机电设备综合实训.docx

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机电设备综合实训

扬州职业大学电气与汽车工程系

《机电设备综合实训》课程设计（实训）任务书

机电一体化专业机电123班级

设计（实训）题目：

机电设备综合实训

学生姓名：

王浩

学号：

120201317

指导老师：

朱凌

2014年4月4日

一.M7130型磨床电气控制及故障分析

二.安全电压及电击防护

三.低压系统接地形式

四.低压电气控制接线

五.心得体会

六.实训成果

第一章M7130型磨床电气控制及故障分析

1.磨床的结构及工作要求：

磨床的一种主要用砂轮旋转研磨工件以使其可达到要求的平整度，根据工作台形状可分为矩形工作台和圆形工作台两种，矩形工作台平面磨床的主参数为工作台宽度及长度，圆台平面磨床的主参数为工作台面直径。

根据轴类的不同可分为卧轴及立轴磨床之分。

如M7432立轴圆台平面磨床,M7130卧轴矩台平面磨床。

M7130平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、滑座和立柱等几部分，由砂轮圆周进行磨削加工平面。

｛垂直：

滑座在立柱上的上下运动

运动：

｛横向:

砂轮箱在滑座上的水平移动

｛纵向：

工作台沿床身的往复运动

2.控制要求：

电动机：

①砂轮箱内带动砂轮做旋转运动.三相交流异步电动机.双速

②液压电动机拖动液压泵，使工作台纵向运动

③冷却泵电动机拖动液压泵提供冷却液，对工件进行冷却

工作要求：

1）砂轮电机.液压泵电机.冷却泵电机.单方向旋转

2）冷却泵电动机随砂轮电动机运转而运转，但冷却泵电动机不需要时，可单独断开

3）具有电磁吸盘吸持工件.松开工件.并使工件去磁的控制环节

4）吸盘不影响电机工作

5）设有短路保护，过载保护，零压保护，电磁盘的欠流保护、

机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件表面形状。

因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。

此外，还有多种辅助运动。

M7130平面磨床的电气控制电路：

（一）主电路分析

三相交流电源有转换开关Q引入。

冷却泵电动机M3采用接插件X1连接，和砂轮电动机M1一起，均采取直接启动，由接触器KM1控制他们的启动和停止，并采用热继电器FR1作长期过载保护。

液压泵电动机M2也采取直接启动，由接触器KM2控制其启动与停止，采用热继电器FR2作长期过载保护。

三台电动机公同用熔断器FU1作短路保护，外壳均采取接地保护。

（二）控制电路分析

1.控制电路电源控制电路从FU1下引出交流380V电压作为控制电源，采用熔断器FU2作短路保护。

2.电磁吸盘控制电路电磁吸盘控制电路由整流装置、控制装置及保护装置等部分组成。

①工件吸持：

转换开关SA1的1、3点接通，电磁吸盘CT线圈通电，电流继电器KA为动态，允许电动机控制电路工作。

②去工件：

转换开关SA1的1、2点接通，电磁吸盘CT经R2（限流）通入反向电流，吸盘及工件去磁，然后将转换开关SA1扳回0位（中间）。

搬去工件后，必要时，还可以用交流去磁器对工件进一步去磁。

③欠流保护：

电磁吸盘线圈电流过小（吸力下降）KA复位，其常开触点断开，KM1、KM2线圈断电，砂轮及液压泵停止工作。

