数控综合实验台的常用零件介绍

时间：2024-10-07 百科知识版权反馈

【摘要】：低压断路器又称为自动空气开关，是一种将控制和保护的功能合为一体的电器。接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件4部分组成。该参数是指每小时的操作次数。数控机床中一般由计算机软件实现时间控制，而不采用时间继电器方式来进行时间控制。热继电器用于电动机的长期过载保护。对引出线端及排列有特殊要求的次绕组，应该用图示加以说明。对有防护等级要求及外形尺寸限制等其他条件的次级绕组，应与制造商协商解决。

任务一　数控综合实验台的常用零件介绍

一、实训目的

（1）了解实验台组成的零部件及其功能。

（2）写出各个部件的接口及每个接口的功能。

二、实训设备

数控综合实验台1台。

三、实训步骤

华中数控实验台常用电气元件。

1．低压断路器

低压断路器又称为自动空气开关，是一种将控制和保护的功能合为一体的电器。它常作为不频繁接通和断开的电路的总电源开关或部分电路的电源开关，当发生过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路，有效地保护串接在它后面的电器设备，并且在切断故障电流后一般不需要更换零部件。

（1）塑料外壳式断路器。

塑料外壳式断路器由手柄、操作机构、脱扣装置、灭弧装置及触头系统组成，均安装在塑料外壳内构成一体，如图1－1所示。

图1－1　塑料外壳式断路器外形图、电气图形及文字符号

断路器可以作为配电、电动机的过载及短路保护设备，亦可作为线路不频繁转换及电动机不频繁启动之用。

（2）小型断路器。

小型断路器可作为过载、短路保护，同时也可以在正常情况下不频繁的通断电器装置和照明线路，如图1－2所示。

图1－2　小型断路器外形图、电气图形及文字符号

低压断路器的选择应考虑以下要求：

①低压断路器的额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压；

②低压断路器的额定电流应大于或等于线路、设备的正常工作电流；

③低压断路器的极限通断能力应大于或等于线路的最大短路电流；

④欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压；

⑤过电流脱扣器的额定电流应该大于或等于线路的最大负载电流。

使用低压断路器实现短路保护要比使用熔断器优越，因为当电路短路时，若采用熔断器保护，很可能只有一相电源的熔断，造成缺相运行。对于低压断路器来说，短路都会使开关跳闸，所以会将三相电源同时切断。

2．接触器

接触器是一种用来频繁地接通或分断电路的带有负载（如电动机）的自动控制电器。接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件4部分组成。如图1－3和图1－4所示，其工作原理是当线圈通电后，铁芯产生电磁吸力将衔铁吸合。衔铁带动触点系统动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在反作用弹簧力的作用下释放，触点系统随之复位。

图1－3　交流接触器外形图

图1－4　交流接触器电气图形及文字符号

按主触点通过电流的种类不同，接触器可分为直流、交流两种。机床上应用最多的是交流接触器。

（1）接触器的主要技术参数。

①额定电压。接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点的额定电压。常用的额定电压等级如表1－1所示。

表1－1　接触器的额定电压和额定电流的等级表

②额定电流。接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。常用的额定电流等级如表1－1所示。

③线圈的额定电压。常用的额定电压等级如表1－2所示。选用时一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，但交流负载需频繁动作时可采用直流线圈的交流接触器。

表1－2　接触器线圈的额定电压等级表

④接触和分断能力。该参数是指接触器主触点在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接触器接通时主触点不应发生熔焊；接触器分断时主触点不应发生长时间的燃弧。

⑤额定操作频率。该参数是指每小时的操作次数。交流接触器最高为600次／h，而直流接触器最高为1　200次／h。操作频率直接影响到接触器的使用寿命和灭弧罩的工作条件，对于交流接触器还影响到线圈的温升。表1－3所示为CJX系列交流接触器的规格及参数。

表1－3　CJX系列交流接触器的规格及参数

（2）交流接触器的选择。

①根据交流接触器所控制的工作任务来选择相应使用类别的型号；

②交流接触器的额定电压（指触点的额定电压）一般为500V或380V两种，要大于或等于负载电路的电压；

③如果负载为电动机，要根据功率和操作情况来确定接触器主触点电流等级；

④交流接触器线圈的电流种类和电压等级应与控制电路相同。

3．继电器

继电器是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路的电器。继电器的输入信号可以是电流、电压等电量，也可以是温度、速度等非电量，输出为相应的触点动作。

