1、【学习目标】：通过本章的学习，学生应该能够掌握机床电气控制线路的基本环节，并能读懂分析一些典型机床的电气控制线路。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,重点和难点：电气控制线路基本环节的应用及实际电气控制线路的读图。,解决方法：将电气控制线路基本环节分开细讲，结合阅读一些典型机床的电气控制线路，适当增加课堂和课外练习。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节,一、电气控制线路的表示符号及电气原理图的阅读方法：, 电气控制线路的表示符号,在电力拖动电气控制系统中，包括各种元件 如：继电器、接触器、各种开关和电动机等，为了 设计分析及安装维修时的阅读方便，在绘制电气原 理图时，必须使用国家统一规定
2、的电气图形符号和 文字符号，看P207附录A。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节, 电气控制线路中原理图的绘制与阅读方法：,电气控制原理图只表示控制线路的工作原理及各电气元件的作用和相互关系，不考虑电路中各元件的实际安装位置和连线情况，绘制阅读电气控制原理图应遵循以下原则：, 主回路用粗线画在左侧，控制回路用细线画在右侧； 同一电器元件的各导电部件如线圈和触点常常不画在一起，但用同一文字标明； 电气控制线路图的全部触点都按常态绘制，即触点、开关均按未通电、未受力的状态绘制。,第一章 机床继电器控制线路的基本环节, 其它电路图简介：, 电气设备安装图：表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中
3、的实际安装位置。, 电气设备接线图：表示各电气设备之间的实际接线情况，要求电器元件的各部件必须画在一起，文字符号、元件连接顺序、线路号码的编制都必须与电气原理图相一致，主要用于安装接线、检查维修和施工之时使用。,二、鼠笼型三相异步电动机的起动控制线路,第一章 机床继电器控制线路的基本环节, 直接起动控制线路：,KM,FU1,FU,Q,Q,KM,KM,KR,SB1,SB2,FU2,KR,用开关直接起动,用接触器直接起动,适用于中小容量的电动机。 KR是热继电器，用于电机过载控制。,自锁：用接触器本身的触点使线圈保持通电的环节称为自锁环节。, 降压起动控制线路：, 星三角降压起动控制线路,适用于在
4、正常运行时，电动机定子绕组是联成三角形的电动机，要求起动时把电动机定子绕组联接成星型，起动即将完毕时再恢复成三角形，以实现降压起动控制。,星三角降压起动控制线路 如下：,从主回路可知，如果控制线路能使电动机接成星形（即KM3主触点闭合），并且经过一段延时后再接成三角形（即KM3主触点打开，KM2主触点闭合），则电动机就能实现降压起动，而后再自动转换到正常速度运行。,工作过程如下：, KM2与KM3的动断触点是保证接触器KM2与KM3不会同时通电，以防电源短路。, KM2的动断触点同时也使时间继电器KT断电（起动后不需要KT得电）。,其中：,星三角降压起动控制线路：,此图是用两个接触器和一个时间
5、继电器进行Y转换的降压起动控制线路。 电动机连成Y或都是由接触器KM2完成的。 KM2断电时电动机绕组由其动断触点连接成Y； KM2通电时电动机绕组由其动合触点连接成。适用于小容量的电动机。,工作过程如下：,按SB2 KM1 on 电动机起动，呈星形联结。KT on（延时） KM2 on 电动机处于工作状态，呈三角形联结。, 定子电路串电阻降压起动控制线路,电动机起动时在三相定子电路串接电阻，使 定子绕组电压降低，起动后再将电阻短接，使电 动机仍在正常电压下工作。此种起动方式不受电 动机接线形式的限制，设备简单，因而适用于中 小型机床中。,a) 图工作过程如下：,电动机定子电路串电阻降压起动控
