数控机床电气控制课件：数控机床电器系统

项目一 数控机床电器系统
一、低壓電器的分類
低壓電器的分類
按工作原理分類
電磁式電器
依據電磁感應原理 來工作的電器， 如交直流接觸器、 各種電磁式繼電器等。
控制電器
電器的工作是靠 外力或某非電物理量的 變化而動作的電器， 如刀開關、行程開關、 按鈕、速度繼電器 壓力繼電器、 溫度繼電器等。
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主要有控制按鈕、行程開關、接近開關 開關等。
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一、控制按鈕
按鈕的外形圖和結構 常用於接通和斷開控制電路。
(a) 外形圖
(b) 結構
常閉觸點
常開觸點
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一、控制按鈕
按鈕圖形符號和文字元號
SB
SB
動合（常開）觸頭 動斷（常閉）觸頭
SB
複合觸頭
按鈕的選擇應根據使用場合、控制電路所需觸點數目及 按鈕顏色等要求選用。
控制電器
用於各種控制 電路和控制系統的 電器，如接觸器、 繼電器等。
主令電器
用於自動控制 系統中發送控制 指令的電器，如 按鈕、行程開關等。
保護電器
用於保護電路 及用電設備的 電器，如熔斷器、 熱繼電器等。
配電電器
用於電能的輸送 和分配的電器。 如低壓斷路器、 隔離器。
執行電器
用於完成某種 動作或傳動功能的 電器，如電磁鐵、 電磁離合器等。
外殼等部分成。
直杆式
分類：按結構分為
單輪旋轉式
旋轉式 雙輪旋轉式
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二、行程開關
行程開關結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。
未撞擊
撞擊
(a)外形圖
(b)示意圖
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二、行程開關
行程開關的選擇
在選擇行程開關時，應根據被控制電路的特點、要 求、生產現場條件和觸點數量等因素進行考慮。 常 用的行程開關有LX19、LX31、LX32、JLXK1等系 列產品。
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1.1.6 繼電器
繼電器是一種利用電流、電壓、時間、溫度 等信號的變化來接通或斷開所控制的電路， 以實現自動控制或完成保護任務的自動電器。
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一、 中間繼電器
中間繼電器和接觸器的結構和工作原理大致相同。 主要區別：
接觸器的主觸點可以通過大電流； 繼電器的體積和觸點容量小，觸點數目多，且只能通過小電流。 所以，繼電器一般用於機床的控制電路中。
常用的直流接觸器有：CZ0、CZ18等系列。
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六、接觸器的圖形和文字元號
KM
KM
KM
KM
線圈
常開（動合）觸頭 常閉（動斷）觸頭
项目一 数控机床电觸頭額定電流 3、輔助觸頭額定電流 4、主觸點和輔助觸點數目 5、吸引線圈額定電壓 6、接通和分斷能力
作用：用於電動機和其他用電設備的電路中，在正
常情況下，它可以分斷和接通工作電流；當電路發
生超載、短路、失壓等故障時，它能自動切斷故障
電路，有效地保護串接於它後面的電器設備；還可
用於不頻繁地接通、分斷負荷的電路，控制電動機
的運行和停止。
分類：
框架式（萬能式）
按結構分為
塑膠外殼式（裝置式）
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二、低壓電器的發展方向
目前正沿著體積小、重量輕、安全可靠、 使用方便的方向發展，大力發展電子化 的新型控制電器，如接近開關、光電開 關、電子式時間繼電器、固態繼電器與 接觸器等以適應控制系統迅速電子化的 需要。
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1.1.2 主令電器
主令電器是用來發佈命令、改變控制系 統工作狀態的電器。
KA
KA KA
線圈
常開觸頭 常閉觸頭
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二、時間繼電器
時間繼電器是從得到輸入信號(線圈通電或斷電)起，經過 一段時間延時後觸頭才動作的繼電器。適用於定時控制。
按工作原理分
空氣阻尼式 電磁式 電動式 電子式等。
按延時方式分
通電延時型 斷電延時型
數控機床中一般由電腦軟體實現時間控制。
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四、交流接觸器
交流接觸器用於遠距離控制電壓至380V，電流至 600A的交流電路，以及頻繁起動和控制交流電動 機的控制電器。 常用的交流接觸器產品，國內有NC3（CJ46）、 CJ12、CJ10X、CJ20、CJX1、CJX2等系列；引 進國外技術生產的有B系列、3TB、3TD、LC—D 等系列。 CJ20系列交流接觸器的主觸點均做成三極，輔助 觸點則為兩動合兩動斷形式。此系列交流接觸器常 用於控制籠型電動機的起動和運轉。
