控制電器與控制電路

機(jī)床電氣控制與PLC吳洪兵機(jī)床電氣部分第1章緒論

1.1概述機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)床不可缺少的重要組成部分。在電氣自動控制方面，現(xiàn)代化機(jī)床更是綜合應(yīng)用了許多先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果?，F(xiàn)今出現(xiàn)的各種機(jī)電一體化產(chǎn)品、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、FMS等均是機(jī)床電氣設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)代化的碩果。⑴機(jī)床的運(yùn)動以及工作循環(huán)的控制與操作等都離不開電器元件、電子元件與系統(tǒng)。機(jī)床的電氣控制已成為現(xiàn)代機(jī)床不可缺少的重要組成部分。⑵電氣拖動方面。第1章緒論

1.1概述⑶電氣自動控制方面。①電機(jī)工作原理、特性。②機(jī)床繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。③機(jī)床電氣控制電路設(shè)計。④可編程序控制器的基礎(chǔ)知識。⑤可編程控制器的編程方法及應(yīng)用第1章緒論

1.2機(jī)床電氣拖動與電氣控制發(fā)展概況1.2.1機(jī)床電氣拖動的發(fā)展與分類從機(jī)電傳動方面，經(jīng)歷了如下幾個方面：成組拖動單獨拖動多電機(jī)拖動直（交）流電動機(jī)的無級調(diào)速第1章緒論

1.2機(jī)床電氣拖動與電氣控制發(fā)展概況1.2.2機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與分類

⑴邏輯控制系統(tǒng)按自動化程度的不同又可分為：手動控制自動控制①繼電器-接觸器自動控制系統(tǒng)②程序控制器③數(shù)字控制器第1章緒論

1.2機(jī)床電氣拖動與電氣控制發(fā)展概況1.2.2機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與分類

小型計算機(jī)控制系統(tǒng)→微型計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)MNC（MicrocomputerNumericalControl）MNC。AC（自適應(yīng)）工業(yè)機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)FMS（FlexibleManufacturingSystem）CAD/CAM計算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)（CIMS）第1章緒論

1.2機(jī)床電氣拖動與電氣控制發(fā)展概況1.2.2機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展與分類

(2)連續(xù)控制系統(tǒng)對物理量進(jìn)行連續(xù)控制，又稱模擬制造系統(tǒng)，具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。(3)混合控制系統(tǒng)。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.1概述電動機(jī)又可以分為:直流電動機(jī)交流電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)伺服電動機(jī)第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.1概述異步電動機(jī)型號的表示方法，電動機(jī)額定參數(shù)值：額定功率Pe：額定運(yùn)行時，輸出的機(jī)械功率。額定電壓Ue：額定運(yùn)行時，加在定子繞組上線電壓。額定電流Ie：輸出額定功率時，定子繞組中的電流。接法:有三角形和星形兩種連接方式。額定頻率：交流電源的頻率50HZ。額定轉(zhuǎn)速：在額定輸出功率情況下電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。絕緣等級：絕緣材料的絕緣等級。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.1概述對于各種電動機(jī)應(yīng)該了解下列幾個方面的問題：基本構(gòu)造工作原理轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的機(jī)械特性。啟動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動的基本原理和基本方法。應(yīng)用場合和如何正確使用。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1—端蓋2—軸承3—機(jī)座4—定子繞組5—轉(zhuǎn)子6—軸承7—端蓋8—風(fēng)扇9—風(fēng)罩10—接線盒第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2.2.1定子異步電動機(jī)的定子是由基座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成。定子鐵心：定子鐵心是電動機(jī)磁路的組成部分，采用硅鋼片疊壓而成。定子繞組：定子繞組有成型硬繞組和散嵌軟件繞組兩種。機(jī)座：支撐和固定的作用。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2.2.2氣隙：定子鐵心與轉(zhuǎn)子鐵心之間的間隙。2.2.3轉(zhuǎn)子籠型電動機(jī)結(jié)構(gòu)

(a)籠型繞組;(b)轉(zhuǎn)子外形第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子可分為兩大類：一種籠型轉(zhuǎn)子，一種繞線轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)軸等組成。轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，用硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸是支持轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的零件。轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理從實驗得出兩點啟示：有一個旋轉(zhuǎn)的磁場轉(zhuǎn)子跟著磁場轉(zhuǎn)動第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.3.1旋轉(zhuǎn)磁場

⑴旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機(jī)定子繞組示意圖第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.3.1旋轉(zhuǎn)磁場

