机电技术应用教研室 SC306朱 江机床控制与PLC绪论一.本课程的任务 1.掌握普通机床电气控制系统的结构组成、工作原理、 线路设计及应用; 2.掌握可编程控制器的工作原理、过程和控制程序的编 制方法。二.机床电气控制技术的发展概论 普通机床向数控机床发展；机床拖动方式：单机拖动向多机拖动发展；继电器接触器控制向可编程控制器方向发展；机床电气控制技术时 间 继 电 器各种机床执行电器控制电器+开 关按 钮继 电 器接 触 器行 程 开 关空 气 开 关热 继 电 器可 编 程 序 控 制 器电 机电 磁 阀机械设备一、低压电器定义：在交流额定电压1200V、直流额定1500V级以下的电路中起 通断、保护、控制或调节作用的电器产品。二、分类： 1、按操作方式分 为 ： 手动电器-刀开关、按钮、转换开 关 自动电器-低压断路器、接触器、继电器 2、按用途分 ：低压配电电器-刀开关、低压断路器、熔断 器等；低压控制电器-接触器、继电器、控制器、按钮等。3、按工作原理： 电磁式电器-交直流接触器、电磁式继电 器等； 非电量控制电器-刀开关、行程开关、按钮等第六章 低压电器低压隔离电器：主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频 繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。主要有刀开关、低压断路器等。一一. . 刀开关刀开关刀开关分为单刀、双刀、三刀三种 ，掷向可分为单掷、双掷两种。QQQQ刀开关的缺点是：不宜带负载切断电源， 电源电压消失后，不能自动复原。双掷刀开关单掷刀开关动触点（刀片）静触点（刀座）三刀三刀开关控制手动电路开关控制手动电路M3FU条件：电动机容量不得超过75KW，刀开关的额定电流应大于电动机额定电流的3倍Q3一、分类：单极、双极、三极 二、用途：主要用作电源的引入开关。 三、 图形符号和文字符号：QS 二、组合开关三三. . 熔断器熔断器1、定义熔断器：是利用金属导体为熔体串联于电路中，当过 载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分 断电路的保护电器。实践证明：熔断器对于低压电动机的相间短路、单相短路 故障和过载是简单而有效的保护装置。 2、熔断器结构：由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管 或熔座两部分构成。熔体由易熔的金属材料铅、锌、锡等合金制成；熔管由陶瓷、绝缘钢纸制成。3、熔断器的主要技术参数：1）额定电压：长期工作时和熔断后所能承受的电压。2）额定电流：熔断器在长其工作中，各部件温升不超 过允许温升所能承受的电流值。一般多指熔断体支持件的 额定电流。 3）极限分断能力：指在规定使用条件下，能够可靠分 断的最大短路电流值。4、低压电动机熔断器的选择与维护 (1)熔断器额定电压应符合电动机的运行电压。熔断器的工 作电压与其熔管长度及绝缘强度有关。不能把熔断器用在高 于其额定电压的回路中去，也不能把大熔片装到小溶断管中 去。 (2)熔断器的额定电流应大于电动机回路长期通过的最大 工作电流。其壳体的载流部分和接触部分不会因通过工作电 流而损坏。熔断器的额定电流不得小于熔件的额定电流。 (3)熔断器的极限断路电流应大于流过的最大短路电流。 用以保证切断故障电流时，不致烧毁熔断器。 若多台电机，熔丝的选择按FU表示符号若一台电机，熔丝的选择按式中IfN熔断器熔体额定电流；IS电动机的起动电流；K系数，决定于电动机的起动情况和熔断器特性；K1考虑负载情况的系数，一般情况取 K10.4 ；ISM被保护电路中最大一台电动机(或同时起动的电动机组)的 起动电流； IN(n-1)被保护电路中，除最大一台电动机(或 同时起动的电动机组)以外的其他电动机额定电流之和； 熔体的额定电流的计算：四四. . 断路器断路器 低压断路器 又称自动空气开关 功能：不频繁接通、断开负载电路，并具有故障自动跳闸 功能。 分类：框架式（万能式）大容量；塑壳式 结构：触头+灭弧装置+脱扣机构+操作结构 脱扣：电磁脱扣电压、电流（过流和短路时）、热脱扣一旦发生过载或短路时,过流脱钩器 将吸合而顶开锁钩，将主触头断开 ，从而起到短路保护作用。