電氣控制實(shí)例

1、第第 4 章章電氣控制系統(tǒng)實(shí)例電氣控制系統(tǒng)實(shí)例本章提要本章提要4.1 臥式車床電氣控制4.2 搖臂鉆床電氣控制4.3 平面磨床電氣控制4.4 銑床電氣控制4.5 電源切換控制4.6 異步電動機(jī)軟啟動控制4.7 異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制4.1 臥式車床電氣控制臥式車床電氣控制 車床是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類金屬切削機(jī)床，可車削外圓、內(nèi)園、端面、螺紋和成型表面，也可用鉆頭、鉸刀、鏜刀等進(jìn)行加工。車床按結(jié)構(gòu)型式和用途可分為立式車床、臥式鉆床、半自動車床、仿形車床、數(shù)控車床等。在各類車床中，臥式車床操作方便，靈活，適用范圍廣，是機(jī)械加工中常用的機(jī)床設(shè)備。本節(jié)以C650臥式車床為例，介紹其電氣控

2、制原理。4.1.1 C650臥式車床的主要工作情況臥式車床的主要工作情況 C650臥式車床屬中型車床，加工工件旋轉(zhuǎn)半徑最大可達(dá)1020mm，長度可達(dá)3000mm。其結(jié)構(gòu)主要由床身、主軸變速箱、卡盤、尾座、進(jìn)給箱、刀架和溜板箱等組成，外形如圖4-1所示。 C650臥式車床由主軸電動機(jī)M1、冷卻泵電動機(jī)M2和刀架快速移動電動機(jī)M3拖動。 1-主軸變速箱 2-卡盤 3-刀架 4-尾座 5-床身 6-溜板箱 7-進(jìn)給箱圖4-1 C650臥式車床結(jié)構(gòu)示意圖各電動機(jī)的控制要求：1）主軸電動機(jī)M1采用空載直接起動，能實(shí)現(xiàn)正、反向旋轉(zhuǎn)的連續(xù)運(yùn)行。為便于對工件作調(diào)整，主軸電動機(jī)能實(shí)現(xiàn)單方向的點(diǎn)動控制。停車采用反

3、接制動。2）冷卻泵電動機(jī)M2采用直接起動，單向連續(xù)工作。3）快速運(yùn)動電動機(jī)M3為單向點(diǎn)動、短時運(yùn)轉(zhuǎn)。4）控制電路應(yīng)有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)和照明裝置。4.1.2 C650臥式車床的電氣控制臥式車床的電氣控制（1）主軸電動機(jī)M1的控制 M1的點(diǎn)動控制； M1正、反轉(zhuǎn)控制； M1的反接制動控制；圖4-2（2）冷卻泵電動機(jī)M2的控制（3）刀架快速移動電動機(jī)M3的控制（4）照明電路與保護(hù)環(huán)節(jié) 車床局部照明由變壓器TC輸出36V安全電壓，通過開關(guān)SA控制照明燈EL。 熔斷器FU1FU5分別作主電路和控制電路的短路保護(hù)，F(xiàn)R1與FR2分別為M1和M2的過載保護(hù)，電阻R作為M1的反接制動限流保護(hù)。此外，接觸器KM1

4、與KM2的線圈之間利用各自的輔助觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。圖4-2圖4-2 C650 臥式車床的電氣控制原理圖M1 M2 M34.2 搖臂鉆床電氣控制搖臂鉆床電氣控制 鉆床是一種用途廣泛的萬能機(jī)床，可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋及修刮端面等多種形式的加工。鉆床按結(jié)構(gòu)型式可分為立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床、深孔鉆床、臺式鉆床等。在各種鉆床中，搖臂鉆床操作方便，靈活，適用范圍廣，特別適用于帶有多孔大型工件的孔加工，是機(jī)械加工中常用的機(jī)床設(shè)備，具有典型性。下面以Z3040搖臂鉆床為例，分析其電氣控制工作原理。4.2.1 Z3040搖臂鉆床的主要工作情況搖臂鉆床的主要工作情況 Z3040搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)

5、外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等組成，如圖4-3所示。內(nèi)立柱固定在底座的一端，在它外面套有外立柱，由于升降螺母固定在搖臂上，所以搖臂只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。搖臂的一端為套筒，套裝在外立柱上，并借助絲杠的正、反轉(zhuǎn)可沿外立柱作上下移動。 圖4-3 Z3040搖臂鉆床結(jié)構(gòu)示意圖 Z3040搖臂鉆床由主軸電動機(jī)M1、升降電動機(jī)M2、液壓泵電動機(jī)M3和冷卻泵電動機(jī)M4拖動。1-主軸箱 2-搖臂 3-工作臺 4-底座 5-立柱各電動機(jī)的控制要求1）主軸電動機(jī)M1采用直接起動方式，單向旋轉(zhuǎn)，主軸的正反轉(zhuǎn)采用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)。主軸變速機(jī)構(gòu)和進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)均裝在主軸箱內(nèi)。2）搖臂升降電動機(jī)M2要求正反轉(zhuǎn)。3）液壓

