电气控制与PLC应用技术教程常用机械设备的电气控制.pptx

常用机械设备的电气控制常用机械设备的电气控制2.1 概概 述述2.1.1常用机床设备简介常用机床设备简介 在机械加工的过程中由于工艺的要求，机床必须具有多种的机在机械加工的过程中由于工艺的要求，机床必须具有多种的机械运动配合，而这些机械运动往往是通过电气系统对电动机的控制械运动配合，而这些机械运动往往是通过电气系统对电动机的控制来配合实现的。我国将机床按其作用、结构、性能、特点及使用范来配合实现的。我国将机床按其作用、结构、性能、特点及使用范围分为十二大类。围分为十二大类。可见电气控制系统在机床电路的实际应用中非常普遍，控制对可见电气控制系统在机床电路的实际应用中非常普遍，控制对象和要求的不同使电路结构也差别很大，本章以一些常用机床的电象和要求的不同使电路结构也差别很大，本章以一些常用机床的电气控制电路为例进行分析，通过学习提高对接触器控制电路的认识，气控制电路为例进行分析，通过学习提高对接触器控制电路的认识，加深对交流电动机控制方法的理解。加深对交流电动机控制方法的理解。2.1.2电气控制系统图的构成规则和绘图的基本电气控制系统图的构成规则和绘图的基本 方法方法电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器元件布置图与电气安装接线图。电气控制电路图绘制的基本方法 （1）符号的使用 1)图形符号电气图中的图形符号由符号要素、一般符号、限定符号等部分组成。2)文字符号电气设备中的文字符号用来标明电路、电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征等，文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。基本文字符号分单字母和双字母两种，均用大写字母表示。单字母符号将各种电器元件、设备和装置划分为23大类。例如继电器-接触器控制电路中常用的有：K 表示继电器或接触器类；M表示电动机；F表示保护器件；S表示控制、记忆、信号电路的开关器件选择器；T表示变压器等。双字母符号的第一位必须与上述23大类单字母符号相对应，表示器件大类，第二位表示附加信息。如：K表示继电器或接触器类，KT表示时间继电器，KM表示接触器。辅助文字符号用来表示电器、装置、电气设备和元件的功能、状态、特征等，由l3位大写字母组成。如：A表示电流或模拟信号、AC表示交流、PEN表示保护接地与中性线共用等。（2）图线的使用 电气图中常用图线有实线、虚线、点画线等。实线是绘制图中主要内容的基本线，用来画符号的轮廓线和导线；虚线是辅助线，用来画机械联动线、屏蔽线、不可见线等；点画线常用作分界线和围框线。2.电气原理图绘制的基本原则电气原理图绘制的基本原则 用图形符号和文字符号表示电路各电器元件连接关系和电用图形符号和文字符号表示电路各电器元件连接关系和电路工作原理的图形称为电气原理图。路工作原理的图形称为电气原理图。绘制电气原理图应遵循的一些基本原则：绘制电气原理图应遵循的一些基本原则：l）原理图分主电路和辅助电路两部分。）原理图分主电路和辅助电路两部分。2）原理图使用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制，不）原理图使用国家标准规定的图形符号和文字符号绘制，不表现电器元件的外形和机械结构，同一电器的不同组件可按工表现电器元件的外形和机械结构，同一电器的不同组件可按工作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。3）原理图中的所有触点都按未动作时的通断情况绘制，有电）原理图中的所有触点都按未动作时的通断情况绘制，有电连接的交叉导线应在交叉点画上圆点。连接的交叉导线应在交叉点画上圆点。