数控机床电气控制.docx
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数控机床电气控制
学习情境一机床基本控制电路的分析.接线与调试
任务一点动控制电路的分析接线与调试
一学习目标
1认识并会选用组合开关控制按钮熔断器接触器三相笼型异步电动机
2能正确分析点动控制电路并能说出其控制原理
3能根据电路图正确安装与调试点动控制电路
二任务
本项目的恩物是完成点动控制电路的分析接线与调试电路控制要求为按下启动按钮电动机运转松开启动按钮电动机停转
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三设备
主要元器件见表1-1
四知识储备
1组合开关
组合开关因其可实现多组触点组合故称为组合开关实际上它是一种转换开关组合开关有多对静触点和动触点分别装在由绝缘材料隔开的胶木盒内其静触点固定在绝缘垫板上动触片套装在有手柄的绝缘转动轴上转动手柄就可改变触片的通断位置以达到接通或断开电路的目的组合开关的结果示意图如图1-1所
示
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组合开关具有结果紧凑体积小操作方便等优点在机床电气控制中主要用作电源开关不带负载接通或断开电源供转换之用也可以直接控制5KW一下的异步电动机的启动停止等组合开关不适合用于频繁的场合开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.2~1.5倍
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组合开关的图形符号和文字符号如图1-2所示
组合开关分为单极双极和三级主要根据电源种类电压等级所需触点数及电动机容量进行选用组合开关的常用产品有HZ5HZ10系列HZ5系列额定电流有
10A20A40A和60A四种HZ10系列额定电流有10A25A60A和100A四种适用于交流380V以下之流220V以下的电气设备中
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2控制按钮
控制按钮是一种结构简单使用广泛的手动主令电器在控制电路中发出手动指令远距离控制其他电器再由其他电器去控制主电路或转移各种信号也可以直接用来转换信号电路和电器连锁电路等
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控制按钮一般由按钮帽复位弹簧触点和外壳等部分构成通常制成具有常开触点和常闭触点的复合式结构其结构如图1-3所示每个按钮中触点的形成和数
量可按需要装配成1常开1常闭到6常开6常闭形式指示灯按钮内可装入信号灯显示信号紧急时按钮装有蘑菇形按钮帽以便于操作另外还有旋钮式钥匙式按钮以便于识别各个按钮的作用避免误操作通常在按钮帽上涂上不同颜色以示区分一般红色表示停止绿色表示启动
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按钮的图形和文字符号如图1-4所示当按下按钮时先断开常闭触点然后才接通常开触点按钮释放后在复位弹簧作用下是触点复位按钮接线没有进线之分直接将所需的触点连入电路即可在没有安东按钮时接在常开触点接线柱上的电路是断开的常闭触点接线柱上的电路是接通的当按下按钮时两种触点的状态改变同时也使之相连的电路状态改变
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常用的按钮种类有LA2LA18LA19LA20LA2等系列
按钮选择的主要依据是使用场合所需要的触点数种类及颜色
3熔断器
熔断器是一种利用金属道题作为熔断串联与电路中当电路发生短路或者严重过载时熔断器自身发热而熔断从而分断电路熔断器主要作用于短路保护是最简单有效的保护电器
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(1)熔断器的主要参数
1)额定电压额电电压是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压其值一般等于或大于电气设备的额定电压
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2)额定电流额定电流是指熔断器长期工作时设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流厂家为了减少熔断器的尺寸规格一般熔管的额定电流等级比较小熔体的额定电流等级比较多即在一个额定电流等级的熔管内可以分装多种额定电流等级的熔体但熔体的额定电流最大不可能超过熔管的额定电流
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3)极限分断能力极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数的条件下能分断的最大电流值在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值所以极限分断能力也能反映了熔断器分断短路电路的能力
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RT18系列熔断器的主要技术参数见表1-2
(2)熔断器的选择选择熔断器时主要是选择熔断器的类型额定电压额定电流及熔体的额定电流
1)根据使用场合来选择熔断器的类型例如做电网配电用应选择一般工业用熔断器做硅器件保护用应选择保护半导体器件熔断器供家庭使用宜选用螺旋式或半封闭插入式熔断器
