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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