4）接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并）接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并列触点表。列触点表。5）控制电路的接点标记（线号）采用三位及三位以下阿拉伯）控制电路的接点标记（线号）采用三位及三位以下阿拉伯数字按等电位原则标注。数字按等电位原则标注。6）主电路各接点标记要按规定原则标注。）主电路各接点标记要按规定原则标注。7）整张图纸的图面按回路划分成若干个图区，图区编号用阿）整张图纸的图面按回路划分成若干个图区，图区编号用阿拉伯数字写在图面下部的方框内。拉伯数字写在图面下部的方框内。C620普通车床的电气控制原理图 3.电气安装图 电气安装图是用来指示电气控制系统中各电器元件的实际安装位置和接线情况的。在图中电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出。体积大和较重的电器设备应安装在电器安装板的下方，而发热元器件应安装在电器安装板的上面。强电、弱电应分开，强电要加防护，弱电应加屏蔽，以策安全和防止外界干扰。需要经常维护、检修、调整的电器元件应安装于便于操作的位置，不宜过高或过低。电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称，不宜过密，应留有一定间距，便于散热和维护。4.电气系统安装接线图电气系统安装接线图 电气系统安装接线图用来表明电气设备之间的接线关系，清楚的表明电气设备外部元件之间的电气连接。电气系统安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图一起使用。电气系统接线图的绘制原则是：各电气元件均按实际安装位置绘出，电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。各电气元件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。不在同一控制柜、控制屏等控制单元上的电器零件之间的电气连接必须通过端子板进行，并标明去向。在电气系统安装接线图中布线方向相同的导线用线束表示，连接导线应注明导线的规格(数量、截面积等)；若采用线管走线时，须留有一定数量的备用导线。还应注明线管的尺寸和材料。C620普通车床的电气安装接线图普通车床的电气安装接线图2.1.3生产机械设备电气控制电路图的读图方法生产机械设备电气控制电路图的读图方法 要学会读懂机床电气线路图，必须在熟练掌握电气控制的基本方法、控制形式等并充分了解各种机床机械运动的基础上，对其电气控制电路进行分析加深理解。熟悉机、电配合及动作情况，掌握各种典型机床的电气控制原理。其基本读图方法是：(1)看说明书，对设备有一个总体的了解，从设备的基本结构、运动情况、工艺要求、操作方法，到设备对电力拖动的要求，电气控制和保护的具体方法等。(2)看主电路，了解电力拖动系统由几台电动机所组成，并结合工艺要求了解电动机的运行特点(如起动、制动方式，是否正反转，有无调速要求等)，各电动机使用了那些电器实行控制和保护。(3)分析控制电路，按照设备的工艺要求和动作顺序，对应控制电路的各种基本环节，分析各个控制环节的工作原理和过程。(4)分析保护要求，结合设备各个系统的配合情况，找出各个环节之间的联系、工作程序和联锁关系，配合控制电路的全面分析。可总结为“化整为零看局部，综合为整看全图”。(5)最后看其他辅助电路(如检测、信号指示、照明电路等)。2.2 CA6140型普通车床的电气控制电路型普通车床的电气控制电路2.2.1车床的电力拖动形式和控制要求车床的电力拖动形式和控制要求普通车床对电力拖动及其控制有以下基本要求：普通车床对电力拖动及其控制有以下基本要求：(1)主拖动电动机采用笼型异步电动机，由于车床采用机械的方主拖动电动机采用笼型异步电动机，由于车床采用机械的方法调速和反转传动，因此对电动机没有电气调速及反转的控法调速和反转传动，因此对电动机没有电气调速及反转的控制要求；主轴电动机采用直接起动。