【正文】 頻率以上的調(diào)速 （三）變頻器 變頻器的分類 1） 按變頻的原理分有： 2） 交 — 直 — 交變頻器的分類： 電壓型 和 電流型 交 — 交 變頻器和 交 — 直 — 交 變頻器。 圖 226 電壓型變頻器基本結(jié)構(gòu) 2．交 — 直 — 交變頻器 交 — 直 — 交變頻器主要由整流調(diào)壓、濾波及逆變?nèi)糠纸M成 圖 227 交 — 直 — 交變頻器的組成 1） 單相逆變電路 圖 228 單相逆變電路原理圖 a）主電路 b）開(kāi)關(guān)通斷規(guī)律 c）波形圖 2）三相逆變電路 圖 229 三相逆變電路原理圖 a）主電路 b）開(kāi)關(guān)通斷規(guī)律 c）波形圖 3） 電壓型交 — 直 — 交變頻器 圖 230 三相橋式逆變電路主電路 圖 231 三相逆變器輸出電壓波形圖 脈寬調(diào)制型（ PWM）變頻器 （ 1）問(wèn)題的提出 在一般的交 — 直 — 交變頻器供電的變壓、變頻調(diào)速中，為獲得變頻調(diào)速所要求的變頻與變壓的協(xié)調(diào)控制，整流器必須是可控整流，這樣在變頻調(diào)速時(shí)要同時(shí)控制整流器和逆變器。 問(wèn)題：① 主電路中有兩個(gè)可控功率環(huán)節(jié)； ② 由于中間環(huán)節(jié)存在動(dòng)態(tài)元件，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)緩慢； ③ 由于整流器是可控的，使供電電源的功率因數(shù)隨變頻裝置輸出頻率的降低而變差，并產(chǎn)生高次諧波電流； ④ 逆變器輸出為六拍階梯波交變電壓，在拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)中形成較多的各次諧波，從而產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，影響電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，低速時(shí)尤為嚴(yán)重。 圖 232 PWM逆變器組成 解決上述問(wèn)題，采用 PWM控制方式 （ 2）脈寬調(diào)制器的基本工作原理 脈寬調(diào)制是將輸出電壓分解成很多的脈沖，調(diào)頻時(shí)控制脈沖的寬度和脈沖間的間隔時(shí)間就可控制輸出電壓的幅值。 圖 233 脈寬調(diào)制的輸出電壓 a）調(diào)制前的波形 b）調(diào)制后的波形 圖 234 正弦波脈寬調(diào)制（ SPWM）的輸出電壓 圖 235 PWM逆變器簡(jiǎn)單原理圖 （ 3）單極性 SPWN 圖 236 單極性 SPWM調(diào)制 a）調(diào)制波和載波 b） SPWM脈沖 表 23 單極性 SPWM調(diào)制規(guī)律 正半周 ura＞ ut V1導(dǎo)通 截止 Ura＜ ut V1關(guān)斷 負(fù)半周 ura＞ ut V2導(dǎo)通 截止 Ura＜ ut V2關(guān)斷 （ 4）雙極性脈寬調(diào)制 圖 237 雙極性 SPWM調(diào)制波形 第六節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的電氣控制 一、直流電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制 二、直流電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)控制 三、直流電動(dòng)機(jī)單向能耗制動(dòng)控制 四、直流電動(dòng)機(jī)可逆旋轉(zhuǎn)反接制動(dòng)控制 五、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 第七節(jié) 電氣控制系統(tǒng)常用的保護(hù)環(huán)節(jié) 一、短路保護(hù) 二、過(guò)電流保護(hù) 三、過(guò)載保護(hù) 四、失電壓保護(hù) 八、其它保護(hù) 五、欠電壓保護(hù) 六、過(guò)電壓保護(hù) 七、直流電動(dòng)機(jī)的弱磁保護(hù) 第八節(jié) 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 一、分析控制功能、確定輸入、輸出 二、對(duì)應(yīng)功能分析列電器元件表并畫出主電路 三、利用典型環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)控制電路 四、完善控制電路，寫出工作過(guò)程 （二）中國(guó)機(jī)床型號(hào)編制 第 3章 常用機(jī)械設(shè)備電氣控制電路分析 （一）常見(jiàn)機(jī)床設(shè)備介紹 C21406 Z3040A CW6140 第一節(jié)： 普通車床電氣控制電路分析 一、普通車床的主要機(jī)構(gòu)及運(yùn)行 二、車床電力拖動(dòng)特點(diǎn)和控制要求 三、 CW6140普通車床電氣控制線路分析 四、 CW6140普通車床電氣故障分析 主軸變速箱的功能是支承主軸和傳動(dòng)其旋轉(zhuǎn) ， 包含主軸及其軸承 、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 、 起停及換向裝置 、 制動(dòng)裝置 、 操縱機(jī)構(gòu)及滑潤(rùn)裝置 。 