數(shù)控機床電氣控制_強電控制電路

1、數(shù)控機床電氣控制_強電控制電路輔導一、機床常用低壓電器的工作原理1.開關(guān)電器1）組合開關(guān)組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，實質(zhì)上也是一種刀開關(guān)，主要用作電源的引入開關(guān)。與普通刀開關(guān)不同的是，組合開關(guān)的刀片是旋轉(zhuǎn)式的，比刀開關(guān)輕巧，是一種多觸點，多位置，可控制多個回路的電器。組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理組合開關(guān)由動觸點、靜觸點、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機構(gòu)及外殼等部分組成。根據(jù)動觸片和靜觸片的不同組合，組合開關(guān)有多種接線方式，其結(jié)構(gòu)示意圖及外形圖如圖2.5所示。組合開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號組合開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、極數(shù)等。組合開關(guān)一般有單極、雙極和三極。2）低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關(guān)

2、，它不但能用于正常工作時不頻繁接通和斷開的電路，而且當電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時，能自動切斷電路，有效地保護串接在它后面的電氣設備。因此，低壓斷路器在機床上使用得越來越廣泛。機床上常用的低壓斷路器有DZ10、DZ5-20和DZ5-50系列。低壓斷路器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理低壓斷路器主要由觸點系統(tǒng)、操作機構(gòu)和脫扣器等部分組成。圖2.7所示為低壓斷路器的結(jié)構(gòu)示意圖。開關(guān)的主觸頭是靠操作機構(gòu)手動或電動合閘的，并由自動脫扣機構(gòu)將主觸頭鎖在合閘位置上。如果電路發(fā)生故障，自由脫扣機構(gòu)在有關(guān)脫扣器的推動下動作，使鉤子脫開。于是主觸頭在彈簧作用下迅速分斷。過流脫扣器5的線圈和熱脫扣器6的熱元件與主電路串聯(lián)

3、，欠壓脫扣器7的線圈與電路并聯(lián)。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機構(gòu)4動作。當電路過載時，熱脫扣器的熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片向上彎曲，推動自由脫扣機構(gòu)動作。當電路電壓過低時，欠壓脫扣器7的銜鐵釋放，也使自由脫扣機構(gòu)動作。低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號a) 額定電壓 低壓斷路器額定電壓包括額定工作電壓，額定絕緣電壓和額定脈沖電壓。 b) 額定電流 斷路器額定電流指額定持續(xù)電流，即脫扣器能長期通過的電流。c) 通斷能力 通斷能力也稱作額定短路通斷能力，指斷路器在給定電壓下接通和分斷的最大電流值。d) 分斷能力 分斷能力指切斷故障電流所需要的時間，包括固有的

4、斷開時間和燃弧時間。 低壓斷路器型號繁多、品種復雜，按其用途和結(jié)構(gòu)形式分為框架式和塑殼式兩大類。 低壓斷路器的圖型符號和文字符號如圖2.8所示2.主令電器自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的電器稱為主令電器。常用的主令電器有控制按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等。1）按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)通常用作短時接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)，通常用于控制電路中發(fā)出起動或停止等指令，再通過接觸器、繼電器來控制電器接通或斷開主電路。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理按鈕開關(guān)是由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸頭、靜觸頭和外殼組成。通常制成具有常開觸頭和常閉觸頭的復合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如2.9所示。按鈕的結(jié)構(gòu)形式很多。緊急式按鈕裝有突出

5、的蘑茹形鈕帽，用于緊急操作；旋鈕式按鈕用于旋轉(zhuǎn)操作；指示燈式按鈕在透明的鈕帽內(nèi)裝有信號燈顯示信號；鑰匙式按鈕須插入鑰匙方可操作。按鈕帽有多種顏色，一般紅色用作停止按鈕，綠色用作起動按鈕。2）行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是根據(jù)運動部件位置而切換電路的自動控制電器。動作時，由擋塊與行程開關(guān)的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開來控制運動部件的運動方向、行程大小或位置保護。行程開關(guān)種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾動式和微動式。機床上常使用微動式行程開關(guān)。如圖2.11所示，為微動式行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。3）接近開關(guān)接近開關(guān)又稱無觸點行程開關(guān)。當運動著的物體在一定范圍內(nèi)與之接近時，接近開關(guān)就會發(fā)生物體接近而“

6、動作”的信號，以不直接接觸方式控制運動物體的位置。接近開關(guān)按工作原理來區(qū)分，有高頻振蕩型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應型等多種，其中以高頻振蕩型最為常用。高頻振蕩型接近開關(guān)的電路由振蕩器、晶體管放大器和輸出電路三部分組成。其基本原理是：當裝在運動部件上的金屬物體接近高頻振蕩器的線圈L時，由于該物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，使振蕩回路等效電阻增大，能量損耗增加，使振蕩器減弱直至終止,開關(guān)輸出控制信號。接近開關(guān)應根據(jù)其使用目的、使用場所的條件以及與控制裝置的相互關(guān)系等來選擇。檢測距離也稱為動作距離，是接近開關(guān)剛好動作時感辨頭與檢測體之間的距離。如圖3.13所示。接近開關(guān)多為三線制。三線制接近開

