【正文】 第一章 機(jī)床常用電器與控制線路的基本環(huán)節(jié) 課程要求 出勤要求： 按時(shí)上課，不曠課，不遲到，不早退； 曠課達(dá)到 1/3者，不準(zhǔn)參加考試 考核方式： 點(diǎn)名，課堂作業(yè)等形式 課堂要求： 保持安靜，認(rèn)真聽講 緒論 一、本課程的內(nèi)容 二、本課程的組成 三、本課程的任務(wù) 四、本課程的教材及選講內(nèi)容 五、學(xué)習(xí)本課程的意義 六、電氣控制技術(shù)發(fā)展概況 七、機(jī)床電氣控制技術(shù)發(fā)展概論 緒 論 一、本課程的內(nèi)容 以電動(dòng)機(jī)或其它執(zhí)行電器（如電磁閥）為控制對(duì)象，介紹電氣控制的基本原理，典型電路及設(shè)計(jì)方法。 電氣控制包括： 斷續(xù)控制（開關(guān)量） ——本課程介紹 連續(xù)控制（模擬量） ——其它課程介紹 電氣控制技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛是基礎(chǔ)性技術(shù)，在生產(chǎn)、流通、消費(fèi)乃至科研、軍事等領(lǐng)域都有應(yīng)用。 緒 論 控制方式舉例：電冰箱的自動(dòng)恒溫控制 緒 論 斷續(xù)控制 ? 右上圖為控制電路 ? 右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況 ? 系統(tǒng)特點(diǎn)： – 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 – 頻繁開停機(jī)，能耗大 溫控器 K 電源 電動(dòng)機(jī) G M θ 0θ 1θ 2θ t P P N 0 t 電 源 變頻器 溫度傳感器 電動(dòng)機(jī) P PN 0 t t 連續(xù)控制 ? 右上圖為控制電路 ? 右下圖為電冰箱溫度變化曲線和壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況 。 系統(tǒng)特點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高 運(yùn)行平穩(wěn)，能耗低 緒 論 θ0θ1θ控制方式舉例：電冰箱的自動(dòng)恒溫控制 二、本課程的組成 ? 第一部分 繼電器控制技術(shù) 屬于傳統(tǒng)電氣控制技術(shù)，目前在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)大量使用 ? 第二部分 可編程序控制器原理及應(yīng)用 屬于現(xiàn)代電氣控制技術(shù)，發(fā)展迅速，目前在復(fù)雜控制系統(tǒng)廣泛使用 緒 論 三、本課程的任務(wù) ? 掌握普通機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、線路設(shè)計(jì)及應(yīng)用 。 ? 掌握可編程控制器的工作原理、過程和控制程序的編制方法。 緒 論 五、學(xué)習(xí)本課程的意義 面向企業(yè) ——電氣工程師基本技能培養(yǎng) – 本課程的前 3章內(nèi)容是電工培訓(xùn)、電工技能大賽的基本內(nèi)容，作為未來的電氣工程師必須掌握。第四至六章是電氣工程師特有的要求，電氣控制設(shè)計(jì)掌握不好，就只能達(dá)到電工水平。 – 自動(dòng)化專業(yè) =工業(yè)自動(dòng)化 – 學(xué)習(xí)目標(biāo)：優(yōu)秀 面向未來 ——針對(duì)未來不確定性的知識(shí)儲(chǔ)備 – 加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬知識(shí)面是現(xiàn)代高等教育的一大趨勢(shì) – 現(xiàn)代學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)是既高度分化又高度融合 – 成為某一個(gè)行業(yè)的“專家”容易，成為“大家”很難 – 只有在多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)成為專家，才有可能成為“大家” – 學(xué)習(xí)目標(biāo)：合格 緒 論 六、電氣控制技術(shù)發(fā)展概況 ? 第一階段：從集中傳動(dòng)到分散傳動(dòng) – 機(jī)械傳動(dòng)從復(fù)雜到簡(jiǎn)單 – 電氣傳動(dòng)及控制從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。 集中傳動(dòng)開始于瓦特的蒸汽機(jī)時(shí)代 一個(gè)車間使用一臺(tái)蒸汽機(jī)提供動(dòng)力 通過天軸、齒輪和皮帶系統(tǒng)將動(dòng)力 分配到各個(gè)紡織機(jī)械 緒 論 蒸汽機(jī) ——天軸 ——紡紗機(jī) 緒 論 蒸汽機(jī) ——天軸 ——織布機(jī) 緒 論 ? 第二階段：從繼電器控制到 PC控制 – PC(Programmable Controller)是一種以開關(guān)量為主要控制對(duì)象的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 – 由繼電器構(gòu)成復(fù)雜控制系統(tǒng)的可靠性降低。 ? 第三階段：從單臺(tái)設(shè)備的 PC控制到整個(gè)生產(chǎn)線的 PC控制 – 高速線材生產(chǎn)線：三菱 A型， 3機(jī)雙環(huán)網(wǎng) – 連續(xù)鑄造生產(chǎn)線：西門子 S5135，分布式結(jié)構(gòu) 緒 論 七、機(jī)床電氣控制技術(shù)發(fā)展概論 ?