机床电气自动控制教案.doc

第一节 机床电气自动控制机床是机械制造行业最主要的生产设备，电动机是工业生产中使用最广的动力机。各种不同的生产过程对电动机提出了启动、停止（包括制动急停）、换向、调速及其保护等诸方面的控制要求。“机床电气控制技术”是以机床为主要媒介来研究电动机控制技术的一门课程。本课程的课程体系如下：第二节 常用电工工具和电工仪表电工常用工具分为通用工具、线路安装工具和设备装修工具三大类。通用工具是指电工在工作中经常都会用到的工具。1、验电器它是用来判断电气设备或线路上有无电源存在的器具。分为低压和高压两种。（1）低压验电器的使用方法1）必须按照图1所示方法握妥笔身，并使氖管小窗背光朝向自己，以便于观察。(a)笔式 (b) 螺钉旋具式图1 低压验电笔握法2）为防止笔尖金属体触及人手，在螺钉旋具试验电笔的金属杆上，必须套上绝缘套管，仅留出刀口部分供测试需要。3）验电笔不能受潮，不能随意拆装或受到严重振动。4）应经常在带电体上试测，以检查是否完好。不可靠的验电笔不准使用。5）检查时如果氖管内的金属丝单根发光，则是直流电；如果是两根都发光则是交流电。（2）高压验电器的使用方法1）使用时应两人操作，其中一人操作，另一个人进行监护。2）在户外时，必须在晴天的情况下使用。3）进行验电操作的人员要戴上符合要求的绝缘手套，并且握法要正确。如图2所示。图2 高压验电器握法4）使用前应在带电体上试测，以检查是否完好。不可靠的验电器不准使用。高压验电器应每六个月进行一次耐压试验，以确保安全。2、钢丝钳（1）各部分作用各部位位置及握法如图3所示。1）钳口：用来弯绞或钳夹导线线头。2）齿口：用来固紧或起松螺母。3）刀口：用来剪切导线或剖切软导线的绝缘层。4）铡口：用来铡切钢丝和铅丝等较硬金属线材。（a）构造 （b）握法1钳口 2齿口 3刀口 4铡口 5绝缘管 6钳柄 7钳头图3 钢丝钳（2）钳柄上必须套有绝缘管。使用时的握法如图3b所示（3）钳头的轴销上应经常加机油润滑。3 尖嘴钳尖嘴钳头部尖细、适用于在狭小空间操作。主要用于切断较小的导线、金属丝、夹持小螺钉、垫圈、并可将导线端头弯曲成型。如下图所示。断线钳又名斜口钳、偏嘴钳，专门用于剪断较粗的电线或其它金属丝，其柄部带有绝缘管套。如图所示。 图尖嘴钳图斜口钳4、活络扳手活络扳手的钳口可在规格范围内任意调整大小，用于旋动螺杆螺母，其结构下图(a)所示。图活络扳手(a)构造(b)扳大螺母握法(c)扳较小螺母握法活络扳手规格较多，电工常用的有150mm19mm、200mm24mm、250mm30mm等几种，前一个数表示体长，后一个数表示扳口宽度。扳动较大螺杆螺母时，所用力矩较大，手应握在手柄尾部，如图(b)所示。扳动较小螺杆螺母时，为防止钳口处打滑，手可握在接近头部的位置，且用拇指调节和稳定螺杆，如图(c)所示。使用活络扳手旋动螺杆螺母时，必须把工件的两侧平面夹牢，以免损坏螺杆螺母的棱角。使用活络扳手不能反方向用力，否则容易扳裂活络扳唇，不准用钢管套在手柄上作加力杆使用，不准用作撬棍撬重物，不准把扳手当手锤，否则将会对扳手造成损坏。5、螺钉旋具俗称起子、螺丝刀，用来拧紧或旋下螺钉。电工不能使用金属杆直通柄顶的螺钉旋具（俗称通芯螺丝刀）。应在金属杆上加套绝缘管。有十字和一字起之分.6、电工刀的使用方法电工刀是用来切割或剖削的常用电工工具。（1）使用时刀口应朝外进行操作。用完后应随即把刀身折入刀柄内。（2）电工刀的刀柄结构是没有绝缘的，不能在带电体上使用电工刀进行操作避免触电。（3）电工刀的刀口应在单面上磨出呈圆弧状的刃口。在剖削绝缘导线的绝缘层时，必须使圆弧状刀面贴在导线上进行切割，这样刀口就不易损伤线芯。7、电工皮夹是电工用来盛装随身携带最常用工具的器具。形状如图4所示。使用时用皮带系结在腰间。图4 电工工具夹8.万用表的使用方法万用表能测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等，有的还可以测量功率、电感和电容等，是电工最常用的仪表之一。1、500型机械万用表的基本结构及外形万用表主要由指示部分、测量电路和转换装置三部分组成。指示部分通常为磁电式微安表，俗称表头；测量部分是把被测的电量转换为适合表头要求的微小直流电流，通常包括分流电路、分压电路和整流电路；不同种类电量的测量及量程的选择是通过转换装置来实现的。万用表的外形如下图2、万用表的使用方法（1）端钮（或插孔）选择要正确 红色表笔连接线要接到红色端钮上（或标有“+”号插孔内），黑色表笔的连接线应接到黑色端钮上（或接到标有“”号插孔内），有的万用表备有交直流2500伏的测量端钮，使用时黑色测试棒仍接黑色端钮（或“”的插孔内），而红色测试棒接到2500伏的端钮上（或插孔内）。