数控机床电气控制

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熔断器的图形符号及文字符号如图所示。 选择熔断器时主要是
选择熔断器的类型、额定 电压、额定电流及熔体的 额定电流。
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熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工 作的电路额定电压，额定电流必须等于或高于熔 断器工作的电路额定电流。
电路保护用熔断器熔体的额定电流，基本上 可按电路的额定负载电流来选择。
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v本章的能力要求:
通过本章的学习，要求读者具有正确选用 机床常用电器的能力、分析机床控制电路基本 环节的能力和看懂电气控制原理图的能力。
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第一节 机床常用电器的选择
一、开关电器 1.刀开关
主要用于接通和切断长期工作设备的电源 及不经常起动及制动、容量小于7.5kW的异步 电动机。
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刀开关分单极、双极和三极。刀开关在电 气原理图中的图形及文字符号如图所示。
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按钮图形和文字符号如图所示。
按钮选择的主要依据是使用场所、所需要的 触头数量、种类及颜色。
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2.限位开关
限位开关又称位置开关，其作用是将机械位 移转换成电信号，使电动机运行状态发生改变， 即按一定行程自动停车、反转、变速或循环。用 来控制机械运动或实现安全保护。
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限位开关的图形符号和文字符号如图所示。 目前国内生产的限位开关
每个按钮中触点的形式和数量可按需要装 配成1常开、1常闭到6常开、6常闭形式。
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指示灯按钮内可装入信号灯显示信号，紧 急式按钮装有蘑菇形钮帽，以便于紧急操作；另 外，还有旋钮式、钥匙式按钮。
一般使用时用红色表示停止按钮，绿色表示 起动按钮。
常用的按钮种类有LA2、LA18、LA19 、 LA20、LA25等系列。
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4）元器件和设备的可动部分在图中通常均以自 然状态画出。所谓自然状态是指各种电器在没有 通电和外力作用时的状态。对于接触器、电磁式 继电器等是指其线圈未加电压，而对于按钮、限 位开关等，则是指其尚未被压合。
5）在原理图中，有直接电联系的交叉导线的连 接点，要用黑圆点表示。无直接电联系的交叉导 线，交叉处不能画黑圆点。
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1.中间继电器
中间继电器其主要用途是当其他电器的触点 数量或触点容量不够时，可借助中间继电器来增 加它们的触点数量或触点容量，起到中间信号的 转换和放大作用。
中间继电器的图形符号和文字符号如图所示。
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常用的中间继电器有JZ7、JZ8等系列。适用 于交流电压380V、电流5A以下的控制电路。
6）在原理图中，无论是主电路还是辅助电路， 各电气元件一般应按动作顺序从上到下，从左到 右依次排列，可水平布置或垂直布置。
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2. 图面区域的划分
图面分区时，竖边从上到下用拉丁字母，横 边从左到右用阿拉伯数字分别编号。分区代号用 该区域的字母和数字表示。图区横向编号下方的 “电源开关及保护”……等字样，表明它对应的 下方元件或电路的功能，以便于理解全电路的工 作原理。
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1. 绘制电气原理图的基本规则
1）电气原理图一般分为主电路、控制电路、辅助 电路，主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通 过的路径，控制电路是由接触器、继电器的吸引线 圈和辅助触点以及热继电器、按钮的触点等组成， 辅助电路包括照明灯、信号灯等电器元件。控制电 路、辅助电路中通过的电流较小。一般主电路用粗 实线表示，画在左边（或上部）；辅助电路用细实 线表示，画在右边（或下部）。
v本课程主要的知识点：
（1）机床常用电器特点、原理及选用 （2）机床控制线路的基本环节的分析方法 （3）典型普通机床电气控制线路的特点与原理 （4）机床电气控制线路的设计方法和步骤 （5）可编程序控制器的工作原理 （6）可编程序控制器的指令与实际应用 （7）数控系统与伺服驱动系统的原理 （8）典型数控机床电气控制系统的原理 1
PN IC =
KUN
K =1～1.4
接触器线圈的电流种类（交流和直流两种）和
电压等级应与控制电路相同。
触点数量和种类应满足主电路和控制电路的
要求 。
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五、继电器
继电器是一种根据电量参数（电压、电流）或 非电量参数（时间、温度、压力等）的变化自动 接通或断开控制电路，以完成控制或保护任务的 电器。
变压器的选择是依据变压器的额定值
P = KΣPi
K=1.1～1.25 44
七、直流稳压电源（开关电源）
直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源 变成稳定直流电源。
