第3章 典型設(shè)備電氣控制電路分析-電氣控制與PLC應(yīng)用專業(yè)課程課件

2024/12/18第3章典型設(shè)備電氣控制電路分析3.1電氣控制電路分析基礎(chǔ)3.2Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路分析3.3T68型臥式鏜床電氣控制電路分析3.4XA6132型臥式銑床電氣控制電路分析3.5交流橋式起重機(jī)電氣控制電路分析2024/12/183.1電氣控制電路分析基礎(chǔ)3.1.1電氣控制分析的依據(jù)

依據(jù)：設(shè)備本身的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行情況、加工工藝要求和電力拖動自動控制的要求；熟悉了解控制對象，掌握其控制要求等。3.1.2電氣控制分析的內(nèi)容設(shè)備說明書電氣控制原理圖2024/12/18電氣設(shè)備的總裝接線圖電器元件布置圖與接線圖3.1.3電氣原理圖的閱讀分析方法先機(jī)后電先主后輔化整為零總結(jié)特點集零為整、統(tǒng)觀全局2024/12/183.1.4分析舉例C650臥式車床屬中型車床，加工工件回轉(zhuǎn)半徑最大可達(dá)1020mm，長度可達(dá)3000mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、絲桿和光桿等部分組成。1.臥式車床的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動情況以C650普通臥式車床為例2024/12/18圖3-1普通車床的結(jié)構(gòu)示意圖1-進(jìn)給箱2-掛輪箱3-主軸變速箱4-溜板與刀架

5-溜板箱6-尾架7-光桿8-絲桿9-床身2024/12/182.C650車床對電氣控制的要求（1）主軸電動機(jī)M1（2）冷卻泵電動機(jī)M2（3）快速移動電動機(jī)M3（4）電路應(yīng)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，有安全可靠的照明電路。

從車削加工工藝要求出發(fā)，對各電動機(jī)的控制要求是：2024/12/183.C650車床的電氣控制電路分析2024/12/18（1）主電路分析（2）控制電路分析1）主電動機(jī)的點動調(diào)整控制2）主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制3）主電動機(jī)的反接制動控制4）刀架的快速移動和冷卻泵控制5)輔助電路6）完善的聯(lián)鎖與保護(hù)2024/12/18（3）電路特點1）采用三臺電動機(jī)拖動，尤其是車床溜板箱的快速移動單由一臺電動機(jī)拖動。2）主軸電動機(jī)不但有正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，還有單向低速點動的調(diào)整控制，正、反向停車時均具有反接制動控制。3）設(shè)有檢測主軸電動機(jī)工作電流的環(huán)節(jié)。4）具有完善的保護(hù)與聯(lián)鎖。2024/12/183.2Z3040型搖臂鉆床電氣控制電路分析3.2.1機(jī)床結(jié)構(gòu)與運(yùn)動形式搖臂鉆床一般由底座、內(nèi)外立柱、搖臂、主軸箱和工作臺等部件組成。2024/12/183.2.2電力拖動特點與控制要求1.電力拖動特點2.控制要求1）4臺電動機(jī)容量均較小，采用直接起動方式，主軸要求正反轉(zhuǎn)，但采用機(jī)械方法實現(xiàn)，主軸電動機(jī)單向旋轉(zhuǎn)。2）升降電動機(jī)要求正反轉(zhuǎn)。液壓泵電動機(jī)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)要求正反轉(zhuǎn)。2024/12/183）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）鉆削加工時，應(yīng)由冷卻泵電動機(jī)拖動冷卻泵，供出冷卻液進(jìn)行鉆頭冷卻。5）要求有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。6）具有機(jī)床安全照明電路與信號指示電路。