機床電氣控制技術(shù)

機床電氣控制技術(shù)課件第1頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)速即速度調(diào)節(jié)，是指在電力拖動系統(tǒng)中人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機械的不同轉(zhuǎn)速要求(由于負載或電源擾動而引起的電動機轉(zhuǎn)速變化，則不叫調(diào)速)。

圖4-1電動機的調(diào)速圖4-2開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第2頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電動機無級調(diào)速的類型按電源種類可分為直流和交流兩大類。直流調(diào)速系統(tǒng)通常有以下幾類：(1)直流發(fā)電機—直流電動機(G—M)系統(tǒng)圖4-3閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第3頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)交磁放大機—直流電動機(SKK—M)系統(tǒng)(3)晶閘管—直流電動機(SCR—M)系統(tǒng)(4)脈寬調(diào)制—直流電動機(PWM)系統(tǒng)該系統(tǒng)是用一定頻率的三角波或鋸齒波，把模擬控制電壓切割成與三角波同頻率的矩形波。從電工學(xué)得知，電機的轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n功率P的關(guān)系通式為式中Km——與電機結(jié)構(gòu)及特性有關(guān)常數(shù)。(1)恒功率調(diào)速(2)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速

第4頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-4恒功率調(diào)速特性圖4-5恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性第5頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月不同工作機械要求的調(diào)速范圍不同，不同類型電動機在不同調(diào)速方式下所能達到的調(diào)速范圍也不同。三、調(diào)速的性能指標1.調(diào)速范圍(D)等于在額定負載下，電動機能提供的最高轉(zhuǎn)速nmax和最低轉(zhuǎn)速nmin之比，即第6頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.調(diào)速的平滑性(Φ)第7頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月3.靜差度(S)即速度的穩(wěn)定度。式中ne——額定負載下的實際轉(zhuǎn)速。靜差度S常用百分數(shù)表示，故又稱靜差率。顯然，電動機的機械特性愈硬，控制系統(tǒng)的靜特性愈硬，由負載變動而引起的轉(zhuǎn)速降落愈小，靜差度S愈小，穩(wěn)速精度愈高。第8頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月4.調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的經(jīng)濟指標，一般是根據(jù)設(shè)備費用、能源損耗、運行及維擴費用多少來綜合評價的。四、擴大調(diào)速范圍的途徑由前述可見，電動機轉(zhuǎn)速下限nmin要受到靜差度S指標的限制，相應(yīng)調(diào)速范圍D亦受靜差度S的限制。該拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍、靜差度、靜態(tài)速降和最高空載轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：第9頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-6轉(zhuǎn)速與S的關(guān)系圖4-7速度負反饋控制系統(tǒng)第10頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-7所示是一具有轉(zhuǎn)速負反饋的直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。直流調(diào)壓電源是用差值電壓ΔU控制輸出電壓Ud的部件，直流電機M的轉(zhuǎn)速n受Ud的控制，測速反饋電路的輸出電壓Uf比例于電動機轉(zhuǎn)速n。當(dāng)給定電壓Ug一定時，電動機M有一對應(yīng)轉(zhuǎn)速n。若負載擾動引起轉(zhuǎn)速變化，通過測速反饋電路的反饋電壓Uf變化，自動調(diào)整差值電壓ΔU變化，使調(diào)壓電源的輸出電壓Ud變化，從而使電動機轉(zhuǎn)速n又趨于原值。第11頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月4-2直流電動機的調(diào)速控制一、直流電動機的基本調(diào)速方式及其調(diào)速特性從電工學(xué)可知，圖4-8所示的他激直流電動機有以下方程，即圖4-8他激直流電動機原理式中Ud——電動機的電樞電壓；Ed——電動機的反電勢；

T——電動機的電磁轉(zhuǎn)矩；Ce——電動機的電勢常數(shù)；

Ct——電動機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；Φ——主磁極的磁通；

Id——電樞電流；Rd——電樞繞組電阻。第12頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-9調(diào)壓調(diào)速的機械特性A1—固有特性A2、A3…—人為特性直流電動機的機械特性方程式也就是它的調(diào)速公式，即第13頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月1.改變電樞電壓的調(diào)速方式(調(diào)壓調(diào)速)調(diào)壓調(diào)速具有：調(diào)節(jié)細，可實現(xiàn)無級調(diào)速，平滑性好；物性硬度不變，相對穩(wěn)定性好；調(diào)速過程能耗低，可節(jié)省降壓起動設(shè)備，經(jīng)濟性好；調(diào)速范圍寬等優(yōu)點。第14頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月為使電機容量得到充分利用，應(yīng)使電樞電流保持Id=Ied，此時磁通與轉(zhuǎn)速成反比：故轉(zhuǎn)矩也與轉(zhuǎn)速成反比：直流電動機的調(diào)壓調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，調(diào)磁調(diào)速為恒功率調(diào)速.2.改變勵磁磁通的調(diào)速方式(調(diào)磁調(diào)速)第15頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月所謂恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速或恒功率調(diào)速，是指在電機不超過發(fā)熱條件限制下，按可調(diào)的不同轉(zhuǎn)速長期工作時，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩或額定功率的調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速的調(diào)速特性剛好滿足常用的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率機械負載特性的要求。圖4-10調(diào)磁調(diào)速時的機械特性第16頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月1.轉(zhuǎn)速負反饋晶閘管調(diào)速系統(tǒng)(SCR-M)(1)轉(zhuǎn)速負反饋ＳＣＲ-M系統(tǒng)的組成和工作原理圖4-13轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)第17頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月TG電樞兩端電動勢Ecf為式中Cef——測速發(fā)電機的電勢常數(shù)；