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2)熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器哦你工作电路的额定电压额定电流必须等于或高于熔断器工作电路的额定电流
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3)电路保护用熔断器熔体的额定电流基本上可按电路的额定负载电流来选择但额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流
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4)在电动机回路中作短路保护时熔体的额定电流可按下列情况确定
另外为防止发生越级熔断上下级熔断器间应有良好的协调配合应进行较详细的整定计算和效验
4接触器
接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路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四部分组成其中电磁机构由线圈动铁心和精铁心组成触点系统包括三对主触点辅助触点
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接触器按其住处点通过电流的种类不同分为直流接触器和交流接触器两种及床上应用最多的是交流接触器目前我国常用的交流接触器主要有CJ20CJX1CJX2和CJ12等系列,弓I进德国BBC公司制造技术生产B系列,德国SIEMENS^司的3TB系列等。
交流接触器外形如图1-7所示。
接触器的图形符号及文字符号如图1-8所示。
个人收集整理勿做商业用途⑴接触器的主要参数
1)额定电压。
接触器铭牌上标出的额定电压是指主触点的额定电压。
2)额定电流。
接触器铭牌上标出的额定电流是指主触点的额定电流。
3)接通和分断能力。
接通和分段能力能力是指接触器主触点在规定条件下能可靠的接通和分断电流值、在此电流值以下,接触器主触点不发生熔焊;接触器分断时主触点不应发生长时间的燃弧。
若超出此电流值,则熔断器、断路器等保护电器将会将电流分断。
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接触器的使用类别不同,对主触点的接通和分段能力的要求也不一样。
接触器的使用类别是根据其不同的控制对象和所需的控制方式所规定的。
常见的解除其使用类别及其典型用途见表1-3.
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接触器的使用类别代号通常标注在产品的铭牌上或工作手册中。
表中要求接触器主触点达到的接通和分段能力为:
1AC1和DC1类允许接通和分断额定电流。
2AC2、DC3和DC5类允许接通和分断4倍额定电流。
3AC3类允许接通6倍额定电流和分断额定电流。
4AC4类允许接通和分断6倍额定电流。
4)额定操作频率。
是指每小时的操作次数。
交流接触器最高操作频率为600次/h,而直流接触器的最高操作频率为1200次/h。
操作频率直接影响到接触器的电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度。
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5)线圈电压。
6)也是接触器的一个主要参数,选用是必须考虑的,交流接触器线圈电压有220V、380V,直流接触器线圈的电压有110V、220V。
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表1-4为CJX係列见刘姐初期的规格及参数。
(2)交流接触器的选择选择交流接触器时主要考虑主触点的额定电压、额定电流、辅助触点的数量与种类、吸引线圈的电压等级、操作频率等。
个人收集整理勿做商业用途1)根据接触器所控制负载的工作任务(轻任务、一般任务或重任务)来选择相应使用类别的接触器。
1如果负载为一般任务(控制中小功率笼型电动机等),选用AC3类接触器。
2如果负载为重任务(电动机功率大,且动作较频繁),则应选用AC4类
接触器。
3如果付在为一般任务与重任务混合的情况,则应根据实际情况选用AC3或AC4类接触器。
4适合用AC2类接触器来控制的负载,一般也不宜采用AC3或AC4类接触器控制,因为AC2类接触器的接通能力较低,在频繁接通AC3及AC4类负载时容易发生触点熔焊现象。
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2)交流接触器的额定电压(主触点的额定电压)一般为500V或380V两种,应大于或等于负载电路的电压。
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3)根据电动机(或其他负载)的功率和操作请鲁昂来确定接触器主触点的电流等级。
4)灭弧罩的工作条件,对于交流接触器还影响到线圈的温度
5)线圈电压。
线圈电压也是接触器的一个重要参数,选用是是必须考虑的,交流接触器线圈电压有220V、380V,直流接触器线圈电压有220V、220V。
个人收集整理勿做商业用途表1-4为CJX1系列交流接触器的规格及参数。
(2)流接触器的选择选择交流接触器时主要考虑主触点的额定电压、额定电流、辅助触点的数量与种类、吸引线圈的电压等级、操作频率等。
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1)根据接触器所控制负载的工作任务(轻任务、一般那任务或重任务)来选择相应使用类别的接触器.。
1如果负载为一般任务(控制中小功率笼型电动机等),选用AC3类接触器。
