數(shù)控機床電氣控制_強電控制電路

1、數(shù)控機床電氣控制_強電控制電路輔導一、機床常用低壓電器的工作原理1.開關電器1）組合開關組合開關又稱轉(zhuǎn)換開關，實質(zhì)上也是一種刀開關，主要用作電源的引入開關。與普通刀開關不同的是，組合開關的刀片是旋轉(zhuǎn)式的，比刀開關輕巧，是一種多觸點，多位置，可控制多個回路的電器。組合開關的結構組成和工作原理組合開關由動觸點、靜觸點、轉(zhuǎn)軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。根據(jù)動觸片和靜觸片的不同組合，組合開關有多種接線方式，其結構示意圖及外形圖如圖2.5所示。組合開關的主要技術參數(shù)和電氣符號組合開關的主要技術參數(shù)有額定電壓、額定電流、極數(shù)等。組合開關一般有單極、雙極和三極。2）低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣開關

2、，它不但能用于正常工作時不頻繁接通和斷開的電路，而且當電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時，能自動切斷電路，有效地保護串接在它后面的電氣設備。因此，低壓斷路器在機床上使用得越來越廣泛。機床上常用的低壓斷路器有DZ10、DZ5-20和DZ5-50系列。低壓斷路器的結構組成和工作原理低壓斷路器主要由觸點系統(tǒng)、操作機構和脫扣器等部分組成。圖2.7所示為低壓斷路器的結構示意圖。開關的主觸頭是靠操作機構手動或電動合閘的，并由自動脫扣機構將主觸頭鎖在合閘位置上。如果電路發(fā)生故障，自由脫扣機構在有關脫扣器的推動下動作，使鉤子脫開。于是主觸頭在彈簧作用下迅速分斷。過流脫扣器5的線圈和熱脫扣器6的熱元件與主電路串聯(lián)

3、，欠壓脫扣器7的線圈與電路并聯(lián)。當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，過流脫扣器的銜鐵被吸合，使自由脫扣機構4動作。當電路過載時，熱脫扣器的熱元件產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片向上彎曲，推動自由脫扣機構動作。當電路電壓過低時，欠壓脫扣器7的銜鐵釋放，也使自由脫扣機構動作。低壓斷路器的主要技術參數(shù)和電氣符號a) 額定電壓 低壓斷路器額定電壓包括額定工作電壓，額定絕緣電壓和額定脈沖電壓。 b) 額定電流 斷路器額定電流指額定持續(xù)電流，即脫扣器能長期通過的電流。c) 通斷能力 通斷能力也稱作額定短路通斷能力，指斷路器在給定電壓下接通和分斷的最大電流值。d) 分斷能力 分斷能力指切斷故障電流所需要的時間，包括固有的

4、斷開時間和燃弧時間。 低壓斷路器型號繁多、品種復雜，按其用途和結構形式分為框架式和塑殼式兩大類。 低壓斷路器的圖型符號和文字符號如圖2.8所示2.主令電器自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的電器稱為主令電器。常用的主令電器有控制按鈕開關、行程開關、接近開關等。1）按鈕開關按鈕開關通常用作短時接通或斷開小電流控制電路的開關，通常用于控制電路中發(fā)出起動或停止等指令，再通過接觸器、繼電器來控制電器接通或斷開主電路。按鈕開關的結構組成和工作原理按鈕開關是由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸頭、靜觸頭和外殼組成。通常制成具有常開觸頭和常閉觸頭的復合結構，其結構示意圖如2.9所示。按鈕的結構形式很多。緊急式按鈕裝有突出

5、的蘑茹形鈕帽，用于緊急操作；旋鈕式按鈕用于旋轉(zhuǎn)操作；指示燈式按鈕在透明的鈕帽內(nèi)裝有信號燈顯示信號；鑰匙式按鈕須插入鑰匙方可操作。按鈕帽有多種顏色，一般紅色用作停止按鈕，綠色用作起動按鈕。2）行程開關行程開關又稱限位開關，是根據(jù)運動部件位置而切換電路的自動控制電器。動作時，由擋塊與行程開關的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開來控制運動部件的運動方向、行程大小或位置保護。行程開關種類很多，按結構可分為直動式、滾動式和微動式。機床上常使用微動式行程開關。如圖2.11所示，為微動式行程開關的結構示意圖。3）接近開關接近開關又稱無觸點行程開關。當運動著的物體在一定范圍內(nèi)與之接近時，接近開關就會發(fā)生物體接近而“

6、動作”的信號，以不直接接觸方式控制運動物體的位置。接近開關按工作原理來區(qū)分，有高頻振蕩型、電容型、感應電橋型、永久磁鐵型、霍爾效應型等多種，其中以高頻振蕩型最為常用。高頻振蕩型接近開關的電路由振蕩器、晶體管放大器和輸出電路三部分組成。其基本原理是：當裝在運動部件上的金屬物體接近高頻振蕩器的線圈L時，由于該物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流損耗，使振蕩回路等效電阻增大，能量損耗增加，使振蕩器減弱直至終止,開關輸出控制信號。接近開關應根據(jù)其使用目的、使用場所的條件以及與控制裝置的相互關系等來選擇。檢測距離也稱為動作距離，是接近開關剛好動作時感辨頭與檢測體之間的距離。如圖3.13所示。接近開關多為三線制。三線制接近開