Φcf——測速發(fā)電機的勵磁磁通。穩(wěn)定電動機的轉(zhuǎn)速n，其調(diào)整過程如下：(2)轉(zhuǎn)速負反饋SCR-M系統(tǒng)靜特性分析第18頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)的靜特性是指穩(wěn)態(tài)時，電動機轉(zhuǎn)速n與電樞電流Id之間的關(guān)系，即n=f(Id)。式中ΔE——晶閘管正向管壓降(一般ΔE<1.2V)；

RΣ——電樞回路總電阻。其表達式為第19頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月其中r′——主變壓器全部漏抗折算到次級的等效電阻；

rtz——主變壓器次級繞組電阻；

rp——平波電抗器繞組電阻；

Rd——電動機電樞繞組電阻。圖4-14轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第20頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月該系統(tǒng)開環(huán)的總響應(yīng)為閉環(huán)系統(tǒng)的總響應(yīng)可寫為第22頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月比較式(4-9)與式(4-10)可得據(jù)式(4-4)可知有轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍Db為：式中Dk——該系統(tǒng)開環(huán)時調(diào)速范圍。第23頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月綜上所述，當(dāng)負載相同時，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降Δnb減小為開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降Δnk的1/(1+K)；如果電動機的最高轉(zhuǎn)速相同，而對靜差度的要求也一樣，那么，閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速范圍Db是開環(huán)系統(tǒng)調(diào)速范圍Dk的(1+K)倍。圖4-15靜特性比較1—有反饋2—無反饋第24頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月例4-1某龍門刨床工作臺采用轉(zhuǎn)速負反饋SCR-M系統(tǒng)。解：1)開環(huán)系統(tǒng)額定負載下的靜態(tài)速降為：開環(huán)系統(tǒng)額定轉(zhuǎn)速下的靜差度為：第25頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月顯然，Sedk=21.6%>5%，不能滿足要求。2)額定負載下電動機靜態(tài)速降為：第26頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月額定負載下最低轉(zhuǎn)速時靜差度為：第27頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中ned1——額定負載時電動機最高轉(zhuǎn)速；

ned2——額定負載時電動機最低轉(zhuǎn)速；Δned——額定負載時電動機轉(zhuǎn)速降落；

n02——電動機最低理想空載轉(zhuǎn)速；

S2——額定負載下最低轉(zhuǎn)速時的靜差度。2.電壓負反饋和電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)若電壓負反饋的電阻分壓比與電流正反饋電阻R，能滿足關(guān)系式：第28頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月則反饋電壓為(1)電壓負反饋環(huán)節(jié)其調(diào)速過程為第29頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月可見，電壓負反饋環(huán)節(jié)具有自動調(diào)整轉(zhuǎn)速作用；在一定程度上擴大調(diào)速范圍。只有電壓負反饋系統(tǒng)的靜特性如圖4-17之曲線2，與開環(huán)特性1相比減小了靜態(tài)速降。但與轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)靜特性曲線4相比軟得多?？梢?，由電樞壓降增量ΔIdRd引起的轉(zhuǎn)速降落未能得到補償。第30頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)電流正反饋環(huán)節(jié)其反饋電壓IdR與給定電壓Ug同極性，且與負載電流Id成正比，故當(dāng)Id增大時，ΔU也隨之增大，使電動機端電壓高于原值，來補償ΔIdRd，從而使轉(zhuǎn)速基本不變。圖4-16帶有電壓負反饋和電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)第31頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月附加電流正反饋的電壓負反饋系統(tǒng)的靜特性曲線如圖4-17之3所示，其特性硬度接近轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)。如果式(4-13)成立，則曲線3與4重合。圖4-18是該閉環(huán)系統(tǒng)的框圖。圖4-18帶電壓負反饋和電流正反饋的調(diào)速系統(tǒng)圖4-17各種系統(tǒng)靜特性1—開環(huán)系統(tǒng)2—電壓負反饋系統(tǒng)3—電壓負反饋和電流正反饋系統(tǒng)4—轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)第32頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電流負反饋的應(yīng)用電流截止負反饋電壓IdRb與負載電流Id成正比，Ub是比較電壓，由另外電源供給。圖4-19帶有電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)第33頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月Ub和二極管V決定了產(chǎn)生電流截止負反饋的條件。當(dāng)Id不大且IdRb≤Ub時，二極管V截止，電流負反饋不起作用，對系統(tǒng)放大電路無影響。當(dāng)Id大到IdRb>Ub時，二極管V導(dǎo)通，電壓(IdRb-Ub)通過二極管以并聯(lián)負反饋的形式加到放大器的輸入端，減弱ΔU的作用，降低Udα從而減小Id。帶電流截止負反饋的自動調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如圖4-21所示。第34頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-21帶有電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)靜特性圖4-20帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)框圖圖4-22電壓微分負反饋第35頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月這種兩段式的特性是挖土機必須具備的特性，稱之為“挖土機特性”。在電動機起、制動過程中，電流截止負反饋既能限制電流的峰值不會超過Idz，又能保證具有允許的最大起動和制動轉(zhuǎn)矩，并能縮短起動、制動過渡過程，因此電流截止負反饋環(huán)節(jié)幾乎被各種調(diào)速系統(tǒng)所采用。4.電壓微分負反饋第36頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-22為電壓微分負反饋原理電路。圖中電樞電壓通過C3R2支路加到放大觸發(fā)電路的輸入端，若選擇電樞電壓升高時微分值的極性與ΔU的極性相反，則構(gòu)成并聯(lián)電壓微分負反饋形式。5.采用PI調(diào)節(jié)器的SCR-M轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)(1)PI調(diào)節(jié)器自動控制系統(tǒng)中常用運算放大器的輸入與輸出的關(guān)系來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)，故把這種運算放大器稱為調(diào)節(jié)器。第37頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月PI調(diào)節(jié)器是同時具有比例運算和積分運算兩種作用的放大器，其電路結(jié)構(gòu)和特性如圖4-23所示。輸出電壓ΔU2可寫成式中Kp=R2/R1——PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；