2024/12/183.2.3電氣控制電路分析2024/12/181.主電路分析2.控制電路分析1）主軸電動機(jī)控制2）搖臂升降及夾緊、放松控制3）主軸箱與立柱的夾緊、放松控制。4）冷卻泵電動機(jī)M4的控制5）聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)3.照明與信號指示電路分析2024/12/184.Z3040型搖臂鉆床電氣控制特點1）Z3040型搖臂鉆床是機(jī)、電、液的綜合控制。2）搖臂的升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴(yán)格的程序要求，以確保先松開，再移動，移動到位后自動夾緊。所以對M3、M2電動機(jī)的控制有嚴(yán)格程序要求，這些由電氣控制電路控制，液壓、機(jī)械配合來實現(xiàn)。3）電路具有完善的保護(hù)和聯(lián)鎖，有明顯的信號指示。2024/12/183.3T68型臥式鏜床電氣控制電路分析3.3.1機(jī)床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動形式圖3-5T68臥式鏜床結(jié)構(gòu)示意圖1-床身2-鏜頭架3-前立柱4-平旋盤5-鏜軸6-工作臺T68臥式鏜床主要由床身、前立柱、鏜頭架、后立柱、尾座、下溜板、上溜板、工作臺等部分組成。2024/12/18輔助運(yùn)動：工作臺的回轉(zhuǎn)，后立柱的軸向移動，尾座的垂直移動及各部分的快速移動等。T68臥式鏜床的運(yùn)動形式有：主運(yùn)動：鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。進(jìn)給運(yùn)動：鏜軸的軸向進(jìn)給，平旋盤刀具溜板的徑向進(jìn)給，鏜頭架的垂直進(jìn)給，工作臺的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給。2024/12/183.3.2電力拖動方式和控制要求T68臥式鏜床控制要求主要是：1）主軸旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給量都有較大的調(diào)速范圍，主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動由一臺電動機(jī)拖動，為簡化傳動機(jī)構(gòu)采用雙速籠型異步電動機(jī)。2）由于各種進(jìn)給運(yùn)動都有正反不同方向的運(yùn)轉(zhuǎn)，故主電動機(jī)要求正、反轉(zhuǎn)。3）為滿足調(diào)整工作需要，主電動機(jī)應(yīng)能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的點動控制。4）保證主軸停車迅速、準(zhǔn)確，主電動機(jī)應(yīng)有制動停車環(huán)節(jié)。2024/12/185）主軸變速與進(jìn)給變速可在主電動機(jī)停車或運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行。為便于變速時齒輪嚙合，應(yīng)有變速低速沖動過程。6）為縮短輔助時間，各進(jìn)給方向均能快速移動，配有快速移動電動機(jī)拖動，采用快速電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)的點動控制方式。7）主電動機(jī)為雙速電機(jī)，有高、低兩種速度供選擇，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)先經(jīng)低速起動。8）由于運(yùn)動部件多，應(yīng)設(shè)有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。2024/12/183.3.3電氣控制電路分析圖3-6T68型臥式鏜床電氣原理圖2024/12/181.主電路分析2.控制電路分析（1）M1主電動機(jī)的點動控制（2）M1電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制（3）M1電動機(jī)高低速的轉(zhuǎn)換控制（4）M1電動機(jī)的停車制動控制（5）主軸及進(jìn)給變速控制

