数控机床强电安装

时间：2024-11-02 百科知识版权反馈

【摘要】：电源及保护电路由数控机床强电线路中的电源控制电路构成，强电线路由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器及熔断器等连接而成，以便为辅助交流电动机、电磁铁、离合器及电磁阀等功率执行元件供电。因此，本任务具体学习步骤为：了解机床常用低压电气→熟悉电气安装规程→分析数控机床电气原理图→分析学习电气接线图→练习接线布线。接近开关应根据其使用目的、使用场所的条件以及与控制装置的相互关系等来选择。

任务导入

数控机床的电气控制原理是怎样的？实际电气怎么接线？通过本任务的学习，进一步深入学习相关知识。

任务目标

（1）熟悉数控机床电气原理图，了解数控机床原理。

（2）掌握数控机床主要电子元件的功能。

（3）能够正确识别数控机床电路，并能使用工具对电路进行检测。

任务分析

电源及保护电路由数控机床强电线路中的电源控制电路构成，强电线路由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器及熔断器等连接而成，以便为辅助交流电动机（如冷却泵电动机、润滑泵电动机等）、电磁铁、离合器及电磁阀等功率执行元件供电。强电线路不能与在低压下工作的控制电路直接连接，只有通过断路器、中间继电器等元件，转换成在直流低电压下工作的触点开关动作，才能成为继电器逻辑电路和PLC可接收的电信号，反之亦然。

因此，本任务具体学习步骤为：了解机床常用低压电气→熟悉电气安装规程→分析数控机床电气原理图→分析学习电气接线图→练习接线布线。

任务实施

一、相关知识

数控机床常用低压电器有开关电器、主令电器、交流接触器和继电器等。

1．开关电器

1）组合开关

组合开关又称转换开关，实质上也是一种刀开关，主要用作电源的引入开关。与普通刀开关不同的是，组合开关的刀片是旋转式的，比普通刀开关轻巧，是一种多触点、多位置、可控制多个回路的电器。

（1）组合开关的结构组成和工作原理：

组合开关由动触点、静触点、转轴、手柄、定位机构及外壳等部分组成。根据动触片和静触片的不同组合，组合开关有多种接线方式，其结构及外形如图1-2-1所示。

图1-2-1 组合开关结构及外形

（2）组合开关的主要技术参数：

组合开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、极数等。组合开关一般有单极、双极和三极。

2）低压断路器

低压断路器又称自动空气开关，它用于正常工作时不频繁接通和断开的电路，当电路发生过载、短路或失压等故障时，能自动切断电路，有效地保护串接在后面的电气设备。因此，低压断路器在机床上使用得越来越广泛。机床上常用的低压断路器有DZ10、DZ5 20和DZ5-50系列。

（1）低压断路器的结构组成和工作原理：

低压断路器主要由触点系统、操作机构和脱扣器等部分组成。图1-2-2为低压断路器的结构。开关的主触头是靠操作机构手动或电动合闸的，并由自动脱扣机构将主触头锁在合闸位置上。如果电路发生故障，自由脱扣机构在有关脱扣器的推动下动作，使钩子脱开。于是主触头在弹簧作用下迅速分断。

图1-2-2 低压断路器的结构

过流脱扣器5的线圈和热脱扣器6的热元件与主电路串联，欠压脱扣器7的线圈与电路并联。当电路发生短路或严重过载时，过流脱扣器的衔铁被吸合，使自由脱扣机构4动作。当电路过载时，热脱扣器的热元件产生的热量增加，使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路电压过低时，欠压脱扣器7的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。

（2）低压断路器的主要技术参数和电气符号：

①额定电压。低压断路器额定电压包括额定工作电压、额定绝缘电压和额定脉冲电压。

②额定电流。断路器额定电流指额定持续电流，即脱扣器能长期通过的电流。

③通断能力。通断能力也称作额定短路通断能力，指断路器在给定电压下接通和断开的最大电流值。

④分断能力。分断能力指切断故障电流所需要的时间，包括固有的断开时间和燃弧时间。

低压断路器型号繁多、品种复杂，按其用途和结构形式分为框架式和塑壳式两大类。低压断路器的图形符号和文字符号如图1-2-3所示。

2．主令电器

自动控制系统中用于发送控制指令的电器称为主令电器。常用的主令电器有按钮开关、行程开关和接近开关等。

1）按钮开关

按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，通常用于控制电路中发出启动或停止等指令，再通过接触器、继电器来控制电器接通或断开主电路。

图1-2-3 低压断路器的图形符号和文字符号

按钮开关是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头、静触头和外壳组成。通常制成具有常开触头和常闭触头的复合结构，其结构如图1-2-4所示。

图1-2-4 按钮开关结构和符号

按钮的结构形式很多。紧急式按钮装有突出的蘑菇形钮帽，用于紧急操作；旋钮式按钮用于旋转操作；指示灯式按钮在透明的钮帽内装有信号灯显示信号；钥匙式按钮须插入钥匙方可操作。按钮帽有多种颜色，一般红色用作停止按钮，绿色用作起动按钮。图1-2-5为按钮开关实物。

图1-2-5 按钮开关实物

2）行程开关

行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。行程开关种类很多，按结构可分为直动式、滚动式和微动式。机床上常使用微动式行程开关。图1-2- 6为微动式行程开关的结构和符号。