（2）转换开关位置的选择要正确根据测量对象将转换开关转到需要的位置上。如测量电流应将转换开关转到相应的电流档，测量电压转到相应的电压档。有的万用表面板上有两个转换开关，一个选择测量种类，另一个选择测量量程。使用时应先选择测量种类，然后选择测量量程。（3）量程选择要合适根据被测量的大致范围，将转换开关转至该种类的适当量程上。测量电压或电流时，最好使指针在量程的二分之一到三分之二的范围内，读数较为准确。（4）正确进行读数在万用表的标度盘上有很多标度尺，它们分别适用于不同的被测对象。因此测量时，在对应的标度尺上读数的同时，也应注意标度尺读数和量程档的配合，以避免差错。（5）欧姆档的正确使用1）选择合适的倍率档测量电阻时，倍率档的选择应以使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，指针越接近标度尺的中间，读数越准确，越向左，刻度线越挤，读数的准确度越差。2）调零测量电阻之前，先机械调零.再将两根测试棒碰在一起，同时转动“调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆标度尺的零位上，这一步骤称为欧姆档调零。每换一次欧姆档，测量电阻之前都要重复这一步骤，从而保证测量准确性。如果指针不能调到零位，说明电池电压不足需要更换。3）不能带电测量电阻测量电阻时万用表是由干电池供电的，被测电阻决不能带电，以免损坏表头。在使用欧姆档间隙中，不要让两根测试棒短接，以免浪费电池。（6）注意操作安全1）在使用万用表时要注意，手不可触及测试棒的金属部分，以保证安全和测量的准确度。2）在测量较高电压或较大电流时，不能带电转动转换开关，否则有可能使开关烧坏。3）万用表用完后最好将转换开关转到交流电压最高量程档，此档对万用表最安全，以防下次测量时疏忽而损坏万用表。4）当测试棒接触被测线路前应再作一次全面的检查，看一看各部分位置是否有误。9兆欧表的使用方法俗称摇表，是用来测量大电阻和绝缘电阻的，它的计量单位是兆欧（M），故称兆欧表。兆欧表的种类有很多，但其作用大致相同，常用ZC11型兆欧表的外形如图16所示。图兆欧表的外形1、兆欧表选用规定兆欧表的电压等级应高于被测物的绝缘电压等级。所以测量额定电压在500V以下的设备或线路的绝缘电阻时，可选用500V或1000V兆欧表；测量额定电压在500V以上的设备或线路的绝缘电阻时，应选用10002500V兆欧表；测量绝缘子时，应选用25005000V兆欧表。一般情况下，测量低压电气设备绝缘电阻时可选用0200M量程的兆欧表。2、绝缘电阻的测量方法兆欧表有三个接线柱，上端两个较大的接线柱上分别标有“接地”（E）和“线路”（L），在下方较小的一个接线柱上标有“保护环”（或“屏蔽”）（G）。（1）线路对地的绝缘电阻将兆欧表的“接地”接线柱（即E接线柱）可靠地接地（一般接到某一接地体上），将“线路”接线柱（即L接线柱）接到被测线路上，如图17a所示。连接好后，顺时针摇动兆欧表，转速逐渐加快，保持在约120转/分后匀速摇动，当转速稳定，表的指针也稳定后，指针所指示的数值即为被测物的绝缘电阻值。实际使用中，E、L两个接线柱也可以任意连接，即E可以与接被测物相连接，L可以与接地体连接（即接地），但G接线柱决不能接错。（a）测量线路的绝缘电阻 （b）测量电动机绝缘电阻（c）测量电缆绝缘电阻图17 兆欧表的接线方法（2）测量电动机的绝缘电阻将兆欧表E接线柱接机壳（即接地），L接线柱接到电动机某一相的绕组上，如图17b所示，测出的绝缘电阻值就是某一相的对地绝缘电阻值。（3）测量电缆的绝缘电阻测量电缆的导电线芯与电缆外壳的绝缘电阻时，将接线柱E与电缆外壳相连接，接线柱L与线芯连接，同时将接线柱G与电缆壳、芯之间的绝缘层相连接，如图17c所示。3、使用注意（1）使用前应作开路和短路试验。使L、E两接线柱处在断开状态，摇动兆欧表，指针应指向“”；将L和E两个接线柱短接，慢慢地转动，指针应指向在“0”处。这两项都满足要求，说明兆欧表是好的。（2）测量电气设备的绝缘电阻时，必须先切断电源，然后将设备进行放电，以保证人身安全和测量准确。（3）兆欧表测量时应放在水平位置，并用力按住兆欧表，防止在摇动中晃动，摇动的转速为120转/分钟。（4）引接线应采用多股软线，且要有良好的绝缘性能，两根引线切忌绞在一起，以免造成测量数据的不准确。（5）测量完后应立即对被测物放电，在摇表的摇把未停止转动和被测物未放电前，不可用手去触及被测物的测量部分或拆除导线，以防触电。第三节 异步电动机的应用异步电动机具有结构简单，制造容易，价格低廉,运行可靠，维护方便，效率高等优点，与同容量的直流电动机相比，异步电动机的质量约为直流电动机的1/3。一异步电动机的结构、类型及工作原理(一) 异步电动机的结构主要由两部分组成：静止的定子和旋转的转子。