数控机床故障诊断与维修 项目一 数控机床常用电气元件 赵 宏 立,1.1.1 概 述,1.1.2 主令电器,1.1 数控机床常用低压电器及选择,1.1.4 低压断路器,1.1.6 继电器,1.1.8 变压器及直流稳压电源,1.1.3 组合开关,1.1.5 接触器,1.1.7 保护电器,1.1.1 概 述,一、低压电器的分类,一、低压电器的分类,二、低压电器的发展方向,目前正沿着体积小、重量轻、安全可靠、使用方便的方向发展，大力发展电子化的新型控制电器，如接近开关、光电开关、电子式时间继电器、固态继电器与接触器等以适应控制系统迅速电子化的需要。,1.1.2 主令电器,一、控制按钮,一、控制按钮,按钮的选择应根据使用场合、控制电路所需触点数目及按钮颜色等要求选用。,一、控制按钮,二、行程开关,二、行程开关,(a)外形图,(b)示意图,二、行程开关,行程开关的选择 在选择行程开关时，应根据被控制电路的特点、要求、生产现场条件和触点数量等因素进行考虑。 常用的行程开关有LX19、LX31、LX32、JLXK1等系列产品。,三、接近开关,三、接近开关,4、高频振荡型接近开关,振荡器振荡后，在感应头的感应面上产生交变磁场，当金属物体进入高频振荡器的线圈磁场（感应头）时，金属体内部产生涡流损耗，吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振。振荡与停振两种不同的状态，由整形放大器转换成二进制的开关信号，从而达到检测有无金属物的目的。,三、接近开关,5、常用接近开关：主要系列产品有LJ2、LJ6、LXJ18和35G等系列。 6、接近开关的文字符号及图形符号,1.1.3 组合开关,常用在机床的控制电路中，作为电源的引入开关或是自我控制小容量电动机的直接起动、反转、调速和停止的控制开关等。,组合开关有单极、双极和多极之分。,组合开关外形图,由动触片、静触片、转轴、手柄、凸轮、绝缘杆等部件组成。当转动手柄时，每层的动触片随转轴一起转动，使动触片分别和静触片保持接通和分断。为了使组合开关在分断电流时迅速熄弧，在开关的转轴上装有弹簧，能使开关快速闭合和分断。,1.1.4、低压断路器,低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，简称自动开关。,一、低压断路器的作用及分类,二、低压断路器的结构和工作原理,二、低压断路器的结构和工作原理,触点系统和灭弧装置：用于接通和分断主电路，为了加强灭弧能力，在主触点处装有灭弧装置。 脱扣器是断路器的感测元件，当电路出现故障时，脱扣器收到信号后，经脱扣机构动作，使触点分断。 欠压脱扣器 过电流脱扣器 过载脱扣器 脱扣机构和操作机构是断路器的机械传动部件，当脱扣结构接收到信号后由断路器切断电路。,三、低压断路器的图形符号和文字符号,四、低压断路器的主要技术参数,五、低压断路器的选用原则,1）根据电气装置的要求确定断路器的类型 2）根据对线路的保护要求确定断路器的保护形式 3）低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路、 设备的正常工作电压和工作电流 4）低压断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流 5）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压 6）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流,1.1.5 接触器,一、接触器的用途和分类,二、接触器的结构,电磁系统,触点系统,灭弧装置,接触器结构,三、接触器的工作原理,四、交流接触器,1-动触头 2-静触头 3-衔铁 4-缓冲弹簧 5-电磁线圈 6-铁心 7-垫毡 8触头弹簧 9-灭弧罩 10-触头压力簧片,结构示意图,五、直流接触器,直流接触器与交流接触器的工作原理相同。结构也基本相同，不同之处是，铁心线圈通以直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。为方便加工，铁心由整块软钢制成。为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒型，与铁心直接接触，易于散热。 常用的直流接触器有：CZ0、CZ18等系列。,六、接触器的图形和文字符号,七、接触器的主要技术参数,1、额定电压 2、主触头额定电流 3、辅助触头额定电流 4、主触点和辅助触点数目 5、吸引线圈额定电压 6、接通和分断能力,八、接触器的选用,1）控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器。 2）接触器的使用类别应与负载性质相一致。 3）主触点额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。 4）主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。 5）吸引线圈电流种类和额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠吸合。 6）接触器的主触点和辅助触点的数量应满足控制系统的要求。,交流接触器按使用类别分为12种，使用类别代号和相应典型用途 举例如下：,使用类别,1.1.6 继电器,继电器是一种利用电流、电压、时间、温度 等信号的变化来接通或断开所控制的电路， 以实现自动控制或完成保护任务的自动电器。,一、 中间继电器,中间继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别： 接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于机床的控制电路中。,二、时间继电器,时间继电器是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过 一段时间延时后触头才动作的继电器。适用于定时控制。,数控机床中一般由计算机软件实现时间控制。,时间继电器的文字符号和图形符号,一般线圈符号 b) 通电延时线圈 c) 断电延时线圈 d) 延时闭合的动断触点 e) 延时断开的动断触点 f) 延时断开的动合触点 g) 延时闭合的动断触点 h) 瞬时动合触点 i) 瞬时动断触点,1.1.7 保护电器,热继电器,热继电器,热继电器,热继电器工作原理：发热元件接入电机主电路， 若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的 下层膨胀系数大，使其弯曲，推动导板运动， 常闭触点断开。,热继电器主要参数及常用型号,常用的热继电器有JR0、JR14、JR15、JR16、R20等系列。热继电器的基本技术数据可查阅有关资料。