6、泵電動機(jī)M3用來驅(qū)動液壓泵送出不同流向的壓力油，推動活塞、帶動菱形塊動作來實(shí)現(xiàn)內(nèi)外立柱的夾緊與放松以及主軸箱和搖臂的夾緊與放松，故液壓泵電動機(jī)M3要求正反轉(zhuǎn)。 搖臂的移動嚴(yán)格按照搖臂松開搖臂移動移動到位搖臂夾緊的程序進(jìn)行。因此，搖臂的夾緊放松與搖臂升降應(yīng)按上述程序自動進(jìn)行。4）冷卻泵電動機(jī)M4拖動冷卻泵以提供冷卻液，M4采用直接起動，單向連續(xù)工作。 控制電路應(yīng)有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)和照明裝置。4.2.2 Z3040搖臂鉆床的電氣控制搖臂鉆床的電氣控制1.主電路分析 電源由總開關(guān)QK引入，主軸電動機(jī)M1單向旋轉(zhuǎn)，由接觸器KM1控制。主軸的正、反轉(zhuǎn)由機(jī)床液壓系統(tǒng)操作結(jié)構(gòu)配合摩擦離合器實(shí)現(xiàn)。搖臂升降

7、電動機(jī)M2由正、反轉(zhuǎn)接觸器KM2 、KM3控制，液壓泵電動機(jī)M3拖動液壓泵送出壓力夜，由接觸器KM4 、KM5控制其正、反轉(zhuǎn)。冷卻泵電動機(jī)M4用轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2控制。圖4-42. 控制電路分析圖4-4（1）主軸電動機(jī)M1的控制 按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電，電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動。按停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電，M1停止。 搖臂上升控制：按上升起動按鈕SB3，時間繼電器KT通電，使電磁閥YV通電，推動松開機(jī)構(gòu)使搖臂松開；同時接觸器KM4通電，液壓泵電動機(jī)M3正轉(zhuǎn)，松開機(jī)構(gòu)壓下限位開關(guān)SQ2，使接觸器KM4斷電，M3停轉(zhuǎn)，停止松開，與此同時，上升接觸器KM2通電，升降電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，搖臂上

8、升，到預(yù)定位置時松開SB3，上升接觸器KM2斷電，M2停轉(zhuǎn)，搖臂停止上升；時間繼電器KT斷電，延時t（s）后，其延時閉合常閉觸點(diǎn)閉合，接觸器KM5通電，M3反轉(zhuǎn)，電磁閥推動夾緊機(jī)構(gòu)使搖臂夾緊，夾緊機(jī)構(gòu)壓動限位開關(guān)SQ3后，電磁閥YV斷電，接觸器KM5斷電，液壓泵電動機(jī)M3停轉(zhuǎn)，夾緊停止。 搖臂下降過程和上升情況相同，不同的是由下降起動按鈕SB4和下降接觸器KM3實(shí)現(xiàn)控制。圖4-4（2）搖臂升降電動機(jī)M2的控制 主軸箱和立柱的夾緊與松開是同時進(jìn)行的，均采用液壓機(jī)構(gòu)控制。工作過程如下： 1) 松開。按下松開按鈕SB5，接觸器KM4通電，液壓泵電動機(jī)M3正轉(zhuǎn)，推動松緊機(jī)構(gòu)使主軸箱和立柱分別松開，松開

9、后限位開關(guān)SQ4復(fù)位，使指示燈HL1亮，表示已松開。 2) 夾緊。按下松開按鈕SB6，接觸器KM5通電，液壓泵電動機(jī)M3反轉(zhuǎn)，推動松緊機(jī)構(gòu)使主軸箱和立柱分別夾緊，壓下限位開關(guān)SQ4，使指示燈HL2亮，表示已夾緊。圖4-4（3）主軸箱與立柱的夾緊與放松控制(4) 冷卻泵電動機(jī)M4的控制 電動機(jī)M4由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2直接控制起停。圖4-4 Z3040搖臂鉆床電氣控制原理圖M1 M2 M3 3. 保護(hù)環(huán)節(jié)和照明線路 熔斷器FU1FU4分別實(shí)現(xiàn)電路的短路保護(hù)。熱繼電器FR1和FR2分別作為M1與M3的過載保護(hù)，M2電動機(jī)正反轉(zhuǎn)具有雙重互鎖，M3電動機(jī)正反轉(zhuǎn)具有電氣互鎖。立柱與主軸箱松開、夾緊按鈕SB5、

10、SB6的常閉觸點(diǎn)串接在電磁閥YV線圈電路中，實(shí)現(xiàn)立柱與主軸箱松開、夾緊操作時，壓力油只進(jìn)入立柱與主軸箱夾緊油腔而不進(jìn)入搖臂夾緊油腔的聯(lián)鎖。此外，搖臂升降有限位保護(hù)，當(dāng)搖臂上升到極限位置時壓動限位開關(guān)SQ1-1，或下降到極限位置時壓動限位開關(guān)SQ1-2，使搖臂停止升或降。 照明線路由變壓器T提供36V交流照明電源電壓，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制照明燈EL。4.3 平面磨床電氣控制平面磨床電氣控制 磨床是以砂輪周邊或端面對工件進(jìn)行磨削加工的精密機(jī)床，不僅能加工一般金屬材料，而且能加工一般刀具不能加工的硬質(zhì)合金和淬火鋼等硬材料。利用磨削加工能夠獲得較高的加工精度和光潔度，廣泛應(yīng)用于零件的精加工。 磨床的