定子与转子之间，留有相对运动所必需的空隙。.1定子 由定子铁芯、定子绕组、机座及端盖等组成。A定子铁芯 在铸铁制成的机座内，用0.5mm的硅钢片冲片叠压而成的圆筒形铁芯，铁芯的内圆上有均匀分布的槽，用来安放三相对称绕组。定子铁心的冲片上涂有绝缘漆保证绕组与铁芯之间均具有良好的绝缘，减少涡流损耗。B定子绕组 定子绕组是一个三相对称绕组，由三个完全相同的绕组组成，每一个绕组为一相，三相绕组在空间相差120度的电角度，每一相绕组的两端分别用u1u2、v1v2、w1w2表示。根据电动机额定电压及三相电源电压的具体情况，三相绕组可以接成星形或三角形。 2、转子 转子铁心和转子绕组组成。A转子铁心 作用和定子铁心一样，作为电动机磁路一部分，另一部分用以安放转子绕组，转子铁心也是用0.5mm的硅钢片叠压而成，固定在转轴上。B转子绕组 作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为笼式转子和绕线式转子。（1）笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。 特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。 三相异步电动机的其它附件 1、端盖：支撑作用。 2、轴承：连接转动部分与不动部分。 3、轴承端盖：保护轴承。 4、风扇：冷却电动机。 （二）异步电动机的分类：1、按三相异步电动机的转子结构形式：可分为鼠笼式电动机和绕线式电动机。2、按三相异步电动机的防护型式:可分为开启式（IP11）三相异步电动机、防护式三相异步电动机（IP22及IP23）、封闭式三相异步电动机（IP44）、防爆式三相异步电动机。 a开启式（IP11）：价格便宜，散热条件最好，由于转子和绕组暴露在空气中，只能用于干燥、灰尘很少又无腐蚀性和爆炸性气体的环境。 b 防护式（IP22及IP23）：通风散热条件也较好，可防止水滴、铁屑等外界杂物落入电动机内部，只适用于较干燥且灰尘不多又无腐蚀性和爆炸性气体的环境。 c封闭式（IP44）：适用于潮湿、多尘、易受风雨侵蚀，有腐蚀性气体等较恶劣的工作环境，应用最普遍。3、按三相异步电动机的通风冷却方式:可分为自冷式三相异步电动机、自扇冷式三相异步电动机、他扇冷式三相异步电动机、管道通风式三相异步电动机。4、按三相异步电动机的安装结构形式:可分为卧式三相异步电动机、立式三相异步电动机、带底脚三相异步电动机、带凸缘三相异步电动机。5、按三相异步电动机的绝缘等级:可分为E级、B级、F级、H级三相异步电动机。6、按工作定额:可分为连续三相异步电动机、断续三相异步电动机、间歇三相异步电动机。（三）三相异步电动机的工作原理当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。/show/Z6pAWRj4ZoBletjo.html二、三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Temf（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。三、三相异步电动机的启动从三相异步电动机的机械特性曲线可知，电动机启动必须具备一些要求：一、异步电动机启动时的要求1、电动机有足够大的启动转矩。（启动力矩大于静止时的负载转矩）2、一定大小启动转矩前提下，启动电流越小越好。3、启动所需设备简单，操作方便。4、启动过程中功率损耗越小越好。二、鼠笼式异步电动机的启动a直接启动b降压启动（一）直接启动即启动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压。三相异步电动机直接启动的条件（满足一条即可）1、容量在7.5KW以下的电动机均可采用。2、电动机在启动瞬间造成的电网电压降不大于电源电压正常值的10%，对于不常启动的电动机可放宽到15%。3、可用经验公式粗估电动机是否可直接启动优点：所需启动设备简单，启动时间短，启动方式简单、可靠，所需成本低。缺点：对电动机及电网有一定冲击（二）降压启动即在电动机启动时降低定子绕组上的电压，启动结束时加额定电压的启动方式。降压启动能起到降低电动机启动电流目的，但由于转矩与电压的平方成正比，因此降压启动时电动机的转矩减小较多，故只适用于空载或轻载启动。n 自耦变压器（亦称补偿器）降压启动n 星三角（Y）降压启动n 延边三角形启动n 电阻（或电抗）降压启动1、自耦变压器（亦称补偿器）降压启动（1）接线：自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。