提升時電路工作情況 當(dāng)主令控制器 SA1手柄扳到“上升1”擋時，SA1-3、SA1-4、SA

54、1-6、SA1-7觸點(diǎn)閉合， 使得接觸器KM1、KM3、KM4線圈得電。電動機(jī)接通正轉(zhuǎn)電源，制動電磁鐵通電，松開制 動閘YB1、YB2,同時切除轉(zhuǎn)子串接的第一段電阻 R1,電動機(jī)M1正向啟動，運(yùn)行在圖 4-6 所示的特性曲線1上。此時對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩較小， 一般吊不起重物，只作張緊鋼絲繩和消除 齒輪間隙的預(yù)備起動級。 當(dāng)SA1手柄扳到“上升 2”擋時，除上述“ 1”擋已閉合的部分外， SA1-8閉合，接觸 器KM5線圈通電，觸點(diǎn)吸合，車t子電路短接電阻 R2,此時電動機(jī) M1加速，運(yùn)行在圖4-6 特性曲線2上。 當(dāng)SA1手柄扳到“上升 3”擋時，除上述兩擋已閉合的部分外， SA1-9

55、閉合，接觸器 KM6線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電路切除電阻 R3,此時電動機(jī)運(yùn)行在圖 4-6特性曲線3上。 當(dāng)SA1手柄依次扳到“上升 4”、“上升5”、“上升6”擋時，除上述 3擋已閉合的部分 外，SA1-10、SA1-11、SA1-12相繼閉合，依次使接觸器 KM7、KM8、KM9線圈通電，觸 點(diǎn)吸合，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子電路逐漸短接電阻 R4、R5、R6,使電動機(jī)的工作點(diǎn)從第 3條特性向第 4、第5條并最終向第6條特性過渡，提升速度逐漸增加。 此過程可獲得五種提升速度。在“上升 6”擋時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子各相電路中僅保留一段為 軟化特性而固定接入的電阻 R7,這時電動機(jī)可獲得最大轉(zhuǎn)速。 3、下降

56、時電路工作情況 由圖4- 5可知，主鉤下降也分為 6擋，根據(jù)重物重量和控制要求，可使電動機(jī)工作在 不同狀態(tài)。 (1)當(dāng)主令控制器 SA1手柄置于“下降 C”擋時，SA1-1斷開，BV通過自鎖電路保持 吸合。同時SA1-3觸點(diǎn)接通電源，SA1-6觸點(diǎn)閉合使接觸器 KM1線圈得電，于是電動機(jī)按 正轉(zhuǎn)提升方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。由于 SA1-4斷開，接觸器KM3線圈不得電，因此電磁抱閘抱住制 動輪，電動機(jī)只能向提升方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。 此時吊鉤上重物力矩與電磁抱閘制動力 矩及提升轉(zhuǎn)矩相平衡，使重物能安全停留在空中。 這一擋是為下降做準(zhǔn)備， 防止所吊重物突然快速運(yùn)動， 使機(jī)械受到損傷。該擋實(shí)際上是

57、 齒輪等傳動件嚙合的準(zhǔn)備擋，由于受制動器的限制，操作時停留時間不應(yīng)過長。 “下降C”擋的另一個作用是在下放重物時，手柄由下降擋的任何一位置扳回零位時， 都要經(jīng)過此擋，這時既有電動機(jī)的倒拉反接制動， 又有電磁抱閘的機(jī)械制動，在兩者共同作 用下，可以防止重物的溜鉤，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。 在“下降C”擋，SA1-7、SA1-8觸點(diǎn)也閉合，使接觸器 KM4、KM5通電吸合，此時 電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路電阻短接情況與“上升 2”擋時相同，因此機(jī)械特性應(yīng)為“上升 2”機(jī)械特 性向第四象限的延伸，如圖 4-6中的7段。 (2)當(dāng)SA1手柄扳至“下降1”擋時，SA1-3觸點(diǎn)仍接通電源。SA1-4觸點(diǎn)閉合，接觸 器

