數(shù)控機(jī)床電氣控制強(qiáng)電控制電路.doc

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數(shù)控機(jī)床電氣控制_強(qiáng)電控制電路輔導(dǎo) 一、機(jī)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(shí)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(diǎn)，多位置，可控制多個(gè)回路的電器。 ①組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理 組合開關(guān)由動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機(jī)構(gòu)及外殼等部分組成。根據(jù)動(dòng)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。 ②組合開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號(hào) 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(dòng)空氣開關(guān)，它不但能用于正常工作時(shí)不頻繁接通和斷開的電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電路，有效地保護(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備。因此，低壓斷路器在機(jī)床上使用得越來越廣泛。機(jī)床上常用的低壓斷路器有DZ10、DZ5-20和DZ5-50系列。 ①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(diǎn)系統(tǒng)、操作機(jī)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(jī)構(gòu)手動(dòng)或電動(dòng)合閘的，并由自動(dòng)脫扣機(jī)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(jī)構(gòu)在有關(guān)脫扣器的推動(dòng)下動(dòng)作，使鉤子脫開。于是主觸頭在彈簧作用下迅速分?jǐn)唷? 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)，欠壓脫扣器7的線圈與電路并聯(lián)。當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，過流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機(jī)構(gòu)4動(dòng)作。當(dāng)電路過載時(shí)，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(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。當(dāng)電路電壓過低時(shí)，欠壓脫扣器7的銜鐵釋放，也使自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 ②低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號(hào) 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(zhǎng)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?jǐn)嗟淖畲箅娏髦怠? d)分?jǐn)嗄芰Ψ謹(jǐn)嗄芰χ盖袛喙收想娏魉枰臅r(shí)間，包括固有的斷開時(shí)間和燃弧時(shí)間。 低壓斷路器型號(hào)繁多、品種復(fù)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(hào)和文字符號(hào)如圖2.8所示 2.主令電器 自動(dòng)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(shí)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(dòng)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(fù)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(fù)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(hào)燈顯示信號(hào)；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(dòng)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(yùn)動(dòng)部件位置而切換電路的自動(dòng)控制電器。動(dòng)作時(shí)，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(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小或位置保護(hù)。行程開關(guān)種類很多，按結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾動(dòng)式和微動(dòng)式。機(jī)床上常使用微動(dòng)式行程開關(guān)。如圖2.11所示，為微動(dòng)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(diǎn)行程開關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)著的物體在一定范圍內(nèi)與之接近時(shí)，接近開關(guān)就會(huì)發(fā)生物體接近而“動(dòng)作”的信號(hào)，以不直接接觸方式控制運(yùn)動(dòng)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(yīng)電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應(yīng)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(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)部件上的金屬物體接近高頻振蕩器的線圈L時(shí)，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(hào)。 接近開關(guān)應(yīng)根據(jù)其使用目的、使用場(chǎng)所的條件以及與控制裝置的相互關(guān)系等來選擇。檢測(cè)距離也稱為動(dòng)作距離，是接近開關(guān)剛好動(dòng)作時(shí)感辨頭與檢測(cè)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(zhǎng)、重復(fù)定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點(diǎn)，其主要參數(shù)有：工作電壓、輸出電流、動(dòng)作距離、重復(fù)精度及工作響應(yīng)頻率等。 3.交流接觸器 接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)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(jī)床上應(yīng)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(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。 ①電磁機(jī)構(gòu) 電磁機(jī)構(gòu)由吸引線圈、鐵心及銜鐵組成。它的作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能帶動(dòng)觸點(diǎn)使之閉合或斷開。 ②觸點(diǎn)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(diǎn)系統(tǒng)包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)，主觸點(diǎn)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(diǎn)和指形觸點(diǎn)兩種形式。