（2）特点：设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2= U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小，又因为I1= I2/K，则电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。因电压降低了1/K倍，转矩降为1/K2倍。自耦变压器副边有23组抽头，如二次电压分别为原边电压的80 %、60%、40%。优点：可按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，定子绕组采用Y或。缺点：设备体积大，投资较贵。2、星三角（Y ）降压启动（1）接线：启动时先将定子接成星形，启动完再接成。（2）正常运行 启动定子接成 定子接成Y相电压U =线电压U1N 相电压UY= U1N= U相电流I= 线电流IS 相电流IY = I = IS= IS（故启动电流为直接采用接法启动电流的1/3）由于转矩与电压的平方成正比，启动转矩只有接法直接启动时1/3。优点：设备简单，价格低。缺点：只用于正常运行时为 接法，降压比固定，有 时不能满足启动要求。3、延边三角形启动即启动时将电动机一部分定子绕组接成Y形，另一部分接形。特点：启动是，每相绕组所承受的电压，比接成全星形接法时大，启动转矩较大，但绕组结构较复杂，应用受限制。4、电阻（或电抗）降压启动对容量不很大的鼠笼异步电动机可采用在启动时给定子电路中串联降压电阻（或电抗器）的办法来启动电动机，待电动机启动结束时再将电阻（或电抗器）短接，由于电阻上有热能损耗，用电抗器则体积、成本较大，此法很少用。四异步电动机调速方式及性能比较 一、 变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下： 1具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2、 无转差损耗，效率高； 3、 接线简单、控制方便、价格低； 4、 有级调速，级差较大，不能获得平滑调速； 5 、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 二、 变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。其特点： 1、 效率高，调速过程中没有附加损耗； 2、 应用范围广，可用于笼型异步电动机； 3、 调速范围大，特性硬，精度高； 4、 技术复杂，造价高，维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。 三、 串级调速方法 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为机械串级调速及电气串级调速，多采用晶闸管的电气串级调速，其特点为： 1、 可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高； 2、 装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速 70 90 的生产机械上； 3、 调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 4、 晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。 本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。 四、 绕线式电动机转子串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。特点： 1、 此方法设备简单，控制方便； 2、 但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。 3、 属有级调速； 4、 机械特性较软。 五、电磁调速电动机调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在 2 ： 1 以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。 调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点： 1、 调压调速线路简单，易实现自动控制； 2、 调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。 调压调速一般适用于 100KW 以下的生产机械。 