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1、项目2 C650 卧式车床电气控制【学习目标】【学习目标】1.1.了解了解C650卧式车床的主要结构与运动形式。卧式车床的主要结构与运动形式。2.2.了解了解C650卧式车床的电力拖动及控制要求。卧式车床的电力拖动及控制要求。3.3.掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度继电器的结构特点、符号、型号。继电器的结构特点、符号、型号。4.4.掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使用。用。5.5.掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。6.6.熟
2、悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路熟悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路的设计方法。的设计方法。7.7.掌握掌握C650卧式车床的电气控制原理图的分析方法。卧式车床的电气控制原理图的分析方法。2.1 项目简述 C650型卧式车床结构如图型卧式车床结构如图2-12-1所示。它是机床中应用最所示。它是机床中应用最为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采应选
3、择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台
4、进给电动机来拖动。车床一般都刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。2.1.1 C650卧式车床结构及工作要求 C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜
5、板带动刀架的纵向或横向运动。率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有严格的比例关系。因此，移动速度具有严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以C650车床可车床可以通过主电动机的正反转来
6、实现主轴的正反转，当主轴反转以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。时，刀架也跟着后退。C650卧式卧式车车床在床在车车削加工削加工时时，刀具的温度往往很高，刀具的温度往往很高，因此，要配因此，要配备备一台冷却一台冷却泵泵及及电动电动机。由于机。由于C650车车床的床身床的床身较长较长，为为减少减少辅辅助工助工时时，提高加工效率，提高加工效率，专门设专门设置了一台置了一台2.2kW的的电动电动机来拖机来拖动动溜板箱快速移溜板箱快速移动动，并采用点，并采用点动动控制。控制。一般一般车车床的床的调调速范速范围围大，常用大，常用齿轮变齿轮变速机构来速机构来调调速，速，
7、调调速范速范围围可达可达40倍以上。倍以上。C650车车床的主床的主电动电动机采用普通机采用普通笼笼型异步型异步电动电动机，功率机，功率为为30kW。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，大，需停车时不易立即停止转动，为为提高工作效率，提高工作效率，该该机机床采用了反接制床采用了反接制动动方法。方法。2.1.2 C6502.1.2 C650卧式车床电力拖动特点及控制要求卧式车床电力拖动特点及控制要求 （1）主电动机）主电动机M1（功率为（功率为30kW）完成主轴主运动和）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采
8、用直接起动的方式起动，刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。（2）电动机）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。采用直接起动、停止方式，并且为连续工作状态。（3）快速移动电动机）快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动可根据使用需要，随时手动控制起停。控制起停。完成对完成对C650C650卧式车床电力拖动特点及控制要求介
9、绍以卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。等与卧式车床电气控制相关知识。2.2 电气控制器件相关知识2.2.1 行程开关 行行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、电气控