11、種類很多，有平面磨床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床、無心磨床以及專用磨床（如螺紋磨床、球面磨床、齒輪磨床、導(dǎo)軌磨床）等。其中以平面磨床應(yīng)用最為廣泛。下面以M7130型平面磨床為例分析磨床的基本結(jié)構(gòu)和電氣控制原理。4.3.1 M7130平面磨床的主要工作情況平面磨床的主要工作情況 M7130型平面磨床是利用砂輪周邊進(jìn)行磨削加工的平面磨床，主要由床身、工作臺、電磁吸盤、砂輪箱（磨頭）、滑座、立柱等部分組成。主運(yùn)動：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)給運(yùn)動：工作臺和砂輪的往復(fù)運(yùn)動輔助運(yùn)動：砂輪架的快速移動和工作臺的移動圖4-5 M7130平面磨床結(jié)構(gòu)示意圖1-砂輪箱 2-滑座 3-立柱 4-工作臺 5-床身6-橫向進(jìn)給手輪 7

12、-工作臺手輪 8-電磁吸盤電氣控制的要求1）砂輪電動機(jī)M1、冷卻泵電動機(jī)M2和液壓泵電動機(jī)M3在電氣上均要求單向轉(zhuǎn)動。2）使用電磁吸盤的正常工作和不用電磁吸盤的機(jī)床調(diào)整時，各運(yùn)動部件均能動作。3）具有完善的電路保護(hù)環(huán)節(jié)。4）電磁吸盤具有吸持、松開工件，并使工件去磁的控制環(huán)節(jié)。4.3.2 M7130平面磨床的電氣控制平面磨床的電氣控制1.主電路分析 砂輪電動機(jī)M1由接觸器KM1控制。冷卻泵電動機(jī)M2經(jīng)KM1和插頭XP1控制。液壓泵電動機(jī)M3由接觸器KM2控制。三臺電動機(jī)均直接起動，單向旋轉(zhuǎn)。共用熔斷器FU1作短路保護(hù)。M1和M2分別由熱繼電器FR1與FR2作長期過載保護(hù)。圖4-62.控制電路 砂

13、輪電動機(jī)M1和冷卻泵電動機(jī)M2的工作過程：合上刀開關(guān)QK并插上插頭XP1，按下起動按鈕SB2，接觸器KM1通電，電動機(jī)M1 、M2同時起動。按下停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電，電動機(jī)M1 、M2同時停止。 液壓泵電動機(jī)M3的工作過程：按下起動按鈕SB4，接觸器KM2通電，液壓泵電動機(jī)M3起動。按下停止按鈕SB3，接觸器KM2斷電，M3停止。特別注意：電動機(jī)的起動必須在電磁吸盤YH工作、且欠電流繼電器KA通電吸合，其常開觸點(diǎn)KA（6-8）閉合，或YH不工作，但轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1置于“去磁”位置，其觸點(diǎn)SA1-5（6-8）閉合的情況下方可進(jìn)行。圖4-63.電磁吸盤控制充磁 SA1扳向“充磁”位置，S

14、A1的觸頭SA1-3、SA1-4閉合，電流繼電器觸點(diǎn)KA（6-8）閉合，按下按鈕SB2，接觸器KM1通電，M1轉(zhuǎn)動；按下按鈕SB4，接觸器KM2通電，M3轉(zhuǎn)動，此時可進(jìn)行磨削加工。表4-1開關(guān)SA1的觸點(diǎn)通斷情況去磁 SA1扳向“去磁”位置，SA1的觸頭SA1-1、SA1-2閉合，電磁吸盤通以反向電流實(shí)現(xiàn)去磁。去磁結(jié)束，SA1扳向“斷電”位置，電磁吸盤斷電，取下工件。圖4-64.必要的保護(hù)環(huán)節(jié)和照明線路1）電磁吸盤的欠電流保護(hù)。2）電磁吸盤的過電壓保護(hù)。3）整流裝置的過電壓保護(hù)。4）短路保護(hù)。5）過載保護(hù)。6）變壓器TC提供36V交流照明電源電壓，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2控制照明燈EL。圖4-6 圖4

15、-6 M7130平面磨床電氣控制原理圖主電路主電路 控制電路控制電路 電磁吸盤控制電磁吸盤控制4.4 銑床電氣控制銑床電氣控制 銑床可以用來加工平面、斜面和各種形式的溝槽等，裝上分度頭后可以銑切直齒輪和螺旋面，裝上圓工作臺還可以銑切凸輪和弧形槽，是一種常用的機(jī)床設(shè)備。銑床的種類很多，有立銑、臥銑、龍門銑、仿形銑及各種專用銑床。本節(jié)以X62W臥式萬能銑床為例，分析中小型銑床控制線路的工作原理。4.4.1 X62W銑床的主要工作情況銑床的主要工作情況 X62W臥式萬能銑床由主軸、刀桿、橫梁、工作臺、回轉(zhuǎn)盤、橫溜板、升降臺、床身等部分組成。銑床的主要運(yùn)動形式有： 1.主軸（帶刀具）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和工作臺（