六、定子调压调速方法 电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。 电磁调速电动机的调速特点： 1、 装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 2、 调速平滑、无级调速； 3、 对电网无谐影响； 4、 速度越低、效率越低。 本方法适用于中、小功率，要求平滑运动、短时低速运行的生产机械。 七、 液力耦合器调速方法 在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为： 1、 功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要； 2、 结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低； 3、 尺寸小，能容大； 4、 控制调节方便，容易实现自动控制。 本方法适用于风机、水泵的调速。 五、三相异步电动机的制动具有良好制动性能的异步电动机可使电动机迅速停止，准确停车，提高控制性能。制动就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转（或限制其转速）。常用的制动方法：1机械制动，利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。常用的方法：机械抱闸装置。2电磁力制动 采用电磁抱闸制动，电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦、杠杆和弹簧等，闸轮与电动机装在同一根转轴上。断电制动型性能是：当线圈得电时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用，当线圈失电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动。通电制动型的性能是：当线圈得电时，闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当线圈失电时，闸瓦与闸轮分开，无制动作用。优点：电磁抱闸制动，制动力强，广泛应用在起重设备上。它安全可靠，不会因突然断电而发生事故。缺点：电磁抱闸体积较大，制动器磨损严重，快速制动时会产生振动。3电气制动无机械磨损问题，减小维修工作量，因此得到广泛应用。分为1、能耗制动2、 反接制动3、回馈制动4、电容制动1)能耗制动的原理：电动机切断交流电源后，转子因惯性仍继续旋转，立即在两相定子绕组中通入直流电，在定子中即产生一个静止磁场。转子中的导条就切割这个静止磁场而产生感应电流，在静止磁场中受到电磁力的作用。这个力产生的力矩与转子惯性旋转方向相反，称为制动转矩，它迫使转子转速下降。当转子转速降至0，转子不再切割磁场，电动机停转，制动结束。此法是利用转子转动的能量切割磁通而产生制动转矩的，实质是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。2能耗制动的特点：优点：制动力强、制动平稳、无大的冲击；应用能耗制动能使生产机械准确停车，被广泛用于矿井提升和起重机运输等生产机械。缺点：需要直流电源、低速时制动力矩小。电动机功率较大时，制动的直流设备投资大。2)、 反接制动1）电源反接制动电源反接，旋转磁场反向，转子绕组切割磁场的方向与电动机状态相反，起制动作用，当转速降至接近零时，立即切断电源，避免电动机反转。反接制动的特点：优点是制动力强、停转迅速、无需直流电源；缺点是制动过程冲击大，电能消耗多。2）电阻倒拉反接制动绕线异步电动机提升重物时不改变电源的接线，若不断增加转子电路的电阻，电动机的转子电流下降，电磁转矩减小，转速不断下降，当电阻达到一定值，使转速为0，若再增加电阻，电动机反转。特点：能量损耗大。3、回馈制动回馈制动即发电回馈制动，当转子转速n超过旋转磁场转速n1时，电动机进入发电机状态，向电网反馈能量，转子所受的力矩迫使转子转速下降，起到制动作用。如起重机快速下放物体时，重物拖动转子，使其转速超过n1时，转子受到制动，使重物等速下降。当变速多极电动机从高速档调到低速档时，旋转磁场转速突然减小，而转子具有惯性，转速尚未下降时，出现回馈制动。特点：电容制动对高速、低速运转的电动机均能迅速制动，能量损耗小设备简单，一般用语10KW以下的小容量电动机，可适用于制动频繁的场合. 4、电容制动电容制动是在运行着的异步电动机切断电源后，迅速在定子绕组的端线上接入电容器而实现制动的一种方法。三组电容器可以接成星形或三角形，与定子出线端组成闭合电路（采用三角形联接制动效果较好）。