数控机床中的常用低压电器演示幻灯片

常用低压电气元件,1,电器定义：所有电工器械的简称，即凡是根据外界特定的信号和要求自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、和调节的电工器械统称为电器低压电器：用于交流1200V、直流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。高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。,电器,2,低压电器的分类,（1）按照用途来分类按用途来分类一般把低压电器分为低压配电电器、低压控制电器及低压执行电器（2）按照动作方式来分类按照动作方式来分类一般把低压电器分为自动切换电器和非自动切换电器（3）按照执行功能来分类按照执行功能来分类一般把低压电器分为有触点电器和无触点电器。,3,说明：低压断路器过去叫做自动空气开关，现采用IEC标准称为低压断路器。定义：低压断路器是将控制电器保护电器的功能合为一体的电器。它相当于闸刀开关、熔断器、热继电器、欠电压继电器等的组合，是一种既有手动开关作用又能进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。正常工作时，可以人工操作接通或切断电源与负载的联系，当出现短路、过载、欠压等故障时能自动切断故障电路。功能：1、电动机的过载、短路保护2、线路不频繁转换,断路器（低压断路器）,4,低压断路器的结构,低压断路器主要由主触头、操作机构、脱扣器和灭弧装置等组成。主触头主触头用来接通和分断主电路。操作机构操作机构是实现低压断路器闭合及断开的机构。分为机械式和电动式。脱扣器当电路出现故障，脱扣器会感测到故障信号而动作，经自由脱扣器将主触头断开。灭弧装置主触头上装有灭弧装置，目的是为了提高分断能力。,5,工作原理,低压断路器工作原理图1分闸弹簧2主触头3传动杆4锁扣5轴6过电流脱扣器7热脱扣器8欠压失压脱扣器9分励脱扣器,6,主要技术数据和保护特性,1）额定电压2）断路器额定电流3）断路器壳架等级额定电流4）断路器的通断能力5）保护特性,1-被保护对象的发热特性2-低压断路器保护特性,B保护特性,A低压断路器的主要技术数据,7,选择原则,1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为815倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为36倍电动机额定电流。8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。,8,塑料外壳式断路器外形图,断路器图形及文字符号,9,小型断路器外形图,小型断路器图形及文字符号(单极和三极),10,用途：接触器广泛应用于频繁地接通和分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。分类:接触器根据操作原理的不同可分为：电磁式、气动式和液压式，绝大多数的接触器为电磁式接触器；根据接触器触头控制负载的不同可分为：直流接触器（用作接通和分断直流电路的接触器）和交流接触器（用作接通和分断交流电路的接触器）两种，此外接触器还可按它的冷却情况分为：自然空气冷却、油冷和水冷三种，绝大多数的接触器是空气冷却式。按结构布置形式有正装和倒装。,接触器KM,11,交流接触器的构造和工作原理,交流接触器主要由以下四部分组成：电磁系统：包括线圈、衔铁、铁芯触头系统：包括主触头、辅助触头。辅助常开和常闭触头是联动的，即常闭触头打开时常开触头闭合。接触器的主触头的作用是接通和断开主电路，辅助触头一般接在控制电路中，完成电路的各种控制要求。通常有一组辅助触头，分布在主触头右侧。灭弧室：触头开关时产生很大电弧会烧坏主触头，为了迅速切断触头开关时的电弧，一般容量稍大些(10A以上)的交流接触器都有灭弧室。其他部分：包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧片、传动机构、短路环、接线柱等。,12,交流接触器利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令。主触点一般只有常开接点，而辅助触点常有两对具有常开（NO）和常闭功能的接点（NC）。交流接触器常见故障：吸力不足，线圈过热烧毁和触头不能复位,交流接触器的结构原理,13,接触器的结构及工作原理,交流接触器结构示意图1-动触头2-静触头3-衔铁4-弹簧5-线圈6-铁心7-垫毡8-触头弹簧9-灭弧罩10-触头压力弹簧,直流接触器的结构示意图1铁心;2线圈;3衔铁;4静触点;5动触点;6辅助触点;7，8接线柱;9反作用弹簧;10底板,14,交流接触器图外形图,接触器图形及文字符号,15,接触器的选用,接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。(1)接触器极数和电流种类的确定(2)根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。(交流接触器主触点的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。)