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1、工学第三章 电气控制系统分析 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 电电气气控控制制系系统统是是机机械械设设备备的的重重要要组组成成部部分分，是是保保证证机机械械设设备备各各种种运运动动的的准准确确与与协协调调，使使生生产产工工艺艺各各项项要要求求得得以以满满足足，工工作作安安全全可可靠靠及操作及操作自动化的自动化的主要技术手段主要技术手段。了了解解电电气气控控制制系系统统对对于于机机械械设设备备的的正正确确安装、调整、维护安装、调整、维护与与使用使用都
2、是都是必不可少的。必不可少的。生产机械生产机械种类繁多，种类繁多，其拖动方式和电其拖动方式和电气控制线路气控制线路各不相同。各不相同。通过一些典型生产机械设备电气控制通过一些典型生产机械设备电气控制线路的分析，掌握线路的分析，掌握阅读电气原理图的方法，阅读电气原理图的方法，培养培养读图能力，读图能力，分析分析各种典型生产机械设各种典型生产机械设备的工作原理，备的工作原理，为电气控制线路的设计及为电气控制线路的设计及调试、维护调试、维护打下基础。打下基础。本本章章以以几几种种典典型型机机床床的的电电气气控控制制系系统统为例为例进行介绍。进行介绍。在分析典型生产机械的电气控制系统在分析典型生产机械
3、的电气控制系统时时，首先应对其首先应对其机械结构及各部分的运动机械结构及各部分的运动特征特征有有清楚的了解；清楚的了解；其次其次，由于现代生产，由于现代生产机械多采用机械多采用机械、液压机械、液压和和电气相结合的控电气相结合的控制技术，制技术，并以电气控制系统技术作为并以电气控制系统技术作为联接联接中枢，所以，中枢，所以，应树立应树立机、电、液相结合的机、电、液相结合的整体概念，整体概念，注意注意它们之间的协调关系。它们之间的协调关系。31 电气控制电路的分析基础电气控制电路的分析基础一一.电气控制电路分析的内容电气控制电路分析的内容 电气控制电路是电气控制电路是电气控制系统的核心技电气控制系
4、统的核心技术资料，术资料，通过对这些资料的分析，可以掌握通过对这些资料的分析，可以掌握机床控制电路的工作原理、技术指标、使用机床控制电路的工作原理、技术指标、使用方法、维护要求等。方法、维护要求等。分析的内容为：分析的内容为：09.4.24.(机械06A)1设备说明书设备说明书 设备说明书由设备说明书由机械（包括液压部分）机械（包括液压部分）与与电气两部分电气两部分组成组成。在分析时要在分析时要先阅读。先阅读。（1）设备的构造，主要技术指标，机械、设备的构造，主要技术指标，机械、液压和电气部分的工作原理。液压和电气部分的工作原理。（2）电气传动方式，电机和执行电器的数电气传动方式，电机和执行电
5、器的数目、规格型号、安装位置、用途及控制目、规格型号、安装位置、用途及控制要求。要求。（3）设备的使用方法，各操作手柄、开关、设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮、指示装置的布置及在控制电路中的旋钮、指示装置的布置及在控制电路中的作用。作用。（4）清楚地了解与机械、液压部分直接关联清楚地了解与机械、液压部分直接关联的电器（如行程开关、电磁阀、电磁离合的电器（如行程开关、电磁阀、电磁离合器、传感器等）的位置、工作状态及与机器、传感器等）的位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，它们在控制中的作械、液压部分的关系，它们在控制中的作用。用。2电气控制原理图电气控制原理图 这是控制电路分析的核心内容
6、这是控制电路分析的核心内容。原理图原理图主要由主要由主电路、控制电路、辅助电路、保主电路、控制电路、辅助电路、保护护及及联锁环节、特殊控制电路等部分联锁环节、特殊控制电路等部分组成组成。在分析电气原理图时在分析电气原理图时，必须阅读必须阅读其他技其他技术资料。术资料。如各种如各种电动机电动机及及执行元件的控制执行元件的控制方式、位置方式、位置及及作用，作用，各种与各种与机械有关的行机械有关的行程开关程开关和和主令电器的状态等，主令电器的状态等，通过阅读通过阅读说说明书明书来了解来了解。09.4.24.(自动化06B)在分析中，还可以通过在分析中，还可以通过所选用的电所选用的电器元件的技术参数，