当旋转着的电动机断开电源时，转子内仍有剩磁，转子具有惯性仍然继续转动，相当于在转子周围形成一个转子旋转磁场。这个磁场切割定子绕组，在定子绕组中产生感应电动势，通过电容器组成闭合电路，对电容器充电，在定子绕组中形成励磁电流，建立一个磁场，与转子感应电流相互作用，产生一个阻止转子旋转的制动转矩，使电动机迅速停车，完成制动过程。六三相异步电动机的铭牌铭牌钉在电动机机座的外边面上，其上标明电机主要额定数据及电机产品数据，供使用者使用时参考。铭牌数据主要包括：电机型号、电机额定功率、电机额定电压、额定电流、额定转速和额定励磁电流及励磁方式等，此外还有电机的出厂数据如出厂编号、出厂日期等。现将铭牌的含义简单描述：1、型号：Y112M-4中“Y”表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示绕线式异步电动机），“112”表示电机的中心高为112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机座），“4”表示4极电机。有些电动机型号在机座代号后面还有一位数字，代表铁心号，如Y132S2-2型号中S后面的“2”表示2号铁心长（1为1号铁心长）。2、额定功率：电动机在额定状态下运行时，其轴上所能输出的机械功率称为额定功率。3、额定速度：在额定状态下运行时的转速称为额定转速。4、额定电压：额定电压是电动机在额定运行状态下，电动机定子绕组上应加的线电压值。Y系列电动机的额定电压都是380V。凡功率小于3KW的电机，其定子绕组均为星型联接，4KW以上都是三角形联接。5、额定电流：电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源取用的线电流值称为额定电流。6、防护等级：指防止人体接触电机转动部分、电机内带电体和防止固体异物进入电机内的防护等级。防护标志IP44含义：IP特征字母，为“国际防护”的缩写；444级防固体（防止大于1mm固体进入电机）；4级防水（任何方向溅水应无害影响）。7、LW值：LW值指电动机的总噪声等级。LW值越小表示电动机运行的噪声越低。噪声单位为dB。8、工作制：指电动机的运行方式。一般分为“连续”（代号为S1）、“短时”（代号为S2）、“断续”（代号为S3）9、额定频率：电动机在额定运行状态下，定子绕组所接电源的频率，叫额定频率。我国规定的额定频率为50HZ10、接法：表示电动机在额定电压下，定子绕组的连接方式（星型联接和三角形联接）。当电压不变时，如将星型联接接为三角形联接，线圈的电压为原线圈的，这样电机线圈的电流过大而发热。如果把三角形联接的电机改为星型联接，电机线圈的电压为愿线圈的1/，电动机的输出功率就会降低。 项目二 机床常用低压电器第一节低压电器的基本知识一.低压电器的分类1）、低压电器的定义 凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。2）、低压电器的分类1按用途分类（1）控制电器 （2）主令电器 （3）保护电器 （4）配电电器 （5）执行电器 2按工作原理分类（1）电磁式电器 依据电磁感应原理来工作的电器。如交直流接触器、各种电磁式继电器等。（2）非电量控制电器 电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。第二节开关电器 1、刀开关刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。按极数分为单极.双极和三极.一般由刀片,触头座.手柄和底板组成.图形和结构图符号如下图所示:1）开启式负荷开关开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，简称闸刀开关, 刀开关的选用：低压电路中，作为不频繁接通和分断电路用，或用来将电路与电源隔离。1）生产中常用的是HK系列开启式负荷开关，适用于照明和小容量电动机控制线路中，供手动不频繁地接通和分断电路，并起短路保护作用2）用于手动不频繁的接通和断开带负载的电路以及作为线路末端的短路保护，也可用于控制15kW以下的交流电动机不频繁的直接起动和停止。 2）封闭式负荷开关封闭式负荷开关是在开启式负荷开关的基础上改进设计的一种开关1）、作用：与闸刀开关比，负荷开关使用更安全，可用于分断较大的负荷，在电气照明的配电设备中不频繁地接通与分断电路，也可不频繁地直接起动三相异步电动机。2）、结构：3）、型号：HH10、HH11-15、30、60、100A4）、特点： 机械联锁，操作安全、迅速。（有灭弧装置）2、组合开关组合开关又称转换开关，它的动、静触头分别叠装于数层绝缘壳内，当转动手柄时，每层的动触头随方形转轴一起转动，使动、静触头接通。