(3)根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。交流接触器主触点的额定电流应大于或等于负载的额定电流。对中小型容量的交流电机，当额定电压为380V时，其额定电流值一般可按两倍的额定功率来计算。例380V，7.5kW的三相笼型电动机，其额定电流约15A。在电动机频繁起动，制动和频繁正反转的场合下，接触器的容量应增大一倍。(4)根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。(5)接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。(6)接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。,16,继电器：继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。它用于各种控制电路中进行信号传递、放大、转换、联锁等，控制主电路和辅助电路中的器件或设备按预定的动作程序进行工作，实现自动控制和保护的目的。分类:按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器等。按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器等。,华中数控,继电器,17,电磁继电器外形图,电磁式继电器的种类不同，但一般图形符号是相同的，如下图所示。电流继电器的文字符号为KI，线圈方格中用I（或I（或U）表示过电压（或欠电压）继电器。,18,电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同,有交流和直流两种。由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在数控机床电气控制系统中应用最为广泛。,电磁继电器图形及文字符号,19,电磁继电器的基本结构,电磁继电器是自动控制电路中常用的一种元件。实际上它是用较小电流控制较大电流的一种自动开关。电磁继电器一般由电磁系统、触头系统、调节系统等组成。电磁系统：包括衔铁、铁心、轭铁、线圈等，是反应继电器输入量的结构系统。触头系统：包括动、静触头及其附件。触头一般为桥式触头，有常开和常闭两种形式，没有灭弧装置。触头系统是反应输出量的结构系统。调节系统：继电器中设有反作用弹簧，在继电器断电释放时使得触头复位。一般设有改变反作用弹簧松紧程度的调节装置和改变衔铁释放时初始状态磁路气隙大小的调节装置，如调节螺母和非磁性垫片等。,20,时间继电器,时间继电器感受部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器，叫做时间继电器。对于电磁式时间继电器，当线圈在接受信号以后（通电或失电），其对应的触头使某一控制电路延时断开或闭合。时间继电器主要有空气阻尼式、电动式、晶体管式及直流电磁式等几大类。延时方式有通电延时和断电延时两种,21,线圈通电衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作时间继电器是电路中控制动作时间的设备。它利用电磁原理来实现触头的延时接通和断开。通电延时：当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位。断电延时：线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。,22,23,电流继电器,电流继电器根据输入(线圈)电流大小而动作的继电器。电流继电器的线圈串接在被测电路中，以反应电流的变化。其触点接在控制电路中，用于控制接触器的线圈或信号指示灯的通断。为了不影响电路正常工作电流继电器的线圈阻抗小、导线粗、匝数少。电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器两种。,电流继电器线圈,欠电流继电器线圈,常开触头,24,电压继电器根据输入电压大小而动作的继电器。电压继电器线圈与被测电路并联。为减少分流电压继电器的线圈导线细、匝数多、阻抗高。电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器,电压继电器,过电压继电器线圈,欠电压继电器线圈,常闭触头,25,中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。中间继电器的特点是触头数目多（6对以上）触点电流较大（5A）但与接触器不同的是触头无主辅之分，当电机功率较小时，可代替接触器的触点。,中间继电器(KA),26,速度继电器是利用转轴的一定转速来切换电路的自动电器。它常用于电动机的反接制动的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时，它能自动地及时切断电流。它由转子、定子和触头三部分组成。速度继电器与电动机同轴，触头串接在控制电路中。,速度继电器,27,热继电器,热继电器是电流通过发热元件产生热量来使检测元件受热弯曲，推动执行机构动作的一种保护电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护等。