⑴旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)⑵旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向A-B-C互換任一相，則旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向。⑶旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)⑷旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2.3.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理兩極旋轉(zhuǎn)磁場的形成第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.2三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2.3.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理三相異步電動機(jī)工作原理簡圖第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.3.3轉(zhuǎn)差率第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.5三相異步電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2.5.4機(jī)械特性曲線異步電動機(jī)固有機(jī)械特性曲線第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.5三相異步電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2.5.4機(jī)械特性曲線研究機(jī)械特性的目的是為了分析電動機(jī)運(yùn)行性能，討論三個轉(zhuǎn)矩：⑴額定轉(zhuǎn)矩⑵最大轉(zhuǎn)矩⑶啟動轉(zhuǎn)矩第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法⑴直接啟動小于7.5KW采用直接啟動方法。大于7.5KW，且時，采取直接啟動方法；否則采取降壓啟動的方法。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法異步電動機(jī)直接啟動第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法⑵降壓啟動（輕載啟動）定子繞組串聯(lián)電阻或電抗器的降壓啟動第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法⑵降壓啟動（輕載啟動）降壓啟動常用以下的方法：1)星形-三角形換接啟動此方法只適用于定子繞組在正常工作時是三角形連接的三相異步電動機(jī)。啟動時-定子繞組接成星形；工作時-定子繞組接成三角形。適應(yīng)：輕載式空載下頻繁啟動的異步電動機(jī)。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法⑵降壓啟動（輕載啟動）星/三角降壓啟動線路圖第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.6三相異步電動機(jī)的啟動方法⑵降壓啟動（輕載啟動）2)自耦變壓器降壓啟動自耦降壓啟動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在啟動過程中的端電壓降低，常用的自耦變壓器又稱為啟動補(bǔ)償器。自耦變壓器降壓啟動接線圖第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.7三相異步電動機(jī)的調(diào)速

調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過程的要求。三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法有很多，其轉(zhuǎn)速表達(dá)式：2.7.1變頻調(diào)速變頻裝置由整流器和逆變器組成:整流器：將50HZ的三相交流電→直流電。逆變器：將直流電→頻率，電壓可調(diào)的交流電。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.7三相異步電動機(jī)的調(diào)速

2.7.2變極調(diào)速此調(diào)速方法不平滑，是有級調(diào)速的。2.7.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速只要串接電阻，電阻增大，轉(zhuǎn)差率上升，則轉(zhuǎn)速下降。特點：設(shè)備簡單、投資少，但能耗大，適用于起重設(shè)備中。第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.8三相異步電動機(jī)的制動2.8.1能耗制動在斷開三相交流電源的同時，接通直流電源，使直流電源通入定子繞組。此方法消耗轉(zhuǎn)子的動能。能耗制動原理圖