16、固定工件）的進(jìn)給運(yùn)動，兩種運(yùn)動分別用兩臺電動機(jī)拖動。 2.主軸所帶銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動有順銑和逆銑兩種工作方式，升降臺分為矩形和圓形兩層結(jié)構(gòu)，矩形工作臺可實(shí)現(xiàn)工作臺縱向、橫向和垂直三種直線進(jìn)給運(yùn)動，對應(yīng)左右、前后、上下六個移動方向。 3.裝有圓工作臺的萬能銑床還有圓形工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，萬能銑床的矩形、圓形工作臺共有4種運(yùn)動形式。 1-主軸 2-刀桿3-橫梁 4-工作臺 5-回轉(zhuǎn)盤 6-橫溜板 7-升降臺 8-床身圖4-7 X62W臥式萬能銑床結(jié)構(gòu)示意圖銑床對電氣控制的要求1）主軸電動機(jī)M1空載時直接起動，要求實(shí)現(xiàn)兩地控制的正反轉(zhuǎn)（順逆銑）運(yùn)動及反接制動停車。2）工作臺驅(qū)動電動機(jī)M2要求能夠?qū)崿F(xiàn)正、反

17、轉(zhuǎn)，并要求兩個工作臺（矩形、圓形）各個方向的運(yùn)動互鎖，矩形工作臺的六個運(yùn)動方向和圓形工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動要求互鎖，任何時刻，只允許存在一種運(yùn)動形式的一個方向運(yùn)動3）主軸旋轉(zhuǎn)與工作臺進(jìn)給運(yùn)動均采用機(jī)械齒輪變速箱調(diào)速，要求主軸電動機(jī)和工作臺電動機(jī)在主軸和進(jìn)給變速時能夠瞬時沖動，保證變速時齒輪的正確嚙合和設(shè)備的安全。4）為避免打刀，要求主軸驅(qū)動電動機(jī)起動后，工作臺驅(qū)動電動機(jī)方能起動。5）電氣控制系統(tǒng)有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)和照明裝置。4.4.2 X62W銑床的電氣控制銑床的電氣控制1.主軸電動機(jī)M1的電氣控制 M1的起動、停止可在兩地操作。一處在升降臺上；另一處在床身上。M1的停止采用速度繼電器實(shí)現(xiàn)反接制動。

18、主軸的變速沖動控制。主軸變速可在主軸不動時進(jìn)行；也可在主軸旋轉(zhuǎn)時進(jìn)行，利用變速手柄與限位開關(guān)SQ6的聯(lián)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 變速時，先把變速手柄下壓，使它從第一道槽內(nèi)拔出，（再轉(zhuǎn)動變速盤，選擇所需速度），然后慢慢拉向第二道槽，通過手柄壓下限位開關(guān)SQ6，其常閉觸點(diǎn)先斷開，使接觸器KM1斷電，電動機(jī)M1失電；SQ6常開觸點(diǎn)后閉合，使接觸器KM2通電，M1反向沖動一下，變速手柄迅速推回原位，使限位開關(guān)SQ6復(fù)位，接觸器KM2斷電，電動機(jī)M1停轉(zhuǎn)，變速沖動過程結(jié)束。圖4-82.進(jìn)給電動機(jī)M2的電氣控制 工作臺進(jìn)給方向有左右（縱向）、前后、上下（垂直）運(yùn)動。利用正向接觸器KM3和反向接觸器KM4控制M2的

19、正、反轉(zhuǎn)。 接觸器KM3、KM4由兩個機(jī)械操作手柄控制，其中一個是縱向手柄，另一個是垂直手柄。操作手柄同時完成機(jī)械掛檔和壓動相應(yīng)的限位開關(guān)，從而接通正反轉(zhuǎn)接觸器，起動M2，拖動工作臺按預(yù)定方向進(jìn)給，這兩個手柄各有兩套，分別設(shè)在銑床工作臺正面與側(cè)面。 限位開關(guān)SQ1、SQ2與縱向手柄有機(jī)械聯(lián)鎖，限位開關(guān)SQ3、SQ4與垂直和橫向手柄有機(jī)械聯(lián)鎖。當(dāng)扳動手柄時，將壓動相應(yīng)限位開關(guān)。 SA1為圓工作臺選擇開關(guān)，設(shè)有接通與斷開兩個位置，三對觸點(diǎn)通斷情況如表4-3（p101）所示。圖4-8進(jìn)給運(yùn)動電氣控制電路分析 1、工作臺左、進(jìn)給運(yùn)動的控制 把縱向操作手柄扳向“右”，掛上縱向離合器，壓動限位開關(guān)SQ1，

20、正向接觸器KM3通電，進(jìn)給電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，拖動工作臺向右運(yùn)動。把正向操作手柄扳向“左”，掛上縱向離合器，壓動限位開關(guān)SQ2，反向接觸器KM4通電，進(jìn)給電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向左運(yùn)動。停止時，把操作手柄扳向“中間”位置，脫開縱向離合器，限位開關(guān)SQ1（或SQ2）復(fù)位，接觸器KM3（或KM4）斷電，電動機(jī)M2停轉(zhuǎn)，停止右（或左）進(jìn)給運(yùn)動。 2、工作臺前后和上下進(jìn)給運(yùn)動的控制 由十字開關(guān)操作，共有5個位置：上、下、前、后及中間位置。 “向前”進(jìn)給。十字開關(guān)手柄扳向“前”，掛上橫向離合器，壓動限位開關(guān)SQ3，正向接觸器KM3通電，進(jìn)給電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，拖動工作臺向前進(jìn)給。 “向下”進(jìn)給。十字開關(guān)手柄