热继电器主要由感温元件（或称热元件）、触头系统、动作机构、复位按钮、电流调节装置、温度补偿元件等组成。,28,工作原理：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路以保护电器的设备。发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。,29,1主双金属片2电阻丝3导板4补偿双金属片5螺钉6推杆7静触头8动触头9复位按钮10调节凸轮11弹簧,30,热继电器的选用,热继电器有三种安装方式，应按实际安装情况选择其安装型式原则上热继电器的额定电流应按电动机的额定电流选择在不频繁起动的场合，要保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作。对于三角形接法电动机，应选用带断相保护装置的热继电器当电动机工作于重复短时工作制时，要注意确定热继电器的允许操作频率。,31,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。1）机床控制变压器机床控制变压器适用于交流5060Hz，输入电压不超过660V的电路，作为各类机床、机械设备等一般电器的控制电源、步进电机驱动器、局部照明及指示灯的电源。2）三相变压器三相电压的变换可用三台单相变压器也可用一台三相变压器，从经济性和缩小安装体积等方面考虑，可优先选择三相变压器。在数控机床中三相变压器主要是给伺服动力等供电。图1为三相变压器外形图，图2图形及文字符号（星型-三角形联结）。,四.变压器及直流稳压电源,32,T,双绕组变压器图形及文字符号,机床控制变压器外形图,33,三相变压器外形图,三相变压器（星形三角形联结）图形及文字符号,34,开关电源,开关电源被称作高效节能电源，因为内部电路工作在高频开关状态，所以自身消耗的能量很低，电源效率可达80%左右，比普通线性稳压电源提高近一倍。,直流稳压电源图形符号及文字符号,VC,35,熔断器是一种广泛应用于低压电路或者电动机控制电路中的最简单有效的保护电器。熔断器的主体是用低熔点的金属丝或者金属薄片制成的熔体，熔体与绝缘底座或者融管组合而成熔断器总成。熔断器的熔体材料通常有两种：一种是由铅锡合金和锌等低熔点、导电性能较差的金属材料制成；另一种是由银、铜等高熔点、导电性能好的金属制成。,36,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返,37,行程开关,行程开关依据生产机械的行程发出命令，以控制其运动方向和行程长短的主令电器称为行程开关。若将行程开关安装于生产机械行程的终点处，用以限制其行程，则称为限位开关。行程开关按其结构分为机械结构的接触式有触点行程开关和电气结构的非接触式接近开关。机械接触式行程开关分为直动式、滚动式和微动式三种。接近开关按照原理分为高频振荡型、感应型、电容型、光电型、永磁及磁敏元件型、超声波型等。接近开关工作稳定可靠、使用寿命长、操作频率高、体积小因此在数控机床上广泛使用。接近开关工作稳定可靠、使用寿命长、操作频率高、体积小因此在数控机床上广泛使用。,38,（a）直动式行程开关,（b）滚轮式行程开关,（c）微动开关,39,40,控制按钮、指示灯,按钮通常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其它电器设备的运行:原来就接通的触点，称为常闭触点；原来就断开的触点，称为常开触点。,按钮的图形及文字符号,41,控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触头和外壳等部分组成,42,“停止”和“急停”按钮必须是红色。当按下红色按钮时，必须使设备停止工作或断电。“起动”按钮的颜色是绿色“起动”与“停止”交替动作的按钮必须是黑色、白色或灰色，不得用红色和绿色。“点动”按钮必须是黑色。“复位”(如保护继电器的复位按钮)必须是蓝色。当复位按钮还有停止的作用时，必须是红色。,国标对按钮的颜色和标识都有要求，根据这些要求可以正确地设计、识别按钮的功能及含义。按钮的颜色应符合以下要求。,43,指示灯外形图,指示灯图形及文字符号,44,低压执行电器,低压执行电器用于完成某种动作或传送功能的电器。1电磁阀电磁阀是用电磁铁推动滑阀移动来控制介质（气体、液体）的方向、流量、速度等参数的工业装置。2电磁离合器电磁离合器又称电磁联轴节。它是利用表面磨擦和电磁感应原理，在两个作旋转运动的物体间传递转矩的执行电器。由于它便于远距离控制，控制能量小，动作迅速、可靠、结构简单，广泛应用于机床的电气控制。摩擦片式电磁离合器应用较为普遍,45,46,多片式摩擦电磁离合器结构简图1主动轴2从动齿轮3套筒4衔铁5从动磨擦片6主动磨擦片7电刷与滑环8线圈9铁心,47,导线和电缆,数控机床上主要使用3种类型的导线:动力线、控制线、信号线，相对应有3种类型的电缆。导线的选择应适用于工作条件和环境影响，它的横截面面积、材质、绝缘材料等都是设计时要考虑的，可以参考相关技术手册。,48,电气配线工艺,配线工艺是指利用绝缘导线、连接器和接线附件等，使相关电路实现电气连接，以使电路相通的工艺过程。,工艺流程为：,备图,备料,核对元器件名称,型号及规格,填写元器件符号牌,烫印异形套管,下线,套异型套管,贴元器件符号