制要求；主轴电动机采用直接起动。(2)在车削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要由在车削加工时，为防止刀具和工件温度过高，需要由台冷台冷却泵电动机来提供冷却液。却泵电动机来提供冷却液。般要求冷却泵电动机在主轴电般要求冷却泵电动机在主轴电动机起动后才能起动，主轴电动机停机，冷却泵电动机也同动机起动后才能起动，主轴电动机停机，冷却泵电动机也同时停机的顺序控制。时停机的顺序控制。(3)为了方便操作有的车床还配有为了方便操作有的车床还配有台刀架快速移动电动机，采台刀架快速移动电动机，采用点动控制。用点动控制。(4)具有短路、过载、欠压、失压等保护环节。具有短路、过载、欠压、失压等保护环节。(5)具有安全的局部工作照明装置。具有安全的局部工作照明装置。2.2.2 CA6140型普通车床的主要结构和运动形式型普通车床的主要结构和运动形式 CA6140型车床是型车床是种普通车床，其基本结构和控制电器位种普通车床，其基本结构和控制电器位置如图所示，主要由床身、主轴变速箱、主轴置如图所示，主要由床身、主轴变速箱、主轴(主轴上带有用于主轴上带有用于夹持工件的卡盘夹持工件的卡盘)、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板与刀架、尾架、丝杆等组成架、丝杆等组成。2.2.3 CA6140型普通车床电气控制电路分析型普通车床电气控制电路分析1电源电路（图区1、2）电源采用三相380V交流电源，由带漏电保护断路器QF引入，总熔断器FU由用户电源提供，PE为接地保护线路。2主电路（图区3、4、5、6）主电路有三台电动机的供电电路组成，主轴电动机M1的短路保护由电源电路的断路器QF响应，而冷却泵电动机M2和刀架快速移动电动机M3的短路保护，分别由熔断器FU1、FU2实现。三台电动机分别由交流接触器KM1、KM2、KM3控制直接起动，单向运转。由热继电器FR1、FR2分别实现对M1、M2的过载保护，由于M3是短时工作制，所以不需要过载保护。控制电路（图区7、8、9、10）(1)控制电路电源的控制 合上QF接通电源。控制电路由控制变压器TC提供110 V电源，FU3作短路保护。(2)主轴电动机的控制 起动时：按下绿色按钮SB1接触器KM1通电并自锁主轴电动机M1起动运行；停机时：按下装在SB1旁边的红色蘑菇形按钮SB2接触器KM1断电主轴电动机M1停止转动，SB2在按下后可自行锁住，要复位需向右旋。(3)冷却泵电动机的控制 冷却泵电动机M2由旋钮开关SA1操纵，通过KM2控制。(4)刀架快速移动电动机的控制 刀架快速移动电动机M3由按钮SB3点动控制。刀架快速移动的方向则由装在溜板箱 上的十字形手柄控制。照明与信号指示电路（图区11、12）照明与信号指示电路的电源同样由TC提供，EL为车床工作照明灯，电压为24 V；HL为电源指示灯，电压为6V。HL和EL分别由FU4和FU5作短路保护。电气保护环节 除短路和过载保护外，该电路还设有由行程开关SQ1、SQ2组成的安全保护环节。2.3 Z535型立式钻床的电气控制电路型立式钻床的电气控制电路2.3.1立式钻床的主要结构和运动形式立式钻床的主要结构和运动形式2.3.2立式钻床的电力拖动形式和控制要求立式钻床的电力拖动形式和控制要求 立式钻床的电力拖动及其控制要求是：(1)钻床的主轴运动和进给运动由主轴电动机带动。主轴电动机直接起动，能够正反转；由于采用机械方法调速，所以对电动机没有调速要求。(2)加工过程的冷却液由台冷却泵电动机提供。(3)具有常规的电气保护环节和安全的局部照明装置。