7、器元件的技术参数，分析出分析出控制电路的控制电路的主要参数主要参数和和技术指标，技术指标，如可估计出如可估计出各部各部分的电流、电压值，分的电流、电压值，以便在调试及检修以便在调试及检修设备中设备中合理地选用仪表。合理地选用仪表。3电气设备总装接线图电气设备总装接线图 阅读分析总装接线图可以了解阅读分析总装接线图可以了解系统的组系统的组成分布状况，各部分的连接方式，主要电成分布状况，各部分的连接方式，主要电气部件的布置和安装要求及导线和穿线管气部件的布置和安装要求及导线和穿线管的规格型号等。的规格型号等。这些都是这些都是安装设备不可缺安装设备不可缺少的资料。少的资料。在阅读分析总装接线图时还要
8、与阅读分在阅读分析总装接线图时还要与阅读分析析说明书、电气原理图说明书、电气原理图结合起来结合起来。4电器元件布置图与接线图电器元件布置图与接线图 这是这是制造、安装、调试制造、安装、调试和和维护电气设维护电气设备备必须具备的技术资料必须具备的技术资料，在调试和检修中在调试和检修中可以通过可以通过布置图与接线图布置图与接线图方便地找到方便地找到各种各种电器元件和测试点，电器元件和测试点，以便进行以便进行必要的调试、必要的调试、检测和维修。检测和维修。二二.电气原理图阅读分析的方法和步骤电气原理图阅读分析的方法和步骤 在详细阅读了在详细阅读了设备说明书，设备说明书，了解了了解了电电气控制系统的总
9、体结构、电机和电器元件气控制系统的总体结构、电机和电器元件的分布状况的分布状况及及控制要求后，控制要求后，可以阅读分析可以阅读分析电气原理图。电气原理图。电气原理图阅读分析的基本原则是电气原理图阅读分析的基本原则是：化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护、全面检查。整、安全保护、全面检查。分析控制电路的最基本方法是分析控制电路的最基本方法是“查线查线读图法读图法”。即采用化整为零的原则以即采用化整为零的原则以某一电动机某一电动机或电器元件（如接触器或继电器线圈）为或电器元件（如接触器或继电器线圈）为对象，对象，从电源开始从电源开始，自上而下，自左而
10、右，自上而下，自左而右，逐一分析其逐一分析其接通断开关系（逻辑条件），接通断开关系（逻辑条件），并区分出并区分出主令信号、联锁条件、保护要求。主令信号、联锁条件、保护要求。根据图区坐标标注的检索和控制流程的方根据图区坐标标注的检索和控制流程的方法可以方便地分析出法可以方便地分析出各控制条件各控制条件与与输出结输出结果之间的果之间的因果关系因果关系。1分析主电路分析主电路 主电路的作用是保证主电路的作用是保证整机拖动要求的整机拖动要求的实现。实现。从主电路的构成可分析出从主电路的构成可分析出电动机电动机或或执行电器的类型、工作方式，起动、转向、执行电器的类型、工作方式，起动、转向、调速、制动等控
11、制要求调速、制动等控制要求与与保护要求等。保护要求等。从主电路从主电路入手，入手，根据每台电动机和执根据每台电动机和执行电器的控制要求分析行电器的控制要求分析它们的控制内容，它们的控制内容，包括包括：起动、转向控制、调速：起动、转向控制、调速和和制动等。制动等。2分析控制电路分析控制电路 主电路的各控制要求是由主电路的各控制要求是由控制电路控制电路来来实现的实现的。根据主电路中的各电动机和执行电器根据主电路中的各电动机和执行电器的控制要求的控制要求，逐一找出逐一找出控制电路中的控制控制电路中的控制环节，环节，利用利用前面学过的典型控制环节知识，前面学过的典型控制环节知识，按功能不同将控制电路按
12、功能不同将控制电路“化整为零化整为零”来分来分析析。从电源和主令信号开始从电源和主令信号开始，经过经过逻辑判逻辑判断，断，写出写出控制流程，控制流程，以表达出以表达出电路的自动电路的自动工作过程。工作过程。3分析辅助电路分析辅助电路 这部分电路具有这部分电路具有相对独立性，相对独立性，起辅助作起辅助作用但又不影响用但又不影响主要功能。主要功能。辅助电路包括辅助电路包括电电源指示、各执行元件的工作状态显示、参源指示、各执行元件的工作状态显示、参数测定、照明数测定、照明和和故障报警等。故障报警等。它们大多是由控制电路中的元件它们大多是由控制电路中的元件来控制来控制的的，所以在分析所以在分析辅助电路