10、制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。位移方向和位置保护等。1.1.行程开关的基本结构行程开关的基本结构 行程开关的基本行程开关的基本结结构有三大部分：感受外部作用力构有三大部分：感受外部作用力的操作机构，内部的操作机构，内部执执行部分的触行部分的触头头系系统统和和外壳。外壳。图图2-22-2给给出出LX19系列行程开关的外形示意系列行程开关的外形示意图图。当运动部件的挡铁碰压当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。开，动合触点闭合。常用的行程开关有常用的行程开关有L
11、X29系列系列、JW系列系列、LXW9（831060）系列。其中，系列。其中，JW系列及系列及831060系列系列为为微微动动开关系列，具有微量开关系列，具有微量动动作行程、瞬作行程、瞬时动时动作特点。作特点。LX29系列是系列是取代取代LX19系列的理想系列的理想产产品，它具有品，它具有单轮单轮、双、双轮轮、径向、径向传动传动等等多种形式。其中多种形式。其中单轮单轮式径向式行程开关可自式径向式行程开关可自动动复位，而双复位，而双轮轮行程开关要靠外力来复位。行程开关要靠外力来复位。2.2.行程开关的型号行程开关的型号 行程开关行程开关LX19的型号及含义如下。的型号及含义如下。3.3.行程开关
12、的符号行程开关的符号 行程开关的行程开关的图图形符号和文字符号如形符号和文字符号如图图2-32-3所示。所示。2.2.2 2.2.2 接近开关接近开关 接近开关接近开关又称又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保和限位保护护外，外，还还是是一种一种非接触式非接触式检测检测控制装置控制装置，用作用作检测检测零件尺寸和零件尺寸和测测速等，也可用于速等，也可用于变频计变频计数器、数器、变频变频脉冲脉冲发发生器、生器、液面控制和加工程序的自液面控制和加工程序的自动衔动衔接等。接等。当运当运动动着的物体接近它着的物体接近它到一定距离之内，它就能到一定距离之内，
13、它就能发发出出控制控制信号。信号。特点有工作可靠、特点有工作可靠、寿命寿命长长、功耗低、复定位精度高、操作、功耗低、复定位精度高、操作频频率高以及适率高以及适应恶应恶劣劣的工作的工作环环境境等。等。1.1.接近开关的分类接近开关的分类 接近开关按工作原理可分为以下几种类型：接近开关按工作原理可分为以下几种类型：（1 1）涡流式接近开关）涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参
14、数发生变化，这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。种接近开关所能检测的物体必须是导电体。（2 2）电容式接近开关）电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，
15、由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状物等。物等。（3 3）霍尔接近开关）霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面
16、上叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。种接近开关的检测对象必须是磁性物体。(4 4）光电式接近开关）光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，
17、光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此便体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此便可可“感知感知”有物体接近。有物体接近。（5 5）热释电式接近开关）热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。检测出有物体接近。（6 6）其它型式的接近开关）其它型式的接近开关 当观察者或系
18、统对波源的距离发生改变时，接近到的波的当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。2.2.接近开关的工作原理接近开关的工作原理 接近开关的种接近开关的种类类很
19、多，但不很多，但不论论何种接近开关，基本都何种接近开关，基本都是由感是由感应头应头、振、振荡荡器、器、检检波器、波器、鉴鉴幅器、幅器、输输出出电电路路、稳压电稳压电源等源等组组成。成。接近开关目前国内普遍采用高接近开关目前国内普遍采用高频频振振荡电荡电感式，其精度感式，其精度较较高控制距离高控制距离较远较远。高。高频频振振荡电荡电感式感式LJ2型系列接近开关原型系列接近开关原理如理如图图2-42-4所示。所示。当无金属物体接近当无金属物体接近时时，由，由VT1、L、C1、C2等元件等元件组组成的成的耦合振耦合振荡荡器器输输出信号加至出信号加至VT2基极，放大后的高基极，放大后的高频频波波经经V