21、扳向“下”，掛上垂直離合器，壓動限位開關(guān)SQ3，正向接觸器KM3通電，進(jìn)給電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，拖動工作臺向下進(jìn)給。 “向后”進(jìn)給。十字開關(guān)手柄扳向“后”，掛上橫向離合器，壓動限位開關(guān)SQ4，反向接觸器KM4通電，進(jìn)給電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向后進(jìn)給。 “向上”進(jìn)給。十字開關(guān)手柄扳向“上”，掛上橫向離合器，壓動限位開關(guān)SQ4，反向接觸器KM4通電，進(jìn)給電動機(jī)M2反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向上進(jìn)給。3、工作臺的快速移動 主軸轉(zhuǎn)動時的快速移動。當(dāng)工作臺已經(jīng)進(jìn)行工作時，按下按鈕SB5（或SB6），接觸器KM5通電，快速移動電磁鐵YA通電，工作臺快速移動，松開SB5（或SB6），接觸器KM5斷電，快速移動電磁鐵YA

22、斷電，快速移動停止。工作臺仍按原來進(jìn)給速度原方向繼續(xù)進(jìn)給?？焖僖苿邮屈c(diǎn)動控制方式。 主軸不轉(zhuǎn)動時的快速移動。將開關(guān)SA4扳向“停止”位置，按動SB1（或SB2），接觸器KM1通電并自鎖，提供進(jìn)給運(yùn)動的電源，操作工作臺手柄，進(jìn)給電動機(jī)M2轉(zhuǎn)動，按下按鈕SB5（或SB6），接觸器KM5通電，快速移動電磁鐵YA通電，工作臺快速移動。4、進(jìn)給變速時的沖動控制。 進(jìn)給變速沖動是由進(jìn)給變速手柄配合進(jìn)給變速沖動位置開關(guān)SQ5實(shí)現(xiàn)的。將進(jìn)給變速手柄向外拉，對準(zhǔn)所需速度，把手柄拉出到極限位置，壓動限位開關(guān)SQ5，接觸器KM3通電，進(jìn)給電動機(jī)M2正轉(zhuǎn)，再把手柄推回原位，進(jìn)給變速完成。3. 圓工作臺進(jìn)給的電氣控制

23、圓工作臺只作單向轉(zhuǎn)動。工作過程如下：轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1扳向“接通”位置，其觸點(diǎn)SA1-2(31-33)閉合，將工作臺兩個進(jìn)給手柄扳向“中間”位置，按下按鈕SB1（或SB2），接觸器KM1通電，主軸電動機(jī)M1轉(zhuǎn)動，接觸器KM3通電，進(jìn)給電動機(jī)M2起動，圓工作臺回轉(zhuǎn)。圖4-84.冷卻泵電動機(jī)M3的控制和照明電路 冷卻泵電動機(jī)的控制 把開關(guān)SA2扳向“接通”位置，接觸器KM6通電，電動機(jī)M3起動，拖動冷卻泵送出切削液。 銑床局部照明由變壓器TC輸出36V安全電壓，通過開關(guān)SA3控制照明燈EL。 圖4-85.控制電路的聯(lián)鎖和其他保護(hù)環(huán)節(jié)1）主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的順序聯(lián)鎖。保證主軸電動機(jī)M1起動后（若不需要M1

24、轉(zhuǎn)動，可將開關(guān)SA4扳至中間位置）才可起動進(jìn)給電動機(jī)M2。而主軸停止時，進(jìn)給立即停止。2）工作臺6個進(jìn)給方向的聯(lián)鎖。銑床工作時，只允許一個進(jìn)給方向運(yùn)動，為此工作臺6個進(jìn)給方向運(yùn)動都有聯(lián)鎖。3）其他保護(hù)環(huán)節(jié)。熔斷器FU1FU4分別實(shí)現(xiàn)電路的短路保護(hù)。熱繼電器FR1FR3分別作為M1M3的過載保護(hù)，M2電動機(jī)正反轉(zhuǎn)具有電氣互鎖。電阻R用于反接制動時限流電流。圖4-8圖4-8 X62W臥式萬能銑床電氣控制原理圖M1 M2 M3 圓工作臺圓工作臺4.5 電源切換控制電源切換控制 隨著社會的發(fā)展，人們對供電可靠性要求也越來越高。很多場合用兩路電源來保證供電的可靠性，這就需要在兩路電源之間進(jìn)行自動或手動切

25、換控制。本節(jié)將介紹主輔電源切換和雙電源切換控制。4.5.1 主輔電源切換控制主輔電源切換控制 1.接觸器控制的主輔電源切換 對于那些只有單路市電供電且又比較重要的單位和部門，往往采用自備發(fā)電機(jī)來保障停電時的正常供電。在這種情況下，市電供電電源稱為主電源，而自備發(fā)電機(jī)供電電源稱為輔助電源。圖4-9 低壓主輔電源自投手復(fù)控制原理電路 a)主電路 b)主電源控制電路 c)輔助電源控制電路 當(dāng)主輔電源切換控制工作在輔助電源自投方式下時，先后合上隔離開關(guān)QS1、QS2和斷路器QF1、QF2。主電源正常工作時，時間繼電器KT通電，其斷電延時常開觸點(diǎn)瞬時閉合，接觸器KM1線圈通電，KM1的主觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)主電