7、關(guān)有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線。輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。接近開關(guān)具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點，其主要參數(shù)有：工作電壓、輸出電流、動作距離、重復精度及工作響應頻率等。3.交流接觸器接觸器是一種用來頻繁地接通或分斷帶有負載（如電動機）的主電路自動控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機床上應用最多的是交流接觸器，下面我們僅介紹交流接觸器。1）交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理交流接觸器的外形與結(jié)構(gòu)組成如圖2.17所示，它由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。電磁機構(gòu)電磁機構(gòu)由吸引線圈、鐵心及銜鐵組成。它的作用是將電

8、磁能轉(zhuǎn)換成機械能帶動觸點使之閉合或斷開。觸點系統(tǒng)是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通和斷開電路。接觸器觸點系統(tǒng)包括主觸點和輔助觸點，主觸點容量大，用于接通或斷開主電路，根據(jù)其容量大小，有橋式觸點和指形觸點兩種形式。輔助觸點容量小，用在控制電路中起電氣自鎖或互鎖作用。滅弧裝置當主觸點分斷大電流時，在動、靜觸點間產(chǎn)生強列的電弧。電弧一方面會燒壞觸點，另一方面會使電路切斷時間延長，甚至會引起事故，為了使接觸器可靠工作，必須采用滅弧裝置使電弧迅速熄滅。容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置。10A下的接觸器，常采用雙斷口橋形觸點以利于滅弧。其它部件包括反作用彈簧、觸點壓力彈簧、傳動機構(gòu)及外殼等。交流接觸器是這樣

9、工作的：當電磁線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生磁通，由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸合，主觸點在銜鐵的帶動下閉合，接通主電路，同時銜鐵還帶動輔助觸點動作，動斷輔助觸點首先斷開，接著動合輔助觸點閉合。當線圈斷電或外加電壓顯著降低時，在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點、輔助觸點又恢復到原來的狀態(tài)。2）接觸器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號交流接觸器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定操作頻率、接通與分斷能力等。接觸器的圖形符號和文字符號如圖2.18所示。接觸器的額定電壓是指主觸頭的額定電壓。交流接觸器的額定電壓，一般為500V或380V兩種。接觸器的額定電流是主觸頭的額定電流，有5，10，20，40，6

10、0，150A等幾種。額定操作頻率是指接觸器每小時允許的接通次數(shù)，一般為300次/小時、600次/小時和1200次/小時。接觸器的接通和分斷能力是指主觸頭在規(guī)定條件下，能可靠地接通和分斷的電流值。在此電流值下，接通時主觸點不應發(fā)生熔焊，分斷時應能可靠滅弧。圖2.18 接觸器的圖形及文字符號4.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，實現(xiàn)控制目的的電器。繼電器的輸入信號可以是電流、電壓等電學量，也可以是溫度、速度、時間、壓力等非電量，而輸出通常是觸頭的動作（斷開或閉合）。繼電器的種類很多，按工作原理可分電磁式繼電器、熱繼電器、壓力繼電器、時間繼電器、速度繼電器等。在機床電氣

11、控制中，應用最多的是電磁式繼電器。1）電磁式繼電器電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與電磁式接觸器相似，也是由電磁機構(gòu)、觸點系統(tǒng)和釋放彈簧等部分組成。觸點有動觸點和靜觸點之分，在工作過程中能夠動作的稱為動觸點，不能動作的稱為靜觸點。如圖2.19為電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。當線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動銜鐵并帶動簧片，使動觸點和靜觸點閉合或分開；當線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動觸點和靜觸點又恢復到原來閉合或分開的狀態(tài)。應用時只要把需要控制的電路接到觸點上，就可利用繼用器達到控制的目的。 電流繼電器與電壓繼電器在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要是線圈不

12、同。電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導線粗，與負載串聯(lián)以反映電路電流的變化。電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導線細，與負載并聯(lián)以反映其兩端的電壓。中間繼電器實際上也是一種電壓繼電器，只是它具有數(shù)量較多、容量較大的觸點，起到中間放大的作用。電磁式繼電器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號電磁繼電器的主要參數(shù)有以下幾個：額定工作電壓或額定工作電流：這是指繼電器工作時線圈需要的電壓或電流。為了適應不同電壓的電路應吸合電流：它是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在實際使用中，要使繼電器可靠吸合，給定電壓可以等于或略高于額定工作電壓。但是，給定電壓一般不要大于額定工作電壓的1.5倍。否則會燒毀線圈。釋放電流：它是指繼電器產(chǎn)生釋放

13、動作的最大電流。如果減小處于吸合狀態(tài)的繼電器的電流，當電流減小到一定程度時，繼電器恢復到未通電時的狀態(tài)，這個過程稱為繼電器的釋放動作。釋放電流比吸合電流小得多。2）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器，主要用于電動機或其他負載的過載保護。熱繼電器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理熱繼電器主要由雙金屬片、加熱元件、動作機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、整定調(diào)整裝置及溫度補償元件等組成。如圖2.24所示為熱繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。雙金屬片由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當雙金屬片受熱膨脹時會彎曲變形。實際應用時，將雙金屬片與發(fā)熱元件串接于電動機的控制電路中。當負載電流超過整定電流值并經(jīng)過一定時間后，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲，帶動動觸點與靜觸點分斷，切斷電動機的控制回路，使接觸器線圈斷電釋放，從而斷開主電路，實現(xiàn)對電動機的過載保護