卧式车床电气控制.pptx

项目2 C650 卧式车床电气控制【学习目标学习目标】1.1.了解了解C650卧式车床的主要结构与运动形式。卧式车床的主要结构与运动形式。2.2.了解了解C650卧式车床的电力拖动及控制要求。卧式车床的电力拖动及控制要求。3.3.掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度掌握行程开关、时间继电器、中间继电器、信号灯及速度继电器的结构特点、符号、型号。继电器的结构特点、符号、型号。4.4.掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使掌握接近开关、固态继电器和晶闸管自动开关的原理和使用。用。5.5.掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。掌握分析电气控制原理图的方法和步骤。6.6.熟悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路熟悉在机床控制系统中三相笼型异步电动机制动控制电路的设计方法。的设计方法。7.7.掌握掌握C650卧式车床的电气控制原理图的分析方法。卧式车床的电气控制原理图的分析方法。2.1 项目简述 C650型卧式车床结构如图型卧式车床结构如图2-12-1所示。它是机床中应用最所示。它是机床中应用最为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面为广泛的一种，可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，及螺纹，车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采应选择合适的主轴转速及进给速度。目前中小型的车床多采用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。用不变速的异步电动机拖动，而靠齿轮箱来进行有级变速。为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，为满足生产加工需要，主轴的旋转运动可正转，也可以反转，这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。这就要求可以改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现。进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱进给运动大多是通过主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，传给进给箱配合来实现刀具的进给。有的车床为了提高效率，刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都刀架的快速运动由单独一台进给电动机来拖动。车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。设有交流电动机拖动的冷却泵，实现刀具切削时的冷却。2.1.1 C650卧式车床结构及工作要求 C650卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座、进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等组成。C650车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹车床进行车削加工的主运动是主轴通过卡盘或夹头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功头，带动工件的旋转运动，它承受车削加工时的主要切削功率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。率。进给运动是溜板带动刀架的纵向或横向运动。为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的为保证螺纹加工的质量，要求工件的旋转速度与刀具的移动速度具有严格的比例关系。因此，移动速度具有严格的比例关系。因此，C650卧式车床溜板卧式车床溜板箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机箱与主轴变速箱之间通过齿轮转动来连接，用同一台电动机来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为来拖动。车削加工时一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以避免乱扣，加工完毕后，要求反转退刀，所以C650车床可车床可以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转以通过主电动机的正反转来实现主轴的正反转，当主轴反转时，刀架也跟着后退。时，刀架也跟着后退。C650卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，卧式车床在车削加工时，刀具的温度往往很高，因此，要配备一台冷却泵及电动机。由于因此，要配备一台冷却泵及电动机。由于C650车床的床身车床的床身较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台较长，为减少辅助工时，提高加工效率，专门设置了一台2.2kW的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。的电动机来拖动溜板箱快速移动，并采用点动控制。一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，一般车床的调速范围大，常用齿轮变速机构来调速，调速范围可达调速范围可达40倍以上。倍以上。C650车床的主电动机采用普通笼车床的主电动机采用普通笼型异步电动机，功率为型异步电动机，功率为30kW。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，大，需停车时不易立即停止转动，为提高工作效率，该机为提高工作效率，该机床采用了反接制动方法。