τi=R1C2——PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。由式(4-15)可知，調(diào)節(jié)器輸入電壓ΔU1為一恒值時，輸出電壓ΔU2由一階躍變量和第38頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月隨時間線性增長的兩部分組成。變化規(guī)律如圖4-23b)所示。圖4-23比例積分調(diào)節(jié)器的原理和特性a)原理圖b)特性第39頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)帶有PI調(diào)節(jié)器的自動調(diào)速系統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)中起維持轉(zhuǎn)速不變的作用，亦稱速度調(diào)節(jié)器。給定電壓Ug與轉(zhuǎn)速反饋電壓Ucf之差作為調(diào)節(jié)器的輸入電壓ΔU1，輸入等效電路與圖4-23a)相同。調(diào)節(jié)器的輸出ΔU2=Uk送入觸發(fā)電路，控制整流輸出電壓Udα，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n?？梢奝I調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)器的作用是縮短調(diào)節(jié)過程，積分調(diào)節(jié)器的作用是最終消除第40頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月偏差，帶有PI調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)是一個無靜差調(diào)速系統(tǒng)，在要求更高的場合，可采用兩個PI調(diào)節(jié)器組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，此外在調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用的還有比例——積分——微分(PID)調(diào)節(jié)器等調(diào)速環(huán)節(jié)。圖4-24帶PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)第41頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月四、直流電動機的PWM調(diào)速原理晶體管有兩種工作狀態(tài)：放大狀態(tài)和開關(guān)狀態(tài)。實現(xiàn)晶體管脈沖調(diào)速的方式主要有以下幾種：(1)脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)速(2)脈沖頻率調(diào)制調(diào)速(3)混合調(diào)制調(diào)速一個固定的直流電壓U經(jīng)開關(guān)K的控制作用第42頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月來改變加到電動機電樞上的電壓。假定開關(guān)K的開閉周期(即序列脈沖周期)為T，每次閉合的時間為τ，則電機電樞兩端的平均電壓為圖4-25脈沖調(diào)速原理a)線路圖b)波形圖第43頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，電機電樞兩端的平均電壓與導(dǎo)通率ST成正比。當(dāng)T不變(頻率固定)時，只要改變開關(guān)K閉合的時間τ，亦即改變導(dǎo)通率，就可以改變電樞兩端的平均電壓(如圖中τ1→τ2，則Ud1→Ud2)，從而改變電機的轉(zhuǎn)速。通常開閉周期T選得比電機的時間常數(shù)小得多，因此用PWM方式對電機進行調(diào)速是不會引起轉(zhuǎn)速脈動的。第44頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月給定電壓Ug：用來設(shè)定電機的工作轉(zhuǎn)速。放大器：對綜合信號進行放大作為觸發(fā)電圖4-26DT006直流無級調(diào)速系統(tǒng)方框圖第45頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月路的輸入，放大器的放大倍數(shù)越大，系統(tǒng)的調(diào)速精度越高。晶閘管整流器：它包含了觸發(fā)電路和可控整流回路，輸出可變的直流電壓。電壓負反饋和電流正反饋：電壓微分負反饋：電流截止負反饋：其作用是將主電路的電流限制在允許值之內(nèi)。4-3交流電機調(diào)速控制第46頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月一、異步電動機的調(diào)速原理及調(diào)速方式由電機學(xué)可知，異步電動機的轉(zhuǎn)速為式中n1——電機同步轉(zhuǎn)速；S——轉(zhuǎn)差率；f1——定子供電頻率；P——電機定子繞組極對數(shù)。異步電動機的調(diào)速方式相應(yīng)可分為三種：第47頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)變極調(diào)速——對鼠籠式異步電機可通過改變電機繞組的接線方式，使電機從一種極對數(shù)變?yōu)榱硪环N極對數(shù)，從而實現(xiàn)異步電動機的有級調(diào)速。(2)變頻調(diào)速——通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速，在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而具有高效率、寬范圍和高精度的調(diào)速性能。(3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速——對于繞線式異步電動第48頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月機，調(diào)節(jié)串聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組中的電阻值(調(diào)阻調(diào)速)；轉(zhuǎn)子電路中引入附加的轉(zhuǎn)差電壓(串級調(diào)速)；調(diào)整電機定子電壓(調(diào)壓調(diào)速)和采用電磁轉(zhuǎn)差離合器(電磁離合器調(diào)速)改變氣隙磁場等方法均可實現(xiàn)變轉(zhuǎn)差率S，對電機進行無級調(diào)速。晶閘管技術(shù)的應(yīng)用方式可分為三類：交流調(diào)速系統(tǒng)內(nèi)容豐富，技術(shù)復(fù)雜，涉及多學(xué)科理論和面臨大量實際問題，異步電動機的各種調(diào)速方法可見表4-2。第49頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月二、晶閘管交流調(diào)壓及逆變電路原理1.晶閘管交流調(diào)壓電路如圖4-27b)所示的對稱交流電壓波形，改變控制角α就可改變Rfz上交流電壓的大小，其電壓有效值為式中U——輸入交流電壓有效值。我們把這種晶閘管調(diào)壓方式稱為相位控制方式。第51頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-27單相交流調(diào)壓a)電路b)波形圖4-28通斷控制方式的負載電壓波形第52頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.晶閘管逆變電路從交流電轉(zhuǎn)換成直流電的過程叫整流，而把相反的過程叫逆變。實現(xiàn)逆變的裝置叫逆變器。一套晶閘管電路既能整流又能逆變，則稱為變流器。逆變器由逆變電路和換流電路組成，其簡單原理如下：(1)逆變器工作原理逆變器實際電路很多，圖4-29a)所示為一種橋式逆變器原理圖。第53頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)逆變器的換流從橋式逆變器工作可知，在任何瞬時每個橋臂上至多只能有一個SCR導(dǎo)通，另一個必須截止。當(dāng)由前一個SCR換為后一個圖4-29逆變器工作原理a)原理線路b)波形c)晶閘管組成的逆變器第54頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR導(dǎo)通時，前一個必須可靠地關(guān)斷，這個過程稱作換流過程，它是整個逆變器能否正常工作的關(guān)鍵。圖4-30強迫換流原理圖第55頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月三、異步電動機的調(diào)壓調(diào)速與串級調(diào)速1.