6、制线路,b) 图工作过程如下：,线路图a)存在的问题：在电动机起动后，接触器 KM1与时间继电器KT始终处于通电状态，这是 不必要的。,按SB2 KM1 on 电动机串电阻降压起动KT on（延时）KM2 on KT offKM1 off 同时电动机处于正常运转的工作状态，电阻R被短接。,二、电动机的正、反转控制线路,图（a）分析：无保护（互锁）环节。 按下SB2：正向KM1得电动作，主触点闭合，电动 机正转； 按下SB1 ：电动机停止； 按下SB3，反向KM2得电动作，主触点闭合，电动机定子绕组与正转时相比相序反了，则电动机反转。 从主回路看：如果按了SB2后又按SB3，即使KM1、KM2同
7、时通电动作，就会造成主回路短路。因此这种控制线路是不能采用的。,互锁环节：指各接触器利用辅助触点实现相互制约，形成接触器此通彼断关系的环节称为互锁。,在图(b)中：当KM1得电时，由于KM1的动断触点打开，使KM2不能通电。此时即使按下SB3按钮，也不能造成短路。反之也是一样。如果现在电动机正在正转，想要反转，则必须先按停止按钮SB1后， 再按反向按钮SB3才能实现。,图（b）分析：必须先停机才能换向。,图（c）分析：可不停机换向。,同理：按下SB3时，只有KM2得电，同时KM1回路被切断。,使用双连按钮：按下SB2时，只有KM1可得电动作，同时KM2回路被切断。,所以：当电动机正在正转或反转
8、时，不必先停下电动机再换向，可直接按正转或反转起动按钮就能实现电动机转向的改变。,联锁：接触器辅助触点之间相互制约，组成顺序起停关系的环节称为联锁。,三、正、反转自动循环控制线路,行程开关控制的正、反转自动循环线路,工作过程如下：,按SB2KM1 on电动机正转使工作台前进至行程开关ST2处压断ST2 KM1 offKM2 on电动机 反转使工作台后退至行程开关ST1处压断ST1 KM2 offKM1 on,其中： SB3为工作台后退方向的起动按钮，在任何时候，工作台前进与后退方向可直接切意转换。, SB1为停车按钮。, 行程开关ST3和ST4起限位保护作用。当由于某种故障，工作台到达ST1或
9、ST2位置时，未能切断KM2或KM3，工作台将继续移动到达极限位置，压下ST3和ST4，最终把控制回路断开，使电动机停止，避免工作台由于越出允许位置所导致的事故。,四、电动机制动控制线路,机床电气中常用的是反接制动和能耗制动。 反接制动控制线路：实质改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。其控制线路如下：,作法：想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。,速度继电器特点：速度不为零时，正向或反向的常开触点闭合，常闭触点断开。,KM1 ON：正常工作 KM2 ON：制动,图（a）分析：,按SB2 KM1 ON（电动机
10、正转） 正转BV的动合触点闭合。,按SB1 KM1 OFFKM2 ON（开始制动） 直到n0BV复位KM2 off（制动结束）,控制线路中停止铵钮使用了复合按钮SB，并在其动合触点上 并联了KM2动合触点，使KM2能自锁。这样在用手转动主轴 时，虽然BV的动合触点闭合，但只要不按下SB1，KM2不会 得电，电动机也就不会反接于电源，只有操作停止按钮SB1 时，KM2才能得电，制动线路才能接通。,图(a)存在的问题：在停车期间调整工件时，当用手正转 机床主轴时，速度继电器的转子也将随着转动，其动合触 点BV闭合，使KM2得电动作产生反向制动作用，不利于 调整工作。,图（b）分析：,反接制动时，旋