选择开关电源时需要考虑电源的输出电压路
数、电源的尺寸、环境条件等条件。
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第二节 机床电气原理图的画法及阅读方法 一、电气原理图的画法
电气原理图是为了便于阅读和分析控制线 路，根据简单清晰的原则，采用电气元件展开 的形式绘制成的表示电气控制线路工作原理的 图形。
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二、主令电器
控制系统中，主令电器是一种专门发布命 令、直接或通过电磁式电器间接作用于控制电 路的电器，常用来控制电力拖动系统中电动机 的起动、停车、调速及制动等。
常用的有控制按钮、限位开关、万能转换 开关等。
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1．控制按钮
在控制电路中发出手动指令远距离控制 其他电器，再由其他电器去控制主电路或转 移各种信号，也可以直接用来转换信号电路 和电器联锁电路等。
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刀开关选择：
（1）其额定电流要大于电动机额定电流的三倍。 （2）根据电源种类、电压等级、所需级数及使 用场合。
目前生产的产品常用型号系列有HD和HS等。
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2．组合开关
在机床电气控制中主要用作电源开关，不带 负载接通或断开电源，供转换之用；也可以直接 控制5kW以下的异步电动机的起动、停止等， 组合开关不适于频繁操作的场所使用。
开关的额定电流一般取电动机额定电流的 1.5～2.5倍。
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组合开关的图形符号和文字符号如图所示。
主要根据电源种类、电压等级、所需触头数 及电动机容量进行选用。
组合开关的常用产品有HZ5、HZ10系列。
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3．低压断路器(自动空气开关)
它常作为不频繁接通和断开电路的总电源开 关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或 欠压故障时能自动切断电路，有效地保护串接在 它后面的电器设备。
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2）在原理图中，各电器元件不画实际的外形图， 而采用国家规定的统一标准来画，文字符号也要 符合国家标准。属于同一电器的线圈和触点，都 要用同一文字符号表示。当使用相同类型电器时， 可在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分。 3）同一电器的各个部件可以不画在一起，但必 须采用同一文字符号标明。若有多个同一种类的 电器元件，可在文字符号后加上数字序号，如 KM1、KM2。
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4．速度继电器
速度继电器又称为反接制动继电器。它主要 用于笼型异步电动机的反接制动控制电路中，当 反接制动的转速下降到接近零时能自动地及时切 断电源。
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速度继电器的图形符号和文字符号如图所示。
机床上常用的速度继电器有JY1型和JFZ0型 两种。
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六、控制变压器
变压器是一种将某一数值的交流电压变换成 频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。
v学习本课程应达到的能力：
（1）正确选用机床常用电器的能力 （2）分析机床控制电路基本环节的能力 （3）具有对不太复杂的机床控制电路的设计能力 （4）分析可编程控制器的工作原理的能力 （5）能根据生产工艺过程和控制要求正确编制 PLC程序的能力 （6）分析数控机床电气控制系统的能力
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第一章 机床控制线路的基本环节
常用万能转换开关有LW5和LW6系列。
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4. 脚踏开关
脚踏开关是一种特定形式的微动开关，它是 将脚踏板和微动开关组合在一起的控制电器。脚 踏开关电气图形及文字符号如图所示。
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三、熔断器
当电路发生短路或严重过载时，熔断器的熔 体自身发热而熔断，从而分断电路的电器。熔断 器主要用于短路保护。
熔断器一般由熔体和底座等组成。 熔断器的类型分为瓷插（插入）式、螺旋式 和封闭管式三种。
23ຫໍສະໝຸດ Baidu
接近开关图形与文字符号如图所示。
其主要系列型号有LJ2、LJ6、LXJ6、XJ18 和 3SG、LXT3等。
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接近开关的选用主要从以下几方面考虑： 1) 因价格高，仅用于工作频率高，可靠性及精度 要求均较高的场合。 2) 按动作距离要求选择型号、规格。
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3．万能转换开关
万能转换开关是一种多档式、控制多回路的 主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、 电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压 表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的 电动机。