異步電動機的調(diào)壓調(diào)速圖4-31異步電動機調(diào)壓時的機械特性a)普通鼠籠轉(zhuǎn)子的特性b)高電阻轉(zhuǎn)子的特性c)具有頻敏特性轉(zhuǎn)子的特性第56頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)轉(zhuǎn)子處于高速時，轉(zhuǎn)子回路電流頻率低，電阻值就減??；反之，電阻值加大，這就可以使電機具有近似垂直于T軸的機械特性，如圖4-31c)所示。低速時，由于轉(zhuǎn)子電阻值自動增大，所以不但能限制轉(zhuǎn)子電流，而且還能自動增加電機的轉(zhuǎn)矩。具有頻敏特性的異步電動機在調(diào)壓調(diào)速時，仍存在調(diào)速范圍不大，低速運行穩(wěn)定性差、損耗大等問題。第57頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2異步電動機串級調(diào)速(1)串級調(diào)速原理這種調(diào)速方法簡單方便，但存在著以下缺點：i)調(diào)速是有級的，不平滑。ii)串入較大附加電阻后，電機的機械特性變得很軟。iii)電機在低速運轉(zhuǎn)時，效率甚低，電能消耗很大。第58頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)串級調(diào)速的特點及應(yīng)用串級調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍一般可達4∶1，目前已在交流傳動中得到日益廣泛的應(yīng)用。圖4-32轉(zhuǎn)子串Ef的串級調(diào)速原理圖·第59頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月四、異步電動機變頻調(diào)速的機械特性異步電動機定子繞組每相感應(yīng)電勢式中k1——定子繞組等值匝數(shù)，k1<1；ω1——定子繞組的實際匝數(shù)；f1——定子電源的頻率；Φ——氣隙中的磁通量。如果略去定子阻抗電壓降，則感應(yīng)電動勢第60頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月近似等于定子外加電壓又從電機轉(zhuǎn)矩式中I2——轉(zhuǎn)子電流；cosφ2——轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)；Ct——轉(zhuǎn)矩常數(shù)。1.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速第61頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月在略去定子阻抗壓降后可近似得出因此要求定子端電壓要與頻率成比例地變化，即式中，腳標e為額定頻率時的數(shù)值，系數(shù)第62頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月αF=f1/f1e。異步電動機在變頻變壓時的機械特性為式中r1——定子電阻；r——轉(zhuǎn)子電阻折算值；X1——定子漏感抗；X——轉(zhuǎn)子漏感抗折算值；P——極對數(shù)。第63頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月將式(4-20)代入上式得上式可簡化為第64頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月不同αF時的電機機械特性為一簇平行曲線，如圖4-33中虛線所示。同理可以導(dǎo)出變頻調(diào)速時的最大轉(zhuǎn)矩圖4-33U1/f1=常數(shù)時變頻調(diào)速的機械特性圖4-34恒Tm調(diào)速時U1與f1的關(guān)系第65頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月對于任意頻率f1則有第66頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月3.恒功率調(diào)速第67頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機的電磁功率若U1按下列規(guī)律控制，即第68頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中，Te為額定功率時的轉(zhuǎn)矩。第69頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月4.恒電流調(diào)速在變頻調(diào)速時，若保持異步電動機定子電流為一恒值，這種變頻調(diào)速的控制方式稱為恒流變頻調(diào)速控制方式。圖4-35恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速時的機械特性圖4-35恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速時的機械特性第70頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-36給出了異步電動機的電流矢量圖，定子電流I1、轉(zhuǎn)子電流I和勵磁電流Im之間有如下關(guān)系：第71頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月將式(4-32)和(4-34)代入式(4-31)中得從而求出電機的轉(zhuǎn)矩以及最大轉(zhuǎn)矩第72頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-37恒流控制調(diào)速時的機械特性圖4-38電壓型變頻器基本結(jié)構(gòu)第73頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變頻器的分類及特點這里指的是由晶閘管和大功率晶體管等半導(dǎo)體電力器件構(gòu)成的靜止變頻器，這類變頻器具有重量輕、體積小、維護方便、慣性小和效率高等優(yōu)點。變頻器按裝置的形式可分為兩類：第一類是把固定頻率、固定電壓的交流電源變換成為電壓和頻率都可調(diào)的交流電源，稱為交—交變頻器或直接變頻器。第二類是把固定電壓和固定頻第74頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月率的交流電源先整流成幅值可變的直流電源，然后再將此直流電源變換成頻率可調(diào)的交流電源，稱為交—直—交變頻器或間接變頻器。第75頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電壓型變頻器圖4-38是電壓型變頻器動力電路的基本結(jié)構(gòu)框圖，它由可控整流器、濾波器和逆變器三部分組成。這種變頻器的特點是在直流側(cè)并聯(lián)了一個濾波電容，用來貯存能量以緩沖直流回路與電機之間的無功功率傳輸。逆變器把直流變成三相交流輸出，控制逆變器換流觸發(fā)脈沖的相位，就能改變交流電的第76頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率，簡單的三相電壓型逆變器動力電路(不包括換流部分)結(jié)構(gòu)如圖4-39所示。圖4-39三相橋式逆變電器圖4-40三相逆變器輸出波形第77頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-41為一種電壓閉環(huán)、頻率開環(huán)的電壓型變頻系統(tǒng)的方框圖，控制系統(tǒng)的調(diào)壓部分由電壓調(diào)節(jié)器和控制角調(diào)整器組成，調(diào)頻部分由U/F變換器和脈沖分配器組成。圖4-41電壓型變頻系統(tǒng)方框圖第78頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電流型變頻器電流型變頻器與電壓型變頻器在結(jié)構(gòu)上主要有兩點不同：一是在中間直流濾波電路上沒有大電容，而是在直流回路中串入了大電感，利用大電感來限制電流的變化，用以吸收無功功率，因串入了大電感，故電源的內(nèi)阻很大，類似于恒電流源，逆變器輸出電流為比較平直的矩形波。二是在逆變器中沒有為吸收無功功率而與晶閘管反并聯(lián)的二極管，每個晶閘管的導(dǎo)通角為2π/3。第79頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第80頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月六、脈寬調(diào)制型(PWM)變頻器及異步電動機矢量控制原理1.脈寬調(diào)制型變頻器前面所介紹的電壓型變頻器(見圖4-38)即采用了可控整流器加可控逆變器的控制方式，可控整流器用于電壓控制，可控逆變器用于頻率控制。