常用于交流50Hz、380V以下及直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁的接通和分断电路、电源开关或控制5kW以下小容量异步电动机的起动、停止和正反转, 作用：作小容量电源开关,非频繁操作的电动机起、停开关。外形结构图和型号,文字符号和图形符号如下图所示:二低压断路器1低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，而获得了广泛的应用。适用于照明配电系统和电动机配电系统。具有性能优良可靠，分断能力高，脱扣迅速等特点，可用道轨安装。壳体及内部塑料件采用耐冲击，高阴燃材料，适用于交流50-60HZ，额定电压230-240V，额定电流至100A线路的过载漏电和短路保护之用，也可在正常情况下作为线路听不频繁操作转换之用。常用DZ47-63/3 C25A低压断路器适用于照明配电系统和电动机配电系统.分类： 按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。 按结构分有：万能式和塑壳式。 按使用类别分有：选择型和非选择型。 按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。 按动作速度分有：快速型和普通型。 按极数分有：单级、二级、三级和四级等。 按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。低压断路器它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，保护线路和电气设备，是低压配电网络和电力拖动系统中常用的重要保护电器之一。2塑料外壳式断路器适用于交流50Hz、额定电压至380V、额定电流自0.15至20A的电路中。保护电动机用断路器用来保护电动机的过载和短路，配电用断路器在配电网络中用来分配电能和作线路及电源设备的过载和短路保护之用 ,亦可分别作为电动机不频繁动及线路的不频繁转换之用。断路器一般选用原则 我们常用DZ5-20系列.第三节 信号控制开关主令电器主令电器主要用于接通或断开控制电路以发出指令或信号，达到对电力拖动系统的控制。主令电器主要有按钮开关、位置开关和万能转换开关等。(1)按钮开关 控制按钮由按钮帽 1 、复位弹簧 2 、桥式触头 3 、4 、5 和外壳等组成，通常做成复合式，即具有动合触点和动断触点，。控制铵钮的种类很多，指示灯式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；旋钮式按钮用于扭动旋钮来进行操作。控制铵钮的种类很多，指示灯式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；旋钮式按钮用于扭动旋钮来进行操作。按钮的颜色一般有红、绿、黑、黄、白、蓝等种，习惯上红作为停止按钮，绿色作为起动按钮。其结构示意图和常见的按钮的外形如下图所示：控制按钮的型号含义和电气符号如下图所示。(2)位置开关位置开关包括行程开关（限位开关）、微动开关、接近开关等。行程开关又称位置开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触头动作来实现接通或分断电路的。常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。 行程开关的结构分为 3 个部分：操作机构、触头系统和外壳，行程开关的外形及结构如下图所示。 行程开关的型号含义和电气符号如下图所示。常用型号为 LX19 、 JLXK1 ，它们具备一个常开、一个常闭两对触点，并有单轮式自复位和双轮式非自复位两种类型。微动开关 LXW-11 及 JLXW1-11 具有体积小，动作灵敏的特点。 （ 3 ）接近开关 接近开关是无触点位置开关，是一种非接触型检测开关。,它由振荡器和整形放大器组成振荡器起振后在开关的感应头上产生一个交变的磁场,当金属体接近感应区时，在金属体内产生了涡流,从而吸收了振荡的能量,使振荡幅度减弱以至于停振使接近开关达到反转的目的,由整形放大器换成二进制的开关电信号,从而达 到检测的目的. 接近开关为高频振荡型,它以无接触、无压力、无火花，迅速地发出检测信号，用以驱动继电器或逻辑门，它具有灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，舜变过程短，输出功率大，抗干扰性能好，工作稳定性可靠，使用寿命长等优点，开关内充以树脂，使其全封闭，具有耐振、耐腐蚀及防水等特点。故在可编程控制器控制系统中使用较多。