2.3.3 Z535型立式钻床电气控制电路分析型立式钻床电气控制电路分析1电源电路（图区1）电源采用三相380V交流电源，由QS1引入，FU1作全电路的短路保护，PE为接地保护线路。2主电路（图区2、3、4）M1为主轴电动机，用于主轴的钻孔加工操作，分别由接触器KM1、KM2作正反转控制，热继电器FR作过载保护。M2为冷却泵电动机，由QS2控制运行，FU2作M2及控制、照明电路的短路保护。3控制电路（图区5、6、7）Z535钻床的控制电路相对比较简单。由操纵手柄压动三个微动开关SQ1、SQ2、SQ3来控制KM1、KM2，实现M1的正反转控制：(1)M1正转控制：将操纵手柄置于向下位置压动SQ1与SQ2SQ1与SQ2的动合触点(1-2)、(2-3)闭合KM1通电M1正转。如果松开手柄，SQ2的动合触点(2-3)断开，但KM1由其自锁触点(8-3)经SQ3的动断触点(2-8)支路自锁而保持通电。(2)M1反转控制：将操纵手柄置于向上位置压动SQ1与SQ3SQ1与SQ3的动合触点(1-2)、(2-6)闭合KM2通电M1反转。如果松开手柄SQ3的动合触点(2-6)开时，KM2由自锁触点(5-6)经SQ2的动断触点(2-5)支路保持通电。(3)M1停止控制：当操纵手柄置于中间位置时，SQ1的动合触点(1-2)断开KM1（或KM2）断电 M1停机。2.4 X62W型万能铣床的电气控制电路型万能铣床的电气控制电路2.4.1铣床的主要结构和运动形式铣床的主要结构和运动形式 铣床的运动形式主要有：铣床的运动形式主要有：（1）主运动，主轴带动刀杆和铣刀的旋转运动；）主运动，主轴带动刀杆和铣刀的旋转运动；（2）进给运动，包括工作台带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向三）进给运动，包括工作台带动工件在水平的纵、横方向及垂直方向三 个方向上的运动；个方向上的运动；（3）辅助运动，是工作台在三个方向上的快速移动。）辅助运动，是工作台在三个方向上的快速移动。1一底座一底座 2一进给电动机一进给电动机 3一升降台一升降台 4一进给变速手柄及变速盘一进给变速手柄及变速盘 5一溜板一溜板 6一转动部分一转动部分 7一工作台一工作台8-刀杆支架刀杆支架 9一悬梁一悬梁 l0-主轴主轴 ll一主轴变速盘一主轴变速盘 12-主轴变速手柄主轴变速手柄 13-床身床身 14一主轴电动机一主轴电动机2.4.2铣床的电力拖动形式和控制要求铣床的电力拖动形式和控制要求X62W万能铣床对电力拖动及其控制有以下要求：万能铣床对电力拖动及其控制有以下要求：主轴电动机主轴电动机M1为空载直接起动，为满足顺铣和逆铣工作方式转换为空载直接起动，为满足顺铣和逆铣工作方式转换的要求，电动机要求有正、反转，停车时要求主轴电动机设制动的要求，电动机要求有正、反转，停车时要求主轴电动机设制动控制。控制。M2 电动机负责拖动工作台横向、纵向和垂直三个方向的进给运电动机负责拖动工作台横向、纵向和垂直三个方向的进给运动，动，选用直接起动方式，进给方向的选择由操作手柄配合相应机选用直接起动方式，进给方向的选择由操作手柄配合相应机械传动来实现，且每个方向均有正、反向运动，械传动来实现，且每个方向均有正、反向运动，即要求即要求M2有正、有正、反转。反转。使用圆工作台时，使用圆工作台时，工作台不能有其他方向进给，工作台不能有其他方向进给，因此圆工作台旋因此圆工作台旋转与三个方向的进给运动间设有联锁控制。转与三个方向的进给运动间设有联锁控制。主轴与进给工作顺序为有序联锁控制，主轴与进给工作顺序为有序联锁控制，要求加工开始时铣刀先旋要求加工开始时铣刀先旋转，转，进给运动才能进行；加工结束时，进给运动要先于铣刀停止。进给运动才能进行；加工结束时，进给运动要先于铣刀停止。为提高生产效率，为提高生产效率，工作台各方向调整运动均为快速移动。工作台各方向调整运动均为快速移动。由由M3 电动机拖动冷却泵，电动机拖动冷却泵，在铣削加工时提供必要的冷却液。