脈寬調(diào)制方法是通過大功率晶體管GTR或門極可關(guān)斷晶閘管GTO等具有自關(guān)斷能力第81頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月電力器件的快速通斷作用把直流電壓在交流半周期中變換成一系列等幅脈沖的一種方法。圖4-42脈沖寬度調(diào)制型變頻系統(tǒng)圖4-43正弦波脈沖調(diào)制第82頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月正弦脈沖調(diào)制如圖4-43所示，用一個等腰三角形的載波與所要求的頻率正弦信號相比較，在兩波交點處控制電力器件的開或關(guān)，從而決定了所產(chǎn)生的脈沖位置，在整個半周期中，輸出脈沖寬度按正弦規(guī)律變化，即脈沖寬度逐漸加大，然后再逐漸變小，在一定位置上的脈沖寬度，必須與脈沖所在位置的正弦波下包含的面積成比例。矢量變換控制的基本想法是把交流異步電第83頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月動機模擬成直流電動機，能夠象直流電動機一樣進行控制。矢量變換控制的基本思路如下：任何拖動系統(tǒng)均服從于基本運動方程式，即直流電動機電樞電流控制方式被認為是具有控制性最優(yōu)良的傳動特性，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流Id間的關(guān)系為第84頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月三相異步電動機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流I2的關(guān)系是其中，氣隙磁通Φ、轉(zhuǎn)子電流I2、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos都是轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，顯然都是難以直接控制的。比較容易控制的是定子電流I1，而它又是I2的折合值與勵磁電流Im的矢量和。第85頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月矢量變換控制的基本思路是按照不同情況下的繞組產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁場這一等效原則出發(fā)的。要達到上述目的必須解決磁通Φ相位角θ0、合成電流I1以及相位角ε的測試。磁通Φ和相位角θ0的測試，可以采用磁通觀測器也可以測圖4-44矢量變換第86頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月試三相定子電壓進行轉(zhuǎn)換后得到，I1和ε是直接對三相定子電流進行檢測，再進行2/3的坐標變換得到，在這個轉(zhuǎn)換過程中采用了矢量變換理論和一整套矢量變換法。七、變頻調(diào)速的功率接口及系統(tǒng)實例通常齒輪變速式的主軸轉(zhuǎn)速最多只有30級可供選擇，無法進行精細的恒線速控制，而且還必須定期維修離合器板。第87頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-45所示是將通用型富士變頻器FVR075G7S-4EX應(yīng)用于數(shù)控車床主軸調(diào)速的功率接口配置情況。圖4-45變頻器應(yīng)用于數(shù)控車床第88頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-46為一工件加工例子。工件既有臺階又有錐度，要求工件在整個加工過程中保持恒線速切削，以保證加工表面粗糙度的一致性和實現(xiàn)高效率、高精度切削。圖4-46的下方即為變頻器調(diào)速過程。圖4-46工件形狀例與運行模式第89頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月5-1可靠性的基本概念一、可靠性的定義與重要性控制元件或系統(tǒng)應(yīng)具備各種功能以滿足使用要求?？煽啃院褪褂脳l件有很大關(guān)系?？煽啃耘c使用時間有關(guān)，用得愈久可靠度愈低。第五章機床電氣控制的可靠性第90頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月可靠性與規(guī)定的功能有關(guān)，同一產(chǎn)品在相同條件下和同一時間內(nèi)，喪失不同功能的概率是不同的。二、固有可靠性和使用可靠性產(chǎn)品由制造廠按要求制造并按標準檢驗來保證的可靠性稱為固有可靠性。三、可修復(fù)產(chǎn)品和不可修復(fù)產(chǎn)品有觸點控制電器元件發(fā)生接觸失效(即觸頭閉合后，接觸電阻過大的失效)以后，往往第91頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月不經(jīng)修復(fù)就能在下一次閉合時自行恢復(fù)正常，因而對于具有接觸功能的元件來說具有類似可修復(fù)產(chǎn)品的性質(zhì)。5-2失效與可靠性特征量一、失效率工作到某一時刻尚未失效的產(chǎn)品在其后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱為失效率λ，有第92頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中F(t)——在t以前發(fā)生失效的累積概率；f(t)——失效分布密度函數(shù)。在λ為常數(shù)時，由上式可得當(dāng)可修復(fù)產(chǎn)品的失效或自行恢復(fù)的失效服從指數(shù)分布時，失效率的倒數(shù)稱為平均無故障工作時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)第93頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月MTBF也可作為可靠性特征量，表示相鄰兩次失效的間隔時間的平均值。二、早期、偶然、耗損失效早期失效的失效率隨使用時間的增長而減小，直至進入偶然失效期。因各種偶然因素而發(fā)生的失效稱為偶然失效，偶然失效和使用條件關(guān)系很大。耗損失效隨時間的增加而加大。第94頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月失效率隨時間變化的曲線形狀類似浴盆，稱為浴盆曲線(圖5-1)。三、可靠度與可靠壽命圖5-1浴盆曲線圖5-2可靠度函數(shù)曲線第95頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月控制電器元件失效率在很多情況下服從下式當(dāng)m=1時λ是常數(shù)，反映偶然失效；當(dāng)m＞1時λ是t的增函數(shù)，反映耗損失效；當(dāng)m＜1時λ是t的減函數(shù)，反映早期失效。令C=m/t0，由上式可得第96頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月如果t從早期失效結(jié)束時算起，則耗損失效期R(t)為式中R(t)——t時的可靠度；m——形狀參數(shù)；t0——尺寸參數(shù)；γ——位置參數(shù)。第97頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月符合上式的概率分布稱為威伯爾分布，影響這種分布有三個參數(shù)：m大表示一批產(chǎn)品壽命集中；t0大表示可靠壽命長；γ大表示耗損故障發(fā)生得晚。5-3可靠性設(shè)計一、可靠性設(shè)計的內(nèi)容可靠性設(shè)計的主要內(nèi)容包括制訂可靠性指標，可靠性預(yù)測，可靠性分配以及與提高可靠性有關(guān)的具體設(shè)計工作和可靠性審查。本節(jié)只介紹前三個內(nèi)容。第98頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月二、可靠性指標的制定對可靠性特征量的要求稱為可靠性指標。制訂可靠性指標的工作包括確定指標項目和指標數(shù)值。三、可靠性預(yù)測可靠性預(yù)測分為定性或定量的兩類。關(guān)于定量的可靠性預(yù)測，只介紹符合下列條件的情況：1.系統(tǒng)中任一元件失效將導(dǎo)致系統(tǒng)失效，這種系統(tǒng)稱為可靠性串聯(lián)系統(tǒng)；第99頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.所有元件時期失效都已排除；3.所有元件在進入耗損失效期之前進行調(diào)換。這時系統(tǒng)失效率λs符合下式式中λs——系統(tǒng)失效率；λi——第i個元件的失效率；n——元件數(shù)。第100頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月四、可靠性分配5-4提高可靠性的途徑一、電氣控制系統(tǒng)方案的選擇在選擇方案時，應(yīng)考慮盡量減小控制元件數(shù)、接點數(shù)和焊點數(shù)，以降低系統(tǒng)的失效率。