机床电气控制考点总结.doc

现代机床由工作机构、传动机构、原动机、自动控制系统等部分组成。机床电气控制系统的主要任务是：实现对主轴转速和进给系统进给量的控制，同时还要完成安全保护、冷却润滑、机床照明等机床辅助功能的控制。一般来说，把电动机、传动机构及工作机构视为电力驱动部分；把为满足工艺要求，实现电动机启动、制动、正反转、调速的控制部分视为电气控制部分。电力驱动系统主要分为直流驱动和交流驱动两大类。直流驱动优点：具有良好的启动、制动和调速性能，可以很方便的在宽范围内实现平滑无极调整。缺点：结构复杂，维护困难，使大容量、高转速和高电压直流电动机的制造受到限制；新技术：无刷直流电机。交流驱动优点：结构简单、运行可靠、使用维护方便和价格便宜。缺点：调速性能较差新技术：变频调速。机床电力驱动系统的发展常被认为经历了成组驱动、单电动机驱动和多电动机驱动三个阶段。机床一般采用下列的调速系统：机械有级调速、电器机械有级调速和电器无极调速。电器无极调速又包括直流无极调速和交流无极调速。电器控制技术的发展主要表现为：在控制方法上，从手动控制向自动控制方向发展；在控制功能上，从单一功能向多种功能发展；在实际操作上，从紧张繁重向轻松自如发展。电磁式电器三大组成部分：感测部分、执行部分和保护部分。感测部分是电磁机构，执行部分一般是触头，保护部分一般是灭弧装置。触头按所控制的电路可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通和断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于接通和断开控制电路，只能通过较小的电流。电磁式接触器触头在线圈未通电时有常开（动合）和常闭（动断）两种状态，分别称为常开（动合）触头和常闭（动断）触头。触头结构有桥式触头和指形触头两种。其中桥式触头又分为点接触式和面接触式。触头的接触形式有点接触、线接触和面接触。减小触头接触电阻的方法：1. 增加接触压力，增加接触面积2. 选择电阻系数小的材料3. 改善触点的表面状况，尽量避免和减少触头表面氧化物形成低压控制电器常用的灭弧方式有：电动力灭弧、磁吹灭弧、窄缝（纵缝）灭弧、栅片灭弧、机械灭弧等。接触器按操作方式分为：电磁接触器、气动接触器和电磁气动接触器；按灭弧介质分为：空气接触器、油浸接触器和真空接触器等；最常用的是按照接触器主触头控制的电路种类来划分，即直流接触器和交流接触器两大类。机床上应用最多的是电磁交流接触器。接触器不同类别达到的接触和分断能力：AC1和DC1类允许接通和分断额定电流；AC2、DC3和DC5类允许接通和分断4倍额定电流；AC3类允许接通6倍额定电流和分断额定电流；AC4类允许接通和分断6倍额定电流。时间继电器种类：电磁式、空气阻尼式、电动机式和电子式等。熔断器的主要任务是为电线电缆作过载与短路保护。熔断器按结构可分为半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式。选择熔断器主要考虑熔断器的种类、额定电流、额定电压、熔体的额定电流等。熔体的额定电流的选择：1.负载平稳无冲击的照明电路、电阻、电炉等Ire Ie2.对于单台长期工作的电动机Ire （1.52.5）Ie3.对于多台长期工作的电动机Ire （1.52.5）Iemax + 按钮的种类按结构形式分为：旋钮式、指示灯式、紧急式；按触点形式分为：动合按钮、动断按钮、复合按钮。新型低压电器的发展：1. 在提高主要技术性能的同时，重点提高综合技术经济指标；2. 模块化和组合化；3. 电子化和智能化；4. 绿色化和环保化；5. 高质量与高可靠性。电气控制系统图主要有三类：电气原理图、电气安装线路图、电器元件布置图。为使电路结构合理，层次分明，电气原理图一般分为主回路（线路）、控制回路（线路）和照明、指示回路（线路）等。分析电气线路工作原理的方法有：查线读图法（直接读图法或跟踪追击法）和逻辑代数法（间接读图法）。查线读图法 优点：直观，易掌握；缺点：对复杂线路，叙述冗长，易出错。逻辑代数法 优点：元件间联系和制约关系明确，不会遗漏或看错；迅速正确，并有助于计算机分析；缺点：复杂电路逻辑很繁琐，不如查线读图法直观。笼型异步电动机启动方式有：直接启动、降压启动、软启动。直接启动 优点：简单、可靠、经济；缺点：直接启动电流Ist是其额定电流In的48倍，会造成电网电压显著下降。降压启动适用于空载或轻载启动。对鼠笼式三相异步电动机来说，降压启动的方法常有：定子电路串电阻（或电抗）降压启动、Y-降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角形降压启动等方式。软启动转矩变化平滑，启动电流变化平滑且较低。与降压启动比较的优点是：无冲击电流、有软停车功能、启动参数可调。电动机正反转控制原理：将电动机定子三相绕组任意两相对调接到电源上，改变电动机相序，即可实现异步电动机反转运动。电动机的制动方式有两类：机械制动和电气制动。机械制动是采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的制动方法。（电磁抱闸、电磁离合器制动）电气制动实质上是使电动机产生一个与转子原来转动方向相反的制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。机床中常用的电气制动有能耗制动和反接制动。能耗制动的原理：能耗制动就是在电动机脱离三相交流电源后，立即将定子绕组接通直流电源，此时，直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场，转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电动势，转子内有感应电流流过，该感应电流与定子静直流磁场相互作用消耗电动机转子惯性能量而产生制动转矩，使电动机迅速减速，当转子转速接近零时，切断直流电源。能耗制动的制动效果与通入定子绕组的直流电流大小和电动机的转速有关。适用于电动机容量较大，要求制动平稳和制动频繁的场合，控制上需要一个直流电源，控制线路较复杂。反接制动原理：反接制动是在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。只适用于10kw以下的小容量电动机。电动机调速方法有：改变磁极对数调速、降低定子电压调速、绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速或串级调速、使用电磁转差离合器调速、变频调速。在异步电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通不变。这是由于电动机电磁转矩的大小与转子电流和磁通的乘积成正比。为了做到这一点，需采用电压与频率同步变化的措施，即U/f = 常数。变频调速实质上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源，能实现这一功能的装置称为变频器。变频调速系统中的变频器一般可分为交-直-交变频器与交-交变频器两种。短路保护：常用的短路保护元件有熔断器（短路和严重过载）和自动开关（短路、过载和欠压保护）。过载保护：常用的过载保护元件有热继电器。过流保护：常用的过流保护元件有过电流继电器。零电压与欠电压保护：常用的保护元件有电压继电器。缺相与相序保护：常用的保护元件有中间继电器。机床一般都由机械系统和电气控制系统两大部分组成。电气控制设计包括电气原理图和工艺设计两个方面。控制方式主要有：时间控制、速度控制、电流控制、行程控制等。原理图设计的一般原则：1. 应最大限度的实现生产机械和工艺的要求；2. 控制线路应简单经济；3. 保证控制线路工作可靠和安全（a.正确连接电器的线圈，交流电器线圈不能串联使用；b.正确连接电器触点；c