20、D7、VD8整流后的直流信号加至整流后的直流信号加至VT3基极，使基极，使VT3导导通，由通，由VT4、VT5组组成的斯密特成的斯密特电电路中路中VT4截止，截止，VT5导导通，使通，使VT6截止，截止，则则 近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和文字符号文字符号+如图如图2-5所示。所示。开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属体接近线圈体接近线圈L时，由于金属中产生涡流而吸取时，由于金属中产生涡流而吸取了振荡能量，使振荡减弱至停止，了振荡能量，使振荡减弱至停止，VD7、VD8整流电路无输出电压，则整流
21、电路无输出电压，则VT3截止，斯密特电截止，斯密特电路翻转，则路翻转，则VT6饱和导通，负载中有电流流过，饱和导通，负载中有电流流过，开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成的。的。3.3.接近开关的选型接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：（1
22、 1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3A3钢类检测体检钢类检测体检测最灵敏。测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。低。（2 2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。（3 3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。应选用光
23、电型接近开关或超声波型接近开关。（4 4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。关。4.4.接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测 （1 1）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。测得的数据应在产品的参数范围内。（2 2）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的
24、）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。大距离。（3 3）回差）回差H H的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝对值。对值。（4 4）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，
25、在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。的动作频率。（5 5）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关动作距离的动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动
26、作时，读出量具上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复1010次，次，最后计算最后计算10次测量值的最大值和最小值与次测量值的最大值和最小值与1010次平均值之差，次平均值之差，差值大者为重复精度误差。差值大者为重复精度误差。2.2.3 时间继电器时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理、机械动作及电子线路实现触点延时接通或断开的自动控制电器。当其感测部分接受输入信号以后，需要经过一定的时间来延时，其执行部分才会动作，并输出信号来操纵控制回路。从动作原理来看，时间继电器可以分为：直流电磁式，空气阻尼式（又称气囊式），
27、电动式，电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。通通电电延延时时型型时间继电时间继电器在其感器在其感测测部分接收信号后，立部分接收信号后，立即开始延即开始延时时，一旦延，一旦延时时完完毕毕，立即通，立即通过执过执行部分行部分输输出信号出信号来操来操纵纵控制回路。当控制回路。当输输入信号消失入信号消失时时，继电继电器就立即恢复器就立即恢复到到动动作前的状作前的状态态。动动作情况可用作情况可用图图2-62-6来来说说明，明，图图中的中的T即即是延是延时时间时时间。断断电电延延时时型型时间继电时间继电器在其感器在其感测测部分接部分接收收到到输输入信入信号以后，号以后，执执行部分立即行部
28、分立即动动作，但作，但输输入信号消失后，入信号消失后，继电继电器器必必须经过须经过一定的延一定的延时时，才能恢复到原来的状，才能恢复到原来的状态态，并有信号，并有信号输输出。出。动动作情况可用作情况可用图图2-72-7来来说说明，明，图图中中T为为延延时时间时时间。目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式时间继电器及电子式时间继电器。时间继电器及电子式时间继电器。现现以以JS7-A型型KT为为例介例介绍绍空空气阻尼式气阻尼式时间继电时间继电器的器的结结构构、工作原理及工作原理及符号。符号。1.1.空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电