在铣削加工时提供必要的冷却液。为方便操作，各部分起、停控制均为两地控制。为方便操作，各部分起、停控制均为两地控制。具有必要的安全保护功能和三台电动机之间有联锁控制功能。具有必要的安全保护功能和三台电动机之间有联锁控制功能。2.4.3 X62W型万能铣床电气控制电路分析型万能铣床电气控制电路分析1.电源及主电路（图区电源及主电路（图区1、2、3、4）三相电源由电源开关QS1引入，FU1作全电路的短路保护。主轴电动机M1的运行由接触器KM1控制，换相开关SA3预先选定转向。进给电动机M2由KM3、KM4实现正反转控制。在M1起动运行之后才能由QS2控制冷却泵电动机M3作单向旋转。三台电动机分别由热继电器FR1、FR2、FR3作过载保护。2控制电路控制电路(图区图区5、6、7、8、9、10、11)（1）控制电路的电源（）控制电路的电源（5、6）控制电路的电源由控制变压器TC1提供110 V工作电压，FU4作变压器二次侧的短路保护。电磁离合器和制动器需要的直流工作电源由整流变压器TC2降压后经VC桥式整流器提供，FU2、FU3分别作交、直流侧的短路保护。电路的主轴制动器YC1，工作台常速进给和快速进给分别是控制电磁离合器YC2、YC3。（2）主轴电动机）主轴电动机M1的控制（的控制（5、6、7、8）在SA3选好方向后，M1的运行由交流接触器KM1控制。为操作方便，在机床的不同位置各安装了套起动和停机按钮：SB2和SB6装在床身上，SB1和SB5装在升降台上。对M1的控制包括有主轴的起动、停机制动、换刀制动和变速冲动。（3）工作台进给运动控制）工作台进给运动控制 工作台的纵向（左、右）工作台的纵向（左、右）进给运动进给运动 将纵向进给操作手柄扳向右边行程开关SQ5动作其动断触点SQ5-2先断开，动合触点SQ5-1后闭合KM3通电动作 M2正转工作台向右运动。若将操作手柄扳向左边，则SQ6动作 KM4通电M2反转工作台向左运动。工作台的垂直（上、下）与横向（前、后）进给运工作台的垂直（上、下）与横向（前、后）进给运动动 工作台垂直与横向进给运动由个十字形手柄操纵，十字形手柄有上、下、前、后和中间五个位置：将手柄扳至“向下”或“向上”位置时，分别压动行程开关SQ3和SQ4，控制M2正转和反转，并通过机械传动机构使工作台分别向下和向上运动；例如，将十字形手柄扳至“向上”位置SQ4动作动断触点SQ4-2先断开，动合触点SQ4-1后闭合KM4线圈通电M2反转工作台向运动。而当手柄扳至“向前”或“向后”位置时，虽然同样是压动行程开关SQ3和SQ4，但此时机械传动机构则使工作台分别向前和向后运动。当手柄在中间位时，SQ3和SQ4均不动作，工作台停止运动。进给变速冲动进给变速冲动 将进给变速的蘑菇形手柄拉出，转动变速盘，选择好速度。然后，将手柄继续向外拉到极限位置，随即推回原位，变速结束。就在手柄拉到极限位置的瞬间，行程开关SQ2被压动，SQ21先断开，SQ22后接通，接触器KM3得电，进给电动机M2瞬时正转。在手柄推回原位时，SQ2复位，进给电动机只瞬动一下，完成变速冲动。工作台快速进给工作台快速进给 当工作台工作在进给状态时，按下快移按钮SB3或SB4（两地控制），接触器KM2得电吸合，其动断触点切断YC2，动合触点接通YC3，使进给传动系统跳过齿轮变速链，电动机直接拖动丝杠套，工作台快速进给，进给方向仍由进给操纵手柄决定。此外，由于与KM1的动合触点并联了KM2的个动合触点，所以在M1不起动的情况下，也可以进行快速进给。（4）圆工作台的控制）圆工作台的控制 在使用圆工作台时，将控制开关SA2扳至“接通”位置，此时SA2-2接通而SA2-1、SA2-3断开。圆工作台的旋转运动也是由进给电动机M2拖动。在主轴电动机M1起动的同时，KM3通电，使M2正转，带动圆工作台旋转(圆工作台只需要单向旋转)。