26、源供電。KM1的常閉輔助觸點(diǎn)打開，切斷輔助電源控制電路。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障停電或缺相時，時間繼電器KT斷電，其斷電延時常開觸點(diǎn)延時打開，斷開主電源的控制電路，KM1的主觸點(diǎn)打開，切斷主電源供電回路；KT的斷電延時常閉觸點(diǎn)延時閉合，輔助電源控制接觸器線圈KM2通過SA1-2，KT、KM1的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成通電回路，其主觸點(diǎn)閉合，此時由輔助電源供電，實(shí)現(xiàn)了主電源到輔助電源的自動切換控制。 在輔助電源供電時，若主電源恢復(fù)供電，則時間繼電器KT通電，其斷電延時常開、常閉觸點(diǎn)瞬時閉合和打開。由于KM2常開輔助觸點(diǎn)的自鎖，使得KM2保持通電，因此接觸器KM1不可能通電，繼續(xù)由輔助電源供電。此時若要恢復(fù)主電源供電

27、，必須通過手動復(fù)位，將選擇開關(guān)SA1置于主電源運(yùn)行位置，使KM2線圈斷電和KM1線圈通電，恢復(fù)主電源供電。 說明：主輔電源除自投手復(fù)控制外，還有自投自復(fù)控制方式。 智能主輔電源切換控制器是一種新型的產(chǎn)品，它采用單片機(jī)控制電路取代傳統(tǒng)的繼電器控制線路，驅(qū)動兩只接觸器實(shí)現(xiàn)兩路電源的自動轉(zhuǎn)換。功能:主輔電源切換控制器能對主電源、輔助電源的六 路電壓信號進(jìn)行實(shí)時檢測，具有過載、欠壓、短路、斷相保護(hù)和故障報警等，可以實(shí)現(xiàn)手動和自動控制方式。應(yīng)用:消防、機(jī)場、電視臺、醫(yī)院、商場、銀行、化工、冶金、高層建筑和軍事設(shè)施等不允許斷電的重要場所。2.智能主輔電源切換控制器圖4-10 自投自復(fù)式主輔電源切換動作原理

28、框圖4.5.2 雙電源自動切換控制雙電源自動切換控制 圖4-11所示為采用接觸器控制的低壓雙電源自投自復(fù)控制原理圖。兩路低壓電源分別用電源1和電源2表示（如圖4-11b）所示），如果兩路電源正常時均工作，則母線分段運(yùn)行，當(dāng)一路電源發(fā)生故障或需要檢修時，通過母線聯(lián)絡(luò)接觸器KM3自動切換，兩路母線由完好的一路電源供電，故障消除后可自動恢復(fù)至兩路電源供電。圖4-11 低壓雙電源自投自復(fù)控制原理電路a)雙電源切換控制電路圖4-11 低壓雙電源自投自復(fù)控制原理電路b)雙電源主電路 c) 雙電源失壓母聯(lián)自投控制電路 SA1和SA2為雙電源工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)雙電源切換工作在自投自復(fù)方式下時，先后合上隔離開

29、關(guān)QS1、QS2、QS3、QS4和斷路器QF1、QF2，時間繼電器KT1和KT2分別通電，其斷電延時常開觸點(diǎn)瞬時閉合，接觸器KM1和KM2線圈通電，KM1和KM2的主觸點(diǎn)閉合，KT1和KT2的常閉觸點(diǎn)及KM1和KM2的常閉輔助觸點(diǎn)打開，切斷接觸器KM3線圈的供電回路，此時電源1和電源2分別向兩路母線供電。4.6 異步電動機(jī)軟起動控制異步電動機(jī)軟起動控制 異步電動機(jī)起動器傳統(tǒng)控制電路簡單，起動轉(zhuǎn)矩基本固定且不可調(diào)，起動過程切換又會帶來二次沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，并且受電網(wǎng)電壓波動的影響較大。如果電網(wǎng)電壓下降大，甚至?xí)斐呻姍C(jī)停轉(zhuǎn)和起動困難。為了克服上述缺點(diǎn)，可采用軟起動器控制異步電動機(jī)的起動。軟起動

30、器具有體積小、節(jié)能、多種起動和停車方式、遠(yuǎn)程通訊接口、動態(tài)故障記憶和多種保護(hù)功能等特點(diǎn)，越來越被廣大用戶所接受，正得到廣泛的應(yīng)用，是傳統(tǒng)起動器理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。本節(jié)將介紹異步電動機(jī)軟起動控制電路及相關(guān)問題。4.6.1 單臺電動機(jī)軟起動控制單臺電動機(jī)軟起動控制 目前，國內(nèi)外軟起動器生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品系列規(guī)格繁雜。按電壓高低等級不同，軟起動器分為低壓軟起動器、中壓軟起動器和高壓軟起動器三類；按運(yùn)行模式不同，軟起動器分為在線型和旁路型兩類；按拖動電動機(jī)的數(shù)量不同，軟起動器分為一拖一型和一拖多型。本節(jié)將以國產(chǎn)某KRQS型軟起動器為例，介紹單臺電動機(jī)軟起動控制。圖4-12 三線控制接線圖1）三線控制。