床采用了反接制动方法。2.1.2 C6502.1.2 C650卧式车床电力拖动特点及控制要求卧式车床电力拖动特点及控制要求 （1）主电动机）主电动机M1（功率为（功率为30kW）完成主轴主运动和）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的方式起动，刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动的方式起动，可正反两个方向旋转，并可进行正反两个旋转方向的电气可正反两个方向旋转，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，还具有点动功能。停车制动。为加工调整方便，还具有点动功能。（2）电动机）电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，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。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）快速移动电动机M3可根据使用需要，随时手动可根据使用需要，随时手动控制起停。控制起停。完成对完成对C650C650卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以卧式车床电力拖动特点及控制要求介绍以后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行后，接下来分析其电气控制线路。为此，首先需要学习行程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯程开关、时间继电器、速度继电器、中间继电器、信号灯等与卧式车床电气控制相关知识。等与卧式车床电气控制相关知识。2.2 电气控制器件相关知识2.2.1 行程开关 行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运行程开关又称行程限位开关，主要利用生产机械的运动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出动部件的运动、碰撞改变行程开关内部触头的状态，发出电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、电气控制指令。用于控制生产机械的运动方向、运动速度、位移方向和位置保护等。位移方向和位置保护等。1.1.行程开关的基本结构行程开关的基本结构 行程开关的基本结构有三大部分：感受外部作用力行程开关的基本结构有三大部分：感受外部作用力的操作机构，内部执行部分的触头系统的操作机构，内部执行部分的触头系统和和外壳。图外壳。图2-22-2给出给出LX19系列行程开关的外形示意图。系列行程开关的外形示意图。当运动部件的挡铁碰压当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断行程开关的滚轮时，推动微动开关动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。开，动合触点闭合。常用的行程开关有常用的行程开关有LX29系列系列、JW系列系列、LXW9（831060）系列。其中，系列。其中，JW系列及系列及831060系列为微动系列为微动开关系列，具有微量动作行程、瞬时动作特点。开关系列，具有微量动作行程、瞬时动作特点。LX29系列是系列是取代取代LX19系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等系列的理想产品，它具有单轮、双轮、径向传动等多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮多种形式。其中单轮式径向式行程开关可自动复位，而双轮行程开关要靠外力来复位。行程开关要靠外力来复位。2.2.行程开关的型号行程开关的型号 行程开关行程开关LX19的型号及含义如下。的型号及含义如下。3.3.行程开关的符号行程开关的符号 行程开关的图形符号和文字符号如图行程开关的图形符号和文字符号如图2-32-3所示。所示。2.2.2 2.2.2 接近开关接近开关 接近开关接近开关又称又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，和限位保护外，还还是是一种一种非接触式检测控制装置非接触式检测控制装置，用作检测用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。液面控制和加工程序的自动衔接等。当运动着的物体接近它当运动着的物体接近它到一定距离之内，它就能发出到一定距离之内，它就能发出控制控制信号。信号。特点有工作可靠、特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境的工作环境等。等。1.1.接近开关的分类接近开关的分类 接近开关按工作原理可分为以下几种类型：接近开关按工作原理可分为以下几种类型：（1 1）涡流式接近开关）涡流式接近开关 这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。种接近开关所能检测的物体必须是导电体。（2 2）电容式接近开关）电容式接近开关 这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状近开关检测的对象，不限于导体，可以是绝缘的液体或粉状物等。物等。（3 3）霍尔接近开关）霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。种接近开关的检测对象必须是磁性物体。(4 4）光电式接近开关）光电式接近开关 利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此便体）接近时，光电器件接收到反射光后便有信号输出，由此便可可“感知感知”有物体接近。有物体接近。（5 5）热释电式接近开关）热释电式接近开关 用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出有物体接近。检测出有物体接近。