由KM3的通电路径可见，只要扳动工作台进给操作的任何个手柄，SQ3SQ5其中个行程开关的动断触点断开，都会切断KM3，使圆工作台停止运动，从而保证了工作台的进给运动和圆工作台的旋转运动不会同时进行。（5）控制电路的联锁与保护）控制电路的联锁与保护 进给运动与主轴运动的联锁 只有在主轴起动之后，工作台的进给运动才能进行。工作台六个运动方向的联锁 只要两个操纵手柄同时扳动，进给电路立即切断，实现了工作台各方向进给间的联锁控制。工作台进给与圆工作台的联锁 使用圆工作台时，必须将两个进给操纵手柄都置于中间位置。进给运动方向上的极限位置保护 机械和电气相结合的方式，由挡块确定各进给方向上的极限位置。3冷却泵和照明电路（图区）冷却泵只有在主电动机起动后才能起动，所以主电路中将M3接在主接触器KM1触点之后，另外还可用开关QS2控制。SA4为灯开关，由照明变压器TC3提供24 V的工作电压给照明灯EL，FU5作短路保护。2.5 T68型卧式镗床的电气控制电路型卧式镗床的电气控制电路 2.5.1卧式镗床的主要结构和运动形式卧式镗床的主要结构和运动形式 1.卧式镗床的运动形式包括：卧式镗床的运动形式包括：主运动是镗轴和平旋盘的旋转运动。进给运动镗轴的轴向移动，平旋盘上刀具溜板的径向移动，工作台的横向移动，工作台的纵向移动和主轴箱的垂直移动。辅助运动工作台的旋转，尾架随同主轴箱的升降和后立柱的水平移动。2.5.2卧式镗床的电力拖动形式和控制要求卧式镗床的电力拖动形式和控制要求 卧式镗床的主运动和进给运动多用使用同台异步电动机拖动，具体要求如下：（1）双速笼型异步电动机作为主拖动电机。（2）进给运动和主轴及花盘旋转用同一台电动机拖动，(3)主轴电动机能正反向点动，并有准确的制动。(4)主轴电动机低速时直接起动，高速时先低速起动，延时后转为高速运转。（5）主轴变速和进给变速设低速冲动环节。（6）各运动部件能实现快速移动。（7）工作台或镗头架的自动进给与主轴或花盘刀架的自动进给设有联锁。2.5.3 T68卧式镗床电气控制电路分析卧式镗床电气控制电路分析 1.电源和主电路电源和主电路（图区（图区17）三相电源由转换开关QS引入，由熔断器FU1作短路保护。机床采用两台电动机拖动，一台是主轴电动机M1，作为主轴旋转及常速进给的动力，同时还带动润滑油泵；另台为快速进给电动机M2，作为各进给运动的快速移动的动力。2.控制电路（图区控制电路（图区1130）（1）主轴电动机的起动和运行 （2）主轴电动机的制动 （3）主轴电动机的点动 （4）主轴变速和进给变速 （5）快速移动 （6）联锁保护2.6 交流桥式起重机的电气控制交流桥式起重机的电气控制2.6.1桥式起重机概述桥式起重机概述 起重机是专门用来起吊和短距离搬移重物的一种生产机械，通常也称为行车、吊车或天车。按其结构的不同，分为桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等，桥式起重机按照起重量人为三个等级：5t和10t为小型起重机，1550t为中型起重机，50t以上为重型起重机。1桥式起重机的主要结构及运动形式 （1）起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向前后运动。（2）小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥梁上的轨道作横向左右运动。（3）在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上下运动。2桥式起重机对电气控制的特点和要求(1)桥式起重机的主要特点：1）桥式起重机的工作条件比较差，由于安装在车间的上部，有的还是露天安装，往往处于高温、高湿度、易受风雨侵蚀或多粉尘的环境；同时，还经常处于频繁的起动、制动、反转状态，要求受较大的机械冲击。故多采用绕线转子异步电动机拖动。2）有合理的升降速度，空载、轻载要求速度快，以减少辅助工时；重载时要求速度慢。