④其他保护：

R1、C用作阻容吸收装置，用作过压保护；R3用于CT的续流保护。

故障现象：

1：

所有灯不亮；2照明灯亮，但电机无法启动；3：

SB1点动；4：

SB3可启动电机，但KM1不吸合；5：

SB3点动；6：

SB1可启动电机，但KM2不吸合；7：

KM2不吸合；8：

能启动所有电机，但所有灯不亮；9：

照明灯不亮，但其余指示灯亮；10：

HL1灯不亮，但其余指示灯亮；11：

HL3灯不亮，但其余指示灯亮；12：

YH充磁、去磁均不亮，但电机可启动；13：

YH去磁不亮充磁亮，但电机可启动；14：

YH充磁、去磁均不亮，但电机可启动；15：

YH充磁、去磁均不亮，但电机可启动；16：

YH充磁、去磁均不亮，但电机可启动；17：

KM1不吸合，KM2可吸合；18：

KM2不吸合，KM1可吸合。

故障分析：

1、三台电动机都不能启动

（1）欠电流继电器KA的常开接触不良和转换开关QS2的触头（3一4）接触不良、接线松脱或有油垢。

检修故障时，应将转换开关QS2扳至"吸合"位置，检查欠电流继电器KA常开触头（3一4）的接通情况，不通则修理或更换元件，就可排除故障。

否则，将转换开QS2扳到"退磁"位置，拔掉电磁吸盘插头，检查QS2的触头（3一4）的通断情况，不通则修理或更换转换开关。

（2）若KA和QS2的触头（3一4）无故障，电动机仍不能启动，可检查热继电器FRl、FR2常闭触头是否动作或接触不良。

2、电磁吸盘无吸力

（1）首先用万用表测三相电源电压是否正常。

若电源电压正常，再检查熔断器FUl、FU2、FU4有无熔断现象。

常见的故障是熔断器FU4熔断，造成电磁吸盘电路断开，使吸盘无吸力。

（2）如果检查整流器输出空载电压正常，而接上吸盘后，输出电压下降不大，欠电流继电器KA不动作，吸盘无吸力。

依次检查电磁吸盘YH的线圈、接插器X2、欠电流继电器KA的线圈有无断路或接触不良的现象。

检修故障时，可使用万用表测量各点电压，查出故障元件，进行修理或更换，即可排除故障。

3、电磁吸盘吸力不足

引起这种故障的原因是电磁吸盘损坏或整流器输出电压不正常。

电磁吸盘的电源电压由整流器VC供给。

空载时，整流器直流输出电压应为130—140V，负载时不应低于110V。

若整流器空载输出电压正常，带负载时电压远低于110V，则表明电磁吸盘线圈己短路，短路点多发生在线圈各绕组间的引线接头处。

这是由于吸盘密封不好，切削液流入，引起绝缘损坏，造成线圈短路。

若短路严重，过大的电流会使整流元件和整流变压器烧坏。

出现这种故障，必须更换电磁吸盘线圈，并且要处理好线圈绝缘，安装时要完全密封好。

若电磁吸盘电源电压不正常，多是因为整流元件短路或断路造成的。

应检查整流器VC的交流侧电压及直流侧电压。

若交流侧电压正常，直流输出电压不正常，则表明整流器发生元件短路或断路故障。

如某一桥臂的整流二极管发生断路，将使整流输出电压降低到额定电压的一半；若两个相邻的二极管都断路，则输出电压为零。

排除此类故障时，可用万用表测量整流器的输出及输入电压，判断出故障部位，查出故障元件，进行更换或修理即可。

4、电磁吸盘退磁不好使工件取下困难

（1）退磁电路断路，根本没有退磁，

a.检查转换开关QS2接触是否良好，

b.退磁电阻R2是否损坏

（2）是退磁电压过高

应调整电阻R2，使退磁电压调至5~10V;

