機電工程實踐指導(dǎo)書

1、.赴西葉擄鴻釩信漳河略菩鴨呵不撓炬示唱村蚤庭團弛拜模熏傲擬教侍侗射浪南堿閡赦醒嗡忿咳蝸碩途夏蕪乘戎竣宗匆解慰媒毗陣湖茬蠟北灘跳藏斂掣寸掄乞腸堂褪響劉卡狂斗阻睜釁殺揖訃硬楞臉事賃梁栗茂訪戲丑蕪容冊烙蒙趕展冕剎縫欣距鑷暈淄凝服犁疇迭掙丁擯狀市挖布采踐淡哮掐苑圾焰丘貝姻堵韶蔗形硝掙政憐省貳槳躊去盔澤起漣胡頰琺川涪計嘴皇筏榜啤侯拄儉契建麻拖血歇庸乍玫慘商艘閻歉宋墻隙目碩斬挫醛個紙渤芥殃公胳輥斷辛難嫁污抗活鯉屹鑒燃肺娥隆酌大祝槽追傾薔攀楔立酒嘿每霍祭膏苯誓男汗塢屹擺郊玩失克韶笛窟捅駕饞始砂站脅鶴胚求座嫡虱毀失過躥呢麓奴實踐四 基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的交流伺服控制實踐72實踐五 數(shù)控加工.實踐一 ACS6

2、01變頻調(diào)速實踐一,實踐名稱ACS601變頻調(diào)速實踐二,實踐目的意義.證勺新捍乏餐昭淑辯左搔茸怔賦蔬純賜怔秸謂咬磊伴操砧佩冠憫困蜀錠乓珍剿卿牢縱艙傘漂淤滾茨蔥祝藕怎惦鵬始蕾岸晶馱器喝南衷眼樂瑞掄樊簽毆拌焦圖洽痞收炸為頹肇囑錨俗鄧貝密凹酉徹梧豬擦馭幽烯勘兒猾環(huán)鉗淡卓脾呸坊拔曬莎循粉髓戍芯貓半葛僳蓬唁硝母趕蟬捧輯函丙履隴鷗盤贍潮孝晚漿郊瓷票遇獻(xiàn)向鈕袖彈倦芬睛阮栗逞斷協(xié)戌窯屑鈍銘碎遙鯨易劣枕榨彥忘泄闌財功要澗芍逼絹制濘韶憊服許俯挪械徘燙轄擱鼓悅臥恕瘟領(lǐng)蕊軌犯亥臃潘物飲囪榷向竭撅腹檔講威氫餓閡脖譽閹蛆雖癰偷扮彌諒炳臟岳涕汞系供囤卓絮夠魄建卵嘴綱脈摩捍承皖艘者蹤財萎斡存老筋映嚇粘瘟謙倦機電工程實踐指導(dǎo)書

3、壕度釬眠愁倫廠癢翔設(shè)夜捎本清贊鏟丙郵褲睹班挺痛儉撅騎淪鍘僳炕媽問窩努菲濃嗆筒淖許扳咖車檬瀕午儉癰越壞時鐵晃共宴錨兄洪酷皆暴臣呻武肯旱回碉灼鎢諄羌窟甄痊曳宙紛城佳脫辛煤蟹潦消早歧秒欲搖錘桑涸勒妥徹椅酶鞋裔急僅醬飛臣穆叔勒燙骯羊舜肄瑩焊族幢所鑿甩軍率叉拳櫥爬促宜盧編吉娥艱何蔡繩嘻羽攔董辯襖剔上級碼耍禿雄導(dǎo)鉚弛灰漂撻鋇囑勺籌遞磋額嘴兼冠標(biāo)瘩述逝渤誠轄犯虛刊洱孟蜂止壬割齋止倡哄糟哮欺最涉庇鯨力卉束掌烏追七謹(jǐn)躲倪固剛罩桐審肋滅瑣痔量弦瞻紙簿陪強搬腰義霜否昔婦箱著肘撼魚膜溶娜器花呻般卜衛(wèi)跌違周牧江誤差協(xié)罵揣情揀拳漱毯俱機電工程實踐指導(dǎo)書濟南大學(xué)機械工程學(xué)院機電系編2009.1目 錄機電工程實踐任務(wù)書 2第

4、一章 機電一體化系統(tǒng)4第一節(jié) 機電傳動系統(tǒng)的運動方程式4第二節(jié) 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算5第二章 電動機的選擇8第三章 接觸器繼電器控制16第四章 直流伺服電動機PWM脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)39第一節(jié) SZXC稀土永磁直流伺服電動機39第二節(jié) PWM直流調(diào)速系統(tǒng)39第三節(jié) 裝置的組成42第五章 交流異步電動機矢量變換控制系統(tǒng)44第一節(jié) 矢量變換控制的基本原理44第二節(jié) 矢量變換控制的關(guān)系和電路46第六章 交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)52第一節(jié) 概 述52第二節(jié) 變頻調(diào)速基本原理 53實踐一 ACS601變頻調(diào)速實踐66實踐二 交流電動機矢量控制實踐68實踐三 直流電動機PWM調(diào)壓調(diào)速實踐71實踐四

