任务二工厂电气控制设备

项目一 三相笼形异步电动机降压启动控制线路及检查试车项目二普通车床电气控制及技能训练项目三磨床电气控制及技能训练项目四摇臂钻床电气控制及技能训练项目五铣床电气控制及技能训练 Tianjin Engineering Technical Institute 任务二工厂电气控制设备

Tianjin Engineering Technical Institute 项目一三相笼形异步电动机降压启动控制线路及检查试车 2.1.1 三相笼形异步电动机降压启动 2.12 Y-Δ降压启动控制线路及检查试车

Tianjin Engineering Technical Institute 2.1 三相笼形异步电动机降压启动控制线路及检查试车 2.1.1 三相笼形异步电动机降压启动三相笼型感应电动机采用全电压起动，控制电路简单，启动电流大，当电动机容量较大，不允许采用全压直接起动时，应采用降压起动。 1、定子串电阻或电抗器降压起动

Tianjin Engineering Technical Institute 定子串电阻或电抗器降压起动是在启动时，在定子回路串入电阻器或电抗器，限制定子绕组的电压，启动结束后，将定子回路串入的电阻器或电抗器切除，电动机进入全压运行。这种启动方法虽然限制了启动电流，但是能耗大，实际应用不多。

Tianjin Engineering Technical Institute 2．Y-Δ降压起动 Y-Δ降压起动是启动时将定子绕组接成星形，启动结束后，将定子绕组接成三角形运行。这种方法只是用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机。Y-Δ降压起动时，启动电流和启动转矩都降为直接启动时的1/3。Y-Δ降压起动方法简单，启动设备简单，应用广泛。因为一般用途的小型异步电动机，当容量大于4KW时，定子绕组都采用三角形连接。由于启动转矩是直接启动时的1/3，这种方法多用于空载或轻载启动。

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Tianjin Engineering Technical Institute 3. 自耦变压器降压起动采用自耦变压器降压起动时，启动电流和启动转矩都降低到直接启动时的1/K2，启动用的自耦变压器有QJ2和QJ3两个系列，QJ2三个抽头比（抽头比即1/K）分别为73%、64%、55%，QJ3型的三个抽头比分别为80%、60%、40%。这种启动方法对定子绕组采用星形或三角形接法的电动机都适用，可以获得较大的启动转矩，根据需要选用自耦变压器二次侧的抽头，但是设备体积大。这种方法常用于10KW以上的三相异步电动机。

Tianjin Engineering Technical Institute 4．延边三角形降压起动延边三角形降压启动如图2-29所示。电动机的每相定子绕组多引出一个抽头，启动时将定子绕组接成延边三角形如图2-29（a）所示，启动结束正常运行时，将绕组接成三角形如图2-29（b）所示。延边三角形可以看成一部分是星形，一部分是三角形，星形部分比重越大，启动时电压降得越多。当星形和三角形得抽头比为1：1时，电动机每相绕组的电压是268V，抽头比为1：2时，每相绕组的电压为290V。可见，延边三角形可以采用不同的抽头比，满足不同的启动要求。

Tianjin Engineering Technical Institute 这种启动方法的优点是既不增加专用的启动设备，又可提高启动转矩（Y-Δ降压起动虽然不增加启动设备，但启动转矩只有直接启动时的1/3），适用于电动机定子绕组有9个抽头的笼型感应电动机。

Tianjin Engineering Technical Institute 三角形全压运行延边三角形降压启动

Tianjin Engineering Technical Institute 2.3 三相笼形异步电动机降压启动控制线路及检查试车 2.3.2 Y-Δ降压启动控制线路及检查试车 1．Y-Δ降压启动控制线路图2-30是按时间原则转换的异步电动机Y-Δ降压启动的电路。主电路中：KM1是引入电源的接触器，KM3是将电动机接成星形连接的接触器，KM2是将电动机接成三角形连接的接触器，它的主触点将电动机三相绕组首尾相接。

Tianjin Engineering Technical Institute KM1、KM3接通，电动机进行Y启动，KM1、KM2接通，电动机进入Δ形运行，KM2、KM3不能同时接通，KM2、KM3之间必须互锁。在主电路中热继电器FR接在三角形连接的边内，其额定电流为相电流。控制电路工作情况：合上电源开关QS。按下按钮SB2→KM1通电并自锁；KM3通电：其主触点将电动机接成Y联结，接入三相电源进行降压启动，其互锁常闭触点KM3（4-8）断开进行互锁，切断KM2线圈回路；同时KT线圈通电，经一定时间延时后，KT延时断开的常闭触点KT（6-7）延时断开，KM3断电释放，电动机