二、控制元件的選用正確選用控制元件的品種、規(guī)格是提高元件使用可靠性的關(guān)鍵。第101頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月三、控制元件的工作環(huán)境塵埃不但會引起電接觸故障，而且可以降低絕緣性能、增加交流磁系統(tǒng)極面粘住的危險，因此必須采用必要的防塵措施，對于對可靠性要求較高的系統(tǒng)，控制元件應(yīng)裝入塵埃不能侵入的罩殼或電柜內(nèi)。機床上的控制元件常工作在有潤滑油或切削油的地方，這時必須選用防油型電器或采取防油措施。四、篩選和預(yù)防性更換第102頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月件進入耗損失效期以后，失效率將明顯上升。為了防止這種情況影響系統(tǒng)的可靠性，可以在有效壽命(或偶然故障期)將結(jié)束時，不管元件是否損壞，也進行更換。五、現(xiàn)場失效調(diào)查提高可靠性的辦法從根本上是應(yīng)以現(xiàn)場失效調(diào)查和分析著手。第103頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月機械設(shè)備的設(shè)計工作，包括機械設(shè)計和電氣設(shè)計兩個主要部分，兩者是同時開始，交叉進行的。6-1機床電氣設(shè)計的基本原則一、機床電氣設(shè)計的基本要求二、機床電氣設(shè)計的內(nèi)容及設(shè)計步驟第六章機床電氣控制電路設(shè)計第104頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月1)擬定電氣設(shè)計的技術(shù)條件(任務(wù)書)；2)確定電力傳動方案和控制方案；3)確定電動機容量；4)設(shè)計電氣控制原理圖；5)選擇電氣元器件及裝置；制定電氣設(shè)備裝置、元件、器件的清單及備件，易損件的清單；6)繪制電氣安裝圖、位置圖、互連圖；7)設(shè)計電氣柜、操作臺、配電板及非標準器件與零件；第105頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月8)編寫設(shè)計計算說明書及使用說明書。包括順序說明、維修說明及調(diào)整方法。三、電氣設(shè)計的技術(shù)條件電氣設(shè)計的技術(shù)條件通常以設(shè)計任務(wù)書的形式表達。四、機床電力傳動方案的確定1.確定機床傳動的調(diào)速方式機床傳動的調(diào)速方式一般可分為機械調(diào)速和電氣控制調(diào)速。第106頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月前者是通過電動機驅(qū)動變速機構(gòu)或液壓裝置，對機床的主運動和進給運動進行調(diào)速。后者是采用直流電動機或交流電動機以及步進電動機的調(diào)速系統(tǒng)，以達到機床無級和自動調(diào)速的目的。2.傳動方式與其負載特性相適應(yīng)3.電動機的起制動和正反轉(zhuǎn)的要求在機床的傳動控制中，采用電氣控制電動機起制動和正反轉(zhuǎn)是較為簡單的一種控制方式。第107頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月對于其他一些要求起制動頻繁、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、定位準確的精密機床設(shè)備，除必須采用限制電動機起制動電流以外，還需要采用反饋控制系統(tǒng)、高轉(zhuǎn)差電動機、步進電動機系統(tǒng)或其他較復(fù)雜的控制方式，以滿足機床的控制要求。五、機床電氣控制方案的確定1.機床電氣控制方案的可靠性一個系統(tǒng)或產(chǎn)品的質(zhì)量，一般包括技術(shù)性第108頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月能指標和可靠性指標。設(shè)計的可靠性就是使一個系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計滿足可靠性指標?？刹捎糜杏|頭的繼電接觸器控制系統(tǒng)。對于在控制中需要進行模擬量處理及數(shù)學(xué)運算的，輸入輸出信號多，控制要求復(fù)雜或控制要求經(jīng)常變動的，控制系統(tǒng)要求體積小、動作頻率高、響應(yīng)時間快的、可根據(jù)情況采用可編程控制、數(shù)控及微機控制方案。第109頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月六、控制方式的選擇控制方式主要有時間控制、速度控制、電流控制及行程控制。時間控制方式是利用時間繼電器或PC的延時單元，它將感測系統(tǒng)接受的輸入信號經(jīng)過延時一段時間后才發(fā)出輸出信號，從而實現(xiàn)電路切換的時間控制。速度控制方式是利用速度繼電器或測速發(fā)電機，間接或直接地檢測某機械部件的運動速度，來實第110頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)按速度原則的控制。電流控制方式是借助于電流繼電器，它的動作反映了某一電路中的電流變化，從而實現(xiàn)按電流原則的控制。七、確定電動機容量電動機容量計算的基本步驟是：首先根據(jù)生產(chǎn)機械提供的功率負載圖P=f(t)或轉(zhuǎn)矩負載圖Ml=f(t)預(yù)選一臺電動機，然后根據(jù)負載進行發(fā)熱校驗，將檢驗結(jié)果第111頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月與預(yù)選電動機參數(shù)進行比較，若發(fā)現(xiàn)預(yù)選電動機的額定容量太大或太小，再重新選擇，直到電動機容量得到充分利用(電動機的穩(wěn)定溫升接近其額定溫升)，最后再校驗其過載能力與起動轉(zhuǎn)矩是否滿足拖動要求。圖6-1PLV與P2關(guān)系圖6-2某機床負載圖P2—電動機實際輸出功率PLV—考慮到有功及無功總損耗功率的當(dāng)量損耗功率第112頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第113頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)電動機的機械特性很硬，以致電動機的轉(zhuǎn)速在整個工作過程中可以認為近似不變時，電動機的功率近似與轉(zhuǎn)矩成正比。此時，等效負載P為對不同電機的數(shù)據(jù)進行分析處理，可以得到PLV與P2的關(guān)系(圖6-1)。第114頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月由關(guān)系圖可看出：當(dāng)P2較小時，小容量電機損耗小。P2增大時，小電機PLV上升比大電機快，曲線出現(xiàn)了交點。這就說明：在某一區(qū)間內(nèi)，大電機的PLV損耗比小電機還少。6-2機床常用電器元件選擇一、電器元件的可靠性二、電器元件選擇的基本原則1.根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電器元件類型。第115頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.確定元器件承載能力的臨界值及使用壽命。3.確定元器件預(yù)期的工作環(huán)境及供應(yīng)情況。4.確定元器件在應(yīng)用時所需的可靠性等。三、電器元件的選擇1.各種按鈕、開關(guān)的選用(1)按鈕第116頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月按鈕是短時切換小電流控制電路的開關(guān)，根據(jù)控制功能選擇按鈕的結(jié)構(gòu)型式及顏色等。根據(jù)同時控制的路數(shù)，選擇觸頭對數(shù)及類型。(2)刀開關(guān)刀開關(guān)主要用于接通和切斷長期工作設(shè)備的電源。(3)組合開關(guān)組合開關(guān)主要用于電源引入與隔離，也叫電源隔離開關(guān)。第117頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月表6-2是HZ2的主要技術(shù)參數(shù)。(4)行程開關(guān)根據(jù)控制功能、安裝位置、電壓電流等第118頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月級、觸頭種類及數(shù)量來選擇結(jié)構(gòu)和型號。機床上常用的有LX2、LX19、JLXK1型行程開關(guān)及JXW-11，JLXK1-11型微動開關(guān)。LXK3系列行程開關(guān)主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-3。