图1-2-6 行程开关结构和符号

3）接近开关

接近开关又称无触点行程开关。当运动着的物体在一定范围内与之接近时，接近开关就会发出物体接近而“动作”的信号，以不直接接触方式控制运动物体的位置。

接近开关按工作原理，可分为高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等，其中以高频振荡型最为常用。高频振荡型接近开关的电路由振荡器、晶体管放大器和输出电路三部分组成。其基本原理是：当装在运动部件上的金属物体接近高频振荡器的线圈时，由于该物体内部产生涡流损耗，使振荡回路等效电阻增大，能量损耗增加，使振荡器减弱直至终止，开关输出控制信号。

接近开关应根据其使用目的、使用场所的条件以及与控制装置的相互关系等来选择。检测距离也称为动作距离，是接近开关刚好动作时感辨头与检测体之间的距离，如图1-2-7所示。接近开关多为三线制，三线制接近开关有两根电源线（通常为24V）和一根输出线。输出有常开、常闭两种状态。

图1-2-7 接近开关原理和符号

接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点，其主要参数有：工作电压、输出电流、动作距离、重复精度及工作响应频率等。

3．交流接触器

接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。接触器按其主触头通过电流的种类不同，分为交流、直流两种，机床上应用最多的是交流接触器，下面介绍交流接触器。

1）交流接触器的结构和工作原理

交流接触器的外形与结构组成如图1-2-8所示，它由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件四部分组成。

图1-2-8 交流接触器的外形与结构

（1）电磁机构由吸引线圈、铁芯及衔铁组成。它的作用是将电磁能转换成机械能带动触点使之闭合或断开。

（2）触点系统是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。接触器触点系统包括主触点和辅助触点，主触点容量大，用于接通或断开主电路，根据其容量大小，有桥式触点和指形触点两种形式。辅助触点容量小，用在控制电路中起电气自锁或互锁作用。

（3）灭弧装置。当主触点分断大电流时，在动、静触点间产生强烈的电弧。电弧一方面会烧坏触点，另一方面会使电路切断时间延长，甚至会引起事故，为了使接触器可靠工作，必须采用灭弧装置使电弧迅速熄灭。容量在10A以上的接触器都有灭弧装置；容量在10A以下的接触器，常采用双断口桥形触点以利于灭弧。

（4）其他部件包括反作用弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。

交流接触器是这样工作的：当电磁线圈通电后，铁芯被磁化产生磁通，由此在衔铁气隙处产生电磁力，将衔铁吸合，主触点在衔铁的带动下闭合，接通主电路，同时衔铁还带动辅助触点动作，动断辅助触点首先断开，接着动合辅助触点闭合。当线圈断电或外加电压显著降低时，在反力弹簧的作用下衔铁释放，主触点、辅助触点又恢复到原来的状态。

2）接触器的主要技术参数和电气符号

交流接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、额定操作频率、接通与分断能力等。接触器的图形符号和文字符号如图1-2-9所示。

图1-2-9 接触器的图形符号及文字符号

接触器的额定电压是指主触头的额定电压。交流接触器的额定电压，一般为500V或380V。接触器的额定电流是主触头的额定电流，有5、10、20、40、60、150A等几种。

额定操作频率是指接触器每小时允许的接通次数，一般为300次／小时、600次／小时和1200次／小时。

接触器的接通和分断能力是指主触头在规定条件下，能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接通时主触点不应发生熔焊，分断时应能可靠灭弧。

4．继电器

继电器是一种根据某种输入信号的变化而接通或断开控制电路，从而实现控制目的的电器。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、时间、压力等非电量，而输出通常是触头的动作（断开或闭合）。继电器的种类很多，按工作原理可分电磁式继电器、热继电器、压力继电器、时间继电器和速度继电器等。在机床电气控制中，应用最多的是电磁式继电器。

（1）电磁式继电器的结构组成和工作原理：

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。触点有动触点和静触点之分，在工作过程中能够动作的称为动触点，不能动作的称为静触点。图1-2-10为电磁式继电器的结构。

图1-2-10 电磁式继电器的结构

当线圈通电后，铁芯被磁化产生足够大的电磁力，吸动衔铁并带动簧片，使动触点和静触点闭合或分开；当线圈断电后，电磁吸力消失，衔铁返回原来的位置，动触点和静触点又恢复到原来闭合或分开的状态。应用时只要把需要控制的电路接到触点上，就可利用继电器达到控制的目的。

电流继电器与电压继电器在结构上的区别主要是线圈不同。电流继电器的线圈匝数少、导线粗，与负载串联以反映电路电流的变化。电压继电器的线圈匝数多、导线细，与负载并联以反映其两端的电压。中间继电器实际上也是一种电压继电器，只是它具有数量较多、容量较大的触点，起到中间放大的作用。

（2）电磁式继电器的主要技术参数和电气符号：

①额定工作电压或额定工作电流，指继电器工作时线圈需要的电压或电流。

②为了适应不同电压的电路应吸合电流，指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在实际使用中，要使继电器可靠吸合，给定电压可以等于或略高于额定工作电压。但是，给定电压一般不要大于额定工作电压的1．5倍，否则会烧毁线圈。

图1-2-11 电磁式继电器的符号

③释放电流，指继电器产生释放动作的最大电流。如果减小处于吸合状态的继电器的电流，当电流减小到一定程度时，继电器恢复到未通电时的状态，这个过程称为继电器的释放动作。释放电流比吸合电流小得多。

二、准备工作

1．工具