电动机制动控制线路课件

电气控制及PLC技术电气工程学院自动化系杨霞2014年1月2基本与典型电气控制电路分析与设计知识点：

电气控制线路的基础知识

基本与典型电气控制线路

学习重点：本章学习的是电气控制分析与设计。重点掌握：1.电气控制线路的基础知识；2.基本与典型电气控制线路：电动机直接起动控制线路：点动与长动（起、保、停）；电动机正反转（可逆）控制线路；电动机多地点控制线路；多台电动机按顺序工作的连锁控制线路；电动机起动控制电路：如星形—三角形降压起起动线路；电动机制动控制线路：如三相笼型异步电动机反接制动控制电路；工作台往复运动控制线路。机床电气控制线路机床电气控制线路一、车床电气控制线路二、铣床电气控制线路三、镗床电气控制线路1、机床的结构

主轴变速箱

溜板与刀架

尾座

车身

丝杠

光杠

溜板箱

进给箱

挂轮箱

主轴

一、车床电气控制线路主运动：是工件作旋转运动，也就是产生车削的运动；进给运动：是刀具作直线运动，也就是使切削能连续进行下去的运动。主轴转动带动装夹在其端头的工件转动；刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动。主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动，并通过各自的变速箱调节主轴转速或进给速度。当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大，停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动。在加工的过程中，还需提供切削液（冷却液）。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动（辅助运动）。2.

电力拖动及控制要求（1）

主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有正向点动功能。（2）

电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。（3）

快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制起、停。（4）

要求有局部照明和必要的电气保护和联锁。3.

电气控制线路的分析（1）主电路限流电阻正转反转（2）控制电路56789101112131）点动控制SB2KM1KM3KM2正转反转R旁路点动2）正、反转控制SB3正转反转正转反转R旁路3）反接制动控制678910113、冷却泵电机和快速移动电动机控制4、机床局部照明二、铣床电气控制线路*主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等，装上分度头可以铣切直齿齿轮、螺旋面（如钻头的螺旋槽、螺旋齿轮）等零件。还可以加装万能铣头和圆工作台铣切凸轮和弧形槽。按结构形式和加工性能分为：升降台式铣床、无升降台式铣床、龙门铣床、仿形铣床以及各种专用铣床。升降台式又分为卧式铣床、卧式万能铣床和立式铣床。卧式的主轴是水平的，而立式的主轴是竖直的，它们的控制原理及运动情况类似。以AX61312型万能卧式铣床为例介绍。工作台主轴变速手柄主轴刀杆支架回转台升降台

工作台升降及横向操纵手柄

进给变速手柄悬梁底座溜板车身（立柱）1.结构2.

运动方式（1）主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。（2）进给运动：工件相对于铣刀的移动，即加工中，工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动。（3）辅助运动：工作台带动工件在上下、左右、前后三个方位的快速移动。工作台六个方向运动的进给传动和快速移动都是靠进给变速箱里的两个电磁离合器来实现的。电磁离合器YC1吸合时，产生工作进给；电磁离合器YC2吸合时，产生快速移动。工作台传动链示意图

M3YC1（工进）

YC2（快进）

进给传动链

电磁离合器

机械离合器

横向传动链

垂直传动链

纵向传动链

3、控制要求1）

冷却泵电动机M1冷却泵电动机只要求正转。（电机功率0.125KW）2）

主轴电动机M2①在空载时直接起动。②根据加工工艺的要求，有的工件需要顺铣（电动机正转），有的工件需要逆铣（电动机反转）。所以，主轴电动机需要正、反转，但在加工过程中不换向。③铣刀的切削是一种不连续切削，容易使机械传动系统发生故障，为了避免这种现象，在主轴传动系统中装有惯性轮，但在高速切削后，停车很费时间，故主轴电动机采用电磁离合器控制主轴制动停车。④为使主轴变速时，齿轮能顺利啮合，减少齿轮端面冲击，主轴电动机在主轴变速时应有主轴变速冲动环节，即变速时电动机能点动一下。⑤为便于操作者在铣床正面与侧面皆可操作，主轴电动机的起动、停止等控制为两地操作。3）

