第二課 基本控制電路及邏輯表示.ppt

1、1,第二章 機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,機(jī)電工程學(xué)院 2012-02月,2,主要內(nèi)容,機(jī)床電氣基本控制電路 機(jī)床電氣原理圖畫法 機(jī)床電氣電路的邏輯表示,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,3,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,三相異步電動(dòng)機(jī)的控制主要有起動(dòng)、正反 轉(zhuǎn)、制動(dòng)及變速控制。 這些控制電路是組成機(jī)床電氣控制電路的 基本環(huán)節(jié)。 可用邏輯代數(shù)來(lái)描述這些電路。,4,速度繼電器,用途 速度繼電器主要用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制。 結(jié)構(gòu)及工作原理 符號(hào),a）外形 b）結(jié)構(gòu)圖,KS,b）常開觸點(diǎn),c）常閉觸點(diǎn),a）轉(zhuǎn)子,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,5,a）外形 b）結(jié)

2、構(gòu)圖,速度繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,6,工作原理：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，永久磁鐵變成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子導(dǎo)體，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相作用，對(duì)定子產(chǎn)生電磁力。其方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相同。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高，電磁轉(zhuǎn)矩越大，當(dāng)定子偏轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，速度繼電器動(dòng)作，產(chǎn)生信號(hào)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到一定數(shù)值時(shí)，繼電器的電磁轉(zhuǎn)矩下降，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的反力力矩，觸點(diǎn)恢復(fù)到用來(lái)的狀態(tài)。,一般速度繼電器動(dòng)作轉(zhuǎn)速120r/min，觸頭復(fù)位轉(zhuǎn)速為100r/min以下。,7,符號(hào)：,軸,2永久磁鐵,3籠型定子,4繞組,5支架,7軸承,8頂塊,6軸,9、

3、12常開觸點(diǎn),10、11常閉觸點(diǎn),13、14彈簧片,8,例：CW6132型普通車床電氣原理圖,圖2-1 CW6132型普通車床電氣原理圖,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,9,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,CY6140車床電氣原理圖,10,對(duì)于接觸器，索引表中各欄含義如下： 對(duì)于繼電器，索引表中各欄含義如下 例如在圖2-21中，接觸器KM1及KM2下的索引表分別為： KM1 KM2,11,電器符號(hào)標(biāo)注,刀開關(guān) 熔斷器 按鈕 低壓斷路器 接觸器 熱繼電器 行程開關(guān) 時(shí)間繼電器 中間繼電器 選擇開關(guān) 電源變壓器 指示燈 照明燈,QS FU SB QF KM FR SQ KT KA SA

4、 TC HL EL,12,三、機(jī)床電路的邏輯表示,應(yīng)用邏輯代數(shù)對(duì)電路進(jìn)行描述和分析。 以某一控制電器的線圈為對(duì)象，寫出與此對(duì)象有關(guān)的各控制元件、信號(hào)元件、執(zhí)行元件、保護(hù)元件等的邏輯函數(shù)表達(dá)式(均以未受激時(shí)的狀態(tài)來(lái)表示)。 當(dāng)發(fā)出主令控制信號(hào)時(shí)(如按一下按鈕或某開關(guān)動(dòng)作)，分析判斷哪些邏輯表達(dá)式輸出為“1”(表示那個(gè)電器線圈得電)，哪些表達(dá)式由“1”變?yōu)椤?”（失電）。從而可分析各電動(dòng)機(jī)或電磁閥的運(yùn)行狀態(tài)及改變，掌握機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)行發(fā)生變化。,13,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,接觸器線圈KM的邏輯表達(dá)式為 也可表示為,14,四、邏輯代數(shù)的基本性質(zhì)及應(yīng)用舉例,15,圖2-24,機(jī)床繼

5、電接觸器基本控制電路及邏輯表示,16,2-4 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)電路,一、異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路,1. 直接起動(dòng)電路,用開關(guān)直接起動(dòng)電路 臺(tái)鉆、冷卻泵、砂輪機(jī)等小型設(shè)備。,用接觸器直接起動(dòng)普通車床、搖臂鉆床、牛頭刨床等中小型機(jī)床主電機(jī)。,17,用開關(guān)直接起動(dòng)電路,用接觸器直接起動(dòng),機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,18,2. 降壓起動(dòng)控制電路,降壓起動(dòng)起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將電壓恢復(fù)到額定值。容量較大的異步電動(dòng)機(jī)，一般都采用降壓起動(dòng)的方式起動(dòng)。 機(jī)床中最常見降壓起動(dòng)有星-三角形降壓起動(dòng)和定子串電阻降壓起動(dòng)兩種。 （1）星-三角形降壓起