13、时，辅助电路时，还要对照还要对照控控制电路进行分析。制电路进行分析。4分析联锁及保护环节分析联锁及保护环节 机床对安全性及可靠性有机床对安全性及可靠性有很高的要很高的要求，求，实现这些要求实现这些要求，除了合理地选择除了合理地选择拖拖动和控制方案外，动和控制方案外，还要在控制电路中设还要在控制电路中设置置一些电气保护一些电气保护和和电气联锁。电气联锁。5.分析特殊控制环节分析特殊控制环节 在某些控制线路中，还设置了一些与在某些控制线路中，还设置了一些与主电路、控制电路关系主电路、控制电路关系不密切不密切，相对独立相对独立的某些特殊环节。的某些特殊环节。如如产品计数装置、自动产品计数装置、自动检
14、测系统等。检测系统等。这些部分往往自成这些部分往往自成一个小系统，一个小系统，其读其读图分析的方法图分析的方法可参照可参照上述分析过程，上述分析过程，并灵并灵活运用活运用所学过的电子技术、变流技术、自所学过的电子技术、变流技术、自控原理、检测与转换等知识控原理、检测与转换等知识逐一分析逐一分析。6总体检查总体检查 经过经过“化整为零化整为零”，逐步分析了逐步分析了每一每一个局部电路的工作原理个局部电路的工作原理及及各部分之间的控制各部分之间的控制关系后，关系后，还必须用还必须用“集零为整集零为整”的方法的方法，检查检查整个控制电路，整个控制电路，看是否有看是否有遗漏，遗漏，特别要特别要从从整体
15、角度整体角度去进一步检查和理解去进一步检查和理解各控制环节各控制环节之间的联系，之间的联系，以达到清晰地理解以达到清晰地理解原理图中每原理图中每一个电器元件的作用、工作过程一个电器元件的作用、工作过程及及主要参数主要参数的目的。的目的。“查线读图法查线读图法”是是分析电气原理图的分析电气原理图的最基本的方法，其应用也最广泛。最基本的方法，其应用也最广泛。还有还有“逻辑分析法逻辑分析法”等等，但它们一般但它们一般用来进行用来进行局部电路原理的分析局部电路原理的分析或或配合配合“查查线读图法线读图法”使用，使用，应用应用较少。较少。机床的电气控制电路是由机床的电气控制电路是由各种主令各种主令电器、
16、接触器、继电器、保护装置电器、接触器、继电器、保护装置和和电电动机等，动机等，按照一定的控制要求用导线按照一定的控制要求用导线连连接而成的。接而成的。机床的电气控制不仅要求能够实现机床的电气控制不仅要求能够实现起起动、正反转、制动动、正反转、制动和和调速等基本要求，调速等基本要求，还要满足还要满足生产工艺的各种要求，生产工艺的各种要求，要保证要保证机床各运动之间的相互协调和准确，机床各运动之间的相互协调和准确，并并具有具有各种保护装置，工作可靠，各种保护装置，工作可靠，能实现能实现自动控制。自动控制。3.2 C650卧式车床电气控制线路分析卧式车床电气控制线路分析 在在金金属属切切削削机机床床
17、中中，车车床床所所占占比比例例最最大大，而且应用最广。而且应用最广。普通车床是一种普通车床是一种应用极为广泛的金属切应用极为广泛的金属切削机床，削机床，主要用于加工主要用于加工各种回转表面（内圆、各种回转表面（内圆、外圆）、螺纹和端面，外圆）、螺纹和端面，并可通过并可通过尾架尾架进行进行钻钻孔、铰孔等切削加工。孔、铰孔等切削加工。09.4.17.(自动化06A)一一.车床的主要结构与运动分析车床的主要结构与运动分析 如图所示为如图所示为C650卧式车床的结构示意卧式车床的结构示意图。图。它主要由它主要由床身、主轴变速箱、尾座、床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架进给箱、丝杠、光杠、
18、刀架和和溜板箱等溜板箱等组组成成。车床的切削加工包括车床的切削加工包括：主运动、进给：主运动、进给运动运动和和辅助运动。辅助运动。车削加工的主运动是车削加工的主运动是主轴通过卡盘主轴通过卡盘或或顶尖带动工件的顶尖带动工件的旋转运动旋转运动，它承受它承受切切削加工时的主要切削功率；削加工时的主要切削功率；进给运动是进给运动是溜板带动刀架的纵向溜板带动刀架的纵向（与主轴垂直方向）（与主轴垂直方向）或或横向（与主轴平横向（与主轴平行方向）行方向）直线运动直线运动。其运动方式有其运动方式有手动手动和和机动。机动。辅助运动包括辅助运动包括刀架的快速进给刀架的快速进给与与快快速退回，尾座的移动速退回，尾座
19、的移动与与工件的夹紧与松工件的夹紧与松开等。开等。主轴箱主轴箱：可以变换主轴速度；：可以变换主轴速度；卡盘卡盘：用来卡持工件，带动工件一起旋转；：用来卡持工件，带动工件一起旋转；挂轮箱挂轮箱：用来把主轴的旋转动力传给进给箱；：用来把主轴的旋转动力传给进给箱；进给箱进给箱：用来把主轴传递的动力传给光杆和：用来把主轴传递的动力传给光杆和丝杆；可以变换进给速度；丝杆；可以变换进给速度；丝杆丝杆：是车削螺纹时使用的；：是车削螺纹时使用的；光杆光杆：用来传递动力，带动床鞍和中滑板，：用来传递动力，带动床鞍和中滑板，使车刀作纵向和横向进给运动；使车刀作纵向和横向进给运动；溜板箱溜板箱：变换溜板箱外手柄位置