（6 6）其它型式的接近开关）其它型式的接近开关 当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。2.2.接近开关的工作原理接近开关的工作原理 接近开关的种类很多，但不论何种接近开关，基本都接近开关的种类很多，但不论何种接近开关，基本都是由感应头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路是由感应头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路、稳压电稳压电源等组成。源等组成。接近开关目前国内普遍采用高频振荡电感式，其精度接近开关目前国内普遍采用高频振荡电感式，其精度较高控制距离较远。高频振荡电感式较高控制距离较远。高频振荡电感式LJ2型系列接近开关原型系列接近开关原理如图理如图2-42-4所示。所示。当无金属物体接近时，由当无金属物体接近时，由VT1、L、C1、C2等元件组成的等元件组成的耦合振荡器输出信号加至耦合振荡器输出信号加至VT2基极，放大后的高频波经基极，放大后的高频波经VD7、VD8整流后的直流信号加至整流后的直流信号加至VT3基极，使基极，使VT3导通，由导通，由VT4、VT5组成的斯密特电路中组成的斯密特电路中VT4截止，截止，VT5导通，使导通，使VT6截止，截止，则则 近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和近开关的文字符号与行程开关相同，其图形符号和文字符号文字符号+如图如图2-5所示。所示。开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属开关负载中无电流流过及信号输出。当有金属体接近线圈体接近线圈L时，由于金属中产生涡流而吸取时，由于金属中产生涡流而吸取了振荡能量，使振荡减弱至停止，了振荡能量，使振荡减弱至停止，VD7、VD8整流电路无输出电压，则整流电路无输出电压，则VT3截止，斯密特电截止，斯密特电路翻转，则路翻转，则VT6饱和导通，负载中有电流流过，饱和导通，负载中有电流流过，开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集开关输出有信号。目前很多接近开关都采用集成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成成块结构取代放大电路和斯密特电路做成集成的。的。3.3.接近开关的选型接近开关的选型 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：（1 1）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡）当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁镍、型接近开关，该类型接近开关对铁镍、A3A3钢类检测体检钢类检测体检测最灵敏。测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。低。（2 2）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、）当检测体为非金属材料时，如木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。（3 3）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，）金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。（4 4）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不）对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。关。4.4.接近开关技术指标检测接近开关技术指标检测 （1 1）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感）动作距离测定：当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。测得的数据应在产品的参数范围内。（2 2）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的）释放距离的测定：当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。大距离。（3 3）回差）回差H H的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝的测定：最大动作距离和释放距离之差的绝对值。对值。（4 4）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆）动作频率测定：用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。的动作频率。（5 5）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关）重复精度测定：将动作片固定在量具上，由开关动作距离的动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复1010次，次，最后计算最后计算10次测量值的最大值和最小值与次测量值的最大值和最小值与1010次平均值之差，次平均值之差，差值大者为重复精度误差。差值大者为重复精度误差。2.2.3 时间继电器时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理、机械动作及电子线路实现触点延时接通或断开的自动控制电器。当其感测部分接受输入信号以后，需要经过一定的时间来延时，其执行部分才会动作，并输出信号来操纵控制回路。从动作原理来看，时间继电器可以分为：直流电磁式，空气阻尼式（又称气囊式），电动式，电子式等；按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。通电延时型时间继电器在其感测部分接收信号后，立通电延时型时间继电器在其感测部分接收信号后，立即开始延时，一旦延时完毕，立即通过执行部分输出信号即开始延时，一旦延时完毕，立即通过执行部分输出信号来操纵控制回路。