58、KM3線圈通電，觸點(diǎn)吸合，此時電磁抱閘松開，電動機(jī)可以自由運(yùn)轉(zhuǎn)。 SA1-6觸點(diǎn)閉合 使接觸器KM1通電，電動機(jī)的電源接法和上升時相同。 SA1-7觸點(diǎn)閉合使接觸器 KM4線 圈通電，電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路中電阻 R1被短接，轉(zhuǎn)子電阻串入情況與“上升 1”擋時相同。由 于轉(zhuǎn)子串入電阻比“下降 C”擋時增加了，因此電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩減小。如果重物的重力轉(zhuǎn)矩 大于電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩， 將使電動機(jī)處于倒拉反接制動狀態(tài)， 此時電動機(jī)運(yùn)行在圖 4-6 “上 升1”機(jī)械特性向第四象限延伸的曲線 8上，從而獲得較為低速的下放。若重力轉(zhuǎn)矩小于電 動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，則重物不但不下降反而被提起， 電動機(jī)則運(yùn)行到圖4-6

59、“上升1”特性上。 這時必須迅速將控制器手柄推到下一擋。 (3)當(dāng)SA1手柄扳至“下降 2”擋時，SA1-3、SA1-4、SA1-6觸點(diǎn)繼續(xù)閉合，SA1-7 觸點(diǎn)斷開，使得轉(zhuǎn)子外接電阻全部接入， 電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步減小。 若此時重力轉(zhuǎn)矩大于 電磁轉(zhuǎn)矩，則獲得低速下降，電動機(jī)在圖 4-6特性曲線9上運(yùn)行。若重物過輕或空鉤，重力 轉(zhuǎn)矩小于電磁轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)將運(yùn)行在圖4-6特性曲線9向第一象限的延伸段上， 這樣重物不 但不下降反而被提起。這時應(yīng)立即將手柄推到“下降 3”擋。 （4）當(dāng)SA1手柄置于“下降3”擋時，SA1-6觸點(diǎn)斷開，接觸器 KM1線圈斷電，觸點(diǎn) 釋放。同時SA1-5觸點(diǎn)

60、閉合，使接觸器KM2線圈通電，觸點(diǎn)吸合。SA1-3觸點(diǎn)斷開，SA1-2 觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)則由下降“ C”、“1”、“2”擋時上升方向的運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)橄陆捣较虻倪\(yùn)轉(zhuǎn)。觸 點(diǎn)SA1-7、SA1-8的閉合，使接觸器 KM4、KM5線圈通電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電阻 R1、R2 被短接，轉(zhuǎn)子電路電阻接入情況與“上升 2”擋時相同。由于電動機(jī)工作在反轉(zhuǎn)下降電動狀 態(tài)，故電動機(jī)運(yùn)行在圖 4.5.6第三象限特性曲線 10上?？刂破魇直诖宋恢檬菑?qiáng)迫下放， 所 以下放速度與重力負(fù)載有關(guān)。若重物較輕，電動機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)； 若重物較重，則下降 速度將超過電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速，而進(jìn)入再生發(fā)電制動狀態(tài)，電動機(jī)運(yùn)行在圖 4-

61、6特性曲線10 向第四象限延伸的曲線上，成為高速下放，且重物越重下放速度越快。此時應(yīng)立即將手柄推 向“下降4”擋。 （5）當(dāng)SA1手柄依次置于“下降 4”、“下降5”擋時，除上述已閉合的觸點(diǎn)外， SA1-9、 SA1-10、SA1-11、SA1-12觸點(diǎn)也相繼閉合，使得接觸器 KM6、KM7、KM8、KM9線圈通 電，觸點(diǎn)吸合，轉(zhuǎn)子電路電阻 R3、R4、R5、R6分別被短接切除。此時電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路中 只剩一段電阻R7,電動機(jī)則分別運(yùn)行在圖 4-6特性曲線11、12上。若重物較輕或空鉤，電 動機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)， 可分別獲得兩種低速下降； 若為重載，電動機(jī)運(yùn)行在再生發(fā)電制動 狀態(tài)，以

62、高于電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速下降，但下降速度比手柄置于前擋時小多了。 由上述分析可知：主令控制器 SA1置于下降前三擋（C、1、2）時，電動機(jī)相序接法與 上升時相同，其中 C擋實(shí)現(xiàn)重物安全停留空中或作平移運(yùn)動；當(dāng)重載下降時，主令控制器 SA1手柄應(yīng)置于下降 “1”、“2”擋，其中下“ 2”擋下降速度比下“ 1”擋速度高；當(dāng)負(fù)載 較重，若SA1手柄置于下降“3”、“4”、“5”擋時，可獲得超過電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速的高速下降， 且下“3”擋速度最快，下“ 4”擋次之，下“ 5”擋最小。下“ 3”、下“4”兩擋下降速度太 快，很不安全，因而只能選在下“ 5”擋工作；若是輕載或空鉤下降， SA1手柄應(yīng)置于后三