29、器 （1 1）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号JS7-A时间继电时间继电器器的结构和外形图如图的结构和外形图如图2-8所示。所示。时间继电时间继电器的文字符号和器的文字符号和图图形符号如形符号如图图2-92-9所示。所示。（2 2）空气阻尼式时间继电器的动作原理）空气阻尼式时间继电器的动作原理 图图2-102-10为为JS7-A时间继电时间继电器原理示意器原理示意图图。空气阻尼。空气阻尼式式时时间继电间继电器，既可以是通器，既可以是通电电延延时时型，也可以是断型，也可以是断电电延延时时型。型。图图2-2-1010（a）为为通通电电延延时时型，将其型，将
30、其电电磁机构翻磁机构翻转转180安装安装时时，即，即为为断断电电延延时时型型，如图，如图2-10（b）所示。）所示。图图2-102-10（a）中，）中，当当线线圈通圈通电电后，后，衔铁衔铁3被被铁铁心心2吸合，吸合，活塞杆活塞杆6在塔形在塔形弹弹簧簧8的作用下，的作用下，带动带动活塞活塞12及橡皮膜及橡皮膜10向上向上移移动动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压负压，因此，因此活塞杆活塞杆6只能只能缓缓慢向上移慢向上移动动，其移，其移动动的速度的速度视进视进气孔的大小而气孔的大小而定，可通定，可通过调节过调节螺杆螺杆13进进行行调调整。整。经过经过一
31、定的延一定的延迟时间迟时间后，后，活塞杆才能移活塞杆才能移动动到最上端，到最上端，这时这时通通过过杠杆杠杆7将微将微动动开关开关15压动压动，使其常使其常闭闭触点断开，常开触点触点断开，常开触点闭闭合，起到通合，起到通电电延延时时的作用。的作用。当当线线圈圈1断断电时电时，电电磁吸力消失，磁吸力消失，衔铁衔铁3在反力在反力弹弹簧簧4的作用下的作用下释释放，并通放，并通过过活塞杆活塞杆6将活塞将活塞12推向下端，推向下端，这时这时橡皮膜橡皮膜10下方下方气室内的空气通气室内的空气通过过橡皮膜橡皮膜10、弱、弱弹弹簧簧9和活塞和活塞12的肩部所形成的肩部所形成的的单单向向阀阀，迅速地从橡皮膜上方气
32、室，迅速地从橡皮膜上方气室缝缝隙中排掉。因此，杠隙中排掉。因此，杠杆杆7和微和微动动开关开关15能迅速复位。在能迅速复位。在线线圈圈1通通电电和断和断电时电时，微，微动动开关开关16在推在推动动板板5的作用下，都能瞬的作用下，都能瞬时动时动作，即作，即为时间继电为时间继电器器的瞬的瞬动动触触头头。断断电电延延时时型时间继电器工作型时间继电器工作原理同原理同通电延时型时间继通电延时型时间继电器电器，读者读者可自行分析。可自行分析。JS7-A系列产品触点的额定电压为系列产品触点的额定电压为500V，额定电流为，额定电流为5A。2.2.电子式时间继电器电子式时间继电器 电电子式子式时间继电时间继电器
33、也称器也称为为半半导导体式体式时间继电时间继电器，它器，它具有延具有延时时范范围围广、精度高、体广、精度高、体积积小、耐冲小、耐冲击击、调节调节方便等方便等优优点，点，发发展迅速，在展迅速，在电电气控制系气控制系统统中得到广泛的中得到广泛的应应用。用。电电子式子式时间继电时间继电器是利用器是利用RC电电路路电电容器充容器充电时电时，电电容器的容器的电压电压逐逐渐渐上升的原理作上升的原理作为为延延时时基基础础的，因此，改的，因此，改变变充充电电电电路的路的时间时间常数，即可整定延常数，即可整定延时时间时时间。电电子式子式继电继电器器的的输输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体出形式有两
34、种：有触点式和无触点式，前者是用晶体管管驱动驱动小型小型电电磁式磁式继电继电器，后者是采用晶体管或晶器，后者是采用晶体管或晶闸闸管控管控制的制的继电继电器。器。常用的常用的电电子式子式继电继电器器产产品有品有JSJ、JSB、JS14、JS15、JS20等型号。等型号。如如图图2-112-11所示所示为为JSJ晶体管晶体管时间继电时间继电器的原理器的原理图图。整个。整个线线路可分路可分为为主主电电源、源、辅辅助助电电源、双源、双稳态稳态触触发发器及其附属器及其附属电电路路几部分。几部分。主主电电源是源是电电容容滤滤波的波的桥桥式整流式整流电电路，它是触路，它是触发发器和器和输输出出继电继电器的工
35、作器的工作电电源。源。辅辅助助电电源是源是电电容容滤滤波的半波整流波的半波整流电电路，它路，它与主与主电电源叠加起来作源叠加起来作为为RC环节环节的充的充电电电电源。接通源。接通电电源后，源后，变变压压器副器副边边18V负电负电源源经经K的的线线圈和圈和R2使使VT1获获得偏流而得偏流而导导通，通，从而使从而使VT2截止。此截止。此时时K的的线线圈中只有圈中只有较较小小电电流，不足以使流，不足以使K吸合，所以吸合，所以继电继电器器K不不动动作。同作。同时变压时变压器副器副边边12V的正的正电电源源经经整流后与主整流后与主电电源叠加后，源叠加后，经经可可调电调电阻阻RP和和R及及继电继电器器K的