有LXK3、3SE3、LX19、 LX32、JL33等系列。其中， 3SE3系列为引进西门子公司技 术生产的，该系列开关额定电 压为500V，额定电流为10A。
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在实际应用中，限位开关的选择主要从以下 几方面考虑： 1) 根据机械位置对开关的要求； 2) 根据控制对象对开关触点数目的要求。
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接近开关(无触点式限位开关) 有一对常开、 常闭触头。它不仅能代替有触头限位开关来完 成行程控制和限位保护，还可以用于高频记数、 测速、液面控制、零件尺寸检测、加工程序的 自动衔接等场合。
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(1) 塑料外壳式断路器 机床常用的DZl0、DZl5、DZ5－20、DZ5－
50等系列塑料外壳式断路器（以下简称断路器）， 适用于交流电压500V以下和直流电压220V以下的 电路，作不频繁地接通和断开电路用。
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(2) 小型断路器 小型断路器主要用于照明配电系统和控制
回路。机床常用DZ30－32、DZ47－60等系列的 小型断路器。
其主要用于交流50Hz/60Hz，单极230V，二、 三、四极400V线路的过载、短路保护，同时也可 以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线 路。
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低压断路器电气图形及文字符号如图所示。
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低压断路器的选择：
1）额定电压和额定电流应不小于电路的正常工 作电压和工作电流。
2）各脱扣器的整定： ①热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机的额 定电流或负载额定电流相等； ②失压脱扣器的额定电压等于主电路额定电压； ③电流脱扣器（过电流脱扣器）的整定电流应大 于负载正常工作时的尖峰电流，对于电机负载， 通常按起动电流的1.7倍整定。
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接触器的图形符号及文字符号如图所示。
选择交流接触器时主要考虑主触点的额定电 压、额定电流、辅助触点的数量与种类、吸引线 圈的电压等级、操作频率等。
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交流接触器的额定电压（指主触点的额定电 压）一般为500V或380V两种，应大于或等于负载 电路的电压。
接触器的额定电流（指主触点的额定电流） 应大于或等于被控回路的额定电流。
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四、接触器
接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负 载的主电路(如电动机)的自动控制电器。
接触器种类分为直流、交流两种，机床上应用 最多的是交流接触器。目前我国常用的交流接触 器主要有：CJ20、CJX1、CJX2、CJ12和CJ10等 系列，引进德国BBC公司制造技术生产的B系列， 德国SIEMENS公司的3TB系列等。
第一节 机床常用电器的选择（课时4） 第二节 机床电气原理图的画法及阅读方法（课时1） 第三节 三相异步电动机的起动（课时2） 第四节 三相异步电动机的运行（课时1） 第五节 三相异步电动机的制动（课时1） 第六节 电动机保护（课时1）
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v本章重点：
(1)低压电器的结构、工作原理。 (2)控制线路的基本环节的工作原理、分析方 法。
时间继电器的图形符号和文字符号如图所示。
选择时应考虑：延时触点的延时方式、数目。
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3．热继电器
利用热继电器进行过载保护。 热继电器的图形符号和文字符号如图所示。
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热继电器由于其热惯性，当电路短路时不能 立即动作切断电路。因此，不能用作短路保护。
常用的热继电器有JR0、JR10系列。 热继电器的整定电流一般应调节到与电动机额 定电流相等，以便更好地起到过载保护作用。 当热继电器通过的电流为其整定电流的20％时， 在一定时间动作。
中间继电器主要依据被控制电路的电压等级， 触点的数量、种类及容量来选用。
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2．时间继电器
从得到输入信号起，需经过一定的延时后才 能输出信号的继电器称为时间继电器。
时间继电器有通电延时型和断电延时型两种。 通电延时时间继电器是线圈通电，触点延时动作； 断电延时时间继电器是线圈断电，触点延时动作。
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电动机回路中作短路保护时，对于单台直接 起动电动机，应按下式计算：
Ifu=（1.5～2.5）IN IIN —— 电动机的额定电流。 对于多台直接起动电动机，应按下式计算：
Ifu=（1.5～2.5）Inmax+∑IN INmax—— 功率最大的一台电动机额定电流。 ∑IN —— 其余电动机额定电流之和。