,热继电器的选择 1）根据实际要求确定热继电器的结构类 2）根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号、热元件的电流等级和整定电流。,电流继电器,根据输入电流大小而动作的继电器。 使用时，电流继电器的线圈和被保护的设备串联，其线圈匝数少而线径粗、阻抗小、分压小，不影响电路正常工作。,a)过电流继电器线圈 b)欠电流继电器线圈 c)动合触点 d)动断触点,电压继电器,根据输入电压大小而动作的继电器。 使用时，电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而线径细。,电压继电器分,过电压继电器：起过电压保护作用 欠电压继电器：起欠电压保护作用 零电压继电器：起零电压保护作用,熔断器,用于低压线路中的短路保护。 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。,FU,熔断器的选择,1.根据线路的要求、使用场合和安装条件选择熔断器类型。 2.熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。 3.熔断器额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。 4.熔体额定电流的选择 1）电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两极熔体额定电流的比值不小于1.6 ：1。 2）用于电炉、照明等电阻性负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于电路的工作电流。 3）保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算： IfN（1.52.5）IN 式中：IfN-熔体额定电流；IN-电动机额定电流 4）保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：IfN（1.52.5）INmax+ IN,灭弧器(阻容吸收装置）,用途：消除交流电路中感性负载如：接触器等通断操作中的接点火花干扰。 结构：由一个电阻和一个电容串联而成。 分类：分为单相和三相。,1.1.8 变压器及直流稳压电源,变压器,作用：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。 1、机床控制变压器 适用于50HZ60HZ，输入电压 不超过交流600V的电路，常作为 各类机床机械设备中一般电器的 控制电源和步进电动机驱动器， 局部照明及指示灯的电源。,2、三相变压器 在三相交流系统中，三相电压的变换一般采用三相变压器来实现。 在数控机床中三相变压器主要是给伺服系统供电。,变压器,3、变压器的选择 机床常用控制变压器型号有：JBK系列，BK系列等。 变压器主要参数有：初级电压；次级电压。 1）根据实际负载情况选择初级额定电压U1，再选择次级额定电压U2，U3。 2）根据实际负载情况，确定各次级绕组额定电流I1、I2，一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。 3）次级额定容量由总容量确定。总容量算法：P2=U2I2+U3I3+U4I4+,变压器,直流稳压电源,功能：将非稳定交流电源变成稳定直流电源。在数控机床电气控制系统中，为驱动器控制单元，直流继电器，信号指示灯等提供直流电源。,图形符号及文字符号：,1、开关电源 被称作高效节能电源。 GZM-U40型开关电源的外观图。 主要参数：输入AC电压；输入频率；冷态冲击电流；保护方式；启动上升保持时间；安全标准；输出电压调整；纹波噪声；效率等。,直流稳压电源,直流稳压电源,2、一体化电源 是采用外壳传导冷却方式的AC/DC开关电源。4NIC系列电源的型号含义： 外形图：,3、直流稳压电源的选择 选择时主要考虑： 电源的输出功率，输出路数。 电源的尺寸。 电源的安装方式和安装孔位。 电源的冷却方式。 电源在系统中的位置及走线。 环境条件。 绝缘强度。 电磁兼容性。,直流稳压电源,1.2.1 电气原理图,1.2.2 电器元件布置图,1.2 机床电气控制系统识图,1.2.3 电气安装接线图,1.2.4 电气识图方法与步骤,1.2.1 电气原理图,电气控制系统图：指根据国家电气制图标准，用规定的电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器件的连接关系的电气工程图。 电气控制系统图包括： 1、电气原理图 2、电器元件布置图 3、电气安装接线图 电气原理图：表示电流从电源到负载的传送情况和各电气元件的动作原理及相互关系，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况。,一、文字符号和图形符号,1、文字符号 用来表示电气设备、装置、元器件的名称、功能、状态和特征的字符代码。例如， FR表示热继电器。 2、图形符号 用来表示一台设备或概念的图形、标记或字符。例如，“”表示交流，表示电阻等。 国家电气图用符号标准GB/T4728规定了电气简图中图形符号的画法，该标准及国家电气制图标准GB/T6988于1997年1月1日正式开始执行。,二、电气原理图绘制原则,主电路用粗线条画在左边；控制电路用细线条画在右边 。 电器元件，采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。 需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。 同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字符号的下标，如KM1、KM2等。 所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。 控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。,二、电气原理图绘制原则,电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方，相序自上而下排列。中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接。控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。 当图形垂直放置时，各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制。当图形为水平放置时以“上闭下开” 绘制。,电气原理图,三、图区的划分,在图样的下方沿横坐标方向划分图区，并用数字编号。