36、常的常闭闭辅辅助触助触头对电头对电容器容器C充充电电。在充。在充电过电过程中，程中，a点的点的电电位逐位逐渐渐升升高，高，a点的点的电电位高于位高于b点的点的电电位，二极管位，二极管VD1则导则导通，使通，使辅辅助助电电源的正源的正电电源加到晶体管源加到晶体管VT1的基极上，从而使的基极上，从而使VT1由由导导通状通状态态变为变为截止状截止状态态了，了，VT2则则由截止状由截止状态变为导态变为导通状通状态态，即触，即触发发器器进进行了翻行了翻转转。于是，。于是，继电继电器器K便便动动作，通作，通过过触触头发头发出相出相应应的控的控制信号。与此同制信号。与此同时时，电电容器容器C经经由由继电继电
37、器的常开触器的常开触头对电头对电阻阻R7放放电电，为为下一次工作做准下一次工作做准备备。若要改。若要改变变延延时时间时时间的的长长短，通短，通过过调节调节RP和和R的阻的阻值值大小或改大小或改变电变电容容C的充的充电时间电时间就可以了。就可以了。JSJ型晶体管型晶体管时间继电时间继电器的器的电电源源电压为电压为直流直流24V、48V、110V，交流，交流36V、110V、127V、220V、380V；触点数；触点数为为1对对常常开、开、1对对常常闭闭，触点交流容量，触点交流容量为为380V/0.5A，直流，直流110V/1A（无（无感感负载负载），延），延时时范范围围0.160s（延（延时误时
38、误差差3%），），120300s（延（延时误时误差差6%）。）。3.3.时间继电器的选择时间继电器的选择 （1）正确）正确选择选择延延时时方式，方式，时间继电时间继电器有通器有通电电延延时时型和断型和断电电延延时时型两种，因此型两种，因此选选用用时应时应确定采用哪种延确定采用哪种延时时方式更方便有方式更方便有效的效的组组成控制成控制电电路。路。（2）时间继电时间继电器延器延时动时动作后均需一复位作后均需一复位时间时间，它，它应应比固比固有有时间长时间长一些，否一些，否则则会使延会使延时误时误差增大甚至不能差增大甚至不能产产生延生延时时。尤。尤其在重复延其在重复延时电时电路中，路中，应应考考虑虑
39、延延时时复位复位时间时间裕量裕量问题问题。（3）延）延时时要求要求较较低的低的场场合，一般宜采用价格合，一般宜采用价格较较低的低的电电磁磁阻尼式或气囊式阻尼式或气囊式时间继电时间继电器。若器。若对对延延时时要求很高，要求很高，则则宜采用宜采用电电动动式或式或电子电子式式时间继电时间继电器。器。（4）应应注意注意电电源参数和源参数和环环境温度境温度变变化的影响，例如在化的影响，例如在电电源源电压电压波波动动大的大的场场合，采用气囊式或合，采用气囊式或电动电动式就比采用式就比采用电子电子式好。式好。2.2.4 2.2.4 速度继电器速度继电器 速度速度继电继电器是当器是当转转速达到速达到规规定定值
40、时动值时动作的作的继电继电器。它常用器。它常用于于电动电动机的控制机的控制电电路中，当反接制路中，当反接制动动的的转转速下降到接近零速下降到接近零时时，它能自它能自动动的切断的切断电电源，也称反接制源，也称反接制动继电动继电器。器。1.1.速度继电器外形结构及符号速度继电器外形结构及符号 速度继电器的外形结构如图速度继电器的外形结构如图2-12所示，所示，图图2-132-13为为其其电电气气图图形符号和文字符号形符号和文字符号。速度速度继电继电器由器由转转子、定子和触点三部分子、定子和触点三部分组组成。成。转转子是子是一个一个圆圆柱形永久磁柱形永久磁铁铁。定子是一个。定子是一个笼笼型空心型空心
41、圆环圆环，由硅，由硅钢钢片片组组成，并装有成，并装有笼笼型型绕绕相。相。2.2.速度继电器的工作原理速度继电器的工作原理 速度继电器的动作原理如图速度继电器的动作原理如图2-14所示。其转轴与电动所示。其转轴与电动机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在旋磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随
42、转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断触旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。子产生的转矩减小，动触头复位。速度速度继电继电器常用在器常用在铣铣床和床和镗镗床的控制床的控制电电路中，路中，转转速速一般一般达到达到13 30r/min时时，速度，速度继电继电器就能器就能动动作并完成其控制作并完成其控制功能。一般功能。一般降到降到100r/min左右左右时时触点恢复原状。触点恢复原状。3.3.速度继电器的型号含义速度继电器的型号含义
43、常用速度常用速度继电继电器有器有JY1型和型和JF FZ0型型，其型号含义如下：，其型号含义如下：2.2.5 2.2.5 中间继电器中间继电器 中间继电器的主要作用是在电路中起信号的传递与转中间继电器的主要作用是在电路中起信号的传递与转换作用。换作用。其触点其触点对对数数较较多，触点容量多，触点容量较较大，一般大，一般额额定定电电流流5A10A，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大触点的容量，起到中间转换作用。也可用来放大信号。触点的容量，起到中间转