31、三線控制輸入端子的接線如圖4-12所示。在此控制方式下，起動、停車、外部停車等觸點(diǎn)皆為瞬動式。點(diǎn)動按鈕按下時，輸出點(diǎn)動電壓（可調(diào)）。若不使用“外部停車”按鈕時，應(yīng)將“SHUT”與“COM”短接。1. 輸入端子的使用 圖4-13 兩線控制接線圖2）兩線控制。兩線控制輸入端子的接線如圖4-13所示。在此控制方式下，K閉合時，軟起動器起動；K斷開時，軟起動器按設(shè)定方式停車（立刻停車或軟停車）。外部停車為立刻停車方式，若不使用該按鈕，應(yīng)將“SHUT”與“COM”短接。2. 在線型軟起動控制 拖動單臺電動機(jī)軟起動在線型控制電路如圖4-14所示。在線型軟起動器又叫L型軟起動器，主回路輸入端子R、S、T接三

32、相電源；主回路輸出端子U、V、W接電動機(jī)。圖4-14 L型軟起動器兩線控制方式接線圖a)主電路 b)控制電路3. 旁路型軟起動控制 圖4-15所示為單臺電動機(jī)軟起動旁路型控制電路，輸入采用三線控制。旁路型軟起動器又叫P型軟起動器。在有軟停車要求的場合，起動完畢后不能切掉軟起動器工作電源；在不要求軟停車的場合，為節(jié)約能源和延長軟起動器的使用壽命，起動完畢后應(yīng)切掉軟起動器的工作電源。若不使用外部關(guān)閉按鈕，應(yīng)將端子“SHUT”與“COM”短接。注意：圖4-15所示電路用于不需要軟停車的場合。若有軟停車要求，D1、D2接線端子應(yīng)直接與電源連接。圖4-15 P型軟起動器三線控制方式接線圖a)主電路 b)

33、控制電路 4.6.2 多臺電動機(jī)軟起動控制多臺電動機(jī)軟起動控制 為節(jié)約設(shè)備投資、降低生產(chǎn)成本，有效的利用軟起動器的控制功能，可采用一拖多控制。KRQS型軟起動器最多可拖動5臺電動機(jī)。圖4-16所示為一拖三控制接線電路圖。圖4-16 多臺電動機(jī)軟起動器控制接線圖a)主電路 圖4-16 多臺電動機(jī)軟起動器控制接線圖 b)控制電路 按下起動按鈕SB1，1#電動機(jī)起動輸出觸點(diǎn)“011”、“CM1”閉合，接觸器KM11線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，1#電動機(jī)開始軟起動。起動完畢后，1#電動機(jī)旁路輸出觸點(diǎn)“012”、“CM1”閉合，旁路接觸器KM12線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)1#電動機(jī)旁路控制；KM12常開輔助

34、觸點(diǎn)閉合，輸入控制端子“X1”、“COM”短接，將旁路信號反饋給軟起動器，保證在1#電動機(jī)運(yùn)行后，再次按起動無效；否則，可能進(jìn)行再一次起動。1#電動機(jī)運(yùn)行時，按下停止按鈕SB4，接觸器KM12線圈斷電，KM12主觸點(diǎn)斷開，1#電動機(jī)停止運(yùn)行。注意： 多臺電動機(jī)共用一臺軟起動器時，應(yīng)將軟起動器“控制方式”設(shè)為“一拖多”，此時點(diǎn)動功能無效。 在起動過程中按下SB7，軟起動器立即停止輸出，起動完畢后，SB7按鈕無效。 在外部停車按鈕SB8斷開時，軟起動器不起動，在起動過程中斷開時，立即停止輸出。若不使用外部停車，應(yīng)將“SHUT”與“COM”短接 。4.7 異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制

35、 變頻器的問世為交流電機(jī)的調(diào)速提供了契機(jī)，采用變頻器的交流電機(jī)調(diào)速取代結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的直流電機(jī)調(diào)速，不僅能獲得與直流電機(jī)調(diào)速相媲美的調(diào)速性能指標(biāo)，而且能節(jié)省大量的能源，異步電動機(jī)的變頻調(diào)速控制已成為當(dāng)前電力拖動控制的主要發(fā)展方向。 本節(jié)將介紹在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中典型的異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。變頻器調(diào)速控制線路形式有：低壓電器控制；可編程序控制（PLC控制）；PLC與低壓電器控制。本節(jié)介紹低壓電器控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻器采用2線控制方式。4.7.1 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)。通常的風(fēng)機(jī)只是由工頻電源恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門或擋板開度的大小來調(diào)整送風(fēng)