普通機(jī)床向數(shù)控機(jī)床發(fā)展 ?機(jī)床拖動(dòng)方式：?jiǎn)螜C(jī)拖動(dòng)向多機(jī)拖動(dòng)發(fā)展 ?繼電器－接觸器控制向可編程控制器方向發(fā)展 緒 論 機(jī)床電氣控制技術(shù) 時(shí)間繼電器 各種機(jī)床 執(zhí)行電器 控制電器 + 開 關(guān) 按鈕 繼電器 接觸器 行程開關(guān) 空氣開關(guān) 熱繼電器 可編程序控制器 電 機(jī) 電 磁 閥 機(jī) 械 設(shè) 備 緒 論 第 1章前言 電器及電氣控制伴隨著電能的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用已經(jīng)走過了幾百年的歷史長(zhǎng)河。本章從應(yīng)用的角度首先介紹了幾種常用的低壓控制類電器，對(duì)其結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理以及它們?cè)陔姎饪刂凭€路中的應(yīng)用做一簡(jiǎn)單說明。圖10中給出了某些電器的圖片。 圖 10 常用低壓控制電器 電氣控制技術(shù)在各類機(jī)床上有廣泛的應(yīng)用，本章介紹組成電氣控制線路常用的基本環(huán)節(jié)，力求為各種機(jī)床電氣控制線路的分析與設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 現(xiàn)代機(jī)床通常由機(jī)、電、液三大技術(shù)為支撐，從自動(dòng)控制的角度說，三者彼此融合難以割裂，電氣控制技術(shù)的學(xué)習(xí)無法避開這一現(xiàn)實(shí)，本章將以一定篇幅介紹電 —液控制環(huán)節(jié)及其應(yīng)用實(shí)例。 常用低壓電器 電氣原理圖的畫法及閱讀方法 本章主要內(nèi)容 常用低壓電器 電器： 對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配與應(yīng)用起著控制、調(diào)節(jié)、檢測(cè)和保護(hù)作用，在電力輸配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛 可編程序控制器（ PLC）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器、接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其輸入、輸出與低壓電器密切相關(guān)。 電器元件本身朝著新的領(lǐng)域擴(kuò)展 電器元件性能提高 新型電器元件產(chǎn)生 機(jī)、電、儀一體化電器元件實(shí)現(xiàn) 電器元件應(yīng)用范圍擴(kuò)展 有些電器元件有其特殊性 以繼電器、接觸器為基礎(chǔ)的電氣控制技術(shù)具有相當(dāng)重要的地位 掌握繼電接觸器控制技術(shù)也是學(xué)習(xí)和掌握 PLC應(yīng)用技術(shù)必需的基礎(chǔ) 電器元件的分類： ?按動(dòng)作原理 分類 ： AC1200V、 DC1500V及以上電路中的電器。 ? 低壓電器： ? 高壓電器： AC1200V、 DC1500V以下電路中的電器。 ?按用途 分類 ： （ 表 1表 12） ? 手動(dòng)電器： ? 控制電器： ? 自動(dòng)電器： ? 配電電器： ? 主令電器： ? 保護(hù)電器： ? 執(zhí)行電器： 通過人的操作發(fā)出動(dòng)作指令的電器 。 產(chǎn)生電磁吸力而自動(dòng)完成動(dòng)作指令的電器 。 用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器 。 用于電能的輸送和分配的電器 。 用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送動(dòng)作指令的電器 。 用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器 。 用于完成某種動(dòng)作或傳送功能的電器 。 按工作電壓等級(jí)分類： 表 11 低壓電器還可按使用場(chǎng)合分類 類別 特點(diǎn)及適用場(chǎng)合 一般用途 正常條件下工作 化工用電器 防腐蝕，適用于有腐蝕性氣體和粉塵的場(chǎng)合 礦用電器 防爆，適用于含煤塵、甲烷等爆炸性氣體環(huán)境 船用電器 耐顛簸，振動(dòng)和沖擊，耐潮濕、抗鹽霧和霉菌侵蝕 航空用電器 耐沖擊、振動(dòng)，可在任何位置上工作 牽引電器 工作環(huán)境溫度較高，耐振動(dòng)和沖擊，通常用于電力機(jī)車 熱帶電器（使用環(huán)境溫度 40～ 50℃ ） 濕熱帶型：能工作在相對(duì)濕度為 95%，且有凝露、煙霧和霉菌場(chǎng)合 干熱帶型：能防沙塵 高原電器 適用于海拔高度 1000～ 4000m的高原地區(qū) 表 11 低壓電器按使用場(chǎng)合分類表 分類 名稱 主要品種 用途 控 制 電 器 接觸器 交流接觸器 直流接觸器 遠(yuǎn)距離頻繁起動(dòng)或停止交、直流電動(dòng)機(jī)以及接通和分?jǐn)嗾?