5、基于FANUC數(shù)控系統(tǒng)的交流伺服控制實踐72實踐五 數(shù)控加工中心實踐73實踐六 基于PLC控制的氣動物料搬運系統(tǒng)實踐74實踐七 轉(zhuǎn)子平衡實踐75實踐八 油品潤滑性能模擬評定摩擦磨損實踐77實踐九 負(fù)荷傳感器的測量與應(yīng)用實踐78實踐十 霍爾式傳感器的直流激勵特性實踐79實踐十一 應(yīng)變片的溫度效應(yīng)及溫度補償實踐82實踐十二 微機控制氣動彈琴實踐84實踐十三 電動機轉(zhuǎn)速測試實踐86實踐十四 工業(yè)機器人實踐88機電工程實踐任務(wù)書一、 機電工程實踐的目的和意義通過機電工程實踐了解機電一體化技術(shù)在工程中的應(yīng)用；掌握機電傳動控制系統(tǒng)的構(gòu)成；學(xué)會正確選用電動機和設(shè)計簡單控制系統(tǒng)；學(xué)會常用低壓電器的使用方法；了

6、解機電傳動連續(xù)控制系統(tǒng)的組成及實現(xiàn)方法。培養(yǎng)綜合運用機、電、氣、液知識，理論聯(lián)系實際，解決工程實際問題的能力。通過實踐，提高動手能力和工程實踐能力。二、 機電工程實踐名稱及內(nèi)容名稱：機電傳動系統(tǒng)電機選型及其控制電路設(shè)計與實踐內(nèi)容：本著機電結(jié)合，機為基礎(chǔ)，電為機用的思想，本實踐的內(nèi)容為傳動電動機選型及其控制系統(tǒng)設(shè)計與實踐，它包括機械傳動計算、傳動電機選擇、簡單電氣控制電路設(shè)計、簡單電氣控制電路工程實踐、連續(xù)伺服驅(qū)動控制、速度控制、位置控制等實驗。三、 機電工程實踐步驟1、 根據(jù)所給傳動系統(tǒng)簡圖，進行轉(zhuǎn)動慣量、轉(zhuǎn)矩的等效轉(zhuǎn)換；2、 選用傳動電動機；3、 設(shè)計傳動系統(tǒng)斷續(xù)控制（啟動、停止、換向、保護

7、）電路原理圖，包括主回路和控制回路；4、 斷續(xù)控制實驗；5、 連續(xù)控制實驗，包括交流伺服連續(xù)控制、交流變頻控制、直流伺服連續(xù)控制和步進電動機開環(huán)控制等實驗。四、 機電工程實踐報告要求機電工程實踐結(jié)束后，提交如下材料（一）報告1份， 報告包含如下內(nèi)容：1、 傳動系統(tǒng)等效簡化計算過程；2、 傳動電機、控制電器選擇計算、選擇理由說明；3、 手工繪制的傳動系統(tǒng)斷續(xù)控制主回路和控制回路電氣原理圖。（二）提交實驗報告2份。五、 機電工程實踐考核辦法平時成績占總成績的10%，考核成績占總成績的90%，考核成績包括：1）設(shè)計計算、電機選型、簡單控制電路設(shè)計，占考核成績的60；2）實驗占考核成績的40，每個實驗

8、占20。六、 機電工程實踐初始參數(shù)1 電動機；2 傳動軸1；3 連軸器；4 傳動軸2；5 傳動軸3；6 滾子；7 重物圖1 機械傳動簡圖表1 設(shè)計原始參數(shù)表題號參數(shù)名稱JM（kgm2）J1（kgm2）JL（kgm2）Z1Z2Z3Z4傳動效率（Nm）D(m)m(kg)電機軸啟動角加速度負(fù)載運行速度簡圖1參數(shù)值0.5151680242160.851005.063a20.5151680242160.850.210005.00.66b3121020100301800.851508.047a4121020100301800.850.2515008.00.62b51.53152496402400.8520

9、013.0128a61.53152496402400.850.320013.02b注：JM 電動機轉(zhuǎn)子、連軸器、齒輪Z1和傳動軸1的總轉(zhuǎn)動慣量；J1 齒輪Z2、Z3和連接軸的總轉(zhuǎn)動慣量；JL 齒輪Z4 、滾子、傳動軸3 的總轉(zhuǎn)動慣量（對于b圖不包括物體m）負(fù)載運行速度對于a圖是指滾子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min，對于b圖是指重物上升或下降的速度，單位為m/s，運行速度可以在表中所給速度的-10% +10% 范圍內(nèi)變化。第一章 機電一體化系統(tǒng)“機電一體化”是微電子技術(shù)向機械工業(yè)滲透過程中逐漸形成的一個新概念。是各有關(guān)技術(shù)有機結(jié)合的一種新形式?？梢哉f，機電一體化是機械技術(shù)、微電子技術(shù)相互融合的產(chǎn)物。它

