电气控制系统工程实训报告.docx
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电气控制系统工程实训报告
电气控制系统工程实训报告
——Z3050型摇臂钻床电气控制原理
一、机床加工工艺
钻床是一种用途广泛的孔加工机床。
它主要是用钻头钻削精度要求不太高的孔,另外还可用来扩孔、铰孔、镗孔,以及刮平面、攻螺纹等。
Z3050摇臂钻床是一种立式钻床,它的最大加工孔径是50mm,适用于单件或批量生产中带有多孔的大型零件的孔加工。
二、机床实际电路控制分析
2.1主电路的控制分析
如图2-1所示,M1是主轴电动机,由交流接触器KM1控制,只要求单方向旋转,主轴的正反转有机械手柄操作。
M1装在主轴箱顶部,带动主轴及进给传动系统,热继电器FR1是过载保护元件,短路保护电器是总电源开关中的电磁脱扣装置。
M2是摇臂升降电动机,装于主轴顶部,用接触器KM2和KM3控制其正反转。
因为电动机短时间工作,故不设过载保护电器。
M3是液压泵电动机,可以做正向转动和反相转动。
正向转动和反向转动的启动与停止由接触器KM4和KM5控制。
热继电器FR2是液压泵电动机的过载保护电器。
该电动机的主要作用是供给夹紧装置压力油,实现摇臂和立柱的夹紧与松开。
M4是冷却泵电动机,功率小,不设过载保护,有开关QS1直接启动与停止。
2.2控制电路的控制分析
(1)主轴的控制
控制电路图如图2-2所示。
合上QF,按启动按钮SB2,KM1吸合并自锁,M1启动运转,指示灯HL3亮。
按SB1,KM1断电释放,M1停转,HL3熄灭。
(2)摇臂升降的控制
按摇臂上升按钮SB3(下降按钮SB4),其复合互锁断开KM3(或KM2),时间继电器KT吸合,其瞬动常开触点闭合,还要因为是断电延时,故其延时闭合的常闭触点断开,延时断开的常开触点闭合,使接触器KM5失电复位,同时接触器KM4和电磁铁YA得电闭合,液压泵电动机M3旋转,供给压力油,使摇臂松开。
摇臂松开到位后,压位置开关SQ2,使KM4释放,M3停转,放松动作停止,而KM2(或KM3)吸合,升降电动机M2运转,带动摇臂上升(或下降)当摇臂上升(或下降)到所需位置时,松开SB3(或SB4),KM2(或KM3)、KT 断电释放,M2停转,摇臂停止上升(或下降)。
由于KT为断电延时,经过1~3秒延时后,KT延时闭合的常闭触点闭合,延时断开的常开触点断开,KM5得电吸合,同时KM5互锁使电磁铁YA失电断开。
M3反转,液压泵反向供给压力油,使摇臂夹紧,夹紧到位后,机械装置压下位置开关SQ3,使KM5释放,液压泵停止旋转,夹紧动作结束。
图中,SQ1-1和SQ1-2为摇臂升降行程的限位控制,当在此过程按住上升(或下升)按钮不放时,摇臂一直上升(或下降)其机械装置就会压下位置开关SQ1-1(或SQ1-2),KM2(或KM3)失电释放,使M2停止旋转,停止上升(或下降)动作。
(3)手动松开或夹紧控制
按松开按钮SB5(或夹紧按钮SB6),接触器KM4(或KM5)吸合,液压泵电机M3运转,供给压力油,使摇臂松开(或夹紧)。
(4)照明控制
合上QS2,照明灯EL亮,断开QS2,照明EL灯灭。
(机床实际电路原理总图见第1页Z3050型摇臂钻床电气原理图)
三、实验模拟电路控制分析及其与实际电路的区别
3.1模拟电路的主电路分析
实验模拟电路主电路模拟图如图3-1所示。
由于实验条件有限,实验中以220V25W电灯替代电机,如图3-1所示,灯M1替代主轴电动机;灯M2-1和灯M2-2替代摇臂升降电动机,其中灯M2-1表示电机正转(摇臂上升),灯M2-2表示电机反转(摇臂下降);灯M3-1和灯M3-2替代摇臂放松夹紧电动机,其中灯M3-1表示电机正转(放松),灯M3-2表示电机反转(夹紧);灯M4替代冷却泵电动机;灯EL替代照明,接在主电路,由开关QS2控制,合上QS2,灯EL亮,断开QS3,灯EL灭;灯YA替代电磁铁,也接在主电路,由接触器KM6的主触头控制,KM6吸合,灯YA亮,KM6失电复位,灯YA灭;主电路其余控制不变,实际电路中电机旋转,对应灯亮,电机停止,对应灯灭。
3.2模拟电路的控制电路分析
实验模拟电路控制电路原理图如图3-2所示。
由于实验中所用的接触器和继电器的线圈额定电压是36V的,故需要变压器降压后才能接入控制电路,如图3-2所示;由主电路分析可知,实验模拟电路用220V的电灯YA替代了实际电路中的电磁铁YA接在主电路上,由KM6控制,故在控制电路上应用接触器KM6替换实际电路中的电磁铁YA,见图3-2;其余控制和接线方式、控制过程和控制原理均与实际电路不变。