Tianjin Engineering Technical Institute 中性点断开；KT延时闭合的常开触点KT（8-9）延时闭合，KM2通电并自锁，电动机接成三角形联结运行，同时KM2常闭触点KM2（4-6）断开，断开KM3、KT线圈回路，使KM3、KT在电动机三角形联结运行时处于断电状态，使电路工作更可靠。

Tianjin Engineering Technical Institute 2．照图接线接线前要用万用表检查时间继电器的动作情况，图2-30控制电路中若选用的是通电延时型空气阻尼式时间继电器，将万用表的表笔分别放在延时闭合的常开触点和延时断开的常闭触点两端，用手模拟时间继电器电磁铁吸合，观察时间继电器触点动作的情况，是否符合延时闭合和延时断开的要求，并作好记录。在接线时不要接错。如果延时类型不符合要求，则将电磁机构拆下，倒转方向后装回，注意电磁机构的安装位置，并测量触点的动作情况，直到触点可靠动作。将延时

Tianjin Engineering Technical Institute 时间调整到5s。按照原理图中标注的线号顺序进行接线。注意主电路中接触器主触点之间的接线，特别是KM2主触点两端的线号要认真核对，一定要保证电动机绕组首尾相接。主电路中的电流较大，适用的导线截面较大，连接时各接线端要压接可靠，否则会引起接线端过热。控制电路中时间继电器的接点不要接错

Tianjin Engineering Technical Institute 3．检查线路按原理图检查线路，并排除虚接情况。断开QS，摘下接触器灭弧罩，万用表拨到R*1档，用万用表检查。（1）检查主电路。断开FU2切除控制电路。检查KM1的控制作用：将万用表笔分别接QS下端的L11和U2端子，应测得断路；而按下KM1触头架时，应测得电动机一相绕组的电阻值。再用同样的方法检测L21～V2、L31～W2之间的电阻值。检查Y起动线路：将万用表笔接QS下端的L11、L21端子，同时按下KM1和KM2的触头架，应测得接点。

Tianjin Engineering Technical Institute 电动机两相绕组串联的电阻值。用同样的方法测量L21～L31及L11～L31之间的电阻值。检查Δ运行线路：将万用表笔接QS下端的L11、L21端子，同时按下KM1和KM3的触头架，应测得电动机两相绕组串联后再与第三相绕组并联的电阻值（小于一相绕组的电阻值）。（2）检查控制电路，拆下电动机接线。检查起动控制：万用表笔接L11、L31端子，按下SB2应测得KM1、KM3、KT三只线圈的并联电阻值；按下KM1的触头支架，也应测得上述三只线圈的并联电阻值。

Tianjin Engineering Technical Institute 检查联锁线路：万用表笔接L11、L31端子，按下KM1触头架，应测得线路中三只线圈的并联电阻值；再轻按KM2触头架使其KM2（4-6）常闭触点分断（不要放开KM1触头架），切除了KM3、KT线圈，KM2（8-9）常开触点闭合，接通KM2线圈，此时应测得两只线圈的并联电阻值，测量的电阻值应增大；检查KT的控制作用：将万用表的表笔放在KT（6-7）两端，此时应为接通，用手按下时间继电器的电磁机构不放，经过5s的延时，万用表断开。同样的方法检查KT（8-9）

Tianjin Engineering Technical Institute 4．通电试车装好接触器的灭弧罩，检查三相电源，在指导老师的监护下通电试车。（1）空操作试验合上QS，按下SB2，KM1、KM3和KT应立即得电动作，约经5秒后，KT和KM3断电释放，同时KM2得电动作。按下SB1则KM1和KM3释放。反复操作几次，检查线路动作的可靠性和延时时间，调节KT的延时旋钮，使其延时更准确。

Tianjin Engineering Technical Institute （2）带负荷试车断开QS，接好电动机接线，仔细检查主电路各熔断器的接触情况，检查各端子的接线情况，作好立即停车的准备。合上QS，按下SB2，电动机应得电起动转速上升，此时应注意电动机运转的声音；约5秒后线路转换，电动机转速再次上升，进入全压运行。