11、转磁场的相对速度 很大，定子电流也很大，因此制动效果 显著。但在制动过程中有冲击，对传动 部件有害，能量消耗较大。故用于不太 经常起制动的设备，如铣床、键床、中 型车床主轴的制动。,适用场合：, 电动机的能耗制动：,右手定则：闭合导体切割磁力线时会产生电流I，方向用右手定则判断。,左手定则：带电导体在磁场中运动时会受到磁场力F的作用，方向用左手定则判断。,说明： 图（a)、（b）分别用复合按钮与时间继电器实现能耗制动的控制线路。,按SB2 KM1 ON（电动机起动）,工作过程如下：,图（a）：手动控制的简单能耗制动线路，停车时按下SB1按钮，到制动结束放开按钮。,图（b）：实现自动控制，简化操
12、作，具体操作为：, KM2为制动用接触器。,能耗制动与反接制动相比较，具有 制动准确、平稳、能量消耗小等优点。 但制动力较弱，特别是在低速时尤为突 出。另外它还需要直流电源。故适用于 要求制动准确、平稳的场合，如磨床、 龙门刨床及组合机床的主轴定位等。,适用场合：,例1.在下列电路图中，问KT有何作用？,作用：保护电流表不受起动电流的冲击,五、双速电动机高低速控制线路,由n0=60f/p知道：双速电动机是由改变定子 绕组的极对数p来改变其转速的。, 用开关S实现高、低速控制：特点：高、低速切换时必须先停机，后转化。, 用复合按钮实现高、低速控制：特点：高、低速可直接进行切换，不必先停机。, 用
13、开关S转换高、低速控制：当开关S打到低速时：电动机低速运行；当开关S打到高速时：电动机先接通低速，延时后自动切换到高速。,开关S实现高、低速控制,复合按钮实现高、低速控制,开关S转换高、低速控制,六、控制线路的其它基本环节： 电动机的点动控制,电动机在正常工作时多数需要连续不断地工作，即所谓长动。而点动指的是，按住按钮时电动机转动工作，手放开按钮时，电动机即停止工作。点动常用于生产设备的调整，如机床的刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。下图为点动控制线路。,用复合按钮实现点动,用开关实现点动,用中间继电器实现点动,点动,长动,长动/点动,方式选择,长动,点动,六、控制线路的其它基本环
14、节： 电动机的点动控制, 多点控制,目的： 为操作方便，要求可在多个地点都能控制设备；,控制线路：如下页。, 为保证安全，要求几个操作信号都得到许可，设备方可进行工作。,图多地起停：几个常开按钮并联，常闭按钮串联。 特点：SB1SB4任何一个按钮都可停车，SB5SB8任何一个按钮都可起动电动机。,图几个常开按钮串联：为保护操作安全，要求几个操作者都发出主令信号，设备才能工作。, 电动机的联锁,联锁控制线路,在机床控制线路中，经常要求电动机有顺序的起动，如某些机床主轴必须在液压泵工作后才能工作；龙门刨床工作台移动时，导轨内必须有足够的润滑油；铣床的主轴旋转后，工作台方可移动等，这些都要求有联锁关
15、系。, 动力头行程自动循环控制： 动力头的工作循环过程：分为三步, 动力头由原位b点移到位置a停下； 动力头由原位c点移到位置d停下； 接着使动力头,同时退回原位停下。,其中：动力头,在原位时分别压下行程开关ST1和ST3。, 动力头行程自动循环控制：,动力头的自动循环控制线路,控制线路的工作过程如下：, 按SBKM1 onM1正转：动力头由原位b点向a点运动；,当动力头,都退回原位时 ST1 offKM3 offST3 off KM4 off,两个动力头都停在原位。,注意：KM3和KM4接触器的辅助动合触点，分别起自锁作用，这样能够保障动力头,都确实退回到原位。如果只用一个接触器的触点自锁，