进给电动机M3工作台的三种运动形式、六个方向的移动是依靠机械的方法来选择的，每个方向有正反向的运动，对进给电动机要求能正、反转，但要求上下、左右、前后三种运动形式相互间应有连锁，以确保操作安全。采用快速电磁铁YC2吸合改变传动链的传动来实现工作台六个方向的快速移动进给。为操作方便还要求M3电动机具有两地控制主轴起动、停止以及工作台快速移动的功能。④进给运动采用机械变速方法，即改变变速箱的传动比。为了保证进给变速时，齿轮易于啮合，减少齿轮端面的冲击，要求变速时进给电动机有进给变速冲动环节。要求M3电动机变速时，有瞬间冲动（短时转动）控制。4）主轴电动机和进给电动机间

的联锁控制为了防止刀具和机床损坏，要求只有主轴旋转后，才允许有进给运动，即进给运动要在铣刀旋转之后进行。

为了减少加工件表面的粗糙度，加工结束时，只有进给停止后，主轴才能停止或同时停止。进给电动机M3与主轴电动机M2需实现两台电动机的可靠连锁控制。有些铣床为扩大加工能力而增加圆工作台。在使用圆工作台时，（矩形）工作台不允许工作。矩形工作台左右、前后、上下六个方向的运动应具有限位保护。4、电气控制电路1）

主电路中间继电器KA3控制冷却泵电动机M1。接触器KM1、KM2控制主轴电动机M2正、反转。接触器KM3、KM4控制进给电动机M3正、反转。2）照明电路控制照明灯EL开关SA53）控制电路（1）调试电路按下SB3、SB4进行调试自锁运行准备SQ5（2）

冷却泵电动机M1转动旋转式转换开关SA1，控制冷却泵电动机M1。KA3——得电，起动M1（3）

主轴电动机M2主轴转向预选开关SA4

：SA4选择主轴电动机M2的转动方向，确定是进行顺铣或逆铣加工。加工前由选择开关SA4选择主轴电动机M2的转动方向。①主轴的起动控制：KM1得电——电动机M2正转——顺铣KM2得电——电动机M2反转——逆铣互锁（3）

主轴电动机M2起动按钮：SB3、SB4两套起停控制按钮分别装在铣床正面和侧面操作板上。自锁短路保护：FU2过载保护：FR1、FR2①主轴的起动控制：（3）

主轴电动机M2主轴变速时，变速手柄将瞬间压下主轴变速行程开关SQ5使其触点动作。切断连续运行控制电路(解除自锁)，接通点动控制电路。SQ5触头动作过程中，使KMl或KM2线圈短时失电，主轴电机断电。SQ5压下时即点动。当变速后，SQ5不再受压，将切断主轴电动机瞬时点动电路。②变速冲动控制：（3）

主轴电动机M2③主轴的制动控制：停止按钮：SB1、SB2失电：KA1、KM1、KM2断开主轴电动机M2的电源。YB线圈得电，进行主轴电动机制动。YC2线圈得电，接通快速进给传动链，工作台运行到终点时停止。（3）

主轴电动机M2制动电磁离合器YB电磁离合器YB安装在主轴传动链中与主轴电动机相关的第一根传动轴上。按下SBl（或SB2），KMl（或KM2）线圈断电释放，主轴电动机M2断开三相电源；同时，YB线圈通电，产生磁场，在电磁吸力作用下将摩擦片压紧产生制动，使主轴迅速制动。当松开SBl（或SB2）时，YB线圈断电，摩擦片松开，制动结束。M1和M3均断电停机，M2不仅断电，而且由YB得电进行制动。（4）

进给电动机M3矩形工作台的直线运动包括：纵向（左右）横向（前后）升降（上下）通过纵向操纵手柄和十字操纵手柄进行控制的。六个方向的运动纵向操纵手柄有：左、0、右——3个工位控制矩形工作台的向左和向右运动十字操纵手柄（两个机械联动）有：前、上、0、下、后——5个工位控制矩形工作台的前后、上下运动。1）矩形工作台左右进给运动的控制：工作台作左、右进给运动时：断开圆形工作台