第119頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)自動開關(guān)(自動空氣開關(guān))自動開關(guān)又稱低壓斷路器。常用的有DZ10系列(額定電流分10，100，200，600A四個等級)。小容量的有DZ4，DZ5(額定電流25A，50A兩級)。2.接觸器選用接觸器的選用，主要考慮主觸頭的額定電流、額定電壓、吸引線圈的電壓等級，其次考慮鋪助觸頭的數(shù)量和種類、操作頻率等。

第120頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)電動機的容量Pe，用以下經(jīng)驗公式計算主觸頭的額定電流式中K——經(jīng)驗常數(shù)，一般取1～1.4；Ue——電動機額定線電壓(V)；Iec——被選定接觸器的額定電流；Uec——被選定接觸器的額定電壓；第121頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月Uex——線路額定電壓；IC——接觸器主觸頭電流；Pe——被控電機功率(kW)。3.中間繼電器的選用機床上常用JZ7系列中間繼電器，新產(chǎn)品有JDZ1系列、CA2-DN1系列及仿西門子3TH的JZC1系列等，表6-7是幾種中間繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。4.時間繼電器的選用第122頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月時間繼電器的類型有：電磁式、空氣阻尼式、晶體管式和電動機式等。JS7系列是應(yīng)用較多的空氣式時間繼電器，代替它的新產(chǎn)品是JSK1其技術(shù)參數(shù)見表6-8。5.熱繼電器的選用熱繼電器主要對異步電動機進行過載保護。選擇熱繼電器主要根據(jù)電動機的額定電流來確定熱繼電器的額定電流及熱元件的電流等級。第123頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第124頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第125頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第126頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第127頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第128頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月熱元件的額定整定電流值，一般按電動機額定電流的0.95～1.05倍選用。過去常用的熱繼電器為JR0系列，新產(chǎn)品有JRS1系列、LR1-D系列及西門子3UA系列，表6-9為熱繼電器主要技術(shù)參數(shù)。6.熔斷器選用其主要類型有：插入式、螺旋式、填料封閉管式等。機床上常用螺旋式，其主要技術(shù)參數(shù)見表6-10。第129頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第130頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月第131頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月對單臺電動機長期工作(不經(jīng)常起動)，則對于頻繁起動的電動機，上式系數(shù)為3～4。