M3主触点弹簧连杆装置锁钩四四. . 断路器原理断路器原理一旦发生过载或短路时,过流脱钩器 将吸合而顶开锁钩，将主触头断开 ，从而起到短路保护作用。M3主触点弹簧连杆装置锁钩四四. . 断路器原理断路器原理M3主触点弹簧连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁 就被释放而使主触头断开，实现欠 压保护作用。四四. . 断路器原理断路器原理M3主触点弹簧连杆装置一旦电压严重下降或断电时，衔铁 就被释放而使主触头断开，实现欠 压保护作用。四四. . 断路器原理断路器原理DZ20系列塑壳式断容器规格：断路器电气参数选择的一般原则：(1)断路器的额定工作电压大于或等于线路额定电压。(2)断路器的额定电流大于或等于线路计算负载电流。(3)断路器的额定短路通断能力大于或等于线路中可能出 现的最大短路电流，一般按有效值计算。(4) 断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。(5)具有短延时的断路器，若带欠电压脱扣器，则欠电压 脱扣器必须是延时的，其延时时间应大于或等于短路延时 时间。(6)断路器的分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。(7)电动传动机构的额定工作电压等于控制电源电压。电动机保护用断路器的选用计算：电动机保护用断路器可分为两类：1)断路器只作保护而不负担正常操作。2)断路器兼作保护和不频繁操作用。选用原则：(1) Isd = In式中 Isd 长延时电流整定值；IN 电动机额定电流。(2)瞬时整定电流Iin1)保护笼型异步电动机时2)保护绕线转子异步电动机时主令电器：主要在电气线路中用于发布操作命令以接通和分断 控制电路。主要有按钮、位置开关、万能转换开关和主令 控制器等。五五. . 按钮按钮通常用来短时间接通或断开控制 电路的手动电器。动合（常开）触头动断（常闭）触头按钮帽复位弹簧表示符号：SB常开按钮SB常闭按钮SB 复合按钮按钮的额定电流 一般不超过5ASQ常开触头SQ常闭触头SQ复合触头符号行程开关是利用运动部件的撞 击来闭合和切断控制电路的。常开触头常闭触头运动部件结构示意图闭合断开六、行程开关六、行程开关定义：是一种无接触式物体检测装置。又称：无触点行程开关图形符号及文字符号：七、接近开关八、万能转换开关触点号12 3 4 5 6 电磁式低压电器一、定义：利电磁式机构原理工作的低压电器。二、构成：电磁机构+执行机构+灭弧装置 1 电磁机构 结构：固定铁心，衔铁，电磁线圈。（吸引线圈）分类：直动式，拍合式。.1.1 原理：电磁线圈通电后，电磁吸力大于弹性力，使 衔铁闭合。铁心材料：直流电工软铁；交流硅钢片（端面嵌铜短路环克 服交流颤抖声） 电磁吸力：F=4*105B2S（S为铁心磁极截面积） 2、执行机构-触头系统作用：是通过触点的开、闭来通、断电路的 。结构：桥式 ：点接触 面接触 指式：线接触，滚动摩擦，适用于大电流。材料：黄铜指式；银铜合金桥式3 . 灭弧系统 （1）电弧：是指触头在闭合和断开（包括熔体在熔断时 ）的瞬间，都会在触头间隙中由电子流产生弧状的火花， 这种由电气原因造成的火花。 （2）用途：用于熄灭触头分断负载电流时产生的电弧。 （3）电弧种类：交流电弧和直流电弧交流电弧存在交流过零点，电弧易熄灭（4）灭弧原理：迅速拉长电弧 冷却和去游离法 灭弧方法： 机械灭弧法：利 用弹性力、迅速 拉长电弧 缝灭弧法：分割 电弧，并有冷却 作用。如：纵缝 陶土灭弧罩 栅片灭弧法：金 属栅片分割电弧 见图1.1.3磁吹灭弧法：电 磁吸力的作用下 迅速拉长电弧使 用于熄灭直流电 弧。 a）、b）机械性拉长电弧 c）双触点灭弧 d）磁吹灭弧 e）纵缝灭弧 f）金属栅片灭弧 g）纵缝陶土灭弧罩 静触点 2动触点 3引弧角 v1动触点移动速度 v2电弧在磁场力作用下移动速度 三、电磁铁的工作原理电磁线圈通电时产生磁场，使动、静铁心磁化互 相吸引，当动铁心被吸引向静铁心时，与动铁心相连的 动触点也被拉向静触点，令其闭合接通电路。