（3）退磁时间太长或太短

对于不同材质的工件，所需的退磁时间不同，注意掌握好退磁时间。

5、砂轮电机不能启动

6、砂轮电机断相运行

7、砂轮电机能启动但不能自锁

8、液压泵电机不能启动

9、液压泵电机断相运行

10、液压泵电机能启动但不能自锁

11、局部照明不亮

12、砂轮电动机的热继电器FRl经常脱扣

（1）砂轮电动机Ml为装入式电动机，它的前轴承是铜瓦，易磨损。

磨损后易发生堵转现象，使电流增大，导致热继电器脱扣。

若是这种况，应修理或更换轴瓦。

（2）砂轮进刀量太大，电动机超负荷运行，造成电动机堵转，电流急剧上升，热继电器脱扣。

因此，工作中应选择合适的进刀量，防止电动机超载运。

（3）更换后的热继电器规格选得太小或整定电流没有重新调整，使电动机末达到额定负载时，热继电器就己脱扣。

因此，应注意热继电器必须按其被保护电动机的定电流进行选择和调整。

13、冷却泵电动机烧坏

（1）切削液进入电动机内，造成匝间或绕组间短路，使电流增大;

（2）反复修理冷却泵电动机后，使电动机端盖轴隙增大，造成转子在定子内不同心，工作时电流增大，电动机长时间过载运行;

（3）冷却泵被杂物塞住引起电动机堵转，电流急剧上升。

由于该磨床的砂轮电动机与冷却泵电动机共一个热继电器FRl，而且两者容量相差太大，当发生以上故障时，电流增大不足以使热继电器FRl脱扣，从而造成冷却泵电动机烧坏。

若给冷却泵电动机加装热继电器，就可以避免发生这种故障。

第二章：

安全电压及电击防护

1.安全电压：

安全电压是不致危及人身安全的电压。

安全电压值取决于人体内的电阻和人体允许通过的电流。

我国规定，安全电压等级的上限值为任何两导体间或任一导体与地间均不得超过（50~800HZ）有效值50V或直流（非脉动值）120V；安全电压应根据使用环境人员和使用方式等因素选用。

安全电压等级表

安全电压（交流有效值）

选用举例

额定值（V）

空载上限值（V）

42

50

危险场所手持电动工具

36

43

矿井导电粉尘行灯

24

29

供某些人体可能偶然触及的带电设备

12

15

6

8

当电气设备采用24V以上的安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的保护措施，其电路必须与大地绝缘。

2.电击防护：

（1）直接接触防护：

采用额定剩余动作电流不超过30mA

的剩余电流保护器，被认为是其他防护措施失效时或

使用者疏忽时的附加防护。

（2）间接接触防护：

触电时自动切断电源，切段时间不应超过5秒。

绝缘试验电压为2000V。

正常使用情况下，泄漏电流不应超过1mA。

3．安全距离：

带电部分至接地部分之间距离：

电压（KV）

3~10

15~20

35

66

110

220J

330J

500J

距离（mm）

200

300

400

650

1000

1800

2500

3800

4．电流对人体的效应：

（1）15—100HZ正弦交流电流的效应：

电流的效应由生理参数和电气参数决定，心室纤维性颤动，是电击引起死亡的主要原因。

1）感知阈和反应阈：

这两个阀由人体与电极接触的面积，接触的状态（干，湿，压力，温度）以及个人原因，反应阀的通用值0.5mA。

2）摆脱阈：

摆脱阈由接触面积，电极的形状和大小以及个人的生理原因，摆脱阈的平均值为10mA。

3）心室纤维性颤动阈：

由人生理参数和电气参数决定，50HZ或60HZ正弦交流电流持续通电起过一个起搏周期，则纤维性颤动阈显著降低，持续时间不到0.1秒500mA以上的电流就会引起纤维颤动，电流达几安培时，就很可能发生纤维性颤动了。

（2）直流电流的效应

直流电流比交流电流易于摆脱。

当电击时间大于心搏周期时会产生刺激效应，恒定直流要比交流电流大2—4倍。

1）感知阈和反应阈：

与交流不同，在感知阀水平时，直流只有接通和断开时，才会引起感觉。

直流电流的反应阈约为2mA。

2）摆脱阈：

较交流电比不同，直流电没有确定的摆脱阀，只有接通和断开时，才会引起肌肉疼痛和痉似的收缩。

3）心室纤维性颤动阈：

长于一个心搏周期时，直流电颤动阈比交流电高好几倍。

第三章低压系统接地形式

一、低压接地系统的基本方式及特点

1、TN方式供电系统

1）TN方式供电系统是将电气设备的外露导电部分与工作中性线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。