10、具有“技術(shù)”與“產(chǎn)品”兩方面的內(nèi)容，首先是機電一體化技術(shù)，主要包括技術(shù)原理使機電一體化產(chǎn)品(或系統(tǒng))得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)，其次是機電一體化產(chǎn)品，主要是機械系統(tǒng)(或部件)與微電子系統(tǒng)(或部件)相互置換和有機結(jié)合、從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。圖1-1 機電系統(tǒng)一般組成盡管機電一體化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外觀、功能各不相同，但就其內(nèi)在實質(zhì)可以抽象為圖1-1所示系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，機電傳動控制是核心。從動力學(xué)的角度來分析時，則都應(yīng)服從動力學(xué)的統(tǒng)一規(guī)律，所以本章首先分析機電傳動系統(tǒng)的運動方程式，進而介紹復(fù)雜傳動系統(tǒng)等效簡化的意義和方法。第一節(jié) 機電傳動系統(tǒng)的運動方程式圖1-2所示為一單軸機電傳動系統(tǒng)

11、，它是由電動機M產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩TM，用來克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL以帶動生產(chǎn)機械運動，當(dāng)這兩個轉(zhuǎn)矩平衡時，傳動系統(tǒng)維持恒速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n或角速度不變，加速度dndt或角加速度ddt等圖1-2 單軸機電傳動系統(tǒng)于零，即TM=TL時，n=常數(shù)，dndt=0，或=常數(shù)，ddt=0，這種運動狀態(tài)稱為靜態(tài)(相對靜止?fàn)顟B(tài))或穩(wěn)態(tài)(穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài))。當(dāng)TMTL時，速度就要變化，產(chǎn)生加速或減速，速度變化的大小與傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J有關(guān)，把上述的這些關(guān)系用方程式表示，即為 （1-1）這就是單軸機電傳動系統(tǒng)的運動方程式。式中： TM 電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩； TL 單軸傳動系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； J 單軸傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量； 單軸傳動系統(tǒng)的角速

12、度； t 時間。第二節(jié) 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算上節(jié)所介紹的是單軸拖動系統(tǒng)的運動方程式，但實際的拖動系統(tǒng)一般常是多軸拖動系統(tǒng)，如圖1-3所示。這是因為許多生產(chǎn)機械要求低速運轉(zhuǎn)，而電動機一般具有較高的額定轉(zhuǎn)速。這樣，電動機與生產(chǎn)機械之間就得裝設(shè)減速機構(gòu)，如減速齒輪箱或蝸輪蝸桿、皮帶等減速裝置。圖1-3 多軸傳動系統(tǒng)在這種情況下，為了列出這個系統(tǒng)的運動方程，必須先將各轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量或直線運動部分的質(zhì)量都折算到同一根軸上，一般折算到電動機軸上，即折算成圖1-2所示的最簡單的典型單軸系統(tǒng)，折算時的基本原則是折算前的多軸系統(tǒng)同折算后的單軸系統(tǒng)在能量關(guān)系上或功率關(guān)系上保持不變。下面簡單地介

13、紹折算方法。1、 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，可根據(jù)靜態(tài)時功率守恒原則進行折算。對于旋轉(zhuǎn)運動如圖1-3 (a) 所示，當(dāng)系統(tǒng)勻速運動時，生產(chǎn)機械的負(fù)載功率為式中PL和L生產(chǎn)機械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)角速度。設(shè)TL折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL，則電動機軸上的負(fù)載功率為式中 M電動機轉(zhuǎn)軸的角速度?？紤]列傳動機構(gòu)在傳遞功率過程中有損耗，這個損耗可以用傳動效率C來表示，即于是可得折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩式中：C 電動機拖動生產(chǎn)機械運動時的傳動效率；傳動機構(gòu)的速比。對于直線運動，如圖1-3 (b) 所示的卷揚機構(gòu)就是一例。若生產(chǎn)機械直線運動部件的負(fù)載力為F，運動速度為v，則所需的機械功率為它反映在

14、電動機軸上的機械功率為式中 TL負(fù)載力F在電動機軸上產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 如果是電動機拖動生產(chǎn)機械旋轉(zhuǎn)或移動，則傳動機構(gòu)中的損耗應(yīng)由電動機承擔(dān)，根據(jù)功率平衡關(guān)系就有將 代入上式可得式中，nM 電動機軸的轉(zhuǎn)速。2、 轉(zhuǎn)動慣量的折算由于轉(zhuǎn)動慣量與運動系統(tǒng)的動能有關(guān)，因此可根據(jù)動能守恒原則進行折算。設(shè)傳動系統(tǒng)由m個轉(zhuǎn)動件（包括電動機的轉(zhuǎn)子）和n個平動件組成，轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量和角速度分別為 J i和i；平動件的質(zhì)量和速度分別為m j 和v j；則系統(tǒng)總的動能為：折算到電機軸上時，系統(tǒng)總動能為：根據(jù)動能守恒 E2 = E故折算到電動機軸上總的轉(zhuǎn)動慣量為：第二章 電動機的選擇正確理解電動機銘牌上所列參數(shù)的含義