当输入信号消失时，继电器就立即恢复来操纵控制回路。当输入信号消失时，继电器就立即恢复到动作前的状态。动作情况可用图到动作前的状态。动作情况可用图2-62-6来说明，图中的来说明，图中的T即即是延时时间。是延时时间。断电延时型时间继电器在其感测部分接断电延时型时间继电器在其感测部分接收收到输入信到输入信号以后，执行部分立即动作，但输入信号消失后，继电器号以后，执行部分立即动作，但输入信号消失后，继电器必须经过一定的延时，才能恢复到原来的状态，并有信号必须经过一定的延时，才能恢复到原来的状态，并有信号输出。动作情况可用图输出。动作情况可用图2-72-7来说明，图中来说明，图中T为延时时间。为延时时间。目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式目前在电气控制系统中的时序控制大部分采用空气阻尼式时间继电器及电子式时间继电器。时间继电器及电子式时间继电器。现以现以JS7-A型型KT为例介绍为例介绍空空气阻尼式气阻尼式时间继电器的结构时间继电器的结构、工作原理及工作原理及符号。符号。1.1.空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器 （1 1）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号）空气阻尼式时间继电器的外形结构及符号JS7-A时间继电器时间继电器的结构和外形图如图的结构和外形图如图2-8所示。所示。时间继电器的文字符号和图形符号如图时间继电器的文字符号和图形符号如图2-92-9所示。所示。（2 2）空气阻尼式时间继电器的动作原理）空气阻尼式时间继电器的动作原理 图图2-102-10为为JS7-A时间继电器原理示意图。空气阻尼时间继电器原理示意图。空气阻尼式式时时间继电器，既可以是通电延时型，也可以是断电延时型。图间继电器，既可以是通电延时型，也可以是断电延时型。图2-2-1010（a）为通电延时型，将其电磁机构翻转为通电延时型，将其电磁机构翻转180安装时，即为安装时，即为断电延时型断电延时型，如图，如图2-10（b）所示。）所示。图图2-102-10（a）中，）中，当线圈通电后，衔铁当线圈通电后，衔铁3被铁心被铁心2吸合，吸合，活塞杆活塞杆6在塔形弹簧在塔形弹簧8的作用下，带动活塞的作用下，带动活塞12及橡皮膜及橡皮膜10向上向上移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此移动。但由于橡皮膜下方气室的空气稀薄，形成负压，因此活塞杆活塞杆6只能缓慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而只能缓慢向上移动，其移动的速度视进气孔的大小而定，可通过调节螺杆定，可通过调节螺杆13进行调整。经过一定的延迟时间后，进行调整。经过一定的延迟时间后，活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆活塞杆才能移动到最上端，这时通过杠杆7将微动开关将微动开关15压动，压动，使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到通电延时的作用。使其常闭触点断开，常开触点闭合，起到通电延时的作用。当线圈当线圈1断电时，电磁吸力消失，衔铁断电时，电磁吸力消失，衔铁3在反力弹簧在反力弹簧4的作用下的作用下释放，并通过活塞杆释放，并通过活塞杆6将活塞将活塞12推向下端，这时橡皮膜推向下端，这时橡皮膜10下方下方气室内的空气通过橡皮膜气室内的空气通过橡皮膜10、弱弹簧、弱弹簧9和活塞和活塞12的肩部所形成的肩部所形成的单向阀，迅速地从橡皮膜上方气室缝隙中排掉。因此，杠的单向阀，迅速地从橡皮膜上方气室缝隙中排掉。因此，杠杆杆7和微动开关和微动开关15能迅速复位。在线圈能迅速复位。在线圈1通电和断电时，微动通电和断电时，微动开关开关16在推动板在推动板5的作用下，都能瞬时动作，即为时间继电器的作用下，都能瞬时动作，即为时间继电器的瞬动触头。的瞬动触头。断电延时断电延时型时间继电器工作型时间继电器工作原理同原理同通电延时型时间继通电延时型时间继电器电器，读者读者可自行分析。可自行分析。JS7-A系列产品触点的额定电压为系列产品触点的额定电压为500V，额定电流为，额定电流为5A。2.2.电子式时间继电器电子式时间继电器 电子式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它电子式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、调节方便等具有延时范围广、精度高、体积小、耐冲击、调节方便等优点，发展迅速，在电气控制系统中得到广泛的应用。优点，发展迅速，在电气控制系统中得到广泛的应用。电子式时间继电器是利用电子式时间继电器是利用RC电路电容器充电时，电电路电容器充电时，电容器的电压逐渐上升的原理作为延时基础的，因此，改变容器的电压逐渐上升的原理作为延时基础的，因此，改变充电电路的时间常数，即可整定延时时间。电子式继电器充电电路的时间常数，即可整定延时时间。电子式继电器的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体的输出形式有两种：有触点式和无触点式，前者是用晶体管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管控管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管控制的继电器。制的继电器。常用的电子式继电器产品有常用的电子式继电器产品有JSJ、JSB、JS14、JS15、JS20等型号。等型号。如图如图2-112-11所示为所示为JSJ晶体管时间继电器的原理图。整个晶体管时间继电器的原理图。整个线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路几部分。几部分。主电源是电容滤波的桥式整流电路，它是触发器和输出主电源是电容滤波的桥式整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源是电容滤波的半波整流电路，它继电器的工作电源。