電磁系統 電磁系統由
鐵心 銜鐵 勵磁線圈
等幾部分組成
常用的磁路結構 1-銜鐵 2-鐵心 3-線圈
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觸頭系統
點接觸式: 用於電流不大的場合
結構有
觸頭 分為
橋式 面接觸式:用於電流較大的場合
指式 :適合於觸頭分合次數多、電流大 的場合
主觸頭:用於通斷電流較大的主電路。
輔助觸頭:用於通斷電流較小的控制電路。
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1.1 機床電器的選用與維護
1.2
Z3040搖臂鑽床電氣識圖
1.3
電氣系統基本環節設計
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1.1 數控機床常用低壓電器及選擇
1.1.1 概 述 1.1.2 主令電器 1.1.3 組合開關 1.1.4 低壓斷路器 1.1.5 接觸器 1.1.6 繼電器 1.1.7 保護電器 1.1.8 變壓器及直流穩壓電源
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1.1.1 概 述
對電能的生產、輸送、分配和使用起 控制、調節、檢測、轉換及保護作用的 電工器械稱電器。
工作在交流電壓1200V，或直流電壓 1500V及以下的電路中起通斷、保護、 控制或調節作用的電器產品叫做低壓電 器。
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一、低壓電器的分類
低壓電器的分類 按用途分類
符號 SQ
常開（動合）觸點
SQ
常閉（動斷）觸點
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三、接近開關
接近開關又稱無觸點行程開關，它是一種非接觸型的檢測裝置。
1、作用：可以代替行程開關完成傳動裝置的位移控制和限位保
護，還廣泛用於檢測零件尺寸、測速和快速自動計數以及加工程
式的自動銜接等。
2、特點：工作可靠、壽命長、功耗低、重複定位精度高、靈敏
①欠壓脫扣器 ②過電流脫扣器 ③超載脫扣器 脫扣機構和操作機構是斷路器的機械傳動部件， 當脫扣結構接收到信號後由斷路器切斷電路。
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三、低壓斷路器的圖形符號和文字元號
QF
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四、低壓斷路器的主要技術參數
額定電壓 額定電流 極數 脫扣器型 整定電流範圍 分斷能力 動作時間等
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三、接近開關
5、常用接近開關：主要系列產品有LJ2、LJ6、 LXJ18和35G等系列。 6、接近開關的文字符號及圖形符號
SQ
SQ
a)動合觸點 b)動斷觸點
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1.1.3 組合開關
常用在機床的控制電路中，作為電源的引入 開關或是自我控制小容量電動機的直接起動、 反轉、調速和停止的控制開關等。
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五、低壓斷路器的選用原則
1）根據電氣裝置的要求確定斷路器的類型 2）根據對線路的保護要求確定斷路器的保護形式 3）低壓斷路器的額定電壓和額定電流應大於或等於線路、 設備的正常工作電壓和工作電流 4）低壓斷路器的極限通斷能力大於或等於電路最大短路 電流 5）欠電壓脫扣器的額定電壓等於線路的額定電壓 6）過電流脫扣器的額定電流大於或等於線路的最大負載 電流
觸器線上圈額定電壓85%及以上時應能可靠吸合。
6）接觸器的主觸點和輔助觸點的數量應滿足控制系統的要求。
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交流接觸器按使用類別分為12種，使用類別代號和相應典型用途 舉例如下：
使用類別代 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5a AC-5b AC-6a
典型用途舉例 無感或微感負載、電阻爐 繞線轉子非同步電動機的起動、分斷 籠型電動機的起動、運轉中分斷 籠型電動機的起動、反接制動 控制放電燈的通斷 控制白熾燈的通斷 變壓器的通斷
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八、接觸器的選用
1）控制交流負載應選用交流接觸器，控制直流負載則選用直流
接觸器。 2）接觸器的使用類別應與負載性質相一致。
使用類別
3）主觸點額定電壓應大於或等於負載回路的額定電壓。
4）主觸點的額定電流應大於或等於負載的額定電流。
5）吸引線圈電流種類和額定電壓應與控制回路電壓相一致，接
結構示意圖
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1-動觸頭 2-靜觸頭 3-銜鐵 4-緩衝彈簧 5-電磁線圈 6-鐵心 7-墊氈 8觸頭彈簧 9-滅弧罩 10-觸頭壓力簧片
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五、直流接觸器
