数控机床电气控制教学课件作者第三版廖兆荣电子教案模块五电气控制基本环节

1、数控机床电气控制,教材数控机床电气控制 ,授课教师：杨旭丽 QQ：515530001,康大机电工程系自动化教研室,本课程教学手段,教师为辅 以职业为核心,学生为主 以行动为导向,康大机电工程系自动化教研室,课程定位,数控机床维修安全操作能力 数控机床电气线路试验能力 电气元件的识别能力 典型机床电气线路分析能力 典型数控装置应用能力 数控机床的维修管理能力 数控机床驱动装置分析能力 CA6140车床故障排除能力 具备自动控制系统分析能力 ,专业能力,方法能力,社会能力,获取信息的能力 资料收集整理能力 制定、实施工作计划的能力 工艺文件理解能力 工作交接能力 检查、判断能力 理论知识的运用能力 独立分析的能力 ,沟通协调能力 团队协作能力 语言表达能力 安全与自我保护能力 基层生产组织能力 责任心与职业道德 ,课程培养目标,康大机电工程系自动化教研室,主 要 内 容,正在进行,康大机电工程系自动化教研室,学习单元一,三相异步电动机的全压起动控制,康大机电工程系自动化教研室,单元一 三相异步电动机的全压起动控制（1）,单元学习目标 了解三相异步电动机全压起动的特点； 掌握三相异步电动机起

2、动方法的选择； 掌握三相异步电动机手动和接触器全压起动控制电路及工作原理。,康大机电工程系自动化教研室,单元学习内容 三相笼型异步电动机有全压起动和降压起动两种方式。全压起动是一种简单、可靠、经济的起动方法，但三相笼型异步电动机的全压起动电流Ist是其额定电流IN 的4 7 倍，过大的Ist会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的电动机，甚至使它们停转或无法起动，所以当三相笼型异步电动机的参数满足式（5.1）时，可以采用全压起动，否则必须采用降压起动。 式中，Ist 电动机的全压起动电流，单位为； IN 电动机的额定电流，单位为； S 变压器容量，单位为kV ； P电动机额定功率，单位为kW。 一般三相笼型异步电动机的容量在10kW 以上时，因起动电流过大，通常都采用降压起动。,单元一 三相异步电动机的全压起动控制（2）,康大机电工程系自动化教研室,单元一 三相异步电动机的全压起动控制（3）,一般三相笼型异步电动机的容量在10kW以上时，因起动电流过大，通常都采用降压起动。 手动全压起动控制线路 对小型台钻、冷却泵、砂轮机和风扇等，可用铁壳开关或胶盖闸刀开关直接控制三相笼型异步

3、电动机起动和停止，如图5.1所示。 也可采用转换开关和熔断器直接控制三相笼型异步电动机起动和停止，如图5.2所示。 上述全压起动线路虽然所用电器少，线路简单，但在起动、停车频繁时，使用这种手动控制方法既不方便，也不安全，操作劳动强度大，还不能进行自动控制，因此目前广泛采用按钮、接触器等电器来控制。,康大机电工程系自动化教研室,单元一 三相异步电动机的全压起动控制（4）,接触器全压起动控制线路 对中小型普通车床的主电动机采用接触器直接控制其起动和停止，如5.3所示。 图5.3中，SB1为停止按钮，SB2 为起动按钮。热继电器FR作过载保护，熔断器FU1、FU2 作短路保护。按下SB2 按钮，接触器线圈KM 得电，其主触点闭合，电动机起动，同时辅助动合触点闭合，保持KM 线圈一直处于得电状态，此控制电路称为自锁电路，触点的自锁作用在电路中叫做“记忆功能”。 按下SB1 按钮时，KM 线圈断电主触点，切断电动机电源，并消除自锁电路，电动机停止。,康大机电工程系自动化教研室,单元一 三相异步电动机的全压起动控制（5）,接触器直接起动控制线路的自锁电路不但能使电动机连续运转，而且具有欠压和失压（