6、動(dòng)控制電路 起動(dòng)時(shí)接成Y形，每相繞組承受電壓為電源相電壓(220V)，起動(dòng)完畢時(shí)再自動(dòng)換接成形運(yùn)行，此時(shí)每相繞組承受電壓為電源的線電壓(380V)。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，其定子繞組接成形。,19,KM,FU,QS,FR,A,x,B,y,C,z,主電路,定時(shí)控制例一： 電機(jī)的Y起動(dòng),20,21,異步電動(dòng)機(jī)（Y-）起動(dòng)控制電路,KM1、KM2得電為型接法。 KM1、KM3得電為Y型接法。,22,控制電路的邏輯表達(dá)式為,互鎖： 控制電路中，KM2、KM3兩個(gè)常閉觸頭分別串接在KM3、KM2線圈的控制電路中，使KM2、KM3線圈不能同時(shí)得電，防止主電路可能造成的短路故障。 這種利用兩個(gè)接觸器的常閉輔助觸頭互

7、相控制的方法稱為互鎖，兩對(duì)起互鎖作用的觸頭稱為互鎖觸頭。,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,23,在三相定子電路中串接電阻，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)定子繞組電壓降低，起動(dòng)結(jié)束后再將電阻短接，使電機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。 該起動(dòng)方式不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡(jiǎn)單，在小型機(jī)械中應(yīng)用較廣。機(jī)床中也常用這種串電阻降壓方式限制點(diǎn)動(dòng)及制動(dòng)時(shí)的電流。,（2）定子串電阻降壓起動(dòng)控制電路,24,定子串電阻降壓起動(dòng)電路,KM1得電串接電阻降壓?jiǎn)?dòng)。 KM2得電短接電阻全壓運(yùn)行。,25,定子串電阻降壓起動(dòng)電路 2使KM2線圈電后， KM1和KT線圈失電,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,26,按時(shí)間原則的自動(dòng)控制

8、,上述降壓起動(dòng)控制電路，均采用了時(shí)間繼電器延時(shí)動(dòng)作來(lái)完成降壓起動(dòng)到全壓運(yùn)行的自動(dòng)切換，該控制方式稱為按時(shí)間原則的自動(dòng)控制，它在機(jī)床自動(dòng)控制廣泛應(yīng)用。KT延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短可根據(jù)起動(dòng)過(guò)程所需時(shí)間整定。,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,27,二、異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路 機(jī)床的工作部件常需要作兩個(gè)相反方向的運(yùn)動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)最為常見，其原理是，將電動(dòng)機(jī)的三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，就可使電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。兩種異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制方式按鈕控制和行程開關(guān)控制。 1.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的按鈕控制 兩個(gè)接觸器KM1、KM2主觸頭接法不同，改變電機(jī)電源的相序，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。 a)停車反轉(zhuǎn)控制電路。 b)直

9、接正反轉(zhuǎn)控制電路。采用復(fù)合按鈕，僅用于小容量電動(dòng)機(jī)，且拖動(dòng)的機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又較小的場(chǎng)合。,28,電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制,正轉(zhuǎn)按鈕,29,電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 加互鎖停車反轉(zhuǎn)控制電路,互鎖作用：正轉(zhuǎn)時(shí)，KMR不起作用；反轉(zhuǎn) 時(shí)，KMF不起作用。從而避免兩觸發(fā)器 同時(shí)工作造成主回路短路。,KMF,SB1,KMF,SBF,FR,KMR,KMR,M 3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,30,KMF,KMF,SB1,SBF,FR,KMR,KMR,KMR,KMF,電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制雙重互鎖直接正反轉(zhuǎn)控制電路,KMR,M 3,A,B,C,KMF,FU,QS,FR,31,異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路,停車反轉(zhuǎn)控制電路

10、,直接正反轉(zhuǎn)控制電路,32,異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路 復(fù)合按鈕控制,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯表示,33,與按鈕控制正反轉(zhuǎn)電路相似，但增加了行程開關(guān)的復(fù)合觸頭SQ1、SQ2以及用作極限位置保護(hù)的行程開關(guān)SQ3、SQ4，以防止SQ1、SQ2可能失效而引起的事故。該電路適用于銑床、龍門刨床、組合機(jī)床工作臺(tái)的正反行程控制。 這種利用運(yùn)動(dòng)部件的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)的控制稱為按行程原則的自動(dòng)控制。,2.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制,34,電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的行程開關(guān)控制,35,行程控制,行程控制實(shí)質(zhì)為電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只是在行程的終端加限位開關(guān)。,正程,逆程,B,A,36,行程控制電路（1）,正程,限位開關(guān),SQA