Tianjin Engineering Technical Institute 5．常见故障（1）使用空气阻尼式时间继电器，在调整电磁机构的安装方向后，电磁机构的位置安装不准确。故障现象是：进行空操作试车时，操作SB2后KM1、KM3、KT得电动作，但过5秒延时后，线路没有转换。此时应检查时间继电器的电磁机构的安装位置是否准确，用手按压KT的衔铁，约经过5秒，延时器的顶杆已放松，顶住了衔铁，而未听到延时触点动作的声音。因电磁机构与延时器距离太近，使气囊动作不到位。调整电磁机构位置，使衔铁动作后，气囊顶杆可以完全复位。

Tianjin Engineering Technical Institute （2）KM3主触点的Y形接线的中性点的短接线接触不实，使电动机一相绕组末端引线未接入电路，电动机形成单相起动。故障现象是：线路空操作试验工作正常，带负荷试车时，按下SB2，KM1及KM3均得电动作，但电动机发出异响，转子向正、反两个方向颤动；立即按下SB1停车，KM1及KM3释放时，灭弧罩内有较强的电弧。空操作试验时线路工作正常，说明控制电路接线正确。带负荷试车时，电动机的故障现象是缺相起动引起的。检查主电路熔断器及KM1、KM3主触点未见异常，检查连接线时，发现KM3主触点的中性点短接线接触

Tianjin Engineering Technical Institute 不实，使电动机W相绕组末端引线未接入电路，电动机形成单相起动，大电流造成强电弧。由于缺相，绕组内不能形成旋转磁场，使电动机转轴的转向不定。排除：接好中性点的接线，紧固好各端子，重新通电试车。（3）控制电路中，KM2接触器的自锁触点的接线松脱。故障现象是：空操作试验时，Y接起动正常，过5s接触器换接，再过5s，又换接一次……如此重复。排除方法：接好KM2自锁触点的接线，重新试车。下一页

Tianjin Engineering Technical Institute 任务二普通车床电气控制及技能训练 2.1 前言 2.2 车床的主要结构及运动形式 2.3 电气线路分析 2.4车床电气线路安装技能训练 2.5 车床常见的电气故障的排除 2.6 检修技能训练

Tianjin Engineering Technical Institute 车床是应用最广泛的金属切削机床，普通车床可以用来切削工件的外圆、内圆、端面和螺纹等，并可以装上钻头或铰刀等进行钻孔和铰孔的加工。

Tianjin Engineering Technical Institute 2.2 普通车床电气控制 2.2.1 车床的主要结构及运动形式 CA6140型普通车床的主要结构如图3-1所示。其结构主要有床身、主轴变速箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、溜板、刀架、尾架、光杠和丝杆等组成。车床的主运动是工件的旋转运动，它是由主轴通过卡盘或顶尖带动工件旋转。电动机的动力通过主轴箱传给主轴，主轴一般只要单方向的旋

Tianjin Engineering Technical Institute 转运动，只有在车螺纹时才需要用反转来退刀。CA6140用操纵手柄通过摩擦离合器来改变主轴的旋转方向。车削加工要求主轴能在很大的范围内调速，普通车床调速范围一般大于70。主轴的变速是靠主轴变速箱的齿轮等机械有级调速来实现的，变换主轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。进给运动是溜板带动刀具作纵向或横向的直线移动，也就是使切削能连续进行下去的运动。所谓纵向运动是指相对于操作者的左右运动，横向运动是指相对于操作者的前后

Tianjin Engineering Technical Institute 运动。车螺纹时要求主轴的旋转速度和进给的移动距离之间保持一定的比例，所以主运动和进给运动要由同一台电动机拖动，主轴箱和车床的溜板箱之间通过齿轮传动来联接，刀架再由溜板箱带动，沿着床身导轨作直线走刀运动。车床的辅助运动包括刀架的快进与快退，尾架的移动与工件的夹紧与松开等。为了提高工作效率，车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动。

Tianjin Engineering Technical Institute 项目二普通车床电气控制 2.3.1 电气线路分析 1．主电路分析在主电路中，M1为主轴电动机，拖动主轴的旋转并通过传动机构实现车刀的进给。主轴电动机M1的运转和停止由接触器KM1的三个常开主触点的接通和断开来控制，电动机M1只需作正转，而主轴的正反转是由摩擦离合器

Tianjin Engineering Technical Institute 改变传动链来实现的。电动机M1的容量小于10KW，所以采用直接启动。M2为冷却泵电动机，进行车削加工时，刀具的温度高，需用冷却液来进行冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机拖动冷却泵，喷出冷却液，实现刀具的冷却。冷却泵电动机M2由接触器KM2的主触点控制。M3为快速移动电动机，由接触器KM3的主触点控制。M2、M3的容量都很小，分别加装熔断器FU1和FU2作短路保护。热继电器FR1和FR2分别作M1和M2的过载保护，快速移动电动机M3是短时工作的，所以不需要过载保护。带钥匙的低压短路器QF是电源总开关。