它的特点如下：

1）当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，实际上就是单相对地短路故障，理想状态下电源侧熔断器会熔断，低压断路器会立即跳闸使故障设备断电，产生危险接触电压的时间较短，比较安全。

2）TN系统节省材料、工时，应用广泛。

3）TN方式供电系统中，国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统分为如下三种：

 TN－C， TN－S， TN－C－S

TN-C方式供电系统    

本系统中，保护线与中性线合二为一，称为PEN线。

TN—C系统，整个系统的中性线与保护线是合一的

优点：

TN－C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用；发生接地短路故障时，故障电流大，可采用一过流保护电器瞬时切断电源，保证人员生命和财产安全

缺点：

线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利；PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸；PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围；TN-C系统电源处上使用漏电保护器时，接地点后工作中性线不得重复接地，否则无法可靠供电。

TN-S方式供电系统

本系统中，保护线（PE）和中性线（N）严格分开，称作TN-S供电系统。

TN—S系统，整个系统的中性线与保护线是分开的

优点：

正常时即使工作中性线上有不平衡电流，专用保护线上也不会有电流。

适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合；民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN－S系统，既方便，又安全；如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险；TN-S系统供电干线上也可以安装漏电保护器，前提是工作中性线N线不得有重复接地。

专用保护线PE线可重复接地，但不可接入漏电开关。

缺点：

由于增加了中性线，初期投资较高； TN－S系统相对地短路时，对地故障电压较高。

TN-C-S方式供电系统

本系统是指，如果前部分是TN-C方式供电，但为考虑安全供电，二级配电箱出口处，分别引出PE线及N线，即在系统后部分二级配电箱后采用TN-S方式供电，这种系统总称为TN-C-S供电系统。

TN—C—S系统，系统有一部分中性线与保护线是合一的

优点：

工作中性线N与专用保护线PE相联通，如图2-3联通后面PE线上没有电流，即该段导线上正常运行不产生电压降；联通前段线路不平衡电流比较大时，在后面PE线上电气设备的外壳会有接触电压产生。

因此，TN-C-S系统可以降低电气设备外露导电部分对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于联通前线路的不平衡电流及联通前线路的长度。

负载越不平衡，联通前线路越长，设备外壳对地电压偏移就越大。

所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在PE线上应作重复接地；一旦PE线作了重复接地，只能在线路末端设立漏电保护器，否则供电可靠性不高；对要求PE线除了在二级配电箱处必须和N线相接以外，其后各处均不得把PE线和N线相联，另外在PE线上还不许安装开关和熔断器；民用建筑电气在二次装修后，普遍存在N线和PE线混用的情况，混用后事实上使TN-C-S系统变成TN-C系统，后果如前叙。

鉴于民用建筑的N线和PE线多次开断、并联现象严重，形成危险接触电压的情况机会较多，在建筑电器的施工与验收中需重点注意。

2、IT方式供电系统    

系统的电源不接地或通过阻抗接地，电气设备的外壳可直接接地或通过保护线接至单独接地体。

IT系统

优点：

运用IT方式供电系统，由于电源中性点不接地，相对接地装置基本没有电压。

电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏时，单相对地漏电流较小，不会破坏电源电压的平衡，一定条件下比电源中性点接地的系统供电可靠；IT方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。

一般用于不允许停电的场所，有连续供电要求的地方，例如医院的手术室、地下矿井、炼钢炉、电缆井照明等处。

缺点：

如果供电距离很长时运用IT方式供电，从图3-1可见，电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，由于供电线路对大地的分布电容会产生电容电流，此电流经大地可形成回路，电气设备外露导电部分也会形成危险的接触电压；TT方式供电系统的电源接地点一旦消失，即转变为IT方式供电系统，三相、二相负载可继续供电，但会造成单相负载中电气设备的损坏；如果消除第一次故障前，又发生第二次故障，如不同相的接地短路，故障电流很大，非常危险，因此对一次故障探测报警设备的要求较高，以便及时消除和减少出现双重故障的可能性，保证IT系统的可靠性。