1）停車變速

2）運(yùn)行中變速控制2024/12/18（6）快速移動控制（7）聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)分析

1）主軸箱或工作臺與主軸機(jī)動進(jìn)給聯(lián)鎖。

2）M1電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、高低速控制、M2電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制均設(shè)有互鎖控制環(huán)節(jié)。

3）熔斷器FU1~FU4實現(xiàn)短路保護(hù)；熱繼電器FR實現(xiàn)M1過載保護(hù)；電路采用按鈕、接觸器或繼電器構(gòu)成的自鎖環(huán)節(jié)具有欠電壓與零電壓保護(hù)作用。3.輔助電路分析2024/12/184.電氣控制電路特點1）主軸與進(jìn)給電動機(jī)M1為雙速籠型異步電動機(jī)。低速時由接觸器KM6控制，將定子繞組接成三角形；高速時由接觸器KM7、KM8控制，將定子繞組接成雙星形。高、低速轉(zhuǎn)換由主軸孔盤變速機(jī)構(gòu)內(nèi)的行程開關(guān)SQ控制。低速時，可直接起動。高速時，先低速起動，而后自動轉(zhuǎn)換為高速運(yùn)行的二級起動控制，以減小起動電流。2）電動機(jī)M1能正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、正反向點動及反接制動。在點動、制動以及變速中的脈動慢轉(zhuǎn)時，在定子電路中均串入限流電阻R，以減少起動和制動電流。3）主軸變速和進(jìn)給變速均可在停車情況或在運(yùn)行中進(jìn)行。只要進(jìn)行變速，M1電動機(jī)就脈動緩慢轉(zhuǎn)動，以利于齒輪嚙合，使變速過程順利進(jìn)行。4）主軸箱、工作臺與主軸由快速移動電動機(jī)M2拖動實現(xiàn)其快速移動。它們之間的機(jī)動進(jìn)給有機(jī)械和電氣聯(lián)鎖保護(hù)2024/12/183.4XA6132型臥式銑床的電氣控制3.4.1臥式萬能銑床主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動情況2024/12/183.4.2萬能臥式銑床的電力拖動特點與控制要求1）主軸電動機(jī)處于空載下起動，為能進(jìn)行順銑和逆銑加工，要求主軸能實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)方向不需經(jīng)常改變，所以在加工前預(yù)先選擇主軸轉(zhuǎn)動方向而在加工過程中不須變換主軸旋轉(zhuǎn)方向。1.主軸拖動對電氣控制的要求XA6132萬能臥式銑床，主軸傳動系統(tǒng)在床身內(nèi)部，進(jìn)給系統(tǒng)在升降臺內(nèi)，而且主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求。故采用單獨傳動，即主軸和工作臺分別由主軸電動機(jī)，進(jìn)給電動機(jī)拖動。而工作臺工作進(jìn)給與快速移動由進(jìn)給電動機(jī)拖動；經(jīng)電磁離合器傳動來獲得。電力拖動特點2024/12/182）主軸電動機(jī)采用法蘭盤式三相籠型異步電動機(jī)，經(jīng)機(jī)械變速獲得18種主軸轉(zhuǎn)速。3）銑削加工是多刀多刃不連續(xù)切削，負(fù)載波動大。本銑床采用電磁離合器控制主軸停車制動和主軸上刀制動。4）為使主軸變速時，齒輪的順利嚙合，減少齒輪端面的沖擊，主軸電動機(jī)在主軸變速時應(yīng)有主軸變速沖動環(huán)節(jié)。5）為便于操作者在銑床正面與側(cè)面皆可操作，主軸電動機(jī)的起動、停止等控制為兩地操作。2024/12/181）XA6132萬能臥式銑床工作臺運(yùn)行方式有手動、進(jìn)給運(yùn)動和快速移動三種方式。進(jìn)給運(yùn)動和快速移動由進(jìn)給電動機(jī)拖動并經(jīng)工作進(jìn)給電磁離合器與快速移動電磁離合器來控制完成。2）為減少控制按鈕數(shù)量，避免誤操作，對進(jìn)給電動機(jī)的控制采用機(jī)械手柄掛檔，同時壓合相應(yīng)行程開關(guān)的控制方式。3）工作臺的垂直、橫向和縱向三個方向的運(yùn)動由一臺進(jìn)給電動機(jī)拖動，而三個方向的選擇是由操縱手柄改變傳動鏈來實現(xiàn)的。每個方向又有正反向的運(yùn)動，這就要求進(jìn)給電動機(jī)能正、反轉(zhuǎn)。而且，同一時間只允許工作臺只有一個方向的移動，故應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)。2.進(jìn)給拖動對電氣控制的要求2024/12/184）進(jìn)給運(yùn)動的控制也為兩地操作方式。5）使用圓工作臺時，工作臺不得移動，即圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動與工作臺上下、左右、前后六個方向的運(yùn)動之間有聯(lián)鎖控制。6）進(jìn)給變速時，為保證變速時齒輪易于嚙合，減少齒輪端面的沖擊，要求變速時進(jìn)給電動機(jī)有進(jìn)給變速沖動環(huán)節(jié)。7）根據(jù)工藝要求。主軸旋轉(zhuǎn)和工作臺進(jìn)給應(yīng)有先后順序控制，即進(jìn)給運(yùn)動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之后進(jìn)行。加工結(jié)束時，主軸電動機(jī)與進(jìn)給電動機(jī)同時停止，或先停進(jìn)給電動機(jī)后停主軸電動機(jī)。8）工作臺上下，左右、前后六個方向的運(yùn)動應(yīng)具有限位保護(hù)。2024/12/18

電磁離合器又稱電磁聯(lián)軸節(jié)。它是利用表面磨擦和電磁感應(yīng)原理，在兩個作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的物體間傳遞轉(zhuǎn)矩的執(zhí)行電器。

圖3-8多片式磨擦電磁離合器結(jié)構(gòu)簡圖1—主動軸2—從動齒輪3—套筒4—銜鐵5—從動磨擦片6—主動磨擦片7—電刷與滑環(huán)8—線圈9—鐵心3.4.3電磁離合器2024/12/182024/12/181.主電路分析2.控制電路分析（1）主拖動控制電路分析