2如果负载为重任务(电动机功率大,且动作叫频繁),则应选用AC4类
接触器。
3如果负载为一般任务与重任务复合情况,则应根据实际情况选用AC3或
AC4类接触器。
4适合用AC2类接触器来控制的负载,一般也不宜采用AC3及AC4类接触器来控制,因为AC2类接触器的接通能力较低,在频繁接通AC3及AC4类负载时容易发生触点熔焊现象。
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2)交流接触器的额定电压(主触点的额定电压)一般为500V或380V两种,应大于或等于负载电路的电压。
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3)根据电动机(或其他负载)的功率和操作情况来确定接触器主触点的电流等级
1接触器的额定电流(主触点的额定电流)有5A、10A、20A、40A、
60A、100A和150A等几种,应大于或等于被控制电路的额定电流。
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2电动机的负载可按下列经验公式计算:
Ic=P
N/KU
N
式中Ic接触器的主触点电流,单位为A;
P
N电动机的额定功率,单位为KW;
U
N电动机的额定电压,单位为V;
K经验系数,K=1~1.4。
4)接触器线圈的电流种类(交流和直流两种)和电压等级应与控制电路相
同。
交流接触器线圈电压一般为36V、110V、127V、220A、380A等几种。
个人收集整理勿做商业用途5)触点数量和种类应满足主电路和控制电路的要求。
5.三相笼型异步电动机
三相笼型异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。
定子主要由定子铁心、定子绕组和机座组成,转子主要由转子绕组和转子铁心组成。
当三相定子绕组接入三相对称电源后,在气隙中产生一个旋转磁场,此旋转磁场切割转子导体,产生式感应电流。
流有感应电流的转子导体在旋转磁场的作用下产生转
矩,使转子旋转。
根据左手定则可判断出转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同。
三相笼型异步电动机的外形与符号如图1-9、图
1-10所示。
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一般电动机的铭牌上有名称、型号、功率、电压、电流、频率、转速、接法、工作方式、绝缘等级、产品编号、重量、生产长和出长年月等。
个人收集整理勿做商业用途电动机的定子绕组有星型(Y联结和三角形
(0联结两种。
若电压为380V,接法为△联结,表示定子绕组的额定线电压为380V时,应接成Y联结;电源线电压为220V时,应接成△联结。
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电流是指电动机绕组的输入电流。
如果写两个电流值,则分别表示定子绕组在两种接法是的输入电流。
Y系列电动机是全国统一设计的新系列产品,它具有效率高、启动转矩大、噪音低、振动小、性能优良、外形美观等优点,功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会标准。
表1-5列出了常用丫系列三相异步电动机的性能参数,全部为B级绝缘,电压为380V,其中3KW及以下为星形联结,4KW及以上为三角形联结。
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6.电气原理图的画法与阅读方法
(1)电气原理图的画法电气控制系统是由许多电气元件按一定的要求和方法连接而成的。
为了便于电气控制系统的设计、安装、调试、使用和维修,将电气控制系统中各电器元件及其连接电路用一定的图形表达出来,这就是电气控制系统图。
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电气控制系统图主要包括电气原理图、电气设备总装接线图、电器元件布置图与接线图。
在画图时,应根据简明易懂的原则,采用统一规定的图形符号、文字符号和标准画法来绘制。
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1)常用电气图形符号和文字符号的标准。
在电气控制系统图中,电器元件的图形符号和文字符号必须使用国家统一规定的图形符号和文字符号。
国家规定从1990年1月1日起,电气控制电路图中的图形符号和文字符号必须符合最新国家标准。
当前执行的最新国家标准是GB/T4728.1~4728.13—2005~2008,《电气简图用图形符号》,GB/T6988.1~6988.5—2006~2008《电气技术用文件的编制》、GB/T2165—2008《顺序功能表图用GRAFCE规范语言》。
电气图中常用图形符号和文字符号见附录。
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2)电气原理图的画法规则。
电气原理图是为了便于阅读和分析控制电路,根据简单清晰的原则,采用电气元件展开的形式绘制成的表示电气控制电路工作原理的图形。
电气原理图只表示所有电气元件的导电部件和接线端点之间的相互关系,并不是按照各电器元件的实际布置位置和实际接线情况来绘制的,也不反映电器元件的大小。
下面结合图1-11所示的电动机点动电气原理图说明绘制电气原理图的
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基本规则和应注意的事项。
