第三章典型设计基本控制电路

第三章典型设备电气控制电路分析电气控制电路分析基础Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析T68型卧式镗床电气控制电路分析XA6132型卧式铣床电气控制电路分析交流桥式起重机电气控制电路分析交流双速信号控制电梯的电路分析习题教学目的1.掌握电气控制电路的基本分析方法2.掌握典型机床设备的电气控制电路的分析方法和技巧重点与难点（一）重点：电气控制电路的基本分析方法（二）难点：典型机床设备的电气控制电路的分析思考题1.电气控制电路分析的依据和内容是什么？2.试述电气原理图的分析方法。3.分别说出本章所述典型机床设备电气控制电路的保护措施。第一节电气控制电路分析基础一、电气控制分析的依据依据：设备本身的基本结构、运行情况、加工工艺要求以及对电力拖动自动控制的要求。依据来源：设备的技术资料，主要有：设备说明书、电气原理图、电气接线图、电气元件一览表等。二、电气控制分析的内容1.设备说明书：由机械、液压、电气部分构成，重点掌握以下内容：1）设备的构造，主要技术指标，机械、液压、气动部分的传动方式与工作原理。2）电气传动方式，电机及执行电器的数目，规格型号、安装位置、用途与控制要求。3）了解设备的使用方法，操作手柄、开关、按钮、指示信号装置以及在控制电路中的作用。4）清楚了解与机械、液压部分直接关联的电器，如行程开关、电磁阀、传感器等的位置，工作状态以及与机械、液压部分的关系、在控制中的作用。2.电气控制原理图：由主电路、控制电路、辅助电路、保护与联锁环节以及特殊控制电路等部分组成。3.电气设备的总装接线图：了解系统的组成分布情况，各部分的连接方式，主要电气部件的布置、安装要求，导线和导线管的规格型号等。4.电器元件布置图与接线图：迅速方便地找到各电器元件的测试点，进行检测、调试和维修。三、电气原理图的阅读分析方法阅读分析原则：先机后电、先主后辅、化整为零、统观全局、总结特点分析方法：查线分析法，即以某一电动机或电器元件线圈为对象，从电源开始，由上而下，自左至右，逐一分析其接通断开关系，并区分出主令信号、联锁条件、保护环节等。从而分析出各种控制条件与输出结果之间的因果关系。(一)主要结构和运动情况C650卧式车床属中型车床,加工工件回转半径最大可达1020mm,长度达3000mm。结构：床身、主轴变速箱、进给箱、溜伴箱、刀架、尾架、丝杆、光杆主要运动：工件的旋转运动（参见P82）四、分析举例

见图3-1（二）C650车床对电气控制的要求参见P82本车床共有三台电机拖动，即主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、刀架快速移动电动机M3。从车削加工工艺要求出发，对各电动机的控制要求是：1）主轴电动机M1，20KW采用全压空载直接启动，能实现正、反向连续运转，为便于对刀操作，要求M1能实现单向点动控制，同时定子串入电阻获得低速点动。停止时，由于工件转动惯量大，采用反接制动。2）冷却泵电动机M2，用以车削加工时提供冷却液，采用直接启动，单向旋转，连续工作。3）快速移动电动机M3，单向点动、短时运转。4）电路应有必要的保护和联锁，有安全可靠的照明电路。(三)C650车床的电气控制电路分析见图3-2主电路分析三相总电源由带脱扣器的低压断路器QS引入，FU1为主轴电动机M1短路保护用熔断器，FR1为M1的过载保护热继电器。R为限流电阻，用于限制反接制动时的电流冲击、防止点动时连续起动电流造成电动机过载。KM1、KM2为主轴电动机正、反转接触器，KM3为制动限流接触器。M2由接触器KM4控制单向旋转，FU2为短路保护熔断器，FR2为过载保护用热继电器。M3由KM5控制单向旋转点动控制，FU3为短路保护用熔断器。控制电路分析参见P83：图3-2主电动机的点动调整控制主电动机的正反转控制主电动机的反接制动控制刀架的快速移动和冷却泵控制辅助电路联锁与保护电路小结1、电气控制分析的内容、依据和阅读方法；2、C650车床控制电路分析。