4、零压）保护作用。 欠压保护是指当线路电压下降到某一数值时，接触器线圈两端的电压同样下降，接触器电磁吸力将小于复位弹簧的反作用力，动铁心被释放，带动主触点、自锁触点同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停止，避免了电动机欠压运行而损坏。 失压（零压）保护是指电动机在正常运行中，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源；当重新供电时，电动机不能自行起动。避免突然停电后，操作人员忘记切断电源，来电后电动机自行起动，而造成设备及人身伤亡事故。 思考与练习 5.1.1 机床继电器、接触器控制线路中一般应设哪些保护？ 各起什么作用？ 短路保护和过载保护有什么区别？ 零压保护的目的是什么？,康大机电工程系自动化教研室,学习单元二,三相异步电动机的降压起动控制,康大机电工程系自动化教研室,单元二、电力开关电器,单元学习目标 掌握三相异步电动机定子串电阻、星形三角形转换、自耦变压器降压起动控制电路及工作原理； 掌握三相异步电动机定子串电阻、星形三角形转换、自耦变压器降压起动控制电路的特点及应用场合。 单元学习内容 降压起动，是指利用起动设备或线路，降低加在电动机定子绕组上的电压起动电

5、动机，以达到降低起动电流的目的。因为起动力矩与定子绕组每相所加的电压的平方成正比，所以降压起动的方法只适用于空载或轻载起动。且当电动机起动到接近额定转速时，为使电动机带动额定负载，必须将加到电动机定子绕组的电压恢复到额定值。 常用的降压起动有定子电路串电阻或电抗降压起动、星形三角形降压起动、自耦变压器降压起动。,康大机电工程系自动化教研室,1、定子电路串电阻降压起动控制线路 2、星形三角形（ ）降压起动控制线路 3、自耦变压器降压起动,目 录,康大机电工程系自动化教研室,一、定子电路串电阻降压起动控制线路（1）,正常运行时定子绕组为星形联结的笼型异步电动机，可采用定子串电阻或电抗降压起动。即在电动机起动时，在三相定子电路串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，起动结束后再将电阻短接，电动机在额定电压下正常运行。图5.4 是定子电路串电阻降压起动控制线路。,康大机电工程系自动化教研室,一、定子电路串电阻降压起动控制线路（2）,起动过程：合上，按下SB2，KM1 线圈得电自保，其动合主触点闭合， 串R 起动，同时线圈得电。当M的转速n接近n 时，到达KT 的整定时间，其动合延时触点闭合，KM2

6、 线圈得电自保，KM2 的动断辅助触点先断开，使KM1 线圈失电，进而使KT 失电，由于动合主触点KM2 闭合，将R短接，电动机全压运转。 此电路的优点是：M全压运转时，只有接触器KM2 的线圈通电。 降压起动电阻一般采用ZX1、ZX2 系列铸铁电阻，其阻值小、功率大，可允许通过较大的电流。,康大机电工程系自动化教研室,二、星形三角形（Y-）降压起动控制线路（1）,电动机起动时接成星形，每相绕组所承受的电压为电源的相电压（220 ），起动完毕后再自动换接成三角形运行，此时每相绕组所承受的电压为电源的线电压（380）。 凡是正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，均可采用星形三角形的降压起动方法来限制起动电流。国内新设计的 系列异步电动机，4 以上均为三角形联结。 图5.5 是利用时间继电器在电动机起动过程中自动完成星形三角形切换的起动控制 电路。,康大机电工程系自动化教研室,二、星形三角形（Y-）降压起动控制线路（2）,由图5.5可看出，按下SB2 后，KM1 线圈得电并自锁，同时KT、KM3 线圈也得电，KM1、KM3主触点同时闭合，电动机M绕组接成星形，电动机降压起动。当M的