20、，在丝杆和：变换溜板箱外手柄位置，在丝杆和光杆的传动下，可使车刀按要求方向作进光杆的传动下，可使车刀按要求方向作进给运动；给运动；刀架刀架：用来装夹刀具；：用来装夹刀具；尾架尾架：用来安装顶尖，支顶较长的工件，：用来安装顶尖，支顶较长的工件，还可以安装其他切削刀具；还可以安装其他切削刀具；床身床身：用来支持和安装各个部件，有导轨。：用来支持和安装各个部件，有导轨。车床各部分的传动关系：车床各部分的传动关系：机床电动机输出的动力经机床电动机输出的动力经皮带传给皮带传给主轴箱主轴箱带动带动主轴、卡盘和工件主轴、卡盘和工件作旋转运动作旋转运动；主轴的旋转还通过主轴的旋转还通过挂轮箱、进给箱、丝杆挂轮
21、箱、进给箱、丝杆或光杆或光杆带动带动床鞍和刀架沿导轨床鞍和刀架沿导轨作直线运动作直线运动。车削加工时车削加工时，应根据应根据工件材料、刀具工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等种类、工件尺寸、工艺要求等来选择来选择不同不同的切削速度，的切削速度，即要求主轴能在即要求主轴能在相当大的范相当大的范围内调速。围内调速。大多数中小型车床采用大多数中小型车床采用三相笼型异步三相笼型异步电动机拖动，电动机拖动，主轴的变速是靠主轴的变速是靠齿轮箱的机齿轮箱的机械有级调速械有级调速来实现的来实现的，调速范围可达到调速范围可达到40以上。以上。车削加工时车削加工时，一般不要求一般不要求反转，反转，但在但在加工
22、加工螺纹时，螺纹时，为了避免为了避免乱扣，乱扣，要反转退刀要反转退刀，所以，所以，C650车床通过主电动机的正、反转车床通过主电动机的正、反转实现实现主轴的正、反转。主轴的正、反转。同时在加工螺纹时，为了保证同时在加工螺纹时，为了保证螺纹的螺纹的加工质量，加工质量，要求工件的旋转速度与要求工件的旋转速度与刀具的刀具的移动速度之间移动速度之间具有具有严格的比例关系。严格的比例关系。所以，所以，C650车床溜板箱与主轴变速箱车床溜板箱与主轴变速箱之间通过之间通过齿轮传动齿轮传动来连接来连接，并用并用同一台电同一台电动机拖动。动机拖动。通过各自的变速箱调节通过各自的变速箱调节主轴转主轴转速速或或进给
23、速度。进给速度。C650车床的床身车床的床身较长，较长，为了提高为了提高工作效工作效率，率，车床刀架的快速移动由车床刀架的快速移动由一台单独的电一台单独的电动机动机来拖动，并采用来拖动，并采用点动控制。点动控制。进行车削加工时进行车削加工时，刀具的温度刀具的温度很高，很高，需需要用要用切削液切削液来进行来进行冷却。所以冷却。所以车床备有车床备有一一台冷却泵电动机，台冷却泵电动机，拖动拖动冷却泵，冷却泵，实现实现刀具刀具的冷却。的冷却。二二.车床的电力拖动形式及控制要求车床的电力拖动形式及控制要求1主轴的旋转运动主轴的旋转运动 C650车床的主运动是车床的主运动是工件的旋转运动，工件的旋转运动，
24、由主电动机由主电动机拖动。拖动。主电动机由接触器控制主电动机由接触器控制实现实现正、反转，正、反转，通过主轴变速机构的操作通过主轴变速机构的操作手柄手柄，可以使主轴获得可以使主轴获得各种不同的速度。各种不同的速度。由于由于加工的工件比较大，加工时其转加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，动惯量也比较大，需停车时需停车时不容易立即停不容易立即停止转动，止转动，为了提高为了提高工作效率，工作效率，必须有必须有停车停车制动的功能，制动的功能，主电动机采用主电动机采用反接制动。反接制动。有正向点动功能有正向点动功能以便调整。以便调整。2刀架的进给运动刀架的进给运动 刀架的进给运动由刀架的进给运动
25、由主轴电动机带动，主轴电动机带动，并使用并使用走刀箱走刀箱调节调节加工时的纵向和横向走加工时的纵向和横向走刀量。刀量。3刀架的快速移动刀架的快速移动 为了提高为了提高工作效率，工作效率，车床刀架的快速车床刀架的快速移动由移动由一台单独的快速移动电动机拖动，一台单独的快速移动电动机拖动，并采用并采用点动控制。点动控制。4冷却系统冷却系统 车床内装有车床内装有一台不调速、单向旋转的三一台不调速、单向旋转的三相异步电动机拖动冷却泵，相异步电动机拖动冷却泵，供给刀具切削供给刀具切削时时使用的冷却液。使用的冷却液。5.要求有局部照明和必要的电气保护与联锁要求有局部照明和必要的电气保护与联锁 三三.车床的