习题P139：3-1、3-2

第二节Z3040型摇臂钻床电气控制电路分析一、钻床按结构型式分类：立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、深孔钻床、台式钻床本节以Z3040摇臂钻床为例分析见图。结构型式，见图3-3二、电力拖动特点与控制要求（一）电力拖动特点：1.摇臂钻运动部件多，为简化传动装置，采用多电机拖动，分别是主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电动机2.摇臂钻床的主运动与进给运动皆为主轴的运动，由一台电动机拖动，分别经主轴传动机构、进给传动机构来实现主轴的旋转与进给（二）控制要求1.共4台电动机均采用直接启动，主轴电动机单向旋转2.升降电动机、液压泵电动机要求正反转3.摇臂的移动严格按照“摇臂松开→摇臂移动→（移动到位）摇臂夹紧”的程序进行。因此，摇臂的夹紧与升降应按上述程序自动进行。4.钻削加工时，冷却泵电动机工作5.有必要的联锁与保护环节6.有安全照明电路与信号指示电路三、电气控制电路分析见图3-4主电路分析控制电路分析（一）主电路分析三相电源由低压断路器QS控制。M1为单向旋转，由KM1控制，由FR1作过载保护M2由正反转接触器KM2、KM3控制实现正、反转，因M2仅为短时工作，故不设保护元件M3由接触器KM4、KM5控制实现正反转，FR2作为过载保护元件M4容量小（0.125KW），采用开关SA1控制其启动停止（二）控制电路分析参见图3-4（P87）1.主轴电动机控制2.摇臂升降及夹紧、放松控制3.主轴箱与立柱的夹紧、放松控制4.冷却泵电动机M4的控制5.联锁与保护环节（三）照明与信号指示电路HL1：主轴箱与立柱松开指示灯HL2：主轴箱与立柱夹紧指示灯HL3：主轴旋转工作指示灯EL：机床局部照明灯（四）Z3040型摇臂钻床电气控制特点是机、电、液的综合控制摇臂的升降与夹紧放松控制有严格的程序要求，完全靠电气、液压、机械的配合实现电路有完善的保护和联锁，有明显的信号指示第三节T68型卧式镗床电气控制

电路分析镗床分类：卧式镗床、立式镗床、坐标镗床、金刚镗床、专门化镗床本节以T68卧式镗床为例叙述T68镗床作用：镗孔、钻孔、铰孔、加工端面、车削螺纹，装上平旋盘刀架后还可加工大的孔径、端面和外圆一、机床的主要结构和运动形式见图3-5床身前立柱镗头架后立柱尾座下溜板上溜板工作台二、电力拖动方式和控制要求主运动与进给运动由一台电动机拖动主电动机能正、反转连续及点动控制，同时主电动机有制动停车环节主轴变速与进给变速可在主电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速冲动过程各进给方向均能快速移动，配有快速移动电动机拖动，采用快速电动机正、反转的点动控制方式主电动机为双速电机，有高、低两种速度供选择，高速运转时应先经低速起动设有必要的联锁与保护环节小结1、Z3040型摇臂钻床主要结构和运动形式、电气控制电路；2、T68型卧式镗床的主要结构和运动形式及其电力拖动方式和控制要求。习题P130：3-4、3-5、3-6

三、电气控制电路分析参见图3-6主电路分析控制电路分析辅助电路分析电气控制电路特点(一)主电路分析电源开关：QS主电动机M1：KM1、KM2控制其正反转，KM6控制其低速运转，KM7、KM8控制其高速运转，KM3控制其反接制动限流电阻快速移动电动机M2：KM4、KM5控制起正反转热继电器FR：M1的过载保护元件M2短时运行，不需过载保护元件(二)控制电路分析由控制变压器TC供给110V控制电压，36V照明电压及6.3V指示电压（参见P91）1.M1主电动机的点动控制2.M1主电动机正反转控制3.M1主电动机高低速的转换控制4.M1主电动机的停车制动控制5.主轴及进给变速控制1）停车变速2）运行中变速控制6.快速移动控制7.联锁保护环节分析1）主轴箱或工作台与主轴机动进给联锁2）M1正反转、高低速控制，M2正反转控制的互锁3）熔断器FU1-FU4实现短路保护，热继电器FR实现M1过载保护，用按钮、接触器或继电器构成自锁环节实现欠压与零电压保护（三）辅助电路分析本机床设有36V安全电压局部照明灯EL，由开关SA手动控制电源指示灯HL，由6.3V电压供电（四）电气控制电路特点主轴与进给电动机M1为双速笼型异步电动机电动机M1能正反转运行、正反向点动及反接制动主轴变速和进给变速均可在停车情况或在运行中进行主轴箱、工作台与主轴由快速移动电动机M2拖动实现其快速移动第四节XA6132型卧式铣床电气控制电路分析一、卧式万能铣床主要结构及运动情况1.结构：底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、溜板、升降台2.主要运动：主运动、进给运动、辅助运动铣床外形图见图3-7二、万能卧式铣床的电力拖动特点与控制要求参见P971）采用单独传动2）主轴电动机空载启动，主轴能实现正反转但旋向不需要经常改变3）主轴电动机设有停车制动4）工作台的垂直、横向和纵向运动由一台进给电动机拖动，要求能实现正、反转，同时要求同一时间只能有一个方向的运动，故有联锁保护5）圆工作台的旋转运动与工作台上下、左右、前后六个方向的运动之间有联锁控制6）主轴转速与进给速度有较宽的调节范围，变速时电动机有冲动控制7）进给运动要在铣刀旋转后进行，铣刀停转前先停止进给运动8）有冷却泵提供冷却液9）主轴电动机的启动、停止，工作台的快速移动控制都具有两地操作的性能10）工作台的上下、左右、前后运动有限位保护11）有局部照明