11、,SQB,逆程,至右極端位置撞開SQA,電機(jī)停車,（反向運(yùn)行同樣分析）,37,行程控制(2) -自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng),正程,逆程,電 機(jī),工作要求：1. 能正向運(yùn)行也能反向運(yùn)行 2. 到位后能自動(dòng)返回,38,自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制電路,39,三、異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電路,異步電動(dòng)機(jī)從切除電源到停轉(zhuǎn)要有一個(gè)過(guò)程，需要一段時(shí)間。對(duì)于要求停車時(shí)精確定位或盡可能減少輔助時(shí)間的機(jī)床，如萬(wàn)能銑床、臥式鏜床、組合機(jī)床等，必須采取制動(dòng)措施。 機(jī)床上制動(dòng)停車的方式有兩大類機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。 機(jī)械制動(dòng)是用電磁鐵操縱機(jī)械進(jìn)行制動(dòng)，如電磁抱閘制動(dòng)器，電磁離合制動(dòng)器等。 電氣制動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)

12、。機(jī)床常用的電氣制動(dòng)方式有能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)。,40,1.能耗制動(dòng) 能耗制動(dòng)：在異步電動(dòng)機(jī)剛切除三相電源之際，立即在定子繞組中接入直流電源。由轉(zhuǎn)子切割固定磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑谵D(zhuǎn)子的制動(dòng)上，稱能耗制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零時(shí)，切除直流電源。 可用復(fù)合按鈕手動(dòng)控制和時(shí)間繼電器自動(dòng)控制來(lái)設(shè)計(jì)的能耗制動(dòng)電路。 復(fù)合按鈕手動(dòng)控制按下停止按鈕SB1，KM1接觸器斷電，同時(shí)KM2接觸器得電，使電機(jī)切除交流電源，接入直流電源，電機(jī)能耗制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，手松開SB1按鈕，KM2斷電，電機(jī)脫離直流電源，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。,41,能耗制動(dòng)控制電路復(fù)合按鈕手動(dòng)控制,機(jī)床繼電接觸器基本控制電路及邏輯

13、表示,42,能耗制動(dòng)控制電路,43,能耗制動(dòng)控制電路,時(shí)間繼電器自動(dòng)控制,復(fù)合按鈕手動(dòng)控制,44,時(shí)間繼電器自動(dòng)控制：使用時(shí)間繼電器自動(dòng)完成制動(dòng)結(jié)束時(shí)直流電的切除，使操作更為簡(jiǎn)便。 在控制電路中，當(dāng)按下SB1時(shí)，KM1斷電，KM2得電自鎖，KT得電，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)。制動(dòng)后，KT延時(shí)時(shí)間到，其延時(shí)觸頭斷開，KM2斷電，解除自鎖，KT斷電，電動(dòng)機(jī)脫離直流電源，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。,能耗制動(dòng)作用的強(qiáng)弱與通入直流的大小和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，在同樣的轉(zhuǎn)速下，電流越大制動(dòng)作用越強(qiáng)，一般取直流電流為電動(dòng)機(jī)空載電流的3-4倍左右，電流過(guò)大將使定子繞組過(guò)熱。 能耗制動(dòng)比較緩和、平穩(wěn)、準(zhǔn)確、功耗小，但在低速時(shí)制動(dòng)不十分迅速

14、。適用于電動(dòng)機(jī)容量不太大，要求制動(dòng)平穩(wěn)和起制動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，需要配置一套整流設(shè)備。,45,2.反接制動(dòng)控制電路 反接制動(dòng)是利用改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組上三相電源的相序，使定子產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子上而產(chǎn)生的強(qiáng)力制動(dòng)。 反接制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的兩倍，因此，制動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備沖擊大，通常僅適用于l0kW以下的小容量電動(dòng)機(jī)。為減小制動(dòng)電流，通常要求在電動(dòng)機(jī)主電路中串接一定的電阻，這個(gè)電阻稱為反接制動(dòng)電阻。另外，當(dāng)反接制動(dòng)到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，必須及時(shí)切除電源，以防止反向再起動(dòng)。 下圖為使用速度繼電器BV實(shí)現(xiàn)該種控制的典型電路。,46,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，BV觸頭閉合。按下停止按