3）在提升之初或重物下降到指定位置附近时需要低速运行，因此应将速度分为几档，以便灵活操作。4）具有一定的调速范围，普通起重机的调速范围一般为 31，要求较高的则要达到（510）1(2)控制要求：1）提升第一级作为预备级，是为了消除传动间隙和张紧钢丝绳，以避免过大的机械冲击。所以起动转矩不能过大，一般限制在额定转矩的一半以下。2）由于起重机的负载力矩为位能性反抗力矩，因而电动机可运转在电动状态、再生发电状态和倒拉反接制动状态。3）为了保证人身与设备的安全，停车必须采用安全可靠的制动方式。4）应具有必要的短路、过载、零位和终端保护。3起重机提升机构的工作状态（1）提升重物时电动机工作状态 提升重物时，电动机承受两个阻力转矩，一个重物自重产生的位能转矩，另一个是在提升过程中传动系统存在的摩擦转矩 T。当电动机电磁转矩克服这两个阻力转矩时，重物将被提升。（2）下降重物时电动机的工作状态 反转电动状态 当空钩或轻载下放重物时，由于负载的位能转矩小于摩擦转矩,这时依靠重物自重不能下降，为此电动机必须依重物下降方向施加电磁转矩强迫重物或空钩下放，此时电动机工作在反转电动状态，又称强力下放重物。再生发电制动状态 当以高于电动机同步转速的速度稳定下降，这时电动机工作在再生发电制动状态。倒拉反接制动状态 当重物较重，为获得低速下降，可采用倒拉反接制动下放。2.6.2 5t桥式起重机控制电路桥式起重机控制电路 在中小型起重机的平移机构和小型起重机的提升机构控制中得到广泛应用。凸轮控制器就是利用凸轮来操作多组触点动作的控制器，它是一种大型手动控制电器，常用于直接操作与控制转子绕线式异步电动机的起动、停止、正反转、调速等。1凸轮控制器的结构原理 凸轮控制器的结构由机械结构、电气结构、防护结构三部分组成。凸轮控制器的工作原理是，当转轴在手轮扳动下转动时，固定在轴上的凸轮同轴一起转动，当凸轮的凸起部位顶住动触点杠杆上的滚子时，便将动触点与静触点分开 或接通。使用凸轮控制器的控制电路原理图中的凸轮控制器，以其圆柱表面的展开图表表示。凸轮控制器有编号为112的十二对触点，以竖画的细实线表示；而凸轮控制器的操作手轮右旋（控制电动机的正转）和左旋（控制电动机的反转）各有五个挡位，加上一个中间位置（称为“零位”）共有十一个挡位，用横画的细虚线表示；每对触点在各个挡位是否接通，则以在横竖线交点处的黑圆点“”表示，有黑圆点表示接通，无黑圆点表示断开。2凸轮控制器控制的凸轮控制器控制的5 t桥式起重机小车（吊钩）控制桥式起重机小车（吊钩）控制电路原理电路原理 M2为小车（或吊钩）驱动电动机，采用转子绕线式三相异步电动机，在转子电路中串入三相不对称电阻R2，用作起动及调速控制。YB2为制动电磁铁，其三相电磁线圈与M2（定子绕组）并联。QS为电源引入开关，KM为控制线路电源的接触器。KA0和KA2为过流继电器，其线圈（KA0为单线圈，KA2为双线圈）串联在M2的三相定子电路中，而其动断触点则串联在KM的线圈支路中，无论哪个触点动作都可使KM线圈断电而停机。（1）M2的起动和正反转控制 电路每次操作之前，应先将QM2置于零位，舱门安全开关SQ6关闭。由图可见QM2的触点10、11、12在零位接通；然后合上电源开关QS，按下起动按钮SB，接触器KM线圈通过QM2的触点12通电，KM的3对主触点闭合，接通M2的电源，然后可以用QM2操纵电动机M2的运行。QM2的触点10、11与KM的动合触点一起构成正转或反转时的自锁电路。凸轮控制器QM2的触点14用以换相，控制M2的正反转，由图可见QM2右旋五挡触点2、4均接通，M正转；而左旋五挡则是触点1、3接通，按电源的相序，M为反转；在零位时4对触点均断开。（2）M2的调速控制 凸轮控制器QM2的触点59用以改变电阻R2接入M2的转子回路，以实现对M2起动和转速的调节。