辅助电源是电容滤波的半波整流电路，它与主电源叠加起来作为与主电源叠加起来作为RC环节的充电电源。接通电源后，变环节的充电电源。接通电源后，变压器副边压器副边18V负电源经负电源经K的线圈和的线圈和R2使使VT1获得偏流而导通，获得偏流而导通，从而使从而使VT2截止。此时截止。此时K的线圈中只有较小电流，不足以使的线圈中只有较小电流，不足以使K吸合，所以继电器吸合，所以继电器K不动作。同时变压器副边不动作。同时变压器副边12V的正电源经的正电源经整流后与主电源叠加后，经可调电阻整流后与主电源叠加后，经可调电阻RP和和R及继电器及继电器K的常闭的常闭辅助触头对电容器辅助触头对电容器C充电。在充电过程中，充电。在充电过程中，a点的电位逐渐升点的电位逐渐升高，高，a点的电位高于点的电位高于b点的电位，二极管点的电位，二极管VD1则导通，使辅助电则导通，使辅助电源的正电源加到晶体管源的正电源加到晶体管VT1的基极上，从而使的基极上，从而使VT1由导通状态由导通状态变为截止状态了，变为截止状态了，VT2则由截止状态变为导通状态，即触发器则由截止状态变为导通状态，即触发器进行了翻转。于是，继电器进行了翻转。于是，继电器K便动作，通过触头发出相应的控便动作，通过触头发出相应的控制信号。与此同时，电容器制信号。与此同时，电容器C经由继电器的常开触头对电阻经由继电器的常开触头对电阻R7放电，为下一次工作做准备。若要改变延时时间的长短，通过放电，为下一次工作做准备。若要改变延时时间的长短，通过调节调节RP和和R的阻值大小或改变电容的阻值大小或改变电容C的充电时间就可以了。的充电时间就可以了。JSJ型晶体管时间继电器的电源电压为直流型晶体管时间继电器的电源电压为直流24V、48V、110V，交流，交流36V、110V、127V、220V、380V；触点数为；触点数为1对对常常开、开、1对对常闭，触点交流容量为常闭，触点交流容量为380V/0.5A，直流，直流110V/1A（无（无感负载），延时范围感负载），延时范围0.160s（延时误差（延时误差3%），），120300s（延时误差（延时误差6%）。）。3.3.时间继电器的选择时间继电器的选择 （1）正确选择延时方式，时间继电器有通电延时型和断）正确选择延时方式，时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，因此选用时应确定采用哪种延时方式更方便有电延时型两种，因此选用时应确定采用哪种延时方式更方便有效的组成控制电路。效的组成控制电路。（2）时间继电器延时动作后均需一复位时间，它应比固）时间继电器延时动作后均需一复位时间，它应比固有时间长一些，否则会使延时误差增大甚至不能产生延时。尤有时间长一些，否则会使延时误差增大甚至不能产生延时。尤其在重复延时电路中，应考虑延时复位时间裕量问题。其在重复延时电路中，应考虑延时复位时间裕量问题。（3）延时要求较低的场合，一般宜采用价格较低的电磁）延时要求较低的场合，一般宜采用价格较低的电磁阻尼式或气囊式时间继电器。若对延时要求很高，则宜采用电阻尼式或气囊式时间继电器。若对延时要求很高，则宜采用电动式或动式或电子电子式时间继电器。式时间继电器。（4）应注意电源参数和环境温度变化的影响，例如在电）应注意电源参数和环境温度变化的影响，例如在电源电压波动大的场合，采用气囊式或电动式就比采用源电压波动大的场合，采用气囊式或电动式就比采用电子电子式好。式好。2.2.4 2.2.4 速度继电器速度继电器 速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器。它常用速度继电器是当转速达到规定值时动作的继电器。它常用于电动机的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时，于电动机的控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时，它能自动的切断电源，也称反接制动继电器。它能自动的切断电源，也称反接制动继电器。1.1.速度继电器外形结构及符号速度继电器外形结构及符号 速度继电器的外形结构如图速度继电器的外形结构如图2-12所示，所示，图图2-132-13为其电气图为其电气图形符号和文字符号形符号和文字符号。速度继电器由转子、定子和触点三部分组成。转子是速度继电器由转子、定子和触点三部分组成。转子是一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片一个圆柱形永久磁铁。定子是一个笼型空心圆环，由硅钢片组成，并装有笼型绕相。组成，并装有笼型绕相。2.2.速度继电器的工作原理速度继电器的工作原理 速度继电器的动作原理如图速度继电器的动作原理如图2-14所示。其转轴与电动所示。其转轴与电动机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速机的轴相连接，而定子套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转度继电器的转子（永久磁铁）随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在旋磁场，切割定子绕组，而在其中感应电流。此电流又在旋转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而转的转子磁场作用下产生转矩，使定子随转子转动方向而旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断触旋转，和定子装在一起的摆锤推动动触头动作，使动断触点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定点断开，动合触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，动触头复位。子产生的转矩减小，动触头复位。速度继电器常用在铣床和镗床的控制电路中，转速速度继电器常用在铣床和镗床的控制电路中，转速一般一般达到达到13 30r/min时，速度继电器就能动作并完成其控制时，速度继电器就能动作并完成其控制功能。一般功能。一般降到降到100r/min左右左右时触点恢复原状。时触点恢复原状。3.3.