3、TT方式供电系统

本系统是指，电力系统中性点直接接地，电气设备外露导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

专用保护线（PE线）和工作中性线（N线）分开，PE线与N线没有电的联系。

正常运行时，PE线没有电流,N线可以有电流。

在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地。

TT系统整个系统的中性线与保护线是分开的

优点：

TT供电系统中当电气设备的相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电时，由于有接地保护，可以减少触电的危险性；电气设备的外壳与电源的接地无电气联系，适用于对电位敏感的数据处理设备和精密电子设备；故障时对地故障电压不会蔓延。

缺点：

短路电流小，发生短路时，短路电流保护装置不会动作，易造成电击事故；受线路零序阻抗及接地处过渡电阻的影响，漏电电流可能比较小，低压断路器不一定能跳闸，会造成漏电设备的外壳对地产生高于安全电压的危险电压,一般需要设漏电保护器作后备保护；由于各用电设备均需单独接地，TT系统接地装置分散、耗用钢材多、施工复杂较为困难；TT供电系统在农村电网应用较多，一相一地的偷电方式，是电源出口处漏电保护器频繁动作的主要原因；如果工作中性线断线，健全相电气设备电压升高，会造成成批电器设备损坏。

因此《架空绝缘配电线路设计技术规程DL/T601—1996》中10.7规定：

中性点直接接地的低压绝缘线的中性线，应在电源点接地。

在干线和分支线的终端处，应将中性线重复接地。

三相四线供电的低压绝缘线在引入用户处，应将中性线重复接地。

第一个字母表示电力（电源）系统对地关系。

T表示是中性点直接接地；I电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。

。

第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系。

T电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点，它与系统中的其他任何接地点无直接关系；N表示负载采用接零保护,电气装置的外露可电导部分与电源端接地点有直接电气连接。

3）第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。

如C表示中性导体和（工作零线）与保护导体（保护线）是合一的，如TN-C；S表示工作零线与保护线是严格分开的，所以PE线称为专用保护线，如TN-S。

第四章低压电气控制接线

一．低压电器：

1.低压断路器：

1不频繁接通.分段正常工作电流

2在电路中流过故障电流时（短路，欠压，过载等），在一定时间内断开故障电路。

2.熔断器：

串联于电路中当过载或者短路电流流过熔体时，因其自身发热而熔断，分断电路。

3.接触器：

能频繁地接通和断开用电设备主电路。

4.热继电器：

利用电流热反应原理来切断电路的保护电器。

二．电动机正反转控制电路：

线路分析如下：

一、正向启动：

1、合上空气开关QF接通三相电源

2、按下正向启动按钮SB3，KM1通电吸合并自锁，主触头闭合接通电动机，电动机这时的相序是L1、L2、L3，即正向运行。

二、反向启动：

1、合上空气开关QF接通三相电源

2、按下反向启动按钮SB2，KM2通电吸合并通过辅助触点自锁，常开主触头闭合换接了电动机三相的电源相序，这时电动机的相序是L3、L2、L1，即反向运行。

三、互锁环节：

具有禁止功能在线路中起安全保护作用

1、接触器互锁：

KM1线圈回路串入KM2的常闭辅助触点，KM2线圈回路串入KM1的常闭触点。

当正转接触器KM1线圈通电动作后，KM1的辅助常闭触点断开了KM2线圈回路，若使KM1得电吸合，必须先使KM2断电释放，其辅助常闭触头复位，这就防止了KM1、KM2同时吸合造成相间短路，这一线路环节称为互锁环节。