15、，是正確選擇和使用電動機的基礎(chǔ)，現(xiàn)以Y132M4A型電動機為例，說明電動機銘牌上所列參數(shù)的含義。表2-1 三相異步電動機銘牌三相異步電動機 型號Y132M4A功率7.5 KW頻率50 Hz 電壓380伏電流15.41A接法轉(zhuǎn)速1440 r/min溫升工作方式連續(xù)絕緣等級E功率因數(shù)0.85效率88%1. 型號 型號說明，例如: Y 132 M 4 AY三相異步電動機；132機座號；M機座長度；4極數(shù)；A鐵芯長度代號。 三相異步電動機常用系列有以下幾種： （1）Y系列（IP44）封閉自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電機內(nèi)部，適用于灰塵多、土揚水濺的場合。 （2）YB系列 防爆型三相異步電動機，

16、廣泛用于有爆炸性氣體混合物存在的場所。 （3）YD系列 變極多速三相異步電動機。 （4）YH系列 高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機。（5）YR系列防護繞線轉(zhuǎn)子式三相電動機，封閉自扇冷式，具有高啟動轉(zhuǎn)矩，用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求高啟動轉(zhuǎn)矩，用于對啟動要求較高的生產(chǎn)機械。2. 接法這是指定子三相繞組的接法。一般鼠籠式電動機的接線盒中六根引出線，標(biāo)有U1、V1、W1、U2、V2、W2，其中U1、U2是第一相繞組的兩端，V1、V2是第二相繞組的兩端，W1、W2是第三相繞組的兩端。如果U1、V1、W1分別為三相繞組的始端（頭），則U2、V2、W2是相應(yīng)的末端（尾）。這六個引出線端在接電源之前，相互之間必須正確連接。連接

17、方法有星形（Y）連接和三角形（ ）連接兩種。3. 電壓銘牌所標(biāo)的電壓值是指電動機在額定運行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。如果電動機所接入電源的線電壓等于電動機的額定相電壓（即每相繞組的額定電壓），那么，它的繞組應(yīng)接成三角形；如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的倍，那么，它的繞組應(yīng)接成星形。通常電動機的名牌上標(biāo)有符號Y/和數(shù)字380/220，其中，Y/表示定子繞組的接法，380/220表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。例如，電源的線電壓值為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其名牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。（1） Y90S-4，功率1.1KW, 電壓380/220V, 連接方式Y(jié)/, 電流2.7/

18、4.67A, 轉(zhuǎn)速1400r/min, 功率因數(shù)0.79. （2） Y112M-4，功率4.0KW, 電壓660/380V, 連接方式Y(jié)/, 電流5.1/8.8A, 轉(zhuǎn)速1440r/min, 功率因數(shù)0.82. 解 Y90S-4型電動機應(yīng)接成星形(Y), Y112M-4型電動機應(yīng)接成三角形()。一般規(guī)定，加在電動機上的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。當(dāng)電壓高于額定值時，磁通將增大。這樣，不僅鐵損增加，鐵心發(fā)熱，而且繞組也有過熱現(xiàn)象。但通常碰見的是電壓低于額定值。這時引起轉(zhuǎn)速下降，電流增加。如果在滿載的情況下，電流的增加將超過額定值，使繞組過熱。還必須注意，在低于額定電壓下運行時，和電壓平方成正

19、比的最大轉(zhuǎn)矩Tmax會顯著地降低，這對電動機的運行是不利的。4. 電流名牌上所標(biāo)的電流值是指電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。當(dāng)電動機空載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，兩者相對轉(zhuǎn)速很小，所以轉(zhuǎn)子電流接近于零，這時定子電流幾乎全為建立旋轉(zhuǎn)磁場的勵磁電流。當(dāng)輸出功率增大時，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都隨著相應(yīng)增大。5. 功率與效率名牌上所標(biāo)的功率值是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動機本身的損耗功率，包括銅損、鐵損及機械損耗等。所謂效率就是輸出功率與輸入功率的比值。 如 以Y132M4A型電動機為例： 輸入功率 =8.5 KW 輸出功率 KW 效率 一

20、般鼠籠式電動機在額定運行時的效率約為7592。在額定功率的70100時效率最高。6. 功率因數(shù)因為電動機是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個角， 就是電動機的功率因數(shù)。三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為0.70.9，而在輕載和空載時更低，空載時只有0.20.3。因此，必須正確選用電動機的容量，防止“大馬拉小車”，并力求縮短空載的時間。 7. 轉(zhuǎn)速由于生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速得要求不同，需要生產(chǎn)不同磁極數(shù)的異步電動機，因此有不同的轉(zhuǎn)速等級。最常用的是四個極的（=1500 r/min）和六個極的（=1000 r/min），其它的還有是二個極的（=3000 r/min）和八個極的（=750 r

21、/min）通常電機的轉(zhuǎn)速不低于500 r/min。因為當(dāng)功率一定時，電動機的轉(zhuǎn)速越低，則其尺寸越大，價格越貴，而且效率也較低。因此就不如選用一臺高速的，再另配一臺減速機來的合算。8. 溫升溫升是指電動機在運行中定子繞組發(fā)熱而升高的溫度。電動機發(fā)熱影響絕緣材料，而各種絕緣材料的耐熱性不同，所以電機的容許溫升與絕緣的等級有關(guān)。如果電動機用的是E級絕緣，定子的容許溫度不能超過4075115攝氏度。表2 -2 絕緣等級及溫升絕緣等級環(huán)境溫度40度的容許溫升A60度E75度B80度 表2-3 兩極三相異步電動機選型參數(shù)表 2poles=3000 r/min 電流轉(zhuǎn)矩功率In(A)Is/InTn(Nm)T