第132頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中Ir——熔體額定電流；Ied——電動機額定電流；Iemax——容量最大的電動機之額定電流；∑Ied——除容量最大的電動機之外，其余電動機額定電流之和。7.控制變壓器的選擇式中Sb——變壓器所需容量(VA)；第133頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月∑Sxc——控制電路在最大負載時工作的電器所需要的功率(VA)，對于交流電器(交流接觸器、交流中間繼電器及交流電磁鐵等)，Sxc應(yīng)取該電器的吸持功率值，一般認為這些電器功率因素近似相等；Kb——變壓器容量的儲備系數(shù)，一般取1.1～1.25。此時，Sb按下式計算，即第134頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中∑Sjq——所有同時起動的交流接觸器、交流中間繼電器在起動時所需要的總功率(VA)；∑Sdq——所有同時起動的電磁鐵在起動時所需要的總功率(VA)；KL——電磁鐵的工作行程Lg與額定行程Le之比的修正系數(shù)第135頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月常用交流電磁電器的起動與吸持功率(約為視在功率)由表6-11所示。第136頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月按功用分類有：牽引電磁鐵、閥用電磁鐵；按電源分有交流和直流兩大類。機床常用牽引電磁鐵有MQ1和MQ2系列產(chǎn)品，其選用規(guī)格型號與技術(shù)參數(shù)見表6-12。第137頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月9.控制電路中某些電阻的計算(1)鼠籠式異步電動機起動限流電阻的計算由下式近似計算，即第138頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月式中Rq——每相起動限流電阻的阻值(Ω)；第139頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月Ie——電動機的額定電流(A)；Kq——不加電阻時電動機的起動電流與額定電流之比(可查手冊)；Kqr——加入起動限流電阻后，電動機的起動電流與額定電流之比。式中Tq——電動機不加起動電阻時的起動轉(zhuǎn)矩；第140頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月Te——電動機的額定轉(zhuǎn)矩；Kt——電動機的起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比(可查手冊)(2)鼠籠式異步電動機反接制動電阻計算按下式計算式中Kzr——接入限流電阻后，反接制動電流與額定電流之比。第141頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月制動轉(zhuǎn)矩Mzr可估算為6-3機床電氣電路設(shè)計一、原理圖設(shè)計的一般原則設(shè)計控制電路原理圖時，必須遵循以下幾個原則：(1)控制系統(tǒng)應(yīng)滿足生產(chǎn)機械的工藝要求；(2)力求控制電路安全可靠，簡單經(jīng)濟；第142頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)合理選擇各種電器元件；(4)符合人機關(guān)系，便于維修。二、控制電路電源選擇及主回路設(shè)計1.控制電路電源的選擇控制電路電源由表6-15所示進行選擇。第143頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月2.主電路設(shè)計對于三相鼠籠式異步電動機，要考慮的主要問題是：根據(jù)工藝要求，如何選擇主電路電動機的起動方式，正反轉(zhuǎn)控制及主電路的保護環(huán)節(jié)。式中Seb——電源變壓器額定容量(kVA)；Ig——電動機全電壓起動電流(A)；第144頁，課件共163頁，創(chuàng)作于2023年2月Ie——電動機額定電流(A)；Pe——電動機額定功率(kW)；三、控制電路的經(jīng)驗設(shè)計法1.經(jīng)驗設(shè)計法的基本步驟(1)收集分析現(xiàn)有國內(nèi)外同類型機床的電氣控制電路，使