Tianjin Engineering Technical Institute 2．控制电路分析控制电路的供电电压是127V，通过控制变压器TC将380V的电压降为127V得到。控制变压器的一次侧由FU3作短路保护，二次侧由FU6作短路保护。（1）电源开关的控制电源开关是带有开关锁SA2的低压断路器QF，当要合上电源开关时，首先用开关钥匙将开关锁SA2右旋，再扳动断路器QF将其合上。若用开关钥匙将开关锁SA2左旋，其触点SA2（1-11）闭合，QF线圈通电，断路器QF将自动跳开。若出现误操作，又将QF合上，QF将在0.1s内再次自动跳闸。

Tianjin Engineering Technical Institute 由于机床的电源开关采用了钥匙开关，接通电源时要先用钥匙打开开关锁，再合断路器，增加了安全性，同时在机床控制配电盘的壁龛门上装有安全行程开关SQ2，当打开配电盘壁龛门时，行程开关的触点SQ2（1-11）闭合，QF的线圈通电，QF自动跳闸，切除机床的电源，以确保人身安全。（2）主轴电动机M1的控制 SB2是红色蘑菇型的停止按钮，SB1是绿色的启动按钮。按一下启动按钮SB1，KM1线圈通电吸合并自锁，KM1的主触点闭合，主轴电动机M1启动运转。按一下SB2，接触器KM1断电释放，其主触点和自锁触点都断开，电动机M1断电停止运行。

Tianjin Engineering Technical Institute （3）冷却泵电动机的控制当主轴电动机启动后，KM1的常开触点KM1（8-9）闭合，这时若旋转转换开关SA1使其闭合，则KM2线圈通电，其主触点闭合，冷却泵电动机M2启动，提供冷却液。当主轴电动机M1停车时，KM1（8-9）断开，冷却泵电动机M2随即停止。M1和M2之间存在联锁关系。（4）快速移动电动机M3的控制快速移动电动机M3是由接触器KM3进行的点动控制。按下按钮SB3，接触器KM3线圈通电，其主触点闭合，电动机M3启动，拖动刀架快速移动；松开SB3，M3停止。快速移动的方向通过装在溜板

Tianjin Engineering Technical Institute 箱上的十字手柄扳到所需要的方向来控制。（5）SQ1是机床床头的挂轮架皮带罩处的安全开关。当装好皮带罩时，SQ1（1-2）闭合，控制电路才有电，电动机M1、M2、M3才能启动。当打开机床床头的皮带罩时，SQ1（1-2）断开，使接触器KM1，KM2、KM3断电释放，电动机全部停止转动，以确保人身安全。

Tianjin Engineering Technical Institute 3．照明和信号电路的分析照明电路采用36V安全交流电压，信号回路采用6.3V的交流电压，均由控制变压器二次侧提供。FU5是照明电路的短路保护，照明灯EL的一端必须保护接地。FU4为指示灯的短路保护，合上电源开关QF，指示灯HL亮，表明控制电路有电。

Tianjin Engineering Technical Institute 项目二普通车床电气控制 2.4 电气线路安装步骤 1．CA6140普通车床的主要的电气设备表3-1列出了CA6140普通车床的主要的电气设备。

Tianjin Engineering Technical Institute 2．CA6140普通车床电气线路的安装步骤（1）按电气元件明细表配齐电气设备和电气元件，并逐个对其校验。（2）分别将热继电器FR1、FR2的整定电流整定到15.4A和0.32A。（3）根据电动机的功率选配主电路的联接导线。

Tianjin Engineering Technical Institute （4）根据具体情况按照安装规程设计电源开关和电气控制箱的安装尺寸及电线管的走向。（5）根据电气控制图给各元件和联接导线作好编号标志，给接线板编号。（6）安装控制箱，接线经检查无误后，通入三相电源对其校验。（7）将联接导线穿管后，找出各线端并作标记，明敷安装电线管。引入车床的导线用软管加以保护。（8）安装按钮、行程开关、转换开关和照明灯、指示灯。

Tianjin Engineering Technical Institute （9）安装电动机并接线。（10）安装接地线。（11）测试绝缘电阻。（12）清理安装场地。（13）全面检查接线和安装质量。（14）通电试车并观察电动机的转向是否符合要求。（15）安装传动装置，试车并全面检查各电气元件、线路、电动机及传动装置的工作情况是否正常，否则应立即切断电源进行检查，待调整或修复后方能再次通电试车。