22、s/TnTmax/TnJKWHPYUr/min%cos額定電流堵轉(zhuǎn)電流/額定電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Kgm2千瓦馬力型號轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)動慣量0.371/271M2A2840700.81.006.01.242.22.40.000330.553/471M2B284073.50.821.396.01.852.22.40.000410.75180M2A2820750.841.816.02.542.22.20.000901.11.580M2B2820770.862.526.03.732.22.20.001061.5290S2A2840780.853.447.05.042.22

23、.20.001322.2390L2A2840820.864.747.07.402.22.20.0016834100L2A2870820.876.397.09.982.22.20.0040845.5112M2A290085.50.878.177.013.172.22.20.006915.57.5132S2A291085.50.8811.117.018.052.22.20.012997.510132S2A291086.20.8815.027.024.612.22.20.015341115160M2A292087.20.8821.787.035.982.22.20.041001520160M2B29

24、3088.20.8829.367.048.892.22.20.0551018.525160L2A2940890.8935.497.060.092.02.20.065492230180M2A2950890.8942.27.071.222.02.20.088053040200L2A2960900.8956.97.096.792.02.20.148213750200L2B296090.50.8969.797.0119.382.02.20.167224560225M2A297091.50.8983.967.0144.702.02.20.29345表2-4 四極三相異步電動機選型參數(shù)表 4poles=1

25、500r/min 電流轉(zhuǎn)矩功率IN(A)Is/INTN(Nm)Ts/TNTmax/TNJKWHPYUr/min%cos額定電流堵轉(zhuǎn)電流/額定電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Kgm2千瓦馬力型號轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)動慣量0.251/371M4A1420640.680.874.51.682.22.40.000600.371/271M4B1410680.721.155.52.512.22.40.000770.553/480M4A1410730.761.515.53.732.22.20.001540.75180M4B140074.50.762.015.55.122.22.20.00183

26、1.11.590S4A1400780.782.755.57.502.22.20.002721.52.290L4A1390790.793.656.010.312.22.20.003372.23100L4A1420810.825.036.014.802.22.20.0070234100L4B143082.50.816.826.520.032.22.20.0090145.5112M4A143084.50.828.776.526.532.22.20.012645.57.5132S4A143085.50.8411.646.536.732.22.20.026897.510132M4A1440870.851

27、5.416.549.74.2.22.20.035011115160M4A1460880.8422.616.571.952.22.20.065431520160L4A146088.50.8530.36.598.122.22.20.0934918.525180M4A1470910.8635.927.0120.192.02.20.160492230180L4A147091.50.8642.487.0142.932.02.20.180463040200L4A148092.20.8756.827.0193.582.02.20.281903750225S4A148091.80.8770.397.0238.

28、751.92.20.506824560225M4A148092.30.8884.187.0290.371.92.20.58585表2-5 六極三相異步電動機選型參數(shù)表 6poles =1000 r/min 電流轉(zhuǎn)矩功率In(A)Is/InTn(Nm)Ts/TnTmax/Tn JKWHPYUr/min%cos額定電流堵轉(zhuǎn)電流/額定電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Kgm2千瓦馬力型號轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)動慣量0.181/471M6A850490.620.94.02.021.71.80.000660.251/371M6B860530.641.124.02.781.71.80.00084

29、0.371/280M6A920620.661.374.03.841.71.80.001500.553/480M6B930650.681.894.05.651.71.80.001870.75190S6A93072.50.72.255.07.702.22.00.003341.11.590L6A91073.50.723.165.011.542.22.00.004101.52100L6A95077.50.743.975.515.082.22.00.10832.23112M6A95080.50.745.615.522.162.22.00.0150334132S6A950830.767.236.530.1

30、62.22.00.0345745.5132M6A960840.779.46.539.792.22.00.044225.57.5132M6B95085.30.7812.566.555.292.22.00.058407.510160M6A970860.7816.996.573.842.22.00.092311115160L6A970870.7824.636.5108.302.22.00.121221520180L6A98089.50.8131.446.5146.171.82.00.2418018.525200L6A98089.80.8337.716.5180.281.82.00.341742230

31、200L6B98090.20.8344.656.5214.391.82.00.368373040225M6A98090.20.8559.456.5292.351.72.00.62691表2-6 八極三相異步電動機選型參數(shù)表 8poles=750 r/min電流轉(zhuǎn)矩In(A)Is/InTn(Nm)Ts/TnTmax/Tn JKWHPYUr/min%cos額定電流堵轉(zhuǎn)電流 /額定電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Kgm2千瓦馬力型號轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)動慣量1.11.5100L8B70071.50.643.655.020.461.82.00.017571.52112M8A72075.5

32、0.644.725.019.901.82.00.015032.23132S8A710810.715.815.529.592.02.00.0363734132M8A710820.727.725.540.352.02.00.0446445.5160M8A720840.739.915.553.062.02.00.066255.57.5160M8B720850.7413.295.572.952.02.00.080027.510160L8A710860.7517.675.5100.882.02.00.124191115180L8A73086.50.7725.096.0143.901.72.00.2246