26、电气控制电路分析车床的电气控制电路分析 图图3-1为为C650普通车床的的电气控制原普通车床的的电气控制原理图，理图，表表3-1为为其电气元件符号与功能说明。其电气元件符号与功能说明。车床共有三台电动机车床共有三台电动机：M1为为主轴电动主轴电动机，机，拖动拖动主轴旋转，主轴旋转，并通过进给机构实现并通过进给机构实现进给运动。进给运动。M2为为冷却电动机，冷却电动机，提供提供切削液。切削液。M3为为快速移动电动机，快速移动电动机，拖动拖动刀架的快速移刀架的快速移动。动。09.4.29.(机械06B)图图3-1 3-1 C650C650普通车床的的电气控制原理图普通车床的的电气控制原理图 符号
27、名称及用途 符号 名称及用途 M1主电动机 SB1总停按钮 M2冷却泵电动机 SB2主电动机正向点动按钮 M3快速移动电动机 SB3主电动机正向启动按钮 KM1主电动机正转接触器 SB4主电动机反向启动按钮 KM2主电动机反转接触器 SB5冷却泵电动机停止按钮 KM3短接限流电阻接触器 SB6冷却泵电动机启动按钮 KM4冷却泵电动机启动接触器 TC控制变压器 KM5快移电动机启动接触器 FU16熔断器 KA中间继电器 FR1主电机过载保护热继电器 KT通电延时时间继电器 FR2冷却泵电机保护热继电器 SQ快移电动机点动行程开关 R限流电阻 SA开关 EL照明灯 KS速度继电器 TA电流互感器
28、A电流表 QS隔离开关1主电路主电路 组合开关组合开关QS将将380V三相电源引入。三相电源引入。整整机电源由机电源由组合开关组合开关QS控制。控制。图中组合开关图中组合开关QS为为电源开关，电源开关，FU1为为主电动机的短路保护用熔断器，主电动机的短路保护用熔断器，FR1为为其其过载保护用热继电器，过载保护用热继电器，R为限流电阻为限流电阻，在主在主轴点动时限制轴点动时限制起动电流，起动电流，在反接制动时起在反接制动时起限制限制过大的反向制动电流的作用。过大的反向制动电流的作用。电流表电流表A用来监视用来监视主电动机的绕组电流，主电动机的绕组电流，由于主电动机的功率由于主电动机的功率很大，所
29、以很大，所以A接入接入电流电流互感器互感器TA回路。回路。为了防止电流表被为了防止电流表被启动电流冲击启动电流冲击而损而损坏坏，利用利用时间继电器时间继电器KT的延时动断触点，的延时动断触点，在启动的短时间内将在启动的短时间内将电流表暂时短接；电流表暂时短接；当主电动机起动时当主电动机起动时，电流表电流表A被短接。被短接。只有当正常工作时只有当正常工作时，电流表电流表A才指示才指示绕组绕组电流。电流。在进行点动调整时在进行点动调整时，为了防止为了防止连续的连续的启动电流启动电流造成造成电动机过载，电动机过载，串入限流电阻串入限流电阻R，以保证以保证电路设备正常工作。电路设备正常工作。为了保证为
30、了保证主电路的正常运行，主电路的正常运行，主电路主电路中还设置了中还设置了熔断器的短路保护环节熔断器的短路保护环节和和热继热继电器的过载保护环节。电器的过载保护环节。机床工作时机床工作时，可以调整可以调整切削用量，切削用量，使使电流表的电流接近电流表的电流接近主电动机的额定电流的主电动机的额定电流的对应值（对应值（经经TA后减小了的后减小了的电流值），电流值），以以便提高便提高工作效率工作效率和充分利用和充分利用电动机的潜力。电动机的潜力。KM1、KM2为为正、反转接触器，正、反转接触器，KM3是用于是用于短接电阻短接电阻R的接触器。的接触器。由它们的主触由它们的主触点控制点控制主电动机。主电
31、动机。KM4为为控制冷却泵电动机控制冷却泵电动机M2的接触器，的接触器，FR2为为电动机电动机M2的过载保护用热继电器；的过载保护用热继电器；KM5为为控制快速移动电动机控制快速移动电动机M3的接触的接触器，器，由于由于M3是是点动短时运转，所以点动短时运转，所以不设置不设置热继电器。热继电器。2控制电路控制电路 控制电路可分为控制电路可分为：主电动机：主电动机M1的控制的控制电路电路和和电动机电动机M2、M3的控制电路两部分。的控制电路两部分。由于主电动机控制电路由于主电动机控制电路比较复杂，所比较复杂，所以，以，还可以进一步将主电动机控制电路分还可以进一步将主电动机控制电路分为为：正转、反