(实验模拟电路原理总图见第2页Z3050型摇臂钻床电气控制实验模拟原理图)
四、实习工具、仪表及器材
4.1实习工具:
测试笔一支、十字螺丝刀、斜口钳、尖嘴钳、剥线钳、电工刀各一把。
4.2实习仪表:
万用表、兆欧表各一个。
4.3实习器材:
(1)实验控制板(箱)
(2)电器元件
实验所需电器元件如表4-1所示
电器元件清单明细表
名称
符号
数量/个
低压断路器
QF
1
低压隔离器
QS
2
低压熔断器
FU
4
接触器
KM
6
热继电器
FR
2
时间断电器
KT
1
变压器
TC
1
位置开关
SQ
5
按钮开关
SB
6
电灯
8
(3)导线若干:
主电路导线由电动机容量确定;控制电路一般采用截面为1mm2的铜芯导线(BV);按钮线一般采用0.75mm的铜芯(RV);导线的颜色要求主电路与控制电路必须有明显的区别。
五、安装步骤
5.1电器元件安装前的检查
(1)低压断路器QF的检查
①外观检查。
检查断路器在运输过程中有无损坏,紧固件有否松动,可动部分是否灵活等。
②技术指标检查。
检查核实断路器工作电压、电流、脱扣器电流整定值等参数是否符合要求。
③通断性能的检查。
置断路器手炳于断路位置,用万用表欧姆档测量两端一一对应的接线柱的电阻,此时电阻应为无穷大;再置断路器手炳于通路位置,用万用表欧姆档测量两端一一对应的接线柱的电阻,此时电阻应为0或接近于0;同时满足以上两个条件,隔离器为好,可用,否则需更换隔离器。
(2)低压隔离器QS的检查
①外观检查。
检查隔离器在运输过程中有无损坏,紧固件有否松动,可动部件是否灵活等。
②技术指标检查。
检查核实隔离器的额定电压和额定电流是否符合要求。
③通断性能的检查。
置隔离器手炳于断路位置,用万用表欧姆档测量两端接线柱的电阻,此时电阻应为无穷大;再置隔离器手炳于通路位置,用万用表欧姆档测量两端接线柱的电阻,此时电阻应为0或接近于0;同时满足以上两个条件,隔离器为好,可用,否则需更换隔离器。
(3)低压熔断器FU的检查。
①外观检查。
检查熔断器熔体两端有无击穿,外观是否损坏。
②技术指标检查。
检查熔断器的型号、额定电压、额定电流、额定分断能力等参数是否符合规定的要求。
③熔体好坏的检查。
用万用表欧姆档检测熔断器两端,电阻为0则表示熔断器熔体通路,熔断器为好,若电阻不为0且较大,则熔体也被烧坏,需更换熔断器。
(4)变压器TC的检查
①技术指标检查。
检查变压器原边的额定电压和额定电流、副边降压后的电压等参数是否符合要求。
②线圈的检查。
对于变压器的原边,用万用表欧姆档检测原边线圈两端的电阻,电阻较小且不为0,原边线圈为好,否则已烧坏。
对于副边,和原边一样,用万用表欧姆档检测原边线圈两端的电阻,电阻较小且不为0,原边线圈为好,否则已烧坏。
(5)接触器KM的检查
①外观检查。
检查接触器外观有无损坏,用手分合接触器的活动部分,检查是其动作是否灵活,有无卡住现象。
②技术指标的检查。
检查接触器的铭牌及线圈的技术数据(如额定电压、电流、操作频率和通电持续率等)是否符合实际使用要求。
③线圈的检查。
用万用表欧姆档测量线圈两端(A1端、A2端)的电阻,测量出的电阻较小且不为0,则线圈为好,否则线圈不可用。
④触头的检查。
在原始复位状态下,用万用表欧姆档测量接触器常闭触头两端(NC端)的电阻,电阻为0或接近于0,且手动压下活动机构后,电阻无穷大,则常闭触头为好。
手动压下接触器的活动部件,用万用表欧姆档测量接触器常开触头或主触头两端(NC端)的电阻,电阻为0或接近于0,且松手复位后电阻无穷大,则常开触头和主触头为好。
(6)热继电器FR的检查。
①外观检查。
检查热继电器的外观是否完好,动作机构是否正确可靠,活动机构是否灵活。
②技术指标的检查。
检查热继电器的额定电流值是否与电动机的额定电流值相当,如不相当,应更换热断电器。
③触头的检查。
在原始状态下,用万用表欧姆档检测热继电器的常闭触头两端的电阻,若电阻值为0或接近于0,且手动压下活动机构后,电阻无穷大,则常闭触头为好。
手动压下活动机构,用万用表欧姆档检测热继电器的常开触头两端的电阻,若电阻值为0或接近于0,且松手复位后电阻值无穷大,则常开触头为好。
(7)时间继电器KT的检查
①外观检查。
检查时间继电器外观是否完好无损,延时值调整是否灵活。