36、量，在這過程中，由于風(fēng)門、擋板的節(jié)流使得能量被部分消耗損失掉，所以很不經(jīng)濟(jì)。采用變頻調(diào)速對送風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)量控制，可以節(jié)能3040。 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)電路如圖4-17所示。依據(jù)風(fēng)機(jī)在低速運(yùn)行時，阻轉(zhuǎn)矩很小，不存在低頻時帶不動負(fù)載的問題，變頻器的運(yùn)行采用U/f 控制方式即可?？紤]到變頻器一旦發(fā)生故障，不能讓風(fēng)機(jī)停止工作，應(yīng)具有將風(fēng)機(jī)由變頻運(yùn)行切換為工頻運(yùn)行的控制。 圖4-17 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制電路原理圖a)主電路 b)控制電路 圖4-17中變頻器采用森蘭BT12S系列風(fēng)機(jī)水泵專用型變頻器，變頻器的功能預(yù)置為： F01=5 頻率由X4、X5設(shè)定； F02=1 使變頻器處于外部FWD控制模式； F2

37、8=0 使變頻器的FMA輸出功能為頻率； F40=4 設(shè)置電機(jī)極數(shù)為4極； FMA為模擬信號輸出端，可在FMA和GND兩端之間跨接頻率表； F69=0 選擇X4、X5端子功能。即用控制端子的通斷實(shí)現(xiàn)變頻器的升降速。 采用按鈕SB5和SB6分別與X4和X5相接，當(dāng)按下按鈕SB6使X5與公共端CM接通時，控制頻率上升；松開按鈕SB6時，X5與公共端CM斷開，頻率保持。同樣，按下按鈕SB5使X4與公共端CM接通，控制頻率下降；松開按鈕SB5，X4與公共端CM斷開，頻率保持。1. 主電路 三相工頻電源通過斷路器QF1接入，接觸器KM1用于將電源接至變頻器的輸入端R、S、T，接觸器KM2用于將變頻器的輸

38、出端U、V、W接至電動機(jī)，KM3用于將工頻電源直接接至電動機(jī)。注意接觸器KM2和KM3絕對不允許同時接通，否則會造成損壞變頻器的嚴(yán)重后果，因此，KM2和KM3之間必須有可靠的互鎖。熱繼電器FR用于工頻運(yùn)行時的過載保護(hù)。2. 控制電路 設(shè)置有“變頻運(yùn)行”和“工頻運(yùn)行”的切換，控制電路采用三位開關(guān)SA進(jìn)行選擇。當(dāng)SA合至“工頻運(yùn)行”方式時，按下起動按鈕SB2，中間繼電器KA1動作并自鎖，進(jìn)而使接觸器KM3動作，電動機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。接下停止接鈕SB1，中間繼電器KA1和接觸器KM3均斷電，電動機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)SA合至“變頻運(yùn)行”方式時，按下起動按鈕SB2，中間繼電器KA1動作并自鎖，使接觸器KM2

39、主觸點(diǎn)閉合，將電動機(jī)接至變頻器的輸出端。KM2動作后使KM1也動作，將工頻電源接至變頻器的輸入端，并允許電動機(jī)起動。同時使連接到接觸器KM3線圈控制電路中的KM2的常閉觸點(diǎn)斷開，確保KM3不能接通。接下按鈕SB4，中間繼電器KA2動作，電動機(jī)開始加速，進(jìn)入“變頻運(yùn)行”狀態(tài)。KA2動作后，停止按鈕SB1失去作用，以防止直接通過切斷變頻器電源使電動機(jī)停機(jī)。4.7.2 恒壓供水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制恒壓供水系統(tǒng)變頻調(diào)速控制1. 恒壓供水的目的和意義 流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象。流量的大小取決于揚(yáng)程，但揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測量和控制。在動態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力（由流量Qg表示）和用水需求（用水量

40、Qu表示）之間的平衡情況有關(guān)。 當(dāng)供水能力Qg用水需求Qu，則壓力上升（p）； 當(dāng)供水能力Qg 用水需求Qu ，則壓力下降（p）； 當(dāng)供水能力Qg = 用水需求Qu ，則壓力不變（p = 常數(shù)）。 可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體反映在流體壓力的變化上。因此，壓力就成為控制流量大小的參變量。就是說，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了使該處的供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處的滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達(dá)到的目的。 恒壓供水主要意義是：提高供水的質(zhì)量；節(jié)約能源；起動平穩(wěn)；可以消除起動和停機(jī)時的水錘效應(yīng)。2. 恒壓供水的主電路 通常在同一路供水系統(tǒng)中，設(shè)置兩臺常

41、用泵，供水量大時開2臺，供水量少時開1臺。在采用變頻調(diào)速進(jìn)行恒壓供水時，為節(jié)省設(shè)備投資，一般采用1臺變頻器控制2臺電機(jī)，主電路如圖4-18所示。圖4-18 恒壓供水系統(tǒng)主電路圖3. 采用PID調(diào)節(jié)的控制方案 圖4-19所示為PID調(diào)節(jié)的恒壓供水系統(tǒng)控制線路示意圖，它采用閉環(huán)控制方式。供水壓力由壓力變送器轉(zhuǎn)換成電流量或電壓量，反饋到PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器將壓力反饋信號與壓力給定信號相比較，并經(jīng)比例（P）、積分（I）、微分（D）諸環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)后得到頻率給定信號，控制變頻器的工作頻率，從而控制了水泵的轉(zhuǎn)速和泵水量。圖4-19 恒壓供水系統(tǒng)控制線路示意圖4.7.3 印染機(jī)械多電機(jī)同步變頻調(diào)速控制印染機(jī)械多電機(jī)同步變頻調(diào)速控制