16、那另一个动力头就可能出现没退回到原位接触器就已经失电的问题。,液压传动系统和电气控制线路相结合的电液控制系统在组合机床、自动化机床、生产自动线、数控机床等中的应用越来越广泛。液压传动系统易获得较大的力矩，运动传递平稳、均匀，准确可靠，控制方便，易实现自动化。,一、电磁换向阀,液压传动系统由4个部分组成： 动力装置（液压泵） 2. 执行机构（液压缸或液压马达） 3. 控制调节装置（溢流阀、节流阀、换向阀） 4. 辅助装置（油箱、油管、过滤器、压力计等）,其中换向阀在机床液压系统中用以改变液流方向，实 现运动换向、接通或关断油路。电磁换向阀是利用电磁铁 推动滑阀移动来控制液流流动方向的。,电液控制
17、,动力头是既能完成进给运动，而且又能同时完成刀具切削运动的动力部件。液压动力头的自动工作循环是由控制电路控制液压系统来实现的。图1-14是一次工作进给液压系统和其电气控制线路图。其自动工作过程如下，图1-14a为它的工作流程图：1.动力头原位停止 2.动力头快进 3.动力头工进 4.动力头快退 5.动力头“点动调整”,二、液压动力头控制线路,图1-14a 动力头自动工作循环工作流程图,图1-14 一次工作进给液压系统及其电气控制线路图,电液控制,具有延时停留的控制线路图（P16图1-15）,手动,自动,（2）半自动车床刀架纵进、横进、快退电液控制线路,图1-16 半自动车床刀架液压系统图,图1
18、-17 半自动车床刀架电气控制电路图,七、电动机的保护, 短路电流的保护：具有瞬动性防止电动机突然流过短路电流而引起电动机绕组和导用绝缘及机械上的损坏，此时保护装置应立即使电动机与电源脱开，常用的电器元件有FU、过电流继电器relay和自动开关。,FU 结构简单、价廉，但动作准确性较差，熔体断后需要重新更换，一般用于单相运行，或自动化程度和准确性，要求不高的的场合。,过电流继电器 准确性较高，可以自动复位，使用方便，但其不能直接断开主回路，需要和接触器配合使用，常用于直流电机和绕线式异步电机的保护。,自动开关 准确性高，易复位，还有过压、过载等保护，但其价格较贵，常用于自动化程度和工作特性要求
19、较高的场合。, 长期过载保护装置：具有反时限性目前长期过载保护装置使用最多的是热继电器KR（KH），因为KR是利用电流的热效应动作的。当电机过载时，电路中电流增大，导致KR的热元件发热，使控制电路内KR的动断触点断开，由此断开KM，即使接触器失电，触点断开，电动机停转，达到过载保护目的。过载电流越大，热继电器动作的时间越短。但KR不能进行缺相保护。,缺相与过载双重保护如下图：,KM,分析：KR为过载保护；KV为缺相保护 当A相断缺时：1KV动作OFF KM OFF 当B相断缺时：2KV动作OFF KM OFF 电动机停机 当C相断缺时：1KV，2KV同时动作OFF KM OFF,3.零压或欠压
20、保护： 定义：若电源暂停供电或电压降低时，接触器线圈就失电，触点断开，电动机脱离电源而得到保护，过后当电源电压恢复时，不重按起动按钮，电动机就不会自动起动，这种保护称为零压（或欠压）保护。,适用场合： 控制线路中无主令电器或无转换开关控制时，可直接利用线路接触器作零压保护，如下页图当电路中的电压消失或降低到一定值时，控制回路中接触器线圈KM失电，由触点断开，电机脱离电源而得到保护，当电源恢复时，必须重新启动按钮电机方可启动。即电机在电源恢复时不可能自行启动。,作用：防止因电源电压消失或降低而可能发生的不允许故障。, 当电路中装有主令电器：如主令控制器SL或转换开关时，必须加专用的零压保护措施，
21、如下图：,分析： 当SL在中间位置时：SL1线接通KVN ON，HL（电源指示灯）亮。 当SL转换到右边位置：SL2线接通1KMON，电机正转。 当SL转换到左边位置：SL3线接通2KM ON，电机反转。 注意： 当电机正在正转或反转时，电源电压消失或降压，KVN线圈失电 其触点断开断开1KM或2KM，电机停转。 当电源恢复时，因为此时转换开关一定,不在0位置（中间位置），KVN不会自动接通；所以1KM或2KM均不能接通，只有重新手动将SL先置0位后再转换，才可启动电机。若无KVN，则电源恢复时，由于SL的作用，电机体会自动启动，造成人身、设备伤害等。, 零磁保护：主要针对直流电机。如下图：只