②技术指标检查。
检查时间继电器的额定工作电压、工作电流是否符合电路的要求。
(8)位置开关SQ的检查。
①外观的检查。
检查位置开关的外观是否完好无损,活动机构动作是否灵活可靠。
②触头的检查。
在复位状态下,用万用表欧姆档测量常闭触头两端的电阻,电阻为0或接近于0,且手动压下活动机构后电阻无穷大,则常闭触头为好。
手动压下活动机构,用万用表欧姆档测量常开触头两端的电阻,电阻为0或接近于0,且松手复位后电阻无穷大,则常开触头为好。
(9)按钮SB的检查。
①外观的检查。
检查按钮开关的外观是否完好无损,按钮活动动作是否灵活可靠。
②触头的检测。
在复位状态下,用万用表欧姆档测量常闭触头两端的电阻,电阻为0或接近于0,且手动压下按钮后电阻无穷大,则常闭触头为好。
手动压下按钮,用万用表欧姆档测量常开触头两端的电阻,电阻为0或接近于0,且松手复位后电阻无穷大,则常开触头为好。
5.2电气元件的布置与安装
(1)布置实验电气元件
根据电气元件布置原则,按照实验模拟电气原理图所需的电气元件画出电气元件布置图。
如图5-1所示。
(2)电气元件的安装
①低压断路器QF的安装。
断路器底板应垂直于水平位置,固定后,断路器应安装平整,不应附加机械压力;
电源进线接在断路器的上母线上,出线接在下母线上。
②低压隔离器QS的安装。
低压隔离器应垂直安装,闭合操作时手柄操作方向应从下向上合,断开操作时的手柄操作方向应从上向下分。
母线与低压隔离器接线端子相连时,不应存在极大的扭应力,并保证接触可靠。
③低压熔断器FU的安装。
低压熔断器的安装必须保证足够的电气距离,还应保证足够的间距,保证拆卸、更换熔体方便。
其余电气元件的安装无特殊要求,但所有电气元件的安装都必须保证装、拆和检测方便,与底座固定可靠,接线时拧紧接线螺钉,避免接触不良。
六、操作运行。
6.1准备工作
(1)查看装置背面各电器元件上的接线是否紧固,各熔断器是否安装良好;
(2)检查接线是否正确。
逐线检查法:
逐根线检查连接是否正确。
万用表检测法:
对于主电路,在断电复位状态下,用万用表欧姆档检测L端和N端之间的电阻,此时电阻为变压器原边线圈电阻,电阻值较小但不为0。
逐一手动按下各接触器活动机构,电阻变小但不为0,若要主电路正常必须满足上述条件。
对于控制电路,在断电复位状态下,用万用表欧姆档测量变压器副边输出端两端之间的电阻,此时应为KM6线圈电阻,电阻值较小但不为0,压下SQ3电阻应为无穷大,逐一压下各按钮,电阻值变小但不为0,若要控制电路正常必须满足上述条件。
6.2操作运行
(1)合上总开关QF,夹紧动作(灯M3-2亮),电磁铁得电(灯YA亮);
(2)压下位置开关SQ3,完成夹紧(灯M3-2灭),电磁铁失电(灯YA灭);
(3)按下主轴启动按钮SB2后松开,主轴旋转(灯M1亮);按下SB1后松开,主轴停止(灯M1灭);
(4)合上冷却开关QS1,冷却泵工作(灯M4亮);断开QS1,冷却泵停止工作(灯M4灭);
(5)按下上升按钮SB3不放,放松动作(灯M3-1亮),若正处于夹紧过程则夹紧停止(灯M3-2灭),同时电磁铁得电(灯YA亮),位置开关SQ3复位,然后压下位置开关SQ2,放松完成,上升动作(灯M2-1亮),松开SB3(若一直按着SB3不放,上升至极限位置会压下位置开关SQ1-1,上升停止),上升停止(灯M2灭),延时3S夹紧动作(灯M3-2亮),压下位置开关SQ3,完成夹紧(灯M3-2灭),同时电磁铁失电(灯YA灭);
(6)按下下降按钮SB4不放,放松动作(灯M3-1亮),若正处于夹紧过程则夹紧停止(灯M3-2灭),同时电磁铁得电(灯YA亮),位置开关SQ3复位,然后压下位置开关SQ2,放松完成,下降动作(灯M2-2亮),松开SB4(若一直按着SB4不放,下降至极限位置会压下位置开关SQ1-2,下降停止),下降停止(灯M2灭),延时3S夹紧动作(灯M3-2亮),压下位置开关SQ3,完成夹紧(灯M3-2灭),同时电磁铁失电(灯YA灭);
(7)在完成夹紧情况下,按下手动放松按钮SB5不放,放松动作(灯M3-1亮),位置开关SQ3复位,电磁铁得电(YA灯亮),松开SB5,放松停止(灯M3-1灭);
(8)按下手动夹紧按钮SB6不放,夹紧动作(灯M3-2亮),电磁铁失电(YA灯灭),松开SB6,夹紧停止(灯M3-2灭);
七、实习总结
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