CA6140型普通車床的主傳動(dòng)可使主軸獲得正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 (10～ 1400 r／ min)和反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 (14～ 1580 r／ min)。 進(jìn)給箱的作用是變換被加工螺紋的種類和導(dǎo)程 ，以及獲得所需的各種進(jìn)給量 。 它通常由變換螺紋導(dǎo)程和進(jìn)給量的變速機(jī)構(gòu) 、 變換螺紋種類的移換機(jī)構(gòu) 、 絲杠和光杠轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及操縱機(jī)構(gòu)等組成 。 溜板箱的作用是將絲杠或光杠傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)刀架進(jìn)給 ， 控制刀架運(yùn)動(dòng)的接通 、斷開(kāi)和換向等 。 刀架則是用來(lái)安裝車刀并帶動(dòng)其作縱向 、 橫向和斜向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 。 車床有兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng) ， 一是卡盤或頂尖帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 另一個(gè)是溜板帶動(dòng)刀架的直線移動(dòng) ， 前者稱為主運(yùn)動(dòng) ， 后者稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 。 中小型普通車床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是采用一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 。 此外 ， 車床還有輔助運(yùn)動(dòng) ， 如溜板和刀架的快速移動(dòng) ， 尾架的移動(dòng)以及工件的夾緊與放松等 。 普通車床對(duì)電氣控制的要求 根據(jù)車床的運(yùn)動(dòng)情況和工藝要求 ， 車床對(duì)電氣控制提出如下要求： (1) 主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī) ，并采用機(jī)械變速 。 (2) 為車削螺紋 ， 主軸要求正 、 反轉(zhuǎn) ， 小型車床由電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 CA6140型車床則靠摩擦離合器來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 電動(dòng)機(jī)只作單向旋轉(zhuǎn) 。 (3) 一般中小型車床的主軸電動(dòng)機(jī)均采用直接起動(dòng) 。 停車時(shí)為實(shí)現(xiàn)快速停車 ， 一般采用機(jī)械制動(dòng) 。 (4) 車削加工時(shí) ， 需用切削液對(duì)刀具和工件進(jìn)行冷卻 。 為此 ， 設(shè)有一臺(tái)冷卻泵電動(dòng)機(jī) ， 拖動(dòng)冷卻泵輸出冷卻液 。 (5) 冷卻泵電動(dòng)機(jī)與主軸電動(dòng)機(jī)有著聯(lián)鎖關(guān)系 ，即冷卻泵電動(dòng)機(jī)應(yīng)在主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后才可選擇起動(dòng)與否；而當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)停止時(shí) ， 冷卻泵電動(dòng)機(jī)便立即停止 。 (6) 為實(shí)現(xiàn)溜板箱的快速移動(dòng) ， 由單獨(dú)的快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) ， 且采用點(diǎn)動(dòng)控制 。 (7) 電路應(yīng)有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)和安全可靠的照明電路和信號(hào)電路。 1． 主軸及進(jìn)給電動(dòng)機(jī) M1的控制 由起動(dòng)按鈕 SB 停止按鈕 SB2和接觸器 KM1構(gòu)成電動(dòng)機(jī)單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng) 停止電路 。 按下 SB1→KM 1線圈通電并自鎖 → M1單向全壓起動(dòng) ，通過(guò)磨擦離合器及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn) ， 以及刀架的直線進(jìn)給 。 