15、鈕SB1，電動(dòng)機(jī)串接電阻反接制動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于100rmin時(shí)，BV觸頭斷開，KM2斷電，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。,47,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，BV觸頭閉合，由于SB1、KM2兩觸頭是斷開的，所以KM2線圈未得電。當(dāng)按下停止按鈕SB1時(shí)，其常閉觸頭SB1斷開使KM1斷電，其常開觸頭SB1閉合使KM2得電自鎖，電動(dòng)機(jī)串接電阻反接制動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于100rmin時(shí)，BV觸頭斷開，KM2斷電，使電動(dòng)機(jī)脫離電源，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。,48,2-5 其他基本控制電路,機(jī)床連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)即是長(zhǎng)動(dòng)。但在試車調(diào)整及快速移動(dòng)時(shí)，需要點(diǎn)動(dòng)。長(zhǎng)動(dòng)可用自鎖電路實(shí)現(xiàn)，取消自鎖觸頭或使自鎖觸頭不起作用就是點(diǎn)動(dòng)。如右圖所

16、示。 a)圖為用按鈕實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的控制電路； b)圖為用開關(guān)SA實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制電路； c)圖為用中間繼電器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)的控制電路。,一、連續(xù)工作(長(zhǎng)動(dòng))與點(diǎn)動(dòng)控制,長(zhǎng)動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)控制電路,49,QS,FR,方法一：用復(fù)合按鈕。,4、點(diǎn)動(dòng)+長(zhǎng)動(dòng)（連續(xù)運(yùn)行）,SB3：點(diǎn)動(dòng) SB2：連續(xù)運(yùn)行,控制 關(guān)系,主電路,控制電路,50,方法二：加中間繼電器（KA）。,FR,51,按鈕實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換,52,53,以下控制電路能否實(shí)現(xiàn)即能點(diǎn)動(dòng)、 又能連續(xù)運(yùn)行,思考,不能點(diǎn)動(dòng)！,54,二、多（地）點(diǎn)控制 較大型機(jī)床及設(shè)備為操作方便，常要求能在機(jī)床的多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行控制。 其實(shí)現(xiàn)方法：將分散在各操作站上的起動(dòng)按鈕引

17、線并聯(lián)起來(lái)，停止按鈕引線串聯(lián)連接。右圖為三地點(diǎn)控制，SB1為急停按鈕，用于緊急情況下停車操作。,多地點(diǎn)控制電路,55,例如：甲、乙兩地同時(shí)控制一臺(tái)電機(jī)。,方法：兩起動(dòng)按鈕并聯(lián)；兩停車按鈕串聯(lián)。,二、多地點(diǎn)控制,56,多地點(diǎn)控制電路,57,四、順序起動(dòng)控制 機(jī)床控制電路中，經(jīng)常要求電動(dòng)機(jī)按順序起動(dòng)。如某機(jī)床主軸必須在油泵工作后才能起動(dòng)；龍門刨床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌內(nèi)須有充足的潤(rùn)滑油；銑床主軸旋轉(zhuǎn)后，工作臺(tái)方可移動(dòng)等，都要求電動(dòng)機(jī)有順序地起動(dòng)工作。右圖為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)的控制電路。,58,控制要求： 1. M1 起動(dòng)后，M2才能起動(dòng) 2. M2 可單獨(dú)停,定時(shí)控制例二：順序控制,59,順序控制電路

18、（1）：兩電機(jī)只保證起動(dòng)的先后順序，沒有延時(shí)要求。,控制電路,60,順序控制電路(2)：M1起動(dòng)后，M2延時(shí)起動(dòng)。,61,實(shí)現(xiàn)M1起動(dòng)后M2延時(shí)起動(dòng)的順序控制，用以下電路可不可以？,不可以！ 繼電器、 接觸器的線 圈有各自的 額定值， 線圈不能串 聯(lián)。,62,順序起動(dòng)控制,63,五、雙速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制 多速電動(dòng)機(jī)常用來(lái)改善機(jī)床的調(diào)速性能和簡(jiǎn)化機(jī)械變速裝置。根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式 式中，s為轉(zhuǎn)差率，f為電源頻率，p為定子極對(duì)數(shù)。 調(diào)速方法有： a.改變極對(duì)數(shù)p變極調(diào)速； b.改變轉(zhuǎn)差率S串級(jí)調(diào)速； c.改變頻率f變頻調(diào)速。 若改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)p，就可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在多速電機(jī)中，就是通過(guò)改變繞組的連接方法來(lái)改變磁極對(duì)數(shù)的。