輔助觸點(diǎn)容量小，用在控制電路中起電氣自鎖或互鎖作用。 ③滅弧裝置 當(dāng)主觸點(diǎn)分?jǐn)啻箅娏鲿r(shí)，在動(dòng)、靜觸點(diǎn)間產(chǎn)生強(qiáng)列的電弧。電弧一方面會(huì)燒壞觸點(diǎn)，另一方面會(huì)使電路切斷時(shí)間延長(zhǎng)，甚至?xí)鹗鹿?，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(diǎn)以利于滅弧。 ④其它部件包括反作用彈簧、觸點(diǎn)壓力彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及外殼等。 交流接觸器是這樣工作的：當(dāng)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(diǎn)在銜鐵的帶動(dòng)下閉合，接通主電路，同時(shí)銜鐵還帶動(dòng)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作，動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)首先斷開，接著動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電或外加電壓顯著降低時(shí)，在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)又恢復(fù)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(hào) 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?jǐn)嗄芰Φ?。接觸器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)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5，10，20，40，60，150A等幾種。 額定操作頻率是指接觸器每小時(shí)允許的接通次數(shù)，一般為300次/小時(shí)、600次/小時(shí)和1200次/小時(shí)。 接觸器的接通和分?jǐn)嗄芰κ侵钢饔|頭在規(guī)定條件下，能可靠地接通和分?jǐn)嗟碾娏髦怠Ｔ诖穗娏髦迪?，接通時(shí)主觸點(diǎn)不應(yīng)發(fā)生熔焊，分?jǐn)鄷r(shí)應(yīng)能可靠滅弧。 圖2.18 接觸器的圖形及文字符號(hào) 4.繼電器 繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，而接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的的電器。繼電器的輸入信號(hào)可以是電流、電壓等電學(xué)量，也可以是溫度、速度、時(shí)間、壓力等非電量，而輸出通常是觸頭的動(dòng)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(shí)間繼電器、速度繼電器等。在機(jī)床電氣控制中，應(yīng)用最多的是電磁式繼電器。 1）電磁式繼電器 ①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(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和釋放彈簧等部分組成。觸點(diǎn)有動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)之分，在工作過程中能夠動(dòng)作的稱為動(dòng)觸點(diǎn)，不能動(dòng)作的稱為靜觸點(diǎn)。如圖2.19為電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。 當(dāng)線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動(dòng)銜鐵并帶動(dòng)簧片，使動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)閉合或分開；當(dāng)線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)又恢復(fù)到原來閉合或分開的狀態(tài)。應(yīng)用時(shí)只要把需要控制的電路接到觸點(diǎn)上，就可利用繼用器達(dá)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)別主要是線圈不同。電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗，與負(fù)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(dǎo)線細(xì)，與負(fù)載并聯(lián)以反映其兩端的電壓。中間繼電器實(shí)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(diǎn)，起到中間放大的作用。 ②電磁式繼電器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號(hào) 電磁繼電器的主要參數(shù)有以下幾個(gè)： 額定工作電壓或額定工作電流：這是指繼電器工作時(shí)線圈需要的電壓或電流。為了適應(yīng)不同電壓的電路應(yīng) 吸合電流：它是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在實(shí)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(huì)燒毀線圈。 釋放電流：它是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)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(dāng)電流減小到一定程度時(shí)，繼電器恢復(fù)到未通電時(shí)的狀態(tài)，這個(gè)過程稱為繼電器的釋放動(dòng)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(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載的過載保護(hù)。 ①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(dòng)作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、整定調(diào)整裝置及溫度補(bǔ)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(dāng)雙金屬片受熱膨脹時(shí)會(huì)彎曲變形。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將雙金屬片與發(fā)熱元件串接于電動(dòng)機(jī)的控制電路中。當(dāng)負(fù)載電流超過整定電流值并經(jīng)過一定時(shí)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(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分?jǐn)啵袛嚯妱?dòng)機(jī)的控制回路，使接觸器線圈斷電釋放，從而斷開主電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。電源切斷后，電流消失，雙金屬片逐漸冷卻，經(jīng)過一段時(shí)間后恢復(fù)原狀，動(dòng)觸點(diǎn)在失去作用力的情況下，靠自身彈簧的彈性自動(dòng)復(fù)位。 由此可見，熱繼電器由于熱慣性，當(dāng)電路短路時(shí)不能立即動(dòng)作使電路立即斷開，因此不能作短路保護(hù)。 ②熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)和電氣符號(hào) 熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)有：整定電流、額定電壓、額定電流、相數(shù)及熱元件編號(hào)等。所謂整定電流是指長(zhǎng)期 通過發(fā)熱元件而不動(dòng)作的最大電流。熱繼電器的圖形符號(hào)和文字符如圖2.25所示。