停止時(shí)， 按下 SB2→ KM1斷電 → M1自動(dòng)停車。 2． 冷卻泵電動(dòng)機(jī) M2的控制 M2的控制由 KM2電路實(shí)現(xiàn) 。 主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后 ， KM1輔助觸點(diǎn) (9— 11)閉合 ， 此時(shí)合上開(kāi)關(guān) SA1→KM 2線圈通電 → M2全壓起動(dòng) 。 停止時(shí) ， 斷開(kāi)SA1或使主軸電動(dòng)機(jī) M1停止 ， 則 KM2斷電 ， 使 M2自由停車 。 3． 快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī) M3的控制 由按鈕 SB3來(lái)控制接觸器 KM3， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn) M3的點(diǎn)動(dòng) 。 操作時(shí) ， 先將快速進(jìn)給手柄扳到所需移動(dòng)方向 ， 即可接通相關(guān)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ， 再按下 SB3， 即可實(shí)現(xiàn)該方向的快速移動(dòng) 。 4． 保護(hù)環(huán)節(jié) (1) 電路電源開(kāi)關(guān)是帶有開(kāi)關(guān)鎖 SA2的斷路器 QS。 機(jī)床接通電源時(shí)需用鑰匙開(kāi)關(guān) ， 再合上 QS， 增加了安全性 。 當(dāng)需上電時(shí) ，先用開(kāi)關(guān)鑰匙插入 SA2開(kāi)關(guān)鎖并右旋 ， 使 QS線圈斷電 ， 再扳動(dòng)斷路器 QS將其合上 ， 機(jī)床電源接通 。 若將開(kāi)關(guān)鎖 SA2左旋 ， 則觸頭 SA2(03— 13)閉合 ， QS線圈通電 ， 斷路器跳開(kāi) ， 機(jī)床斷電 。 (2) 打開(kāi)機(jī)床控制配電盤壁龕門 ， 自動(dòng)切除機(jī)床電源的保護(hù) 。在配電盤壁龕門上裝有安全行程開(kāi)關(guān) SQ2， 當(dāng)打開(kāi)配電盤壁龕門時(shí) ， 安全開(kāi)關(guān)的觸頭 SQ2(03— 13)閉合 ， 使斷路器 QS線圈通電而自動(dòng)跳閘 ， 斷開(kāi)電源 ， 確保人身安全 。 (5) 電動(dòng)機(jī) M M2由熱繼電器 FR FR2實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)；斷路器 QS實(shí)現(xiàn)電路的過(guò)電流 、 欠電壓保護(hù)；熔斷器 FU、 FU1～ FU6實(shí)現(xiàn)各部分電路的短路保護(hù) 。 此外，電路還設(shè)有 EL機(jī)床照明燈和 HL信號(hào)燈進(jìn)行刻度照明。 電源正常，接觸器不吸合，主軸電動(dòng)機(jī)不起動(dòng) 熔斷器 FU2熔斷或接觸不良 熱繼電器 FR FR2已動(dòng)作，或動(dòng)斷觸點(diǎn)接觸不良 接觸器 KM線圈斷線或接頭接觸不良 按鈕 SB SB2接觸不良或按鈕控制線路有斷線 分析 故障 處理 更換熔芯或旋緊熔斷器 檢查熱繼電器 FR FR2并予以修復(fù) 檢查接觸器 KM線圈及觸頭接觸情況并予以修復(fù) 檢查接觸器銜鐵并予以修復(fù) 檢查按鈕觸點(diǎn)及線路斷線處，并予以修復(fù) 電源正常，接觸器能吸合，但主軸電動(dòng)機(jī)不起動(dòng) 故障 接觸器能吸合，但不能自鎖 主軸電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行（主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢、 “ 嗡嗡 ” 聲 ） 主軸電動(dòng)機(jī)不能停轉(zhuǎn) 照明燈不亮 分析原因并處理？ 第二節(jié)： 搖臂鉆床的電氣控制電路分析 一、搖臂鉆床的主要機(jī)構(gòu)及動(dòng)作 二、搖臂鉆床的拖動(dòng)特點(diǎn)和控制要求 三、 Z3040的電氣控制線路分析 四、 Z3040的電氣故障分析 （一）電力拖動(dòng)特點(diǎn) 二、搖臂鉆床的拖動(dòng)特點(diǎn)和控制要求 1） Z3040型搖臂鉆床是機(jī)、電、液的綜合控制。 2）搖臂的升降控制與搖臂夾緊放松的控制有嚴(yán)格的程序要求，以確保先松開(kāi)，再移動(dòng)，移動(dòng)到位后自動(dòng)夾緊。所以對(duì) M M2電動(dòng)機(jī)的控制有嚴(yán)格程序要求，這些由電氣控制電路控制，液壓、機(jī)械配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3）電路具有完善的保護(hù)和聯(lián)鎖，有明顯的信號(hào)指示 （二）控制要求 1． 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量均較小，采用直接起動(dòng)方式，主軸要求正反轉(zhuǎn)，但采用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)，主軸電動(dòng)機(jī)單向旋轉(zhuǎn)。 