44、换作用。也可用来放大信号。1.1.中间继电器的结构及动作原理中间继电器的结构及动作原理 中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电磁机构和触点系统组成，如图磁机构和触点系统组成，如图2-15所示。电磁机构与接触所示。电磁机构与接触器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需要加装灭弧装置。不需要加装灭弧装置。动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁线圈断电后，作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁
45、线圈断电后，铁心释放，触点复位。铁心释放，触点复位。2.2.中间继电器的型号含义和符号中间继电器的型号含义和符号 中间继电器的型号含义为：中间继电器的型号含义为：中间继电器的图形符号和文字符号如图中间继电器的图形符号和文字符号如图2-16所示。所示。电电磁式中磁式中间继电间继电器有器有JZ7型、型、JZ15型、型、JZ13和和JZ14型等，型等，其中其中JZ13型主要用于电子线路作为执行元件，型主要用于电子线路作为执行元件，JZ14型为交直型为交直流两用中间继电器。流两用中间继电器。2.2.6 2.2.6 固态继电器固态继电器 固固态继电态继电器（器（SSR）是一种新型无触点）是一种新型无触点
46、继电继电器。由于可靠器。由于可靠性高，开关速度快，工作性高，开关速度快，工作频频率高，使用寿命率高，使用寿命长长，便于小型化，便于小型化，输输入控制入控制电电流小又可与流小又可与TTL、CMOS等集成等集成电电路都有很好的兼路都有很好的兼容性，所以在容性，所以在许许多自多自动动控制装置中都取代了原来的常控制装置中都取代了原来的常规继电规继电器，器，更重要的是在微机数据更重要的是在微机数据处处理系理系统统的的终终端、微机端、微机测测量量仪仪表、可表、可编编程控制器的程控制器的输输出模出模块块、数控机床的程控装置等高等、数控机床的程控装置等高等级级控制系控制系统统中有极其广泛的中有极其广泛的应应用
47、。用。固固态继电态继电器是具有两个器是具有两个输输入端和两个入端和两个输输出端的四端器件，出端的四端器件，输输入与入与输输出之出之间间一般采用光一般采用光电电隔离方法，并称隔离方法，并称为为全固全固态继电态继电器。器。按按输输出端出端负载负载的的电电源源类类型可分型可分为为直流和交流两种直流和交流两种类类型。直流型型。直流型固固态继电态继电器是以功率三极管的集器是以功率三极管的集电电极和极和发发射极作射极作为输为输出端出端负载负载电电路的开关控制。而交流型固路的开关控制。而交流型固态继电态继电器是以双向三端晶器是以双向三端晶闸闸管的管的两个两个电电极作极作为输为输出端出端负载电负载电路的开关控
48、制。固路的开关控制。固态继电态继电器的形式器的形式有常开式和常有常开式和常闭闭式两种，和常式两种，和常规继电规继电器器类类似，当似，当输输入端施有控入端施有控制信号制信号时时，其，其输输出端出端负载电负载电路常开式被路常开式被导导通，而常通，而常闭闭式被断开。式被断开。交流型固交流型固态继电态继电器，按双向三端晶器，按双向三端晶闸闸管的触管的触发发方式可分方式可分为为非非过过零型和零型和过过零型两种。其主要区零型两种。其主要区别别在于交流在于交流负载电负载电路路导导通的通的时时刻不同，当刻不同，当输输入端施加控制入端施加控制电压电压信号信号时时，非，非过过零型零型负载负载端开端开关立即关立即动
49、动作，而作，而过过零型的必零型的必须须等到交流等到交流负载电负载电源源电压过电压过零零时时（实际实际接近零伏），接近零伏），负载负载端开关才端开关才动动作。当作。当输输入端控制信号失入端控制信号失去去时时，过过零型的也必零型的也必须须要等到交流要等到交流负载电负载电源源电压过电压过零零时负载时负载端端才能复位。才能复位。固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动电流，最小工作电压为电流，最小工作电压为3V，所以，所以MOS逻辑信号通常要经晶体管逻辑信号通常要经晶体管缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于
50、CMOS电路可采用电路可采用NPN晶体管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继晶体管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再去驱动负载。去驱动负载。固固态继电态继电器的器的负载负载能力会随温度的上升而下降，因能力会随温度的上升而下降，因此，在使用此，在使用时时要注意散要注意散热热或降低或降低电电流档使用。流档使用。对对于容性或于容性或电电阻性阻性负载负载，应应限限制制开通瞬开通瞬间间的浪涌的浪涌电电流（一般流（一般为负载电为负载电流的流的7倍），倍），对对于于电电感性感性负载负