速度继电器的型号含义速度继电器的型号含义 常用速度继电器有常用速度继电器有JY1型和型和JF FZ0型型，其型号含义如下：，其型号含义如下：2.2.5 2.2.5 中间继电器中间继电器 中间继电器的主要作用是在电路中起信号的传递与转中间继电器的主要作用是在电路中起信号的传递与转换作用。换作用。其触点对数较多，触点容量较大，一般额定电流其触点对数较多，触点容量较大，一般额定电流5A10A，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容，动作灵敏。当其它继电器的触点对数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或增大触点的容量，起到中间转换作用。也可用来放大信号。触点的容量，起到中间转换作用。也可用来放大信号。1.1.中间继电器的结构及动作原理中间继电器的结构及动作原理 中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电中间继电器也分成直流与交流两种，其结构一般由电磁机构和触点系统组成，如图磁机构和触点系统组成，如图2-15所示。电磁机构与接触所示。电磁机构与接触器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以器相似，其触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需要加装灭弧装置。不需要加装灭弧装置。动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动动作原理：当电磁线圈得电时，铁心被吸合，触点动作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁线圈断电后，作，即动合触点闭合，动断触点断开；电磁线圈断电后，铁心释放，触点复位。铁心释放，触点复位。2.2.中间继电器的型号含义和符号中间继电器的型号含义和符号 中间继电器的型号含义为：中间继电器的型号含义为：中间继电器的图形符号和文字符号如图中间继电器的图形符号和文字符号如图2-16所示。所示。电磁式中间继电器有电磁式中间继电器有JZ7型、型、JZ15型、型、JZ13和和JZ14型等，型等，其中其中JZ13型主要用于电子线路作为执行元件，型主要用于电子线路作为执行元件，JZ14型为交直型为交直流两用中间继电器。流两用中间继电器。2.2.6 2.2.6 固态继电器固态继电器 固态继电器（固态继电器（SSR）是一种新型无触点继电器。由于可靠）是一种新型无触点继电器。由于可靠性高，开关速度快，工作频率高，使用寿命长，便于小型化，性高，开关速度快，工作频率高，使用寿命长，便于小型化，输入控制电流小又可与输入控制电流小又可与TTL、CMOS等集成电路都有很好的兼等集成电路都有很好的兼容性，所以在许多自动控制装置中都取代了原来的常规继电器，容性，所以在许多自动控制装置中都取代了原来的常规继电器，更重要的是在微机数据处理系统的终端、微机测量仪表、可编更重要的是在微机数据处理系统的终端、微机测量仪表、可编程控制器的输出模块、数控机床的程控装置等高等级控制系统程控制器的输出模块、数控机床的程控装置等高等级控制系统中有极其广泛的应用。中有极其广泛的应用。固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的四端器件，固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的四端器件，输入与输出之间一般采用光电隔离方法，并称为全固态继电器。输入与输出之间一般采用光电隔离方法，并称为全固态继电器。按输出端负载的电源类型可分为直流和交流两种类型。直流型按输出端负载的电源类型可分为直流和交流两种类型。直流型固态继电器是以功率三极管的集电极和发射极作为输出端负载固态继电器是以功率三极管的集电极和发射极作为输出端负载电路的开关控制。而交流型固态继电器是以双向三端晶闸管的电路的开关控制。而交流型固态继电器是以双向三端晶闸管的两个电极作为输出端负载电路的开关控制。固态继电器的形式两个电极作为输出端负载电路的开关控制。固态继电器的形式有常开式和常闭式两种，和常规继电器类似，当输入端施有控有常开式和常闭式两种，和常规继电器类似，当输入端施有控制信号时，其输出端负载电路常开式被导通，而常闭式被断开。制信号时，其输出端负载电路常开式被导通，而常闭式被断开。交流型固态继电器，按双向三端晶闸管的触发方式可分为交流型固态继电器，按双向三端晶闸管的触发方式可分为非过零型和过零型两种。其主要区别在于交流负载电路导通的非过零型和过零型两种。其主要区别在于交流负载电路导通的时刻不同，当输入端施加控制电压信号时，非过零型负载端开时刻不同，当输入端施加控制电压信号时，非过零型负载端开关立即动作，而过零型的必须等到交流负载电源电压过零时关立即动作，而过零型的必须等到交流负载电源电压过零时（实际接近零伏），负载端开关才动作。当输入端控制信号失（实际接近零伏），负载端开关才动作。当输入端控制信号失去时，过零型的也必须要等到交流负载电源电压过零时负载端去时，过零型的也必须要等到交流负载电源电压过零时负载端才能复位。才能复位。固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动固态继电器的输入端要求有几个毫安至十几个毫安的驱动电流，最小工作电压为电流，最小工作电压为3V，所以，所以MOS逻辑信号通常要经晶体管逻辑信号通常要经晶体管缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于缓冲放大后，再去控制固态继电器，对于CMOS电路可采用电路可采用NPN晶体管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继晶体管缓冲器。当输出端的负载容量较大时，直流固态继电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再电器可通过功率晶体管。交流固态继电器可通过双向晶闸管再去驱动负载。去驱动负载。固态继电器的负载能力会随温度的上升而下降，因固态继电器的负载能力会随温度的上升而下降，因此，在使用时要注意散热或降低电流档使用。对于容性或此，在使用时要注意散热或降低电流档使用。对于容性或电阻性负载，应限电阻性负载，应限制制开通瞬间的浪涌电流（一般为负载电开通瞬间的浪涌电流（一般为负载电流的