按照接近开关的工作原理，可以分为电容型、霍尔效应型、感应电桥型、高频振荡型、磁铁型等多种,工作原理框图和实物如下: 4选择开关(1)万能转换开关 万能转换开关实际是多档位、控制多回路的组合开关，主要用作控制线路的转换及电气测量仪表的转换，也可用于控制小容量异步电动机的起动、换向及调速。由于触点档数多、换接线路多、能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故称为万能转换开关。万能转换开关主要由接触系统、操作机构、转轴、手柄、定位机构等部件组成，用螺栓组装成整体。其实物.结构图原理图及型号其含义如下所示。 万能转换开关主要由操作机构、面板、手柄及数个触点座等部件组成，并用螺栓组装成为一个整体，如下图所示。万能转换开关的图形符号及文字符号如下图所示。图中水平方向的数字 13 表示触点编号，垂直方向的数字及文字“左”、“ 0 ”、“右”表示手柄的操作位置（档位），虚线表示手柄操作的联动线。在不同的操作位置，各对触点的通、断状态的表示方法为：在触点的下方与虚线相交位置有黑色圆点表示在对应操作位置时触点接通，没涂黑色圆点表示在该操作位置不通。 我们常用LW5-16万能转换开关可用于交流50Hz,电压500V及直流电压440V 电路中，作电气控制线路转换之用和电压380V，5.5Kw及以下的三相鼠笼型异步电动机的直接控制之用。(2)主令控制器又称主令开关主要用于电气传动装置中,按一定顺序分合触头,达到发布命令或其它控制线路联锁.转换的目的。按其结构型式可分为凸轮调整式和凸轮非调整式主令控制器两种,其动作原理与万能转换开关相同,都是靠凸轮来控制触头系统的关合。不同形状凸轮的组合可使触头按一定顺序动作,而凸轮的转角是由控制器的结构决定的,凸轮数量的多少则取决于控制线路的要求。主令开关是一种在电路中起控制、选择和连接等作用的器件，在电路中用字母“S”或“SA”、“SB第四节 接触器一交流接触器的结构原理接触器是一种自动化的控制电器。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用.接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置及辅助部件等组成。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 交流接触器主要有四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统,包括三副主触头和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 交流接触器的工作原理：当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 交流接触器又可分为电磁式和真空式两种。 交流接触器是由主触头和电磁铁以及辅助触头组成，常用的交流接触器型号为010、012系列，供远距离控制分断及接通电路之用，并适宜于控制频繁启动的交流电动机。因交流接触器本身没有保护装置及控制设备，所以当用于控制和保护电动机时，必须和其他保护和控制设备配合使用。接触器的选择1选择接触器的类型接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择,即是交流负载还是直流负载,是轻负载、一般负载还是重负载.2主触头的额定电流主触头的额定电流可根据经验公式计算IN主触头PN电机/(11.4)UN电机如果接触器控制的电动机启动、制动或反转频繁,一般将接触器主触头的额定电流降一级使用.3主触头的额定电压接触器铭牌上所标电压系指主触头能承受的额定电压,并非吸引线圈的电压,使用时接触器主触头的额定电压应不小于负载的额定电压.4 操作频率的选择操作频率就是指接触器每小时通断的次数.当通断电流较大及通断频率过高时,会引起触头严重过热,甚至熔焊.操作频率若超过规定数值,应选用额定电流大一级的接触器.5 线圈额定电压的选择线圈额定电压不一定等于主触头的额定电压,当线路简单,使用电器少时,可直接选用380V或220V的电压,如线路复杂,使用电器超过5h,可用24V、48V或110V电压(1964年国际规定为36V、110V、或127V)的线圈.直流接触器：主触头断开直流电结构特点：在静触头下方装有串联的磁吹灭弧线圈与主回路串联，并装有灭弧罩。主触头大都采用指形触头，为保证衔铁可靠释放常在铁心和衔铁之间垫非磁性垫片。试比较交直流接触器 相同：原理相同、结构、作用相似 不同：交流直流1）通断交流电路通断直流电路2）铁心用硅钢片叠成， 以减少磁滋与涡流损耗，铁心端面装有短路铜环铁心用整块钢板制