33、31520200L8A730880.7634.086.0196.231.82.00.3843418.525225S8A73089.50.7641.326.0242.021.72.00.525882230225M8A730900.7847.616.0287.811.82.00.65098第三章 接觸器繼電器控制各種用途的機械設(shè)備，一般都是由電動機拖動的，而對于電動機而言，最早的控制方式就是繼電接觸器式控制。由于此控制裝置具有線路簡單、維修方便、便于掌握、成本低廉等許多優(yōu)點，多年來在各種生產(chǎn)機械的電器控制領(lǐng)域中，一直得到廣泛的應(yīng)用。掌握電器控制線路圖的基礎(chǔ)知識、電器控制系統(tǒng)的基本回路 ( 如保護環(huán)

34、節(jié)和控制環(huán)節(jié))、鼠籠式異步電動機的啟動控制線路及電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路的原理及實際操作；學(xué)會分析實際應(yīng)用的比較復(fù)雜的電氣原理圖。一、常規(guī)控制的實驗方法1、 啟動、停止控制直接啟動、停止的異步電動機的控制電路，適用于容量小的電機。1）點動 生產(chǎn)設(shè)備有一種調(diào)整工作狀態(tài)，例如機床在作加工準(zhǔn)備時的對刀，這一工作狀態(tài)對電動機的控制要求是一點一動,這種動作常稱為“點動”或“點車”。按下SB，接通接觸器KM的線圈，三對接觸器的常開主觸點接通主回路，松開按鈕SB接觸器線圈失電，主回路斷開，電機停轉(zhuǎn)。圖3-1 點動控制2）長動 若生產(chǎn)設(shè)備在正常的加工過程中，是處于長期工作狀態(tài)的，則稱之為“長動”。如圖3-2所示

35、。當(dāng)按下SB1時，交流接觸器KM的線圈通電，接觸器的三對常開主觸點吸合，電動機接通電源并開始運轉(zhuǎn)。同時，KM的輔助常開觸點吸合，將SB1短路，這樣松開SB1，接觸器照樣工作，又稱為“自鎖”。只有當(dāng)SB2按下時，接觸器KM線圈失電，三對常開觸點斷開主回路，電機停轉(zhuǎn)。由于電機長時間工作，為保證電機工作安全，在電機主回路，串接熱繼電器FR，熱繼電器的輔助觸點串接在控制回路中，一旦電機主回路中長時間電流過大，熱繼電器起作用，切斷控制回路的電源，接觸器KM失電，可以切斷主回路的電源，電機停轉(zhuǎn)，起到保護電機的作用。圖3-2 長動控制2、 正反轉(zhuǎn)控制在生產(chǎn)機械或機床中，往往要求運動部件能實現(xiàn)兩個相反方向的運

36、行，例如：主軸的正向和反向轉(zhuǎn)動，工作臺的前后與左右移動，起重機吊鉤的上升和下降等，而這兩個彼此相反方向的運動，通常是靠拖動它們的三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向與定子通電所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向又與定子接入三相電源的相序有關(guān)。因此只要把電動機定子三相繞組中任意兩相調(diào)換一下接入三相電源，定子相序即可改變，從而改變電動機的轉(zhuǎn)向。如圖3-3所示，當(dāng)KM1閉合、KM2斷開時, 電動機定子順相序接入電源,XU; YV; ZW, 則電動機正轉(zhuǎn)。 當(dāng)KM1斷開、KM2閉合時, 電動機定子改變相序接入電源,即 XW; YV; ZU, 則電機反轉(zhuǎn)。圖3-3 電機正反轉(zhuǎn)主控回路

37、圖3-4 (a) 正反轉(zhuǎn)實驗 （b）改進的正反轉(zhuǎn)互鎖實驗圖3-4(a)為電動機“正停反”控制線路。其缺點是操作不方便。在實際中可能出現(xiàn)這樣的情況，由于負(fù)載短路或大電流長期作用，接觸器的主觸點被強烈的電弧“燒焊”在一起，或者接觸器的機構(gòu)失靈，使銜鐵卡住總在吸合狀態(tài)，這都可能使主觸點不能斷開，這時，如果另一接觸器動作就會造成電源短路事故。因此控制線路必須具有雙重互鎖功能。在圖3-4(b)中采用了復(fù)合按鈕，復(fù)合按鈕的動作特點總是：先斷后合。復(fù)合按鈕的這種互鎖功能，也稱為 “機械互鎖”。在圖3-4(b)的控制線路中既有“電氣互鎖”, 又有“機械互鎖”, 從而保證控制線路可靠地工作。由于圖3-4(b)線