32、转启动、正转点动：正转、反转启动、正转点动和和停车制停车制动等局部控制电路。动等局部控制电路。控制电源控制电源：由控制变压器：由控制变压器TC（380V/110V，36V）的接线和参数标注）的接线和参数标注可知，可知，各接触器、继电器线圈电压等级为各接触器、继电器线圈电压等级为110V；照明为照明为36V安全电压，安全电压，由主令开由主令开关关SA控制。控制。（1）主轴电动机的点动控制（正向点动）主轴电动机的点动控制（正向点动）如图所示为如图所示为车床主轴电动机的点动控制车床主轴电动机的点动控制电路。电路。按下点动按钮按下点动按钮SB2不松手不松手接触器接触器KM1线圈线圈得电得电KM1主触点
33、闭合主触点闭合主轴电动机主轴电动机M1把限流电阻把限流电阻R串入串入电路进行降压启动电路进行降压启动和和低速运转。低速运转。由于中间继电器由于中间继电器KA未通电，所未通电，所以以虽然虽然KM1的辅助常开触点的辅助常开触点已闭合，已闭合，但不但不自锁。（自锁。（KM3未动作）未动作）松开松开SB2接触器接触器KM1线圈线圈断电断电主主轴电动机轴电动机M1停转。停转。要先按要先按SB1停止后，停止后，才能按下才能按下SB2点动。点动。（2）主轴电动机的正、反转控制）主轴电动机的正、反转控制 虽然主电动机的额定功率较大虽然主电动机的额定功率较大，但只是但只是切削时切削时消耗的功率较大，消耗的功率较
34、大，而起动时负载而起动时负载很很小，小，所以起动电流所以起动电流并不是很大，并不是很大，所以在非所以在非频繁起动的频繁起动的工作时，工作时，采用了全压直接起动采用了全压直接起动。如图所示为如图所示为主轴电动机的正、反转主轴电动机的正、反转及及反反接制动控制电路。接制动控制电路。按下正向起动按钮按下正向起动按钮SB3KM3线圈线圈通电通电其主触点闭合其主触点闭合短接限流电阻短接限流电阻R，同时同时另有另有一个常开辅助触点一个常开辅助触点KM3闭合闭合KA线圈线圈通电通电KA常开触点闭合常开触点闭合KM3线圈线圈保持通电保持通电电阻电阻R继续继续切除，切除，同时同时KA线圈线圈也保持通电。也保持通
35、电。另一方面另一方面，当当SB3尚未松开时尚未松开时，由于由于KA的另一个常开触点的另一个常开触点已闭合已闭合KM1线圈线圈通电通电KM1主触点闭合主触点闭合KM1常开辅助触点也闭常开辅助触点也闭合（自锁）合（自锁）主电动机主电动机M1全压起动运行。全压起动运行。这样，松开这样，松开SB3后后，由于由于KA的两个常的两个常开触点开触点闭合，其中闭合，其中KA的一对常开触点闭的一对常开触点闭合使合使KM3线圈继续通电，线圈继续通电，KA的另一对常的另一对常开触点闭合使开触点闭合使KM1线圈继续通电，所以线圈继续通电，所以可可以形成以形成自锁通路。自锁通路。当转速达到当转速达到120r/min时时
36、，速度继电器速度继电器的正转常开触点的正转常开触点KS2动作闭合，动作闭合，为正转反为正转反接制动接制动准备。准备。而反向常开触点而反向常开触点KS1仍然断仍然断开。开。由于由于KA、KM1的常闭触点的常闭触点早已断开，早已断开，所以所以不影响不影响正常运行。正常运行。在在KM3线圈通电的同时线圈通电的同时，通电延时时间通电延时时间继电器继电器KT通电，通电，其作用是避免其作用是避免电流表电流表受到受到起动电流的冲击。起动电流的冲击。正常运行后，正常运行后，KT动作，动作，使电流表接入使电流表接入电路中，正常工作。电路中，正常工作。SB3是是两对常开触点的按钮。两对常开触点的按钮。SB4为反向
37、起动按钮为反向起动按钮，反向起动过程与反向起动过程与正向起动正向起动相似，自行分析相似，自行分析。（3）主电动机的反接制动控制）主电动机的反接制动控制 C650车床采用车床采用反接制动，反接制动，用速度继电器用速度继电器KS进行进行检测和控制。检测和控制。设原来主电动机设原来主电动机M1正转运行正转运行，KM1、KM3、KT和和KA处于处于动作状态，动作状态，速度继电器速度继电器的正向常开触点的正向常开触点KS2触点触点闭合，闭合，而反向常开而反向常开触点触点KS1仍然断开。仍然断开。当按下停止按钮当按下停止按钮SB1时，时，原来通电的原来通电的KM1、KM3、KT和和KA立即断电，立即断电，