63、擋，即下降“ 3”、“4”、“5”擋，其中下“ 5”擋下降速度最高，下“ 3”擋下降速度最低。 4-13 CNC裝置有哪些部分組成？各部分有何作用？其工作過程是什么? 【參考答案】 1、CNCt置的組成部分及作用 計算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分，其主要任務(wù)是控制機(jī)床的運(yùn)動，完成 各種零件的自動加工。計算機(jī)數(shù)控（ CNC）系統(tǒng)由硬件和軟件組成，是一種采用存儲程序的 專用計算機(jī)，計算機(jī)通過運(yùn)行存儲器內(nèi)的程序， 使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求， 有條不紊地 進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的數(shù)字控制功能。 （1） CNCg置的硬件結(jié)構(gòu) 圖4-7為CNC裝置硬件的基本組成框圖，主要包括一

64、般微型計算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)， 如微處理器（CPU）、總線、存儲器、I/O接口等；以及完成數(shù)控機(jī)床特有功能所需的功能 模塊和接口單元，如手動數(shù)據(jù)輸入 （MDI）接口、PLC接口等。 主軸控制單元 檢測 檢測 速度控制單元 PLC 接口 位置控制 圖4-7 CNC裝置硬件的組成框圖 （2） CN或置的軟件 CNC裝置在上述硬件的基礎(chǔ)上，還必須配合相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作， 二者缺一不可。 數(shù)控裝置的軟件是實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能的專用系統(tǒng)軟件， 圖4-8是數(shù)控系統(tǒng)軟件組 成框圖，主要由管理軟件和控制軟件兩部分組成。 其中管理軟件主要為某個系統(tǒng)建立一個軟 件

65、環(huán)境，協(xié)調(diào)各軟件模塊之間的關(guān)系，并處理一些實(shí)時性不太強(qiáng)的軟件功能， 如數(shù)控加工程 序的輸入/輸出及其管理、人機(jī)對話顯示及診斷等；控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工 程序，控制機(jī)床運(yùn)行，主要完成系統(tǒng)中一些實(shí)時性要求較高的關(guān)鍵控制功能，如譯碼、 刀具 補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等。 ?——零件程序的輸入/輸出 一管理軟件 顯示 I 診斷 系統(tǒng)軟件—— —譯碼 刀具補(bǔ)償 —控制軟件 速度控制 ——插補(bǔ)運(yùn)算 ——位置控制 圖4-8數(shù)控系統(tǒng)軟件組成 2、CNCg置的工作過程 在進(jìn)行零件加工時，CNC裝置首先接收數(shù)字化的零件圖樣和工藝要求等信息，再進(jìn)行 譯碼和預(yù)處理，然后按照一

66、定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算， 用運(yùn)算結(jié)果實(shí)時地對機(jī)床的各運(yùn)動 坐標(biāo)進(jìn)行速度和位置控制。 CNC裝置的工作是在硬件環(huán)境的支持下執(zhí)行軟件控制功能的全過程，對于一個通用數(shù) 控系統(tǒng)來講，一般要完成以下工作： (1)零件程序的輸入。數(shù)控機(jī)床自動加工零件時，首先將反映零件加工軌跡、尺寸、 工藝參數(shù)及輔助功能等各種信息的零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償量等指令和數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系 統(tǒng)。在輸入過程中 CNC裝置還需完成代碼校檢、代碼轉(zhuǎn)換和無效碼刪除等工作。 (2)譯碼處理。輸入到 CNC裝置內(nèi)部的信息接下來由譯碼程序進(jìn)行譯碼處理。它是 將零件程序以一個程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的零件輪廓信息 (如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線、 圓弧等)、加工速度信息(F代碼)以及輔助功能信息( M、S、T代碼等)，按照一定的語 法規(guī)則翻譯成計算機(jī)能夠識別的數(shù)據(jù)，存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)間。 CNC裝置在譯碼過程 中，還要對程序段的語法進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤，立即報警。 (3)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理即進(jìn)行預(yù)計算，就是將經(jīng)過譯碼處理后存放在指定存儲空間 的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要包括刀具補(bǔ)償(刀具長度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償) 、進(jìn)給速度