，十字形操作手柄居中。

SA3位置圆工作台接通断开常闭触点47—49－＋常开触点55—51＋－常闭触点41—55－＋转换开关SA3的触头不动作。十字形操作手柄（居中）触头位置向前向下停止0向后向上SQ3常开触点49—51＋－－常闭触点45—47－＋＋SQ4常开触点49—59－－＋常闭触点43—45＋＋－行程开关SQ3、SQ4的触头不动作。①向左进给运动纵向操作手柄向左：触头位置向左停止0向右SQ1常开触点49—51＋－－常闭触点57—47－＋＋SQ2常开触点49—59－－＋常闭触点55—57＋＋－SQ1触点动作主轴起动后，将纵向手柄扳到“左”，挂上纵向离合器，同时压下行程开关SQ1

KM3、进给电磁离合器YC1——得电动作；工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向左进给。工作台传动链示意图

M3YC1（工进）

YC2（快进）

进给传动链

电磁离合器

机械离合器

横向传动链

垂直传动链

纵向传动链

互锁主轴起动后，KA1已动作。KM3

、YC1

得电，向左运行。纵向操纵手柄扳回到0位，SQ1触头复位，KM3线圈断电，M3停转，向左进给停止。

互锁②向右进给运动触头位置向左停止0向右SQ1常开触点49—51＋－－常闭触点57—47－＋＋SQ2常开触点49—59－－＋常闭触点55—57＋＋－主轴起动后，将纵向手柄扳到“右”，挂上纵向离合器，同时压下行程开关SQ2——触点动作。③终点停车工作台移动到终点，终点挡铁撞击手柄的凸起部分可使其返回中间（即0）位置，实现终点停车。KM4、进给电磁离合器YC1——得电动作；工作台进给电动机M3反转，拖动工作台向右进给。互锁2）矩形工作台的横向进给运动控制工作台作前后和上下进给运动时，断开圆形工作台（SA3不动作），纵向操作手柄居中（SQ1、SQ2不动作）。SA3位置圆工作台接通断开常闭触点47—49－＋常开触点55—51＋－常闭触点41—55－＋十字形操作手柄触头位置向前向下停止0向后向上SQ3常开触点49—51＋－－常闭触点45—47－＋＋SQ4常开触点49—59－－＋常闭触点43—45＋＋－工作台前后和上下运动由十字形手柄控制，有前、上、0、下、后——5个工位矩形工作台向前运动十字操纵手柄扳向“前”位置，则横向进给离合器接上横向传动链，并压下行程开关SQ3，SQ3触头动作。触头位置向前向下停止0向后向上SQ3常开触点49—51＋－－常闭触点45—47－＋＋SQ4常开触点49—59－－＋常闭触点43—45＋＋－互锁KM3线圈得电，工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向前进给。十字操纵手柄扳回到0位，SQ3触头复位，KM3线圈断电，M3停转，向前进给停止。互锁矩形工作台向后运动十字操纵手柄扳向“后”位置，则横向进给离合器接上横向传动链，并压下行程开关SQ4——触头动作；KM4线圈得电动作，工作台进给电动机M3反转，拖动工作台向后进给。互锁互锁KM4线圈得电动作，工作台进给电动机M3反转，拖动工作台向后进给。3）矩形工作台的垂直进给运动控制十字操纵手柄扳向“下”位置，垂直进给离合器接上垂直传动链，并压下行程开关SQ3——触头（动作，KM3线圈得电，工作台进给电动机M3正转，拖动工作台向下运动。十字操纵手柄扳回到0位，SQ3触头复位，KM3线圈断电，M3停转，向下进给停止。十字操纵手柄扳向“上”位置，垂直进给离合器接上垂直传动链，并压下行程开关SQ4——触头（动作，KM4线圈得电动作，工作台进给电动机M3反转，拖动工作台向上进给。极限保护：工作台的上、下、前、后四端安装有限位撞块，当工作台运行到达终点位置时，撞块撞击手柄，使其回到中间位置，实现工作台的终点停车。联锁保护：矩形工作台的横向和垂直运动中，SQ1、SQ2和SA3常闭触头的闭合条件要求纵向手柄在0位及SA3选择矩形工作台，否则横向和垂直运动无法进行。利用机械的联锁（纵向、横向、垂直三个进给离合器只可能合上一个）和电气联锁（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4和KM3、KM4的常闭触点）工作台左、右、前、后、上、下六个方向的运动在同一时刻只可能出现一个。工作台的左右（纵向）进给使用一个手柄控制，手柄本身就起到左右运动的机械联锁。工作台的升降和横向之间的联锁由十字形手柄实现。工作台的升降和横向与纵向运动之间的的联锁采用电气方式实现，行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的常闭触点分别串联后，再并联形成两条通路供给接触器KM3和KM4的线圈。若一个手柄扳动后，再去扳动另一个手柄，将使两条通路断开，接触器线圈失电，进给电动机断电，工作台停止运行，从而实现运动间的联锁。短路保护：FU1实现整机和主轴电动机的短路保护。FU2实现主轴电动机和进给电动机的短路保护。FU3实现控制电路的短路保护。FU实现照明电路的短路保护。过流保护：主轴电动机过流，FR1切除整个控制电路。