Tianjin Engineering Technical Institute 3．注意事项（1）不要漏接接地线，不能用金属软管作为接地的通道。（2）在控制箱外部进行布线时，导线必须穿在导线通道内或敷设在机床底座内的导线通道里。所有导线不得有接头。（3）在导线通道内敷设导线进行接线时，必须作到查出一根导线，套一根线号。（4）在进行快速进给时，注意将运动部件处于行程的中间位置，以防止运动部件与车头或尾架相撞。

Tianjin Engineering Technical Institute 3.1 普通车床电气控制 3.1.4 车床常见的电气故障的排除 1．CA6140普通车床的主要的电气设备（1）主轴电动机不能启动发生主轴电动机不能启动的故障时，首先检查故障是发生在主电路还是控制电路，若按下启动按钮，接触器KM1不吸合，此故障则发生在控制电路，主要应检查FU6是否熔断，过载

Tianjin Engineering Technical Institute 保护FR1是否动作，接触器KM1的线圈接线端子是否松脱，按钮SB1、SB2的触点接触是否良好。若故障发生在主电路，应检查车间配电箱及主电路开关的熔断器的熔丝是否熔断，导线联接处是否有松脱现象，KM1主触点的接触是否良好。（2）主轴电动机启动后不能自锁当按下启动按钮后，主轴电动机能启动运转，但松开启动按钮后，主轴电动机也随之停止。造成这种故障的原因是接触器KM1的自锁触点的联接导线松脱或接触不良。（3）主轴电动机不能停止造成这种故障的原因多数为KM1的主触点发生熔

Tianjin Engineering Technical Institute 焊或停止按钮击穿所致。（4）电源总开关合不上电源总开关合不上的原因有两个，一是电气箱子盖没有盖好，以致SQ2（1-11）行程开关被压下；二是钥匙电源开关SA2没有右旋到SA2断开的位置。（5）指示灯亮但各电动机均不能启动造成这种故障的主要原因是FU6的熔体断开，或挂轮架的皮带罩没有罩好，行程开关SQ1（1-2）断开。（6）行程开关SQ1、SQ2故障 CA6140车床在使用前首先应调整SQ1、SQ2的位置，使其动作正确，才能起到安全保护的作用。

Tianjin Engineering Technical Institute 但是由于长期使用，可能出现开关松动移位，致使打开床头挂轮架的皮带罩时SQ1（1-2）触头断不开或打开配电盘的壁龛门时SQ2（1-11）不闭合，因而失去人身安全保护的作用。（7）带钥匙开关SA2的断路器QF 故障带钥匙开关SA2的断路器QF的主要故障是开关锁SA2失灵，以致失去保护作用，因此在使用时应检验将开关锁SA2左旋时断路器QF能否自动跳闸，跳开后若又将QF合上，经过0.1s断路器能否自动跳开。

Tianjin Engineering Technical Institute 2.4 普通车床电气控制 2.4.1 检修技能训练 1．训练目的（1）进一步熟练掌握车床的电气控制图。（2）掌握机床检修常用的方法和步骤。（3）掌握带电检修机床的方法。 2．训练内容（1）CA6140车床主轴电动机控制回路的检修。（2）CA6140车床电动机缺相不能运转的检查。（3）CA6140车床在运行过程中自动停车的检修。

Tianjin Engineering Technical Institute 3．准备工作（1）常用电工工具一套，万用表，兆欧表，钳形电流表。（2）若没有机床实物则提前在模拟板上安装CA6140的电气接线。（3）在机床或模拟板上按训练内容的要求设置好故障。每次只设置一处故障，进行一个内容的训练。 4．内容与操作步骤（1）KM1接触器不吸合，主轴电动机不工作。首先根据故障现象在电气原理图上标出可能的

Tianjin Engineering Technical Institute 最小故障范围，然后按下面的步骤进行检查，直至找出故障点。检修步骤如下： 1 接通QF电源开关，观察电路中的各元件有无异常，如发热、焦味、异常声响等，如有异常现象的发生，应立即切断电源，重点检查异常部位，并采取相应的措施。 2 用万用表的AC500~750V挡检查1~6和1~PE间的电压应为127V，判断FU6熔断器及变压器TC是否有故障。 3 用万用表的AC500~750V挡检查1~2、1~3、1~4、

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