工作的主電路和控制電路 控制繼電器 電壓繼電器 電流繼電器 中間繼電器 時(shí)間繼電器 熱繼電器 壓力繼電器 速度繼電器 固態(tài)繼電器 主要用于控制系統(tǒng)中控制其它電器或作主電路的保護(hù)之用 主令電器 按鈕 限位開關(guān) 微動(dòng)開關(guān) 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 接近開關(guān) 光電開關(guān) 用來閉合和分?jǐn)嗫刂齐娐芬园l(fā)布命令 控制器 凸輪控制器 平面控制器 轉(zhuǎn)換主回路或勵(lì)磁回路的接法，以達(dá)到電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、換向 和調(diào)速目的 配 電 電 器 斷路器 塑料外殼斷路器 框架式斷路器 用作線路過載、短路、漏電或欠壓保護(hù)，也可用作不頻繁接 通和分?jǐn)嚯娐? 熔斷器 有填料熔斷器 無填料熔斷器 半封閉插入式熔斷器 用作線路和設(shè)備的短路和嚴(yán)重過載保護(hù) 刀形開關(guān) 負(fù)荷開關(guān) 主要用作電氣隔離，也能接通分?jǐn)囝~定電流 表 12 低壓電器產(chǎn)品按作用分類 電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用量大，涉及面廣的一種 低壓自動(dòng)控制電器 。 用來頻繁地 接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 靜鐵心 線 圈 主觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 常開輔助觸點(diǎn) 滅弧罩 動(dòng)鐵心 彈 簧 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 1． 結(jié)構(gòu)與工作原理 電磁機(jī)構(gòu) ： 將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作 . 觸點(diǎn)： 接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被控制電路。 滅弧裝置： 熄滅觸點(diǎn)分?jǐn)嚯娏魉查g觸點(diǎn)之間氣隙中產(chǎn)生的電弧。 其它： 包括釋放彈簧機(jī)構(gòu)、支架與底座等。 按所控制電路 ? 主觸點(diǎn) ? 輔助觸點(diǎn) 按原始狀態(tài) ? 常開觸點(diǎn) ? 常閉觸點(diǎn) 滅弧罩 滅弧柵 磁吹滅弧裝置 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 靜鐵心 線 圈 主觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 常開輔助觸點(diǎn) 滅弧罩 動(dòng)鐵心 彈 簧 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 靜鐵心 線 圈 主觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 常開輔助觸點(diǎn) 滅弧罩 動(dòng)鐵心 彈 簧 當(dāng) 電磁線圈通電 后，線圈電流產(chǎn)生 磁場(chǎng) ，使 靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵 ，并 帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作 ，使 常閉觸點(diǎn)斷開 ， 常開觸點(diǎn)閉合 ，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng) 線圈斷電 時(shí)，電磁力消失 ， 銜鐵 在釋放彈簧的作用下 釋放 ，使 觸點(diǎn)復(fù)原 ，即 常開觸點(diǎn)斷開 ， 常閉觸點(diǎn)閉合 。 接觸器根據(jù)電磁原理工作： 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 靜鐵心 線 圈 主觸點(diǎn) 常閉輔助觸點(diǎn) 常開輔助觸點(diǎn) 滅弧罩 動(dòng)鐵心 彈 簧 ?接觸器機(jī)械壽命、電壽命 接觸器主要技術(shù)參數(shù)： ?線圈電壓 ?主觸點(diǎn)額定電流、額定電壓 ?輔助觸點(diǎn)額定電流、對(duì)數(shù) ?接觸器極數(shù) 接觸器分類及特點(diǎn)： 電磁接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 ?交流接觸器： 線圈通以交流電，主觸點(diǎn)接通、切斷交流主電路。 ● 交變磁通穿過鐵心，產(chǎn)全渦流和磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。 ● 鐵心用硅鋼片沖壓而成以減少鐵損。 ● 線圈做成短而粗的圓筒狀繞在骨架上以便于散熱。 ● 鐵心端面上安裝銅制的短路環(huán)，以防止交變磁通使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和噪聲。 ● 滅弧裝置通常采用滅弧罩和滅弧柵。 ?直流接觸器： 線圈通以直流電，主觸點(diǎn)接通、切斷直流主電路。 ● 不產(chǎn)全渦流和磁滯損耗，鐵心不發(fā)熱。 ● 鐵心用整塊鋼制成。 ● 線圈制成長(zhǎng)而薄的圓筒狀。 ● 250A以上的直流接觸器采用串聯(lián)雙繞組線圈。 ● 滅弧裝置通常采用滅弧能力較強(qiáng)的磁吹滅弧裝置。 ２．接觸器的分類 動(dòng)畫演示（接觸器） 銜鐵 彈簧 M 3~ 電機(jī) 動(dòng)作過程 線圈通電 銜鐵被吸合 主觸點(diǎn)閉合 電機(jī)接通 電