电磁线圈 断电后，磁场消失，动铁心在复位弹簧作用下，回到原 位，并牵动动、静触点，分断电路。 电磁铁的示意图九九. . 交流接触器交流接触器接触器是利用电磁力来接通和断开大电流电路 的一种自动控制电器，它常用在控制电动机的主 电路上。a）外形 b）结构示意图交流接触器的图形及文字符号：交流接触器的结构原理图复位弹簧动铁心线圈静铁心123123主触点动合( 常开)辅助触头动 断 触 点动 合 触 点交流接触器线圈通电后的状态123123动 断 触 点 断 开动 合 触 点 闭 合i主触点闭合辅助触头线圈复位弹簧动铁心静铁心用途：接触器是一种用来频繁接通和 断开交、直流主电路及大容量控制电 路的自动切换电器。它具有低压释放 保护功能，可进行频繁操作，实现远 距离控制，是电力拖动自动控制线路 中使用最广泛的电器元件电动机负载时交流接触器的选用：交流接触器吸引线困电压由控制电路电压而 定。主触头额定电流由下面经验公式计算：式中 Imc 主触头额定电流；PN 被控制的电动机额定功率；K 常数，一般取11.4；UN 电动机的额定电压。实际选择时，接触器的主触头额定电流大于上式计算值。CJTI系列交流接触器CJ12系列交流接触器CJ20系列交流接触器CJ24系列交流接触器CJ40系列交流接触器NCK2系列交流接触器一、定义继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时 间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路 ，以完成控制或保护任务的电器。 二、与接触器的区别继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接 触器只有在一定 的电压信号下动作。继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控 制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A ），且无灭弧装置。 三、分类 按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间 继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。 按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式 等。继电器：十十. . 热继电器热继电器热继电器是利用电流的热 效应而动作的电器，它是 用来保护电动机使之免受 长期过载的危害。热继电器的图形及文字符号KH发热元件将串联在 电动机的主电路中KH常闭触点将串联在电 动机的控制电路中a） 外形 b）结构图 电流整定装置 2主电路接线柱 3复位按钮 4常闭触头 5动作机构 6热元件 31常闭触头接线柱 32公共动触头接线柱 33常开触头接线柱 热继电器的结构原理图发热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧扣板II当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱钩。热继电器的结构原理图发热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧II扣板热继电器的结构原理图发热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧II扣板常闭触点打开从而断开电动机的主电路十一十一. . 中间继电器中间继电器中间继电器的结构和交流接触器基本相同， 只是电磁系统小些，触头个数多些，共有八 对触头，其中四对常开触头，四对常闭触头 ，而且没有主、辅触头之分。触头容量相当 于接触器的辅助触头，其额定电流为5A。中间继电器主要用在控制电路中，起信号传递与转换作用以及同时控制多个电路。线圈KAKA常闭触点常开触点KAKA复合触点中间 继电 器的 图形 符号JZ7系列中间继电器实物图形：JQX-13F小型大功率电磁继电器实物图十二、时间继电器a）外形图 b）结构图 1线圈 2反力弹