由图2.24可见这5对触点在中间零位均断开，而在左、右旋各五挡的通断情况是完全对称的：在(左、右旋)第一挡触点59均断开，三相不对称电阻R2全部串入M2的转子电路，此时M2的机械特性最软；置第二、三、四挡时触点5、6、7依次接通，将R2逐级不对称地切除，使电动机的转速逐渐升高；当置第五挡时触点59全部接通，R2被全部切除，M2运行在自然特性曲线上。(3)安全保护功能 吊车控制电路具有过流、零压、零位、欠压、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能。过流保护 采用过流继电器作过流(包括短路、过载)保护，过电流继电器KA0、KA2的动断触点串联在KM线圈支路中。零压保护 采用按钮开关SB起动，SB动合触点与KM的自锁动合触点相并联的电路，都具有零压(失压)保护功能。零位保护 采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位，使触点12接通，才能够按下SB接通电源，这一保护作用称之为“零位保护”。欠压保护 接触器KM本身具有欠电压保护的功能，当电源电压不足时(低于额定电压的85)，KM因电磁吸力不足而复位，其动合主触点和自锁触点都断开，从而切断电源。行程终端限位保护 行程开关SQ1、SQ2分别作M2正、反转(如M2驱动小车，则分别为小车的右行和左行)的行程终端限位保护，其动断触点分别串联在KM的自锁支路中。安全保护 在KM的线圈电路中，还串入了舱门安全开关SQ6和事故紧急开关SA1。在平时，应关好驾驶舱门，使SQ6被压下(保证桥架上无人)，才能操纵起重机运行；一旦发现紧急情况，可断开SA1紧急停车。35 t交流桥式起重机控制电路 t交流桥式起重机电气控制的全电路如下图。（1）主电路 5 t桥式起重机的大车较多采用两台电动机分别驱动，图中共有四台绕线转子异步电动机拖动，分别由三只凸轮控制器控制。起重吊钩电动机M1由QM1控制；小车驱动电动机M2由QM2控制；大车驱动电动机M3和M4由QM3同步控制。凸轮控制器QM3共有17对触点，比QM1、QM2多了5对触点，用于控制另一台电动机的转子电路，因此可以同步控制两台绕线式异步电动机。（2）控制电路 控制电路电源由接触器KM控制，过流继电器KA0KA4作过流保护，其中KA1KA4为双线圈式，分别保护M1，M2、M3与M4；KA0为单线圈式，单独串联在主电路的一相电源线中，作总电路的过流保护。SQ5为吊钩M1上行限位，SQ1、SQ2为小车M2左右行限位；SQ3、SQ4为大车M3、M4前后行限位控制。（3）保护电路 保护电路由接触器、过电流继电器、位置开关等组成，用于控制和保护起重机，实现电动机过流保护、失压保护以及零位、限位保护。本章小结本章小结 电气控制系统图包括电气原理图、电器布置图和电气安装接线图，电气原理图反映电路中各个电器元件的连接关系和电气工作原理，电器布置图反映各电器元件的实际安装位置，而电气安装接线图则反映电气设备各控制单元内部元件之间的接线关系。各种图都要求按照国家标准统一的图形和文字符号及标准画法来绘制。应注意掌握各种电气图的构成规则，掌握生产机械设备电气控制系统图的读图方法。CA6140型普通车床、Z535型立式钻床、X62W型万能铣床和T68型卧式镗床及小型起重机等，都是机械加工中的常用机床在进行复习小结时，应注意掌握各电路的特点和控制要求。1.CA6140型普通车床的主轴电动机M1与冷却泵电动机M2的联锁控制，由行程开关SQ1、SQ2组成的断电保护环节。2.Z535型立式钻床主轴电动机的正反转控制和自动进给控制。3.X62W型万能铣床控制电路的主要特点是进给控制电路部分。4.T68型卧式镗床控制电路的特点是：主轴和进给电动机M1为双速电动机，由KM4、KM5控制定子绕组由三角形联结转换成双星形联结，进行低一高速转换。低速时可直接起动；高速时，先低速起动然后自动转换成高速运行。5凸轮控制器是一种大型的手动控制电器，常用于直接控制转子绕线式异步电动机的起动、反转、变速和制动。