继电器的种类很多，按输入信号的性质分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器等；按工作原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器等。

（1）电磁式继电器。

电磁式继电器的结构和工作原理与电磁式接触器相似，也是由电磁机构、触点系统和释放弹簧等部分组成，如图1－5和1－6所示。根据外来信号（电压或电流）使衔铁产生闭合动作，从而带动触点动作，使控制电路接通或断开，实现控制电路的状态改变。但是，继电器的触点不能用来接通和分断负载电路。

图1－5　电磁式继电器外形图

图1－6　电磁式继电器电气图形及文字符号

由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，其在数控车床电气控制系统中应用最为广泛。

电磁式继电器按吸引线圈电源种类不同，分为交流和直流两种；按功能不同分为电流继电器、电压继电器和中间继电器。

（2）时间继电器。

时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型，如图1－7所示。机床控制电路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器，晶体管式时间继电器也获得愈来愈广泛的应用。数控机床中一般由计算机软件实现时间控制，而不采用时间继电器方式来进行时间控制。

图1－7　时间继电器电气图形及文字符号

（3）热继电器。

热继电器是一种利用电流热效应工作的保护电器，如图1－8和图1－9所示。热继电器由发热元件（电阻丝）、双金属片、传导部分和常闭触点组成。当电动机过载时，通过热继电器中发热元件的电流增加，使双金属片受热弯曲，带动常闭触点动作。热继电器用于电动机的长期过载保护。

图1－8　热继电器外形图

图1－9　热继电器电气图形及文字符号

（4）固态继电器。

固态继电器是一种新发展起来的新型无触点继电器。固态继电器使用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，而在前级中与光电隔离器融为一体。因此，固态继电器实际上是一种带光电隔离器的无触点开关，如图1－10所示。

图1－10　固态继电器电气图形及文字符号

电流继电器的选择应考虑以下要求：

（1）继电器的触点额定电压应大于或等于被控制电路的电压；

（2）继电器线圈额定电压应大于或等于被控制电路的电压；

（3）按控制电路的要求选择触点的类型和数量。

4．变压器

变压器是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。

（1）机床控制变压器。

机床控制变压器适用于频率50～60Hz、输入电压不超过交流660V的电路，常作为各类机床、机械设备中一般电器的控制电源和步进电动机驱动器、局部照明及指示灯的电源，如图1－11和图1－12所示。

图1－11　机床控制变压器外形图

图1－12　双绕组变压器电气图形及文字符号

（2）三相变压器。

在三相交流系统中，三相电压的变换可用3台单相变压器也可用1台三相变压器来实现。从经济性和缩小安装体积等方面考虑，可优先选择三相变压器。在数控机床中，三相变压器主要是给伺服驱动系统供电，如图1－13和图1－14所示。

图1－13　三相变压器外形图

图1－14　三相变压器电气图形及文字符号

变压器的选择主要是依据变压器的额定值，根据设备的需要，变压器有标准和非标准两类。以下是两类变压器的选择方法。

①标准变压器。根据实际情况选择初级（原边）额定电压U₁（380V或220V），再选择次级额定电压（次级电压额定值是指初级加额定电压时，次级的空载输出，次级带有额定负载时输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压）。

根据实际负载情况，确定各次级绕组额定电流，一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下：

②非标准变压器。设计时常常需要设计者根据要求确定变压器的规格，这种非标准变压器的选择如下：

选择初级额定电压U₁（如380V或220V），电源频率（如50Hz），次级绕组电压、电流及总容量，其方法与标准变压器相同。初级、次级之间的屏蔽层根据要求选用，对有特殊要求的次级绕组，应提出耐压要求。对引出线端及排列有特殊要求的次绕组，应该用图示加以说明。对有防护等级要求及外形尺寸限制等其他条件的次级绕组，应与制造商协商解决。

变压器的选用除了要满足变压比之外，还要考虑变压器的性价比，优先选用变压档输出齐全的变压器，这样只用一个变压器就可以输出多电压档，能够同时满足控制电路、照明电路、标准电器等对电压的不同要求，这样一方面节约成本，另一方面节省了安装空间。

5．直流稳压电源

直流稳压电源的功能是将非稳定交流电源变成稳定直流电源，如图1－15和图1－16所示。