2、按钮互锁：

在电路中采用了控制按钮操作的正反传控制电路，按钮SB2、SB3都具有一对常开触点，一对常闭触点，这两个触点分别与KM1、KM2线圈回路连接。

例如按钮SB2的常开触点与接触器KM2线圈串联，而常闭触点与接触器KM1线圈回路串联。

按钮SB3的常开触点与接触器KM1线圈串联，而常闭触点压KM2线圈回路串联。

这样当按下SB2时只能有接触器KM2的线圈可以通电而KM1断电，按下SB3时只能有接触器KM1的线圈可以通电而KM2断电，如果同时按下SB2和SB3则两只接触器线圈都不能通电。

这样就起到了互锁的作用。

四、电动机正向（或反向）启动运转后，不必先按停止按钮使电动机停止，可以直接按反向（或正向）启动按钮，使电动机变为反方向运行。

五、电动机的过载保护由热继电器FR完成。

电动机可逆运行控制电路的调试

1、检查主回路路的接线是否正确，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。

2、检查接线无误后，通电试验，通电试验时为防止意外，应先将电动机的接线断开。

故障现象预处理；

1、不启动；原因之一，检查控制保险FU是否断路，热继电器FR接点是否用错或接触不良，SB1按钮的常闭接点是否不良。

原因之二按纽互锁的接线有误。

2、起动时接触器“叭哒”就不吸了；这是因为接触器的常闭接点互锁接线有错，将互锁接点接成了自己锁自己了，起动时常闭接点是通的接触器线圈的电吸合，接触器吸合后常闭接点又断开，接触器线圈又断电释放，释放常闭接点又接通接触器又吸合，接点又断开，所以会出现“叭哒”接触器不吸合的现象。

3、不能够自锁一抬手接触器就断开，这是因为自锁接点接线有误。

三．电动机星—三角降压启动控制电路：

该线路由三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。

接触器KM做引入电源用，接触器KMY和KM△分别作Y形降压启动用和△运行用，时间继电器KT用作控制Y形降压启动时间和完成Y-△自动切换。

SB1是启动按钮，SB2是停止按钮，FU1作主电路的短路保护，FU2作控制电路的短路保护，KH作过载保护。

停止时，按下SB2即可。

该线路中，接触器KMY得电以后，通过KMY的辅助常开触头使接触器KM得电动作，这样KMY的主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。

接线要求：

（1）KT瞬时触头和延时触头的辨别（用万用表测量确认）和接线。

（2）电动机的接线端与接线排上出线端的连接。

接线时，要保证电动机△形接法的正确性，即接触器KM△主触头闭合时，应保证定子绕组的U1与W2、V1与U2、W1与V2相连接。

（3）KM、KMY、KM△主触头的接线：

注意要分清进线端和出线端。

如接触器KMY的进线必须从三相定子绕组的末端引入，若误将其首端引入，则在KMY吸合时，会产生三相电源短路事故。

（4）控制线路中KM和KMY触头的选择和KT触头、线圈之间的接线。

接线注意事项：

1、电动机必须安放平稳,其金属外壳与按钮盒的金属部分须可靠接地；

2、用Y-△降压启动控制的电动机，必须有6个出线端且定子绕组在△接法时的额定电压等于电源线电压。

3、接线时要保证电动机△形接法的正确性，即接触器KM△主触头闭合时，应保证定子绕组的U1与W2、V1与U2、W1与V2相连接。

4、接触器KMY的进线必须从三相定子绕组的末端引入，若误将其首端引入，则在KMY吸合时，会产生三相电源短路事故。

5、控制板外部配线，必须按要求一律装在导线通道内，使导线有适当的机械保护，以防止液体、铁屑和灰尘的侵入。

在训练时可适当降低标准，但必须以能确保安全为条件，如采用多芯橡皮线或塑料护套软线。

6、通电校验前，要再检查一下熔体规格及时间继电器、热继电器的各整定值是否符合要求。

7、通电校验时，必须有指导教师在现场监护，学生应根据电路的控制要求独立进行校验，若出现故障也应自行