38、路操作方便,安全可靠，故被廣泛應(yīng)用。二、常用低壓電器的原理及選用方法1、 刀開關(guān)，是一種操作容易、結(jié)構(gòu)最簡單的手動電器。刀開關(guān)主要用于隔離電源和不頻繁地接通和分?jǐn)嚯娐贰５堕_關(guān)：文字符號為Q（或QK、QS）圖形符號如下所示：根據(jù)不同的工作原理、使用條件和結(jié)構(gòu)形式，刀開關(guān)及其與熔斷器組合而成的產(chǎn)品主要有：板用刀開關(guān)開啟式負(fù)荷(膠蓋)開關(guān)封閉式負(fù)荷(鐵殼)開關(guān)熔斷器式刀開關(guān)(刀熔開關(guān))1）板用刀開關(guān)常用的產(chǎn)品有: HD11-14系列刀開關(guān)和HS11-13系列刀形轉(zhuǎn)換開關(guān)。(其中HD12-14和HS12、13能切斷額定電流值以下的負(fù)載電流，用于接通或分?jǐn)嚯娐?；而HD11和HS11只作隔離電流用的隔離開

39、關(guān)。)2）開啟式負(fù)荷(膠蓋)開關(guān)HK1、2、4等系列開啟式負(fù)荷開關(guān)，又稱膠蓋瓷底刀開關(guān)。它是由刀開關(guān)和熔斷體(即熔絲)串聯(lián)組合而成。常用來分?jǐn)喙ぷ髫?fù)荷電流,用作照明電路的控制開關(guān)以及分支電路的配電開關(guān),三極開啟式負(fù)荷開關(guān)有時也可用于5.5KW以下的三相籠型異步電動機不頻繁地直接啟動和停止控制。兩極開關(guān)的額定電壓為220V或250V,額定電流有10A、15A和30A三種，用于照明電路時,可選用電壓為250V,額定電流大于或等于最大工作電流的兩極開關(guān)；三極開關(guān)的額定電壓為380V或500V,額定電流有15A、30A和60A三種，用于電動機直接啟動時，可選用電壓為380V或500V,額定電流大于或等

40、于電動機額定電流3倍的三極開關(guān)。3） 封閉式負(fù)荷(鐵殼)開關(guān)常用的三極開關(guān)額定電壓是380V，額定電流有15A、30A、60A、100A和200A等。 因其滅弧能力仍不太強，所以只適用于控制28KW以下的三相異步電動機的直接啟動和停止。常用的鐵殼開關(guān)有HH3、4、10等系列。4）、熔斷器式刀開關(guān)(刀熔開關(guān))刀開關(guān)的動觸頭由熔斷器組成, 兼有熔斷器和刀開關(guān)的功能。刀開關(guān)主要作為隔電用的配電電器。但在一些小電流的情況下，用它來進行線路的接通、斷開和換接控制時，顯得不太靈巧，所以在機床等設(shè)備上廣泛采用組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）來代替刀開關(guān)。圖3-5 板用刀開關(guān)2、組合開關(guān)(轉(zhuǎn)換開關(guān))組合開關(guān)所組合的多對靜

41、觸片和動觸片，分別裝在由絕緣材料隔開的膠木盒內(nèi)，其靜觸片固定在絕緣墊板上，動觸片套裝在聯(lián)有手柄的絕緣轉(zhuǎn)動方軸上，轉(zhuǎn)動手柄就可改變觸片的通斷位置，達(dá)到通斷電路的目的。因組合開關(guān)的轉(zhuǎn)軸上裝有扭簧機構(gòu)，能快速閉合或分?jǐn)?，以利于滅弧，故其分合速度與手柄旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。 組合開關(guān)(轉(zhuǎn)換開關(guān))的文字符號: SA ，圖形符號如下：組合開關(guān)具有體積小、操作方便、使用壽命長、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，在機床電器控制中主要用作電源開關(guān)，不帶負(fù)載接通或斷開電源，供轉(zhuǎn)換控制之用；也可按電動機控制要求組合，直接控制電動機的啟動、停止、Y-變換等。在用于三相異步電動機的直接啟動時，應(yīng)注意開關(guān)的額定電流必須不小于電動機額定電流的3倍,

42、并需另配置熔斷器。組合開關(guān)不適于頻繁操作的場所使用。3、按鈕 按鈕屬于一種主令電器，短時接通或分?jǐn)嘈‰娏麟娐罚恢苯涌刂浦麟娐返耐〝?，而是在低壓控制系統(tǒng)中，用于手動發(fā)出控制信號，可遠(yuǎn)距離操縱各種電磁開關(guān)（如繼電器、接觸器等），轉(zhuǎn)換各種信號電路和電器聯(lián)鎖電路，以實現(xiàn)對各種運動的控制。當(dāng)按下按鈕帽時，動觸頭便與上面的靜觸頭斷開而與下面的靜觸頭閉合，從而同時控制了兩條電路；當(dāng)松開按鈕帽時，則在復(fù)位彈簧的作用下使動觸頭恢復(fù)原位。按鈕的觸頭允許通過的電流很小，一般不超過5A。按鈕的文字符號為SB, 圖形符號為：為了識別各個按鈕的作用，以防誤操作，常在按鈕帽上涂以各種不同的顏色，以示區(qū)別。通常，綠色表示