①电气原理图一般分为主电路和控制电路、主电路就是从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。
控制电路有接触器等的吸引线圈、辅助触点以及按钮的触点等组成。
控制电路中通过的电流较小。
绘制电气原理图低线条粗细应一致,有时为了区分某些电路的功能,可以采用不同粗细的线条,如主电路用粗
实线表示,画在左边(或上部);控制电路用细实线表示,画在右边(或下部)。
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2在原理图中,各电器元件不画实际的外形图,而采用国家规定的统一标准来画,文字符号也要符合国家标准;属于同一电器的线圈和触点,都要用同一文字符号表示;当使用相同类型电器时,可在文字符号后加注阿拉伯数字序号来区分。
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③
3原理图中,各电器元件和部件在控制电路中的位置应根据便于阅读的原则安排;同一电器的各个部件可以不画在一起。
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电器元件和设备的可移动部分在图中通常均以自然状态画出。
所谓自然状态是指各种电器在没有通电和外力作用时的状态。
对于接触器等是指其线圈未加电
⑤
4压;而对于按钮、限位开关、则是指其尚未被压合。
个人收集整理勿做商业用途在原理图中,有直接电联系的交叉导线的连接点要用黑圈点表示;无直接电联系的交叉导线,交叉处不能画黑圆点。
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在原理图中,无论是主电路还是控制电路,各电器元件一般应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列,可水平布置或垂直布置。
个人收集整理勿做商业用途画原理图时要求层次分明,各电器元件以及它们的触点安排要合理,并应保证电器控制线路运行可靠、节省连接导线以及施工、维修方便。
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图面区分的划分。
图面区分时,竖边从上到下用拉丁字母、横边从左到右用阿拉伯数字分别编号。
区分代号用该区域的字母和数字表示。
图1-11上方的自然数列是图区横向编号,是为了方便检索电路、方便阅读分析而设置的,以便于理解全电路的工作原理。
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4)符号位置的索引。
在较复杂的电气原理图中,在继电器、接触器等的线圈的文字符号下方要标注其触点位置的索引;而在触点文字符号下方要标注其线圈位置的索引。
符号位置的索引,采用图号、页次和图区编号的组合索引法,索引代号的组成如下:
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当某一元件相关的各符号元素出现不同图号的图样上,而该图号有几张图样时,索引代号可省去图号。
因此,当与某一元件相关的各符号元素出现在只有一张图样的不同图区时,索引代号只用图区号表示。
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图1-11图区5中接触器主触点KM2下面的8,即为最简单的索引代号,它指出KM2的线圈位置在图区8。
在电器原理图中,继电器、接触器等元件的线圈与触点的从属关系,应用附图表示。
即在原理图中相应线圈的下方,给出触点的图形符号,并在其下面注明相应触点的索引代号、
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对未使用的触点用“X!
明。
有时也可用省去触点图形符号的表示方法,如图1-11图区7中KM1线圈和图区8中KM2线圈下方的是接触器KM1和KM2相应触点的位置索引。
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在接触器KM1触点的位置索引中,左栏为主触点所在图区号(主触点没有使用),中栏为辅助常开触点所在图区号(一个在图区8,另一个没有使用),右栏为辅助常闭触点所在图区号(两个触点均为使用)。
在接触器KM2触点的位置索引中(有两个主触点在图区4,另一个主触点在图区5),中栏和右栏的辅助常开触点及辅助常闭触点均未使用。
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5)电气原理图中技术数据的标注。
电器元件的技术数据,除在电器元件明细表中表明外,有时也可用小号字体标在其图形符号的旁边,如图1-11中图区
3中熔断器熔体的额定电流为25A。
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(2)电气原理图阅读和分析方法阅读电气原理图的方法主要有两种:
查线读图法和3)
逻辑代数法。
1)查线读图法。
查线读图法又称为直接读图法或跟踪追击法。
它是按照电路,根据生产过程的工作步骤依次读图。
其读图步骤如下:
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①了解生产工艺与执行电器的关系。
在分析电路之前,应该熟悉生产机械的工艺情况,充分了解生产机械要完成哪些动作,这些动作之间又有什么联系;然后进一步明确生产机械的动作与执行电器的关系,必要时可以画出简单的工艺流程图,为分析电路提供方便。
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②分析主电路。
在分析电路时,一般应先从电动机着手,根据主电路中有哪些控制元件的主触点、电阻等大致判断电动机是否有正反转控制、制动控制和调速要求等。