22、有励磁电路中流过一定大小的电流时，KAV才会闭合，KM方可闭合，电机启动。,若流过励磁绕组FC中的电流过小（），KAV就 会自动OFF KM OFF 电机停机。,VD的作用：电源断电瞬时，若无VD，由于FC为储能元件，它会阻止电路中的电流减小，从而使KAV发生误动作，当并上VD时，电源断电时VD产生一个放电回路，避免KAV误动作。,例2. 分析下图的工作原理，并说明继电器K和按钮SB的作用，KT1、KT2又有什么作用？,S OFF：按SB KM ON,电动机间歇起动(点动) S ON：SB无作用 ，电动机间歇起动（常动）,S ON KM ONKT1 ON (延时） K ON KM OFFKT2
23、 ON(延时后),SB作用： 开关S断开时，其有点动作用； K作用： 控制继电器KM断开与吸合，使电动机间歇工作； KT1作用：控制KM吸合的时间； KT2作用：控制KM断开的时间。,例3. 下图为一组合机床机械滑台进给线路，滑台的工作进给由电动机M1拖动，快速进给由电动机M2拖动，滑台的工作循环如图所示。试分析控制线路的工作原理。,机械滑台正,压断ST2 ,向快进,机械滑台,正向工进,压上ST3,机械滑台反向工进,松开ST2( ST2 ON）,压下ST1,KM2，KM3 OFF，m1,m2同时停机，工作循环结束。,如果在工作循环中发生意外，如断电或紧急停车， 机械滑台就没有退回原位，则在下次
24、开始工作之 前，可先按SB2使滑台确定退回原位后再按SB1开 始工作循环。,机械滑台反向快进（快退）,SB2可使工作台前进前先返回原位。,例4.要求三台电动机m1,m2及m3按一定顺序启动，即M1先启动后m2才能启动，M2启动后M3才能启动，停车同时停止。试设计此控制线路。,例5.试设计一台异步电动机的控制线路，要求： （1）能实现启、停两地控制；（2）有点动调整；（3）能实现单方向的行程保护；（4）要有短路和过载保护。,例6.为限制点动时电动机的冲击电流，在点动工作时需串入限流电阻，而正常工作时为直接启动。试设计其电气控制线路。,例7.试设计两台电动机m1,m2顺序启动的控制线路。 要求:（
25、1）M1启动后M2立即启动；（2）M1停止后M2延时一会才停止；（3）M2有点动控制；（4）两台电机均有短路、过载保护。,例7解答,例8：为两台异步电动机设计一个控制回路， 要求： 两台电机互不影响，独立起停。 可以同时控制两台电机的起停。 当一台电机发生过载时，两台电机同时停车。,SB4,SB2,SB5,FU,FU,例8解答,例9：设计一台电动机的控制线路，要求：a)实现电动机的正反转；b) 停止时能够实现手动能耗制动；c) 正转可实现点动控制；d)具有短路与过载保护。,练习题1试设计一个工作台前进退回控制线路。工作台由电动机M带动，行程开关ST1、ST2分别装在工作台的原位和终点。要求具有
26、以下功能：, 前进后退停止到原位。 工作台到达终点后停一下在后退。 工作台在前进中能立即后退到原位。 有终端保护。,P23练习题1-5： 试设计深孔钻三次进给的控制线路。下图为其工作示 意图。ST1, ST2, ST3, ST4为行程开关，YA为电磁阀。,ST2,电磁阀YA吸合时钻头前进，电磁阀YA分离时钻头退回。,注意： 钻头在 初始位 置时压 下ST1， 钻头离 开初始 位置时 ST1复 位。,本节作业：,第四版： P23：1-4，1-6，P24：1-7，补充题,补充练习题试设计一个工作台前进退回控制线路。工作台由电动机M带动，行程开关ST1、ST2分别装在工作台的原位和终点。要求具有以下功能：, 前进后退停止到原位。 工作台到达终点后停一下在后退。 工作台在前进中能立即后退到原位。 可以实现工作台的往复运动。 有终端保护。,