1）主軸電動機(jī)的起動控制

2）主軸電動機(jī)的制動控制

3）主軸上刀換刀時的制動控制

4）主軸變速沖動控制

3.4.4XA6132臥式銑床電氣控制電路分析2024/12/18（2）進(jìn)給拖動控制電路分析

1）工作臺縱向進(jìn)給運(yùn)動的控制

2）工作臺向前與向下進(jìn)給運(yùn)動的控制

3）工作臺向后與向上進(jìn)給的控制

4）進(jìn)給變速沖動控制

5）進(jìn)給方向快速移動的控制

2024/12/18（3）圓工作臺的控制（４）冷卻泵和機(jī)床照明的控制（５）控制電路的聯(lián)鎖與保護(hù)

1）主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動的順序聯(lián)鎖

2）工作臺6個運(yùn)動方向的聯(lián)鎖

3）長工作臺與圓工作的聯(lián)鎖

4）工作臺進(jìn)給運(yùn)動與快速運(yùn)動的聯(lián)鎖

5）具有完善的保護(hù)2024/12/18（6）電氣控制特點

1）采用電磁磨擦離合器的傳動裝置，實現(xiàn)主軸電動機(jī)的停車制動和主軸上刀時的制動，以及對工作臺工作進(jìn)給和快速進(jìn)給的控制。

2）主軸變速與進(jìn)給變速均設(shè)有變速沖動環(huán)節(jié)。

3）進(jìn)給電動機(jī)的控制采用機(jī)械掛擋-電氣開關(guān)聯(lián)動的手柄操作，而且操作手柄扳動方向與工作臺運(yùn)動方向一致具有運(yùn)動方向的直觀性。

4）采用兩地控制，操作便捷。

5)具有完善的電氣聯(lián)鎖與保護(hù)，工作安全可靠。2024/12/183.5交流橋式起重機(jī)電氣控制電路分析3.5.1橋式起重機(jī)概述1.橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動情況橋式起重機(jī)由橋架（又稱大車）、大車移行機(jī)構(gòu)、小車及小車移行機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)及駕駛室等部分組成。（1）橋架

（2）大車移行機(jī)構(gòu)（3）小車（4）駕駛室2024/12/18圖3-11橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—駕駛室2—輔助滑線架3—控制盤4—小車5—大車電動機(jī)6—大車端梁7—主滑線8—大車主梁9—電阻箱2024/12/182.橋式起重機(jī)對電力拖動和電氣控制的要求1）具有合理的升降速度，空鉤能實現(xiàn)快速下降，輕載提升速度大于重載時的提升速度。2）具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)的調(diào)速范圍為2~3。3）提升的第1檔作為預(yù)備檔，用以消除傳動系統(tǒng)中的齒間隙，將鋼絲繩張緊，避免過大的機(jī)械沖擊，該級起動轉(zhuǎn)矩一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。2024/12/185）為確保安全，提升電動機(jī)應(yīng)設(shè)有機(jī)械抱閘并配有電氣制動。4）下放重物時，依據(jù)負(fù)載大小，提升電動機(jī)可運(yùn)行在電動狀態(tài)（強(qiáng)力下放）、倒拉反接制動狀態(tài)，再生發(fā)電制動狀態(tài)，以滿足不同下降速度的要求。2024/12/183.起重機(jī)電動機(jī)工作狀態(tài)的分析（1）提升重物時電動機(jī)的工作狀態(tài)提升重物時電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL由重力轉(zhuǎn)矩TW及提升機(jī)構(gòu)磨擦阻轉(zhuǎn)矩Tf兩部分組成。當(dāng)電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T克服這兩個阻轉(zhuǎn)矩時，重物將被提升，當(dāng)T=TL+Tf時，電動機(jī)穩(wěn)定工作在機(jī)械特性的a點，以na轉(zhuǎn)速提升重物。圖3-12提升重物時電動工作狀態(tài)2024/12/182．下降重物時電動機(jī)的工作狀態(tài)1）反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)2）再生發(fā)電制動狀態(tài)3）倒拉反接制動狀態(tài)圖3-13下放重物時電動機(jī)的三種工作狀態(tài)a）反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)b）再生發(fā)電制動狀態(tài)c）倒拉反接制動狀態(tài)2024/12/183.5.2凸輪控制器控制提升機(jī)構(gòu)的電路分析1.凸輪控制器的構(gòu)造、型號及主要技術(shù)數(shù)據(jù)凸輪控制器是一種大型手動控制電路的主令電器。圖3-14凸輪控制器工作原理圖1－靜觸頭2－動觸頭3－觸頭彈簧4－復(fù)位彈簧5－滾子6－絕緣方軸7－凸輪2024/12/1