7、转速接近n 时，到达KT延时整定时间，其延时动断触点断开，KM3 线圈断电，延时动合触点闭合，KM2 线圈得电，同时KT 线圈也失电。这时，KM1、KM2 主触点处于闭合状态，电动机绕组转换为三角形联结，电动机全压运行。 图5.5中KM2、KM3 辅助动断触点，是为了防止KM2、KM3 同时得电造成电源短路。即当KM3 动作后，其动断触点将KM2 的线圈断开，可防止KM2 再动作；同样当KM2动作后，其动断触点将KM3的线圈断开，可防止KM3 再动作。这种一个接触器得电动作时，其动断辅助触点使另一个接触器不能得电动作的控制线路，称为互锁线路。,康大机电工程系自动化教研室,三、自耦变压器降压起动（1）,凡是正常运行时定子绕组为星形联结的三相笼型异步电动机，可用自耦变压器降压起动。起动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器被甩开，定子绕组加上额定电压正常运行。 自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，起动时产生多种起动转矩，一般比星形三角形起动时的起动转矩要大得多。自耦变压器虽然价格较贵，而且不允许频繁起动，但仍是三相笼型异步电动机最常用的一种降压起动装置

8、。 图5.6为三相笼型异步电动机自耦变压器降压起动控制电路。,康大机电工程系自动化教研室,三、自耦变压器降压起动（2）,其工作过程是：合上Q，按下SB2，KM1线圈得电，自耦变压器T为星形联结，同时KM2得电自保，M降压起动，KT线圈得电自保。 当M的n 接近nN时，到达KT的整定时间，KT的动断延时触点先打开，KM1、KM2 先后失电，T被甩开，KT的动合延时触点后闭合，在KM1的动断辅助触点复位前提下，KM3得电自保，M全压运转。 电路中KM1、KM3 的动断辅助触点可防止KM1、KM2、KM3同时得电使自耦变压器T的绕组电流过大，造成自耦变压器T的损坏。 思考与练习 5.2.1 设计绕线式异步电动机转子串电阻起动控制电路。 5.2.2 设计手动控制的笼型异步电动机的星形三角形降压起动控制电路。 5.2.3 分析自耦变压器降压起动控制中应注意的问题。,康大机电工程系自动化教研室,学习单元三,三相异步电动机正反转控制,康大机电工程系自动化教研室,单元三 三相异步电动机正反转控制,单元学习目标 理解三相异步电动机正、反转的工作原理及应用场合； 掌握三相异步电动机接触器控制及开关控制的正

9、、反转电路及工作原理。 单元学习内容 机床的工作部件常需要作两个相反方向的运动，大都靠电动机正、反转来实现。三相异步电动机正、反转的原理很简单，只要将三相电源中的任意两相对调，就可使电动机反向运转。,康大机电工程系自动化教研室,1、开关控制的正反转线路 2、接触器控制的正反转线路,目 录,康大机电工程系自动化教研室,一、开关控制的正反转线路（1）,倒顺开关是一种组合开关，图5.7 所示为HZ3 132 型倒顺开关工作原理示意图。倒顺开图5.7 倒顺开关示意图关有六个固定触点，其中U1、V1、W1为一组，与电源进线相连，而U、V、W为另一组，与电动机定子绕组相连接。当开关手柄置于“顺转”位置时，动触片S1 、S2 、S3 分别将UU1、VV1、WW1 相连接，使电动机实现正转；当开关手柄位于“逆转” 位置时，经动触片 分别将UU1、VW1、V1 接通，使电动机实现反转；当手柄位于中间位置时，两组动触片均不与固定触点连接，电动机停止运转。,康大机电工程系自动化教研室,一、开关控制的正反转线路（2）,图5.8是用倒顺开关控制的电动机正、反转电路。它利用倒顺开关来改变电动机相序，预选电动机旋转方向，而用接触器来接通和切断电源，控制电动机的起动与停止。 倒顺开关正反转控制电路虽然所用电器较少，线路也简单，但它是一种手动控制线路，在频繁换向时，操作人员劳动强度大，操作不安全，所以这种线路一般用于控制额定电流10A、功率在3kW 以下的小容量电动机。生产实践中更常用的是接触器正反转控制线路。,康大机电工程系自动化教研室,二、接触器控制的正反转线路（1

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