38、它们的它们的所有触点都所有触点都释放复位。释放复位。同时，同时，KM4复位，复位，冷冷却泵电动机却泵电动机M2停止。停止。KT复位，复位，电流表电流表短接。短接。而当松开而当松开SB1时时，反转接触器反转接触器KM2立即立即通电，通电，其电流通路是其电流通路是：（线号）：（线号）SB1常闭常闭触点触点FR1常闭触点常闭触点KA常闭触点常闭触点KS正正向常开触点向常开触点KS2KM1常闭触点常闭触点KM2线线圈圈（线号）。（线号）。这样，主电动机这样，主电动机M1就串接电阻就串接电阻R进行进行反反接制动（接制动（KM3已复位），已复位），使电动机正向速使电动机正向速度度快速下降，快速下降，当速度
39、降到当速度降到很低时（小于很低时（小于100r/min），），KS的正向常开触点的正向常开触点KS2断开，断开，而切断了而切断了上述电流通路，上述电流通路，制动制动结束。结束。注意在按下注意在按下SB1后后，KM1、KM3、KA复位复位后，后，应立即松开应立即松开，否则，否则，KM2无法得无法得电。电。反向反接制动过程与反向反接制动过程与正向反接制动正向反接制动相似，相似，自行分析自行分析。（4）主轴电动机负载检测及保护环节）主轴电动机负载检测及保护环节 C650车床采用车床采用电流表电流表检测检测主轴电动机主轴电动机的定子电流。的定子电流。为了防止为了防止起动电流的冲击，起动电流的冲击，采用
40、时间继电器采用时间继电器KT的延时断开的动断触点的延时断开的动断触点连接在连接在电流表的两端，电流表的两端，所以所以KT延时应稍长延时应稍长于于起动时间。起动时间。而制动停车时而制动停车时，当按下停止按钮当按下停止按钮SB1后，后，KM1、KM3、KA、KT线圈线圈相继断电释放，相继断电释放，KT触点触点瞬时闭合，瞬时闭合，将电流表将电流表短接，短接，使其免使其免受受反接制动电流的冲击。反接制动电流的冲击。（5）刀架快速移动控制）刀架快速移动控制 转动刀架手柄，限位开关转动刀架手柄，限位开关SQ被压动而被压动而闭合，闭合，使快速移动接触器使快速移动接触器KM5线圈线圈得电，得电，快速移动电动机
41、快速移动电动机M3起动运转。起动运转。当刀架手柄复位时当刀架手柄复位时，KM5复位，复位，电动电动机机M3立即停转。立即停转。（6）冷却泵控制）冷却泵控制 按下按钮按下按钮SB6KM4接触器线圈接触器线圈得电并得电并自锁自锁其主触点闭合其主触点闭合冷却泵电动机冷却泵电动机M2起起动运转；动运转；按下按钮按下按钮SB5KM4接触器线圈接触器线圈失电失电其主触点断开其主触点断开冷却泵电动机冷却泵电动机M2停转。停转。3辅助电路（照明电路和控制电源）辅助电路（照明电路和控制电源）TC为为控制变压器，控制变压器，其二次侧有其二次侧有两路，两路，一路为一路为110V，提供给提供给控制电路；控制电路；另一
42、路为另一路为36V，提供给提供给照明电路。照明电路。灯开关灯开关SA合上合上时，时，SA闭合，闭合，照明灯照明灯EL点亮；点亮；SA打开打开时，时，EL熄灭。熄灭。整机线路联锁与保护：整机线路联锁与保护：由由KM1和和KM2各自的常闭触头串接于各自的常闭触头串接于对方工作电路对方工作电路以实现以实现正反转运行互锁。正反转运行互锁。由由FU及及FU1FU6实现实现短路保护。短路保护。由由FR1与与FR2实现实现M1和和M2的过载保护。的过载保护。KM1KM4等接触器采用等接触器采用按钮与自锁控按钮与自锁控制方式，制方式，使使M1和和M2具有具有欠电压欠电压和和零电压保零电压保护。护。四四.车床电
43、气控制电路的特点车床电气控制电路的特点（1）主轴的正、反转是通过主轴的正、反转是通过电气方式电气方式来实来实现的现的，简化了简化了机械结构。机械结构。（2）主电动机的制动采用了主电动机的制动采用了电气反接制动电气反接制动形式，形式，并用速度继电器并用速度继电器进行控制。进行控制。（3）控制电路由于控制电路由于电器元件较多，电器元件较多，通过控通过控制变压器制变压器TC与与三相电源进行电隔离，三相电源进行电隔离，提高提高了了操作操作和和维修的安全性。维修的安全性。（4）采用时间继电器采用时间继电器KT对电流表对电流表A进行保护。进行保护。当主电动机当主电动机正向或反向起动后，正向或反向起动后，K
44、T通电，通电，延时时间延时时间未到时，未到时，A就被就被KT的延时断开的的延时断开的动断触点短路，动断触点短路，从而避免了受到从而避免了受到起动电流起动电流的冲击，的冲击，延时时间延时时间到之后，到之后，才有电流才有电流指示。指示。（5）中间继电器中间继电器KA起着起着扩展接触器扩展接触器KM3触触点的作用。点的作用。图中图中KM3常开触点直接控制常开触点直接控制KA，所以，所以KM3和和KA的触点的闭合和断开情况的触点的闭合和断开情况相同。相同。可见，可见，KA的常开触点用了的常开触点用了3个，个，常闭常闭触点用了触点用了1个，个，而而KM3的辅助常开触点的辅助常开触点只只有有2个，个，所以