小结1、T68型卧式镗床电气控制电路及其工作过程；2、A6132型卧式铣床主要结构及运动情况、电力拖动特点与控制要求。习题P130：3-8、3-9、3-12、3-13、3-14、3-16

四、XA6132卧式万能铣床电气控制电路分析参见图3-8主拖动控制电路分析进给拖动控制电路分析圆工作台的控制冷却泵和机床照明的控制控制电路的联锁与保护XA6132万能铣床控制特点（一）主拖动控制电路分析1.主轴电动机的起动控制2.主轴电动机的制动控制3.主轴上刀换刀时的制动控制4.主轴变速冲动控制（参见P100）（二）进给拖动控制电路分析参见图3-8工作台进给方向的左右纵向运动，前后的横向运动和上下的垂直运动，都是由进给电动机M2的正反转来实现的1.工作台纵向进给运动的控制2.工作台向前与向下进给运动的控制3.工作台向后与向上进给的控制4.进给变速冲动控制5.进给方向的快速移动控制（三）圆工作台的控制圆工作台的回转运动是由进给电动机经传动机构驱动的，使用圆工作台时，首先把圆工作台转换开关SA3扳到“接通”位置。按下主轴起动按钮SB3或SB4，KA1、KM1或KM2线圈通电吸合，主轴电动机旋转。KM3线圈经SQ1-SQ4常闭触头和SA3触头通电吸合，进给电动机旋转，拖动圆工作台单向回转。（四）冷却泵和机床照明的控制当SA1扳到“接通”位置时，KA3线圈吸合，M3旋转，热继电器FR3为过载保护元件照明灯EL1由变压器TC3提供24V电源，受SA控制（五）控制电路的联锁与保护1.主运动与进给运动的顺序联锁2.工作台6个运动方向的联锁3.长工作台与圆工作台的联锁4.工作台进给运动与快速运动的联锁5.完善的保护：1）熔断器FU1-FU5实现短路保护2）热继电器FR1-FR3实现过载保护3）断路器QF1实现整个电路的过流欠压保护4）工作台6个方向的限位保护5）开门断电（六）XA6132万能铣床控制特点采用电磁离合器的传动装置主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节进给电动机的控制采用机械挂档-电气开关联动的手柄操作，且操作手柄的扳动方向与工作台的运动方向一致工作台的6个运动方向有联锁保护小结1、T68型卧式镗床电气控制电路及其工作过程；2、XA6132型卧式铣床主要结构及运动情况、电力拖动特点与控制要求。习题P130：3-8、3-9、3-12、3-13、3-14、3-16

第六节交流双速信号控制电梯的

电路分析电梯的基本结构与分类电梯的安全保护系统电梯的分类一、电梯的基本结构与分类（一）基本结构见图3-9电梯主要由机房、曳引机、轿箱、对重、安全保护设备曳引机用交流电动机或直流电动机拖动，用于驱动轿箱和对重装置上、下运行轿箱用于运送乘客或货物，对重是对轿箱起平衡作用的装置电梯的安全保护（参见P111）（二）电梯的安全保护系统1.机械保护系统：1）电磁制动器2）轿门上的安全触板装置3）自动门锁机构4）轿顶安全窗5）轿顶安全栅栏6）限速器与安全钳7）缓冲器8）底坑防护栏2.电气安全保护：1）门开关保护2）电梯终端超越保护3）超载保护（三）电梯的分类按用途分：乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、杂物电梯、住宅电梯、特种电梯按运行速度分：低速电梯（v≤1m/s）、快速电梯（1m/s<v<2m/s）、高速电梯（v≥2m/s）按曳引电动机的供电电源分：交流双速电梯（低速）、交流调速电梯（快速）、直流电梯（一般为高速）按电梯控制方式分：1）轿内手柄开关控制电梯2）按钮控制电梯3）信号控制电梯4）集选控制电梯5）2台或3台并联控制的电梯6）群控电梯7）群控智能电梯二、交流双速信号控制电梯（一）信号控制电梯的特点：有专职司机到达预定停靠的层站时，提前自动减速，平层时自动停靠开门自动开关门到达上下端站时，提前自动强迫电梯减速，平层时自动停靠开门厅外有召唤装置，召唤时厅外有记忆指示灯，轿内有音响信号和指示灯厅外有电梯运行方向、电梯所在层楼位置自动平层召唤要求执行完毕，自动清除轿内、厅外召唤记忆指示信号司机可接受多位乘客要求作指令登记（二）主电路分析参见图3-10共2台电动机：1）主拖动电动机M（定子绕组为6/24极，同步转速1000r/min与250r/min）2）开关门电动机MD(额定功率120W、额定电压110V、额定转速1000r/min的直