第2章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理

2.8三相異步電動機(jī)的制動2.8.2反接制動能量消耗比較大。2.8.3發(fā)電反饋制動第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器電器是一種能夠根據(jù)外界信號，手動或自動接通電路，以及能夠?qū)崿F(xiàn)對電路或非電對象進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、檢測、變換和調(diào)節(jié)目的的電氣元件。3.1.1非自動控制電器(1)開關(guān)電器1)刀開關(guān)刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖刀開關(guān)的圖形及文字符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.1非自動控制電器(1)開關(guān)電器1)刀開關(guān)第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器按結(jié)構(gòu)：平板式和條架式。按操作方式：直流手柄操作式、杠桿機(jī)構(gòu)操作式、螺旋操作式和電動機(jī)構(gòu)操作式。刀開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、通斷能力、動態(tài)穩(wěn)定電流、熱穩(wěn)定電流、機(jī)械壽命和電壽命等。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器2)組合開關(guān)組合開關(guān)與刀開關(guān)的操作不同，它是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作，因此稱為轉(zhuǎn)換開關(guān)。3)自動空氣開關(guān)自動空氣開關(guān)，用于不頻繁的接通和斷開的電路。當(dāng)電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時，能夠自動斷開電路，有效地保護(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備。結(jié)構(gòu)形式分為：框架式和塑料外殼式；操作機(jī)構(gòu)分為：手動操作、電動操作和液壓操作。觸頭數(shù)目可以分為：單極、雙極和三極開關(guān)。動作速度分為：延時動作、普通速度和快速動作。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器4)漏電保護(hù)斷電器漏電保護(hù)斷電器是一種安全保護(hù)電器，在電路中作為預(yù)防觸電和漏電保護(hù)之用。電流動作型漏電保護(hù)斷路器主要由電子線路、零序電路互感器，漏電脫扣器、觸頭、試驗按鈕、操作機(jī)構(gòu)及外殼組成。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器(2)熔斷器熔斷器的選擇：熔斷器的額定電流應(yīng)該大于或等于熔體的額定電流。選擇方法：對于照明：熔體額定電流≥工作電流對于電動機(jī)：≥（1.5-2.5）對于多臺電動機(jī):≥(1.5-2.5)第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑴接觸器(a)線圈(b)常開觸頭(c)常閉觸頭接觸器的圖形符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑵繼電器根據(jù)輸入信號的變化接通或斷開小電流控制電路，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動控制和保護(hù)的自動控制電器。按輸入信號的性質(zhì)可以分為：電壓、電流、時間、溫度、速度和壓力繼電器。按原理可以分為：電磁式、感應(yīng)式、電動式、熱和電子式繼電器。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑵繼電器1)電磁式繼電器①電流繼電器(串聯(lián)入電路)②電壓繼電器(并聯(lián)入電路)③中間繼電器第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑵繼電器2)時間繼電器時間繼電器是一種利用電磁原理或者機(jī)械動作原理實現(xiàn)觸頭延時接通和延時斷開的自動控制電器。時間繼電器可以分為：電磁式、空氣阻尼式、電動式和電子式等類型。時間繼電器的圖形符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑵繼電器3)熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理實現(xiàn)對電動機(jī)的過載保護(hù)。熱繼電器的圖形符號和文字符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.2自動控制電器⑵繼電器4)速度繼電器速度繼電器的圖形及文字符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器3.1.3主令電器主令電器是指在自動控制系統(tǒng)中專門用于發(fā)送控制指令的電器，主令電器的種類很多。⑴控制按鈕典型控制按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖1、2—常閉觸頭3、4—常開觸頭5—橋式動觸頭6—復(fù)位彈簧7—按鈕第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器控制按鈕的圖形符號和文字符號第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器⑵位置開關(guān)位置開關(guān)在電氣控制系統(tǒng)中用以實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。1)行程開關(guān)(限位開關(guān))有觸點的開關(guān)行程開關(guān)通常分為操作機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和外殼。行程開關(guān)的圖形及符號

第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器2)接近開關(guān)無觸點的開關(guān)接近開關(guān)按其工作原理可以分為高頻振蕩型、電容型、感應(yīng)電橋型、永久磁鐵型和霍爾效應(yīng)等，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、放大器和輸出三個部分組成?；驹硎钱?dāng)有金屬物體接近高頻振蕩器的線圈時，使振蕩器回路參數(shù)發(fā)生變化，輸出控制信號。接近開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)有工作電壓、輸出電流、動作距離、重復(fù)精度及工作響應(yīng)頻率等。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.1機(jī)床常用控制電器與執(zhí)行電器⑶萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔位，控制多回路的組合開關(guān)。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)原理圖第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路3.2.1三相異步電動機(jī)的啟動控制線路①對于容量較大(大于10KW)的電動機(jī)，由于啟動電流波動較大，一般不直接啟動，采用降壓啟動方式來降低啟動電流。②全電壓直接啟動。電動機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路圖

第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路點動控制電動機(jī)點動控制線路圖

點動:按下按鈕時電動機(jī)轉(zhuǎn)動工作，手松開按鈕時電動機(jī)隨之而停止，大多數(shù)用于對刀的場合。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路2)多點控制為了操作方便，常常要求在兩個或兩個以上的地點都能夠進(jìn)行操作，稱為多點控制。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路(2)降壓啟動控制線路大于10KW則采用降壓啟動方法。1)星形-三角形降壓啟動控制線路凡是定子繞組接成三角形的三相異步電動機(jī)都可以用星形-三角形降壓啟動方法啟動。啟動時定子繞組首先接成星形連接。啟動結(jié)束，將定子繞組切換成三角形接法。第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路(2)降壓啟動控制線路星-三角形減壓啟動控制電路圖第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路(2)降壓啟動控制線路2)自耦變壓器降壓啟動控制線路對于容量較大且正常運(yùn)行時定子繞組是星形連接的三相異步電動機(jī)，通常采用自耦變壓器降低電動機(jī)定子繞組電壓的方法來啟動。自耦變壓器減壓啟動控制電路第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路3.2.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行控制線路(1)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路用兩個交流接觸器來實現(xiàn)對電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。電動機(jī)點動正反轉(zhuǎn)控制線路圖第3章交流電動機(jī)的特性及電氣控制原理3.2機(jī)床繼電器-接觸器控制的常用基本線路1)電動機(jī)的“正-停-反”線路a.合上SB2時，KM1得電，電動機(jī)正轉(zhuǎn)。b.SB1停止。c.閉合SB3則KM2得電