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分析控制电路。
通常对控制电路应按照由上往下或由左往右的顺序依次阅读,可以按主电路的构成情况,把控制电路分解成与主电路相对应的几个基本环节,依次分析,然后把各环节串起来。
首先,记住各信号元件、控制元件或执行元件的原始状态;然后设想按动了操做按钮,电路中有哪些元件受控动作;这些动作元件的触点又是如何控制其他元件动作的,进而查看受驱动的执行元件有何运动;再继续追查执行元件带动机械运动时,会使哪些信号元件状态发生变化。
在读图过程中,特别要注意各元件间的相互联系和制约关系,直至将电路全部看懂为止。
个人收集整理勿做商业用途查线读图的优点是直观性强,容易掌握,因而得到广泛应用。
其缺点是分析复杂电路时容易出错,叙述也较长。
2)逻辑代数法。
逻辑代数法又称间接读图法,是通过对电路的逻辑表达式的运算来分析控制电路的,其关键是正确写出电路的逻辑表达式。
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逻辑变量及其函数只有“1、”“0两”种取值,用来表达两种不同的逻辑状态。
接触器控制电路的元件都是两态元件,它们只有“通”和“断”两种状态,如开关的接通和断开,线圈通电或断电,接触器的闭合或断开等均可用逻辑代数来帮助设计和分析的。
个人收集整①
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通常把接触器等线圈通电或按钮受力(其常开触点闭合接通),用逻辑“1表示;把线圈失电或按钮未受力(其长开触点断开),用逻辑“0表”示。
个人收集整理勿做商业用途在接触器控制电路中,表示触点状态的逻辑变量称为输入逻辑变量;表示接触器等受控元件状态的逻辑变量称为输出逻辑变量。
输出逻辑变量是根据输入逻辑变量经过逻辑运算得出的。
输入、输出逻辑变量的这种相互关系称为逻辑函数关系,也可用真值来表示。
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1逻辑与。
逻辑与用触点串联来实现。
图1-12a所示的KM1和KM2触点串联电路实现了逻辑与运算,只有当触点KM1与KM2都被闭合,即KM1=1与KM2=1时,线圈KM3才得电,KM3=1。
否则,若KM1或KM2有一个断开,即有一个为“0,”电路就断开,KM3=0。
其逻辑关系为
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KM3=KM1M2
逻辑与的运算规则是:
00=0;01=10=0;11=1。
2逻辑或。
逻辑或用触点并联电路实现。
图1-2b所示的KM1或KM2触点并联电路实现逻辑或运算,当触点KM1或KM2任一个闭合,即KM1=1或KM2=1时,线圈KM3才得电,KM3=1。
其逻辑关系为
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KM3=KM1+KM2
逻辑或的运算规则是:
0+0=0;0+1=1+0=1;1+1=1。
3逻辑非。
逻辑非实际上就是触点状态取反。
图1-12C所示为电路实现逻
辑非运算,当常闭触点KM1闭合,则KM3=1,线圈得电吸合。
当常闭触电KM1断开,则KM3=0,线圈不得电。
其逻辑关系为
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KM3=KM1
逻辑非运算规则是:
0=1;1=0。
逻辑代数法读图的优点是:
各电器元件之间的联系和制约关系在逻辑表达式中一目了然。
通过对逻辑函数的具体运算,一般不会遗漏或看错电路的控制
功能。
而且采用逻辑代数法,可为电路采用计算机辅助分析提供方便。
该方法的主要缺点是:
对于复杂的电路,其逻辑表达式很繁琐冗长。
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五、点动控制电路的分析
中小型异步电动机可采用直接启动方式,起动时将电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。
点动控制就是直接起动的一种方式。
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图1-13所示为电动机点动控制电路,图中组合开关QS熔断器FU1、交流接触器KM的主触点与电动机组成主电路,主电路中通过的电流较大。
控制电路由熔断器FU2、起动按钮SB接触器KM的线圈组成,控制电路中流过的电流较小。
个人收集整理勿做商业用途控制电路的工作原理如下:
接通电源开关QS,
按下起动按钮SB接触器KM的吸引线圈通电,常开主触点闭合,电动机定子绕组接通三相电源,电动机起动。
松开起动按钮,接触器线圈断电,主触点分开,切断三相电源,电动机停止。
个人收集整理勿做商业用途电路中,所有电器的触点都按电器没有通电和没有外力作用时的初始状态画出,如接触器的触点按线圈不通电时的状态画出;按钮按不受外力作用时的状态画出。
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六点动控制电路的接线与调试
(1)查看各电器元件质量情况,详细观察各电器元件外部结构,了解其使用方法,并进行安装。
(2)按图1-13所示正确安装电路,按从上到下,从左到右,线连接主电路,再连接控制电路的方法连接。
(3)对照电路图检查电路检查电路是否有掉线,错线,接线是否牢固。
学生要自行检查和互检,确认安装的电路正确,无安全应患,经检查老师检查确认后方可通电试验。
切记要严格遵守安全操作规程,确保人生安全。
(4