进给电动机过流，FR2切除自己的控制电路。

冷却泵电动机过流，FR3切除进给电动机和冷却泵电动机的控制电路。失（零）压保护：由各自的接触器实现。3）矩形工作台的快移运动控制工作台六个方向的快速运动，是用两个操作手柄和快速移动按钮SB5（或SB6）的配合操作来实现的。例如：当主轴旋转，进给正在工作时，KM3（或KM4）常开触头闭合，按下快速按钮SB5（或SB6），实现矩形工作台快速移动。当松开SB5（或SB6）时，工作台恢复为工进状态。若主轴不旋转，工作台同样可以快速移动。进给离合器YC1失电脱开，快移离合器YC2得电，接上快移机械传动链，实现矩形工作台快速移动。当松开SB5（或SB6）时，YC2失电，YC1得电，工作台恢复为工进状态。4）

进给变速时的冲动控制为了在进给变速时使滑移齿轮易于啮合，电路设有进给变速瞬时点动控制环节。进给变速的“冲动”只有在主轴起动后，将纵向进给操作手柄、垂直与横向进给操作手柄置于中间零位才可进行。当变速手轮拉出时，瞬时压动行程开关SQ6——触头（动作，KM3线圈瞬时得电，电动机M3做变速冲动（蠕动）。当变速手柄推回原位后，行程开关SQ6的触头复位，KM3线圈失电，电动机M3停止转动。瞬时压动SQ6，电动机M3做变速冲动。5）圆形工作台的回转运动控制为了扩大机床的加工能力，可在工作台上安装圆形工作台。在使用圆形工作台时，圆形工作台可手动，也可机动。圆工作台只能单向旋转。（KM3得电）当需要机动时，将纵向和十字操作手柄扳到“0”位，然后将圆形工作台转换开关扳到“接通”位置。注意：SQ1、SQ2、SQ3和SQ4常闭触头闭合的条件是纵向操作手炳和十字操作手柄均在0位，以保证圆工作台运动与其它方向进给运动的联锁。接通圆形工作台，转换开关SA3的触头动作。三、镗床电气控制系统*镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件，如钻孔、镗孔、铰孔、扩孔及加工端面等。T618卧式镗床（其直径也为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架组成。

车身：是一个整体铸件。在它的一端固定有前立柱。

前立柱：其垂直导轨上装有镗头架。镗头架：可沿导轨垂直移动。镗头架里装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。

镗轴：其前端的锥形孔里固定有切削刀具。

花盘：它的刀具溜板上也可装切削刀具。

工作台：它由可转动的台面、上溜板、下溜板组成，用于安装工件，安置在车身中部的导轨上。

后立柱：其上装有尾架，尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端。

T618卧式镗床的结构

车身

前立柱

镗头架

导轨

后立柱

导轨

镗轴

花盘

工作台

尾架

下溜板

上溜板

1.