45、只能增设所以只能增设中间继电器中间继电器KA进行进行扩展。扩展。因为因为KA没有没有主触点，主触点，而而KM3辅助触辅助触点点又不够，又不够，所以用所以用KM3来代来代一个一个KA，就就解决了解决了在主电路中使用主触点，而控制电在主电路中使用主触点，而控制电路中辅助触点不够的问题。路中辅助触点不够的问题。3.3 X62卧式万能铣床电气控制线路分析卧式万能铣床电气控制线路分析 在金属切削机床中，在金属切削机床中，铣床数量上位于铣床数量上位于第第二位。二位。铣床是用铣刀进行铣床是用铣刀进行铣削的机床。铣削的机床。由于由于铣床的主运动是铣床的主运动是铣刀的旋转运动，切削速铣刀的旋转运动，切削速度高，
46、且又是多刃连续切削，所以度高，且又是多刃连续切削，所以它的生它的生产效率产效率较高。较高。铣床的种类很多，有铣床的种类很多，有卧式铣床、立式铣卧式铣床、立式铣床、仿形铣床床、仿形铣床和和各种专门铣床。各种专门铣床。铣床可以用来加工铣床可以用来加工平面、斜面和沟槽等；平面、斜面和沟槽等；如果装上如果装上分度头，分度头，还可用于还可用于铣削直齿轮和螺铣削直齿轮和螺旋面等；旋面等；装上回转圆工作台，可以加工装上回转圆工作台，可以加工凸轮凸轮和弧形槽。和弧形槽。以以X62W万能铣床为例对其电气控制系万能铣床为例对其电气控制系统进行分析统进行分析。X62W卧式万能铣床具有卧式万能铣床具有主轴转速高、主轴
47、转速高、调速范围宽、操作方便调速范围宽、操作方便和和加工范围广等特点。加工范围广等特点。图图3-2是是X-62W万能铣床的外观简图。万能铣床的外观简图。09.4.27.(自动化06B)图图3-2 3-2 X-62WX-62W万能铣床的外观简图万能铣床的外观简图 一、主要结构和运动形式一、主要结构和运动形式 X62W万能铣床是万能铣床是卧式铣床，卧式铣床，主要由主要由床身、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板悬梁、刀杆支架、工作台、溜板和和升降台等几升降台等几部分部分组成组成。铣床的切削加工包括铣床的切削加工包括：主运动、进给运动：主运动、进给运动和和辅助运动。辅助运动。床身固定在床身固定在底座上
48、，底座上，内装内装主轴传动机构主轴传动机构和和变速机构，变速机构，床身顶部有床身顶部有水平导轨，水平导轨，悬梁可沿悬梁可沿导导轨水平移动。轨水平移动。以便调整以便调整铣刀的位置。铣刀的位置。刀杆支架装在刀杆支架装在悬梁上，悬梁上，可在悬梁上可在悬梁上水平移水平移动。动。刀杆支架用来支撑刀杆支架用来支撑铣刀心轴的一端，铣刀心轴的一端，心轴心轴的另一端固定在的另一端固定在主轴上，主轴上，并由主轴带动并由主轴带动旋转。旋转。升降台可沿升降台可沿床身前面的垂直导轨床身前面的垂直导轨上上下移动下移动。在升降台上面的水平导轨上装有在升降台上面的水平导轨上装有溜溜板，板，溜板在升降台的水平导轨上可作溜板在升
49、降台的水平导轨上可作平行平行于主轴轴线方向的于主轴轴线方向的横向移动横向移动（即即前后移动）前后移动），溜板上部有溜板上部有可以转动的回转台。可以转动的回转台。工作台安装在工作台安装在溜板的水平导轨上，溜板的水平导轨上，可沿导轨作垂直于可沿导轨作垂直于主轴轴线的主轴轴线的纵向移动纵向移动（即即左右移动），左右移动），工作台上有工作台上有固定工件的固定工件的的燕尾槽。的燕尾槽。这这样样，固固定定在在工工作作台台上上的的工工件件可可以以作作上上下下（升升降降）、前前后后（横横向向）及及左左右右（纵纵向向）三个方向的移动，称为三个方向的移动，称为进给运动进给运动。各运动部件在三个方向上的运动由各运动
50、部件在三个方向上的运动由同一同一台进给电动机台进给电动机拖动拖动（正、反转），（正、反转），但是在同但是在同一时间内一时间内，只允许只允许一个方向上的运动，一个方向上的运动，通过通过机械和电气方式来联锁并实现机械和电气方式来联锁并实现这种控制。这种控制。此外，此外，溜板可绕垂直轴线溜板可绕垂直轴线左右旋转左右旋转45，所以工作台还能在所以工作台还能在倾斜方向进给，倾斜方向进给，以以加工加工螺旋轴。螺旋轴。工作台上还可以安装工作台上还可以安装圆形工作台，圆形工作台，但但这时其他三个方向的移动这时其他三个方向的移动必须停止，必须停止，要求要求通过通过机械和电气方式机械和电气方式来联锁来联锁。主轴带