2．升降電動(dòng)機(jī)要求正反轉(zhuǎn)。液壓泵電動(dòng)機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓泵送出不同流向的壓力油，推動(dòng)活塞、帶動(dòng)菱形塊動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外立柱的夾緊與放松以及主軸箱和搖臂的夾緊與放松，故液壓泵電動(dòng)機(jī)要求正反轉(zhuǎn)。 二、搖臂鉆床的拖動(dòng)特點(diǎn)和控制要求 3．搖臂的移動(dòng)嚴(yán)格按照搖臂松開(kāi) → 搖臂移動(dòng) →移動(dòng)到位搖臂夾緊的程序進(jìn)行。因此，搖臂的夾緊放松與搖臂升降應(yīng)按上述程序自動(dòng)進(jìn)行。 4．鉆削加工時(shí)，應(yīng)由冷卻泵電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵，供出冷卻液進(jìn)行鉆頭冷卻。 5．要求有必要的聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié)。 6．具有機(jī)床安全照明電路與信號(hào)指示電路。 （一）主電路分析 （二）控制電路分析 1．主軸電動(dòng)機(jī)控制 2．搖臂升降及夾緊、放松控制 3．主軸箱與立柱的夾緊、放松控制 。 4．冷卻泵電動(dòng)機(jī) M4的控制 5．聯(lián)鎖與保護(hù)環(huán)節(jié) （三）照明與信號(hào)指示電路分析 三、 Z3040的電氣線路分析 M2 搖臂升降電動(dòng)機(jī) SB1 總停止控制按鈕 M1 主電動(dòng)機(jī) SB3 搖臂上升控制按鈕 M3 液壓泵電動(dòng)機(jī) SB4 搖臂下降控制按鈕 SQ1 搖臂升降組合行程開(kāi)關(guān) EL 照明燈 SQ 限位行程開(kāi)關(guān) YV 電磁鐵 SQ3 搖臂夾緊行程開(kāi)關(guān) SA1 電源開(kāi)關(guān) SQ4 夾緊、松開(kāi)指示控制開(kāi)關(guān) SA2 冷卻泵開(kāi)關(guān) SB5HL1 松開(kāi)控制按鈕及指示燈 SA3 照明開(kāi)關(guān) SB6HL2 夾緊控制按鈕及指示燈 M4 冷卻泵電動(dòng)機(jī) SB2HL3 起動(dòng)控制按鈕及指示燈 搖臂不能上升（或下降） 行程開(kāi)關(guān) SQ2不動(dòng)作， SQ2的動(dòng)合觸點(diǎn)（ 9 11）不閉合， SQ2安裝位置移動(dòng)或損壞 接觸器 KM2線圈不吸合，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2不運(yùn)轉(zhuǎn) 系統(tǒng)發(fā)生故障（如液壓泵卡死、不轉(zhuǎn)、油路堵塞等），使搖臂不能完全松開(kāi)壓不上 SQ 安裝或大修后，由于相序接反，按 SB3搖臂上升按鈕，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使搖臂夾緊，壓不上 SQ2搖臂也就不能上升或下降 分析 故障 處理 檢查行程開(kāi)關(guān) SQ2觸點(diǎn)、安裝位置或損壞情況，并予以修復(fù) 檢查接觸器 KM2控制回路及搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2，并予以修復(fù) 檢查系統(tǒng)發(fā)生故障原因，位置移動(dòng)或損壞處，并予以修復(fù) 檢查相序，換相 搖臂上升（或下降）到預(yù)定位置后，搖臂不能夾緊 故障 立柱、主軸箱不能夾緊（或松開(kāi)） 按 SB6按鈕，立柱、主軸箱能夾緊，但放開(kāi)按鈕 后，立柱、主軸箱卻松開(kāi) 主軸電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，熔斷器就熔斷 照明燈不亮 分析原因并處理？ 第三節(jié)： 臥軸矩臺(tái)平面磨床的電氣控制電路分析 一、平面磨床的主要機(jī)構(gòu)及動(dòng)作 二、平面磨床的拖動(dòng)特點(diǎn)和控制要求 三、 M7130的電氣控制線路分析 四、 M7130的電氣故障分析 M7130平面磨床采用多電機(jī)（ M M M3）拖動(dòng) 砂輪電動(dòng)機(jī)：拖動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn) 液壓電動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)液壓泵完成工作臺(tái)往復(fù)縱向運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)砂輪的橫向自動(dòng)進(jìn)給，并承擔(dān)工作臺(tái)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑； 冷卻泵電動(dòng)機(jī)：拖動(dòng)冷卻泵，供給磨削加工時(shí)需要的冷卻液。 為適應(yīng)磨削小工件需要，采用電