7、關有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線。輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。接近開關具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點，其主要參數(shù)有：工作電壓、輸出電流、動作距離、重復精度及工作響應頻率等。3.交流接觸器接觸器是一種用來頻繁地接通或分斷帶有負載（如電動機）的主電路自動控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機床上應用最多的是交流接觸器，下面我們僅介紹交流接觸器。1）交流接觸器的結構和工作原理交流接觸器的外形與結構組成如圖2.17所示，它由電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。電磁機構電磁機構由吸引線圈、鐵心及銜鐵組成。它的作用是將電

8、磁能轉(zhuǎn)換成機械能帶動觸點使之閉合或斷開。觸點系統(tǒng)是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通和斷開電路。接觸器觸點系統(tǒng)包括主觸點和輔助觸點，主觸點容量大，用于接通或斷開主電路，根據(jù)其容量大小，有橋式觸點和指形觸點兩種形式。輔助觸點容量小，用在控制電路中起電氣自鎖或互鎖作用。滅弧裝置當主觸點分斷大電流時，在動、靜觸點間產(chǎn)生強列的電弧。電弧一方面會燒壞觸點，另一方面會使電路切斷時間延長，甚至會引起事故，為了使接觸器可靠工作，必須采用滅弧裝置使電弧迅速熄滅。容量在10A以上的接觸器都有滅弧裝置。10A下的接觸器，常采用雙斷口橋形觸點以利于滅弧。其它部件包括反作用彈簧、觸點壓力彈簧、傳動機構及外殼等。交流接觸器是這樣

9、工作的：當電磁線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生磁通，由此在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸合，主觸點在銜鐵的帶動下閉合，接通主電路，同時銜鐵還帶動輔助觸點動作，動斷輔助觸點首先斷開，接著動合輔助觸點閉合。當線圈斷電或外加電壓顯著降低時，在反力彈簧的作用下銜鐵釋放，主觸點、輔助觸點又恢復到原來的狀態(tài)。2）接觸器的主要技術參數(shù)和電氣符號交流接觸器的主要技術參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定操作頻率、接通與分斷能力等。接觸器的圖形符號和文字符號如圖2.18所示。接觸器的額定電壓是指主觸頭的額定電壓。交流接觸器的額定電壓，一般為500V或380V兩種。接觸器的額定電流是主觸頭的額定電流，有5，10，20，40，6

10、0，150A等幾種。額定操作頻率是指接觸器每小時允許的接通次數(shù)，一般為300次/小時、600次/小時和1200次/小時。接觸器的接通和分斷能力是指主觸頭在規(guī)定條件下，能可靠地接通和分斷的電流值。在此電流值下，接通時主觸點不應發(fā)生熔焊，分斷時應能可靠滅弧。圖2.18 接觸器的圖形及文字符號4.繼電器繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化，而接通或斷開控制電路，實現(xiàn)控制目的的電器。繼電器的輸入信號可以是電流、電壓等電學量，也可以是溫度、速度、時間、壓力等非電量，而輸出通常是觸頭的動作（斷開或閉合）。繼電器的種類很多，按工作原理可分電磁式繼電器、熱繼電器、壓力繼電器、時間繼電器、速度繼電器等。在機床電氣

11、控制中，應用最多的是電磁式繼電器。1）電磁式繼電器電磁式繼電器的結構組成和工作原理電磁式繼電器的結構和工作原理與電磁式接觸器相似，也是由電磁機構、觸點系統(tǒng)和釋放彈簧等部分組成。觸點有動觸點和靜觸點之分，在工作過程中能夠動作的稱為動觸點，不能動作的稱為靜觸點。如圖2.19為電磁式繼電器的結構示意圖。當線圈通電后，鐵心被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動銜鐵并帶動簧片，使動觸點和靜觸點閉合或分開；當線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動觸點和靜觸點又恢復到原來閉合或分開的狀態(tài)。應用時只要把需要控制的電路接到觸點上，就可利用繼用器達到控制的目的。 電流繼電器與電壓繼電器在結構上的區(qū)別主要是線圈不

12、同。電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導線粗，與負載串聯(lián)以反映電路電流的變化。電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導線細，與負載并聯(lián)以反映其兩端的電壓。中間繼電器實際上也是一種電壓繼電器，只是它具有數(shù)量較多、容量較大的觸點，起到中間放大的作用。電磁式繼電器的主要技術參數(shù)和電氣符號電磁繼電器的主要參數(shù)有以下幾個：額定工作電壓或額定工作電流：這是指繼電器工作時線圈需要的電壓或電流。為了適應不同電壓的電路應吸合電流：它是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在實際使用中，要使繼電器可靠吸合，給定電壓可以等于或略高于額定工作電壓。但是，給定電壓一般不要大于額定工作電壓的1.5倍。否則會燒毀線圈。釋放電流：它是指繼電器產(chǎn)生釋放

13、動作的最大電流。如果減小處于吸合狀態(tài)的繼電器的電流，當電流減小到一定程度時，繼電器恢復到未通電時的狀態(tài)，這個過程稱為繼電器的釋放動作。釋放電流比吸合電流小得多。2）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器，主要用于電動機或其他負載的過載保護。熱繼電器的結構組成和工作原理熱繼電器主要由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統(tǒng)、整定調(diào)整裝置及溫度補償元件等組成。如圖2.24所示為熱繼電器的結構示意圖。雙金屬片由兩種膨脹系數(shù)不同的金屬碾壓而成，當雙金屬片受熱膨脹時會彎曲變形。實際應用時，將雙金屬片與發(fā)熱元件串接于電動機的控制電路中。當負載電流超過整定電流值并經(jīng)過一定時間后，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲，帶動動觸點與靜觸點分斷，切斷電動機的控制回路，使接觸器線圈斷電釋放，從而斷開主電路，實現(xiàn)對電動機的過載保護