主要结构T618卧式镗床（其直径也为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架组成。

车身：是一个整体铸件。在它的一端固定有前立柱。

前立柱：其垂直导轨上装有镗头架。镗头架：可沿导轨垂直移动。镗头架里装有主轴、变速箱、进给箱与操纵机构等部件。

镗轴：其前端的锥形孔里固定有切削刀具。

花盘：它的刀具溜板上也可装切削刀具。

工作台：它由可转动的台面、上溜板、下溜板组成，用于安装工件，安置在车身中部的导轨上。

后立柱：其上装有尾架，尾架用来支承装夹在镗轴上的镗杆末端。

T618卧式镗床的结构

车身

前立柱

镗头架

导轨

后立柱

导轨

镗轴

花盘

工作台

尾架

下溜板

上溜板

镗床在加工时，工件固定在工作台上，由镗轴或花盘上的固定刀具进行加工。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。镗床使用一些附件后，还可以车削螺纹。

2.运动形式（1）

主运动：镗轴和花盘的旋转运动。（2）进给运动：工作台的前、后、左、右；主轴箱的上、下；镗杆的进、出运动；花盘上刀具的径向运动。进给运动除可以自动进给外，还可以进行手动进给和快速移动。

（3）辅助运动：工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。主轴每转的进给量可以在0.01mm～6mm范围内变化；花盘每转滑块进给量在0.08mm～12mm范围内变化。镗床有坐标测量，帮助定位。主轴箱垂直坐标与工作台横向坐标采用感应同步器的数字显示装置，读数精度为0.01mm。3.

电力拖动方式和控制要求（1）拖动方式1）主电动机M1：主电动机为双速电动机，机床的主运动和进给运动由主电动机来拖动。主轴旋转和进给多要求有较大的调速范围，所以采用机电联合调速，即用变速箱进行机械调速，用交流双速电动机完成电气调速，低速时将定子绕组接成三角形，高速时将定子绕组接成双星形。各方向的运动由相应的手柄选择各自的传动链来实现。2）快速电动机M2：为了缩短调整工件和刀具间相对位置的时间，机床各部件的快速移动由快速手柄操纵快速电动机M2实现。（2）控制要求1）主电动机M1：主电动机可正反转连续运行、正、反转点动、正、反方向的制动和双速调速。制动采用电磁离合器带动的机械制动装置。主电动机在低速时可以直接起动，在高速时，控制电路要保证电动机先以低速起动，经过延时后再接通高速电路，以减小起动电流。为保证变速后齿轮进入良好的啮合状态，在主轴变速和进给变速时，主电动机要缓慢转动。2）快速电动机M2：正、反两个方向短时点动。通过齿轮、齿条、丝杆的不同连接来完成各方向的快速运动。L1L2L34.电气控制线路（1）主电路正、反转控制：接触器：KM1——正转

KM2——反转接触器：KM4、KM5闭合定子绕组接成YY（p=1）电动机高速运行。

接触器：KM3闭合电动机定子绕组接成D（p=2）电动机低速运行

三角/双星接法，（Δ/YY变极调速）

变极调速定子接线图

△接法：

T1、T2、T3外接三相交流电源，而T4、T5、T6断开极对数为2P，转速为低速nYY接法：

T4、T5、T6外接三相交流电源，而T1、T2、T3连接在一起极对数为P，转速为高速2n，从而实现调速。U14V14W14U15V15W151）主电动机M1起动起动运行时：由KM3或KM5将YB接入主电路使其线圈得电，松开电动机上的制动轮，电动机可自由起动运行。

2）主电动机M1制动在制动时：不论是正转还是在反转时，KM1、KM2断开，电磁离合器YB线圈失电，在强力弹簧作用下杠杆将制动带紧箍在电动机轴上的制动轮上，电动机就迅速停车。（2）控制电路照明电源指示高速转换限位开关。高速时动作1）快速电动机M2：正、反转点动控制：由快速移动手柄操纵。搬动快速手柄时就压下限位开关SQ5或SQ6

2)主电动机:点动控制点动按钮：SB3——正转点动SB4——反转点动变速手柄位于低速位置：SQ1不动作KM1或KM2以及KM3闭合，定子绕组接成D，M1低速点动。KM3主触头闭合，使制动电磁铁YB得电，松开主轴上的制动轮。互锁松开按钮，KM1或KM2、KM3、YB失电→电动机制动迅速停车。主电机连续运行低速起动KM1、KM3主触头闭合，电动机定子绕组接成D电动机以低速开始运行。

变速手柄位于低速位置：SQ1不动作起动按钮：SB2—正转起动SB5—反转