直流接觸器與交流接觸器的工作原理相同。結構 也基本相同，不同之處是，鐵心線圈通以直流電， 不會產生渦流和磁滯損耗，所以不發熱。為方便 加工，鐵心由整塊軟鋼製成。為使線圈散熱良好， 通常將線圈繞製成長而薄的圓筒型，與鐵心直接 接觸，易於散熱。
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一、控制按鈕
數控機床上的按鈕站
一般用： 紅色表示停止和急停；綠 色表示起動； 黑色表示點動； 藍色表示複位； 另外還有黃、白等顏色， 供不同場合使用。
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二、行程開關
作用：用來控制某些機械部件的運動行程和
位置或限位保護。
結構：行程開關是由操作機構、觸點系統和
度高、頻率回應快以及適應惡劣的工作環境等。
3、分類：
高頻振盪型
按工作原理分為
電容型 永久磁鐵型
霍爾效應型
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三、接近開關
4、高頻振盪型接近開關
金 屬 體
感 應 頭
高頻 振盪器
整形放大器
交變磁場
信號輸出
無金屬體接近
振盪線圈
金屬體接近
振盪器振盪後，在感應頭的感應面上產生交變磁場，當金屬物體進入高頻振盪器 的線圈磁場（感應頭）時，金屬體內部產生渦流損耗，吸收了振盪器的能量，使 振盪減弱以致停振。振盪與停振兩種不同的狀態，由整形放大器轉換成二進位的 開關信號，從而達到檢測有無金屬物的目的。
二、低壓斷路器的結構和工作原理
釋放彈簧
鎖鉤
超載脫 扣器
過流 脫扣器
欠壓 脫扣器
連杆裝置 銜鐵
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二、低壓斷路器的結構和工作原理
觸點系統和滅弧裝置：用於接通和分斷主電路， 為了加強滅弧能力，在主觸點處裝有滅弧裝置。 脫扣器是斷路器的感測元件，當電路出現故障時， 脫扣器收到信號後，經脫扣機構動作，使觸點分 斷。
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滅弧裝置
作用：用來迅速熄滅主觸點在分斷電路時所產生的 電弧，保護觸點不受電弧灼傷，並使分斷時間縮短。
滅弧措施：
（1）機械滅弧 （2）磁吹滅弧 （3）窄縫滅弧 （4) 柵片滅弧
柵片滅弧 1-熄弧柵片2-觸點3-電弧
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三、接觸器的工作原理
當接觸器的勵磁線圈通電後，在銜鐵氣隙處產 生電磁吸力，使銜鐵吸合。由於主觸點支持件 與銜鐵固定在一起，銜鐵吸合帶動主觸點也閉 合，接通主電路。與此同時，銜鐵還帶動輔助 觸電動作，使動合觸點閉合，動斷觸點斷開。 當線圈斷電或電壓顯著降低時，電磁吸力消失 或變小，銜鐵在複位彈簧的作用下打開，使主、 輔觸電恢復到原來的狀態，把電路切斷。
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時間繼電器的文字符號和圖形符號
KT
KT
a)
b)
c)
KT
KT
KT
KT
KT d)
KT
e)
f)
g)
h)
i)
a) 一般線圈符號 b) 通電延時線圈 c) 斷電延時線圈 d) 延時閉合的動斷觸點 e) 延時斷開的動斷觸點 f) 延時斷開的動合觸點 g) 延時閉合的動斷觸點 h) 暫態動合觸點 i) 暫態動斷觸點
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1.1.5 接觸器
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一、接觸器的用途和分類
用途：用來頻繁接通和斷開電動機或其他負
載主電路。是機床電動機主電路中最重要的
控制電器。
分類：
交流接觸器
接觸器分為
直流接觸器
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二、接觸器的結構
接觸器結構
電磁系統
觸點系統
滅弧裝置
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組合開關有單極、雙極和多極之分。
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組合開關外形圖
由動觸片、靜觸片、轉 軸、手柄、凸輪、絕緣 杆等部件組成。當轉動 手柄時，每層的動觸片 隨轉軸一起轉動，使動 觸片分別和靜觸片保持 接通和分斷。為了使組 合開關在分斷電流時迅 速熄弧，在開關的轉軸 上裝有彈簧，能使開關 快速閉合和分斷。
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組合開關的圖形符號和文字元號
Q
Q
（a）單極
（b）三極
組合開關的 主要參數有
額定電壓 額定電流 有10A、25A、60A等 極數
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1.1.4、低壓斷路器
低壓斷路器又稱自動空氣開關或自動空氣斷 路器，簡稱自動開關。
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一、低壓斷路器的作用及分類