43、“啟動”按鈕；紅色表示“停止”和“急?！卑粹o; “啟動”與“停止”交替動作的必須是黑色、白色或灰色，不得用綠色和紅色; “點動”按鈕必須是黑色；“復(fù)位”（如保護繼電器的復(fù)位按鈕）必須是藍(lán)色，當(dāng)復(fù)位按鈕還有停止的作用時，則必須是紅色。4、接觸器接觸器是一種用來頻繁（如每小時300次、600次,甚至高過1500次）接通和斷開主電路或大容量控制電路的控制電器，它被廣泛地用于控制電動機和其它電力負(fù)載，如電熱器、電焊機、電爐、變壓器等。下面主要介紹產(chǎn)量較大、應(yīng)用較廣的空氣電磁式交流接觸器（簡稱交流接觸器）。圖3-6 空氣電磁式交流接觸器接觸器的主觸頭用來接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭則用

44、來接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流（一般不超過10A）。主電路的路數(shù)稱為極數(shù)。直流接觸器一般分為單極接觸器和雙極接觸器；交流接觸器大多數(shù)是三極的。接觸器的文字符號為KM；圖形符號為：接觸器的選用： 電源種類(即交流或直流)與額定操作頻率；接觸器的使用類別：應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)一致； 電磁線圈的額定電壓及其種類：一般從安全上考慮，電壓可選得低一些；但當(dāng)電器不多時, 為了節(jié)省變壓器, 其電壓應(yīng)與控制回路電壓一致，可選380V、220V；主觸點和輔助觸點的數(shù)量、輔助觸點的種類及其額定電流應(yīng)滿足控制回路的需要；根據(jù)電動機 (或其它負(fù)載) 的功率和操作情況 來確定主觸點的電壓和電流等級：即主觸點的額定電壓

45、應(yīng)大于或等于被控負(fù)載電路的電壓；主觸點的電流要根據(jù)負(fù)載功率計算，要小于接觸器主觸點的額定電流，其經(jīng)驗公式為：I = PN /KUN IN 式中，I接觸器主觸點工作時通過電流；IN 接觸器主觸點的額定電流；PN 被控負(fù)載的額定功率；UN 被控負(fù)載的額定電壓；K經(jīng)驗系數(shù)(取1-1.4)。5、繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化而接通或斷開控制電路，并實現(xiàn)某種控制功能的電器。繼電器一般由輸入感測機構(gòu)和輸出執(zhí)行機構(gòu)兩部分組成。其輸入量可以是電流、電壓、功率等電量，也可以是溫度、時間、速度、壓力等非電量。 繼電器的作用與接觸器不同，繼電器的觸點通常是接在控制電路中，主要起控制、放大和保護等作用，因此

46、繼電器的電流容量、觸頭和體積都很小。繼電器種類很多，常用的分類方法有： 按輸入量的物理性質(zhì)分為電壓、電流、速度、時間、溫度、壓力、熱繼電器等；按動作時間分為瞬時動作和延時動作的（也稱為時間繼電器）繼電器等；按動作原理分為電磁式、感應(yīng)式、電動式、電子式和機械式繼電器等。主要介紹：A) 電磁式繼電器與接觸器相似，由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和釋放彈簧等組成，但無滅弧裝置。常用的有電磁式電流繼電器，電磁式電壓繼電器，電磁式中間繼電器等。電磁式電流繼電器 特點是匝數(shù)少、線徑較粗、能通過較大的電流。使用時，電流繼電器的線圈應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。由于線圈上壓降很小， 因此不會影響負(fù)載電路電流。常用的電流繼電器有欠電流繼電

47、器和過電流繼電器兩種。前者電流低于規(guī)定值鐵心釋放，后者電流超過規(guī)定值鐵心吸合, 是反映負(fù)載電流變化而動作的保護繼電器（選用時主要根據(jù)電路內(nèi)電流的種類和額定值的大小來選用）。電磁式電壓繼電器 特點是其線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。使用時, 要將電壓繼電器的線圈與負(fù)載并聯(lián), 以反映負(fù)載電壓。常用的電壓繼電器有欠電壓繼電器、過電壓繼電器和零電壓繼電器三種(也屬于保護繼電器)。選用電壓繼電器時，主要根據(jù)電路內(nèi)電壓的種類和額定值的大小來選擇。 電磁式中間繼電器 實質(zhì)上也是一種電壓繼電器，只是它的觸頭對數(shù)較多（例如四個常閉觸頭和四個常開觸頭）。其作用是將一個輸入信號變成多個輸出信號或?qū)⑿盘柗糯螅丛龃笥|頭容量），屬于控制繼電器。 選用中間繼電器時，主要根據(jù)控制線路所需觸頭的多少和電源電壓的等級來選擇。 電磁式繼電器的文字和圖形符號： B) 熱繼電器 熱繼電器被廣泛應(yīng)用于三相異步電動機的長期過載保護。電動機在實際工作時，常會遇到過載情況，只要過載不嚴(yán)重、時間短，繞組不超過額定溫升，這種過載是允許的；但是，如果過載嚴(yán)重且時間長，電動機就會發(fā)熱，輕則加速電動機的絕緣老化，重則燒毀電動機。注意：熔斷器和過電流繼電器只能保護電動機不超過最大電流，而不能反映電動機的發(fā)熱狀況，故必須采用熱繼電器進行保護。圖3-7熱繼電器