第一章數控機床常用低壓電器1.1概述1.2接觸器1.3繼電器1.4低壓斷路器1.5熔斷器與主令電器1.6電源變壓器1.1概述電力拖動是用電動機來帶動生產機械運動的方式。生產上廣泛采用的控制系統為繼電器－接觸器控制系統，即用按鈕開關、接觸器、繼電器等有觸點電器組成。其優點是結構簡單、價格低、維修方便；缺點是體積大、工作壽命低。用這類電器組成較復雜控制系統時，顯得觸點多，易出故障。1.1.1電器分類通常，凡是對電能的生產、輸送、分配和使用起控制、調節、檢測、轉換及保護作用的電工器械均可稱為電器。電器的用途廣泛，功能多樣，構造各異，種類繁多。一．按工作電壓等級分類下一頁1.1概述1．低壓電器2．高壓電器二．按操作方式的原理分類1．手動電器2．自動電器三．按用途分類1．低壓配電電器2．低壓控制電器四．按工作原理分類1．電磁式電器下一頁上一頁1.1概述2．非電量控制電器1.1.2低壓電器的結構電磁式電器在低壓電器中占有十分重要的地位，在數控機床電氣控制系統中應用最為普遍。電磁式電器主要由電磁機構、觸頭系統和滅弧裝置等組成。一．電磁機構電磁機構的主要作用是將電能量轉換成機械能量，將電磁機構中吸引線圈的電流轉換成電磁力，帶動觸頭動作，完成通斷電路的控制作用。下一頁上一頁1.1概述電磁機構由鐵心、銜鐵和線圈等幾部分組成，其作用原理：當線圈中有工作電流通過時，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使得銜鐵與鐵心閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。二．觸頭系統觸頭的作用是接通或分斷電路，因此要求觸頭要具有良好的接觸性能，電流容量較小的電器常采用銀質材料作觸頭，這是因為銀的氧化膜電阻率與純銀相似，可以避免觸頭表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。下一頁上一頁1.1概述三．滅弧裝置電器的動靜觸點在斷開電路的瞬間，由于氣體中少量正、負離子在電場強度作用下加速運動，與中性氣體分子碰撞，使其發生游離。同時，觸點金屬內部的自由電子從陰極表面逸出奔向陽極，也撞擊中性氣體分子，也使其激勵和游離，這些離子在電場中定向運動時伴隨著強烈的熱過程，致使在電流通道內形成等離子體，并伴有強烈的聲、光和熱效應的弧光現象，即為電弧。

下一頁上一頁1.1概述低壓控制電器常用的具體滅弧方法有：1．機械滅弧機械滅弧是通過機械裝置將電弧迅速拉長。這種方法多用于開關電器中。2．磁吹滅弧如圖1-3所示是磁吹滅弧裝置示意圖。3．窄縫（縱縫）滅弧法如圖1-4所示是利用滅弧罩上的窄縫實現滅弧的裝置。下一頁上一頁1.1概述當觸點斷開時，電弧在電動力的作用下進入窄縫內，窄縫可將電弧柱的直徑壓縮，使電弧與縫壁緊密接觸，加快冷卻和去游離作用，從而使電弧加快熄滅。4．柵片滅弧法如圖1-5所示是柵片滅弧示意圖。由滅弧柵片（由多片鍍銅薄鋼片組成）、絕緣夾板等組成。返回上一頁1.2接觸器接觸器是一種低壓自動切換、并具有控制與保護作用的電磁式電器。它可以用來頻繁地接通或分斷帶有負載的主電路（如電動機），并可實現遠距離控制，主要用來控制電動機，也可控制電容器、電阻爐和照明器具等電力負載。一．接觸器的主要技術參數1．額定電壓。接觸器銘牌上標注的額定電壓是指主觸點的額定電壓。常用的額定電壓等級如表1-1所示。2．額定電流。接觸器銘牌上標注的額定電流是指主觸點的額定電流。常用的額定電流等級如表1-1所示。下一頁1.2接觸器3．線圈的額定電壓。常用的額定電壓等級如表1-2所示。4．接通和分斷能力。指主觸點在規定條件下能可靠地接通和分斷的電流值。在此電流值下，接觸器接通時主觸點不應發生熔焊；接觸器分斷時主觸點不應發生長時間的燃弧。接觸器的使用類別代號通常標注在產品的銘牌或工作手冊中。表中要求接觸器主觸點達到的接通和分斷能力為：（1）AC1和DC1類允許接通和分斷額定電流；（2）AC2、DC3和DC5類允許接通和分斷4倍額定電流；（3）AC3類允許接通6倍額定電流和分斷額定電流；（4）AC4類允許接通和分斷6倍額定電流；（5）額定操作頻率。下一頁上一頁1.2接觸觸器二．接觸器的的型號含義1．直流接觸觸器型號的含含義如圖1-9所示為直流接接觸器型號的的含義。2．交流接觸觸器型號的含含義如圖1-10所示為交流接接觸器型號的的含義。三．交流接觸觸器的選擇選用接觸器時時應從其工作作條件出發，，主要考慮下下列因素。1．控制交流流負載應選用用交流接觸器器；控制直流流負載應選用用直流接觸器器。2．接觸器的的使用類別應應與負載性質質相一致。下一頁上一頁1.2接觸觸器3．主觸頭的的額定工作電電壓應大于或或等于負載電電路的電壓。。4．主觸頭的的額定工作電電流應大于或或等于負載電電路的電流。。5．吸引線圈圈的額定電壓壓應與控制回回路電壓相一一致，接觸器器在線圈額定定電壓85％％及以上時應應能可靠地吸吸合。四．接觸器使使用中的注意意事項交流勵磁的交交流接觸器在在使用中應注注意以下幾個個方面：1．勵磁線圈圈電壓應為85%～105%UN。。下一頁上一頁1.2接觸觸器2．鐵心銜鐵鐵上短路環應應完好。3．銜鐵、觸觸點支持件等等活動部件動動作應靈活。。4．鐵心、銜銜鐵端面接觸觸良好、無異異物。5．觸點表面面接觸良好，，有一定的超超程和接觸壓壓力。6．操作頻率率應在允許范范圍內。返回上一頁1.3繼電電器繼電器是一種種根據輸入信信號的變化接接通或斷開控控制電路，實實現控制目的的電器。繼電電器的輸入信信號可以是電電流、電壓等等電量，也可可以是溫度、、速度、壓力力等非電量，，輸出為相應應的觸點動作作繼電器的種類類很多，按輸輸入信號的性性質分為電壓壓繼電器、電電流繼電器、、時間繼電器器、溫度繼電電器、速度繼繼電器、中間間繼電器、壓壓力繼電器等等。一．電磁式繼繼電器電磁式繼電器器是應用最多多的一種繼電電器，其結構構和工作原理理與電磁式接接觸器相似，，也是由電磁磁機構、觸點點系統和釋放放彈簧等部分分組成。下一頁1.3繼電電器由于繼電器是是用于切換小小電流的控制制電路和保護護電路，觸點點的容量較小小，不需要滅滅弧裝置。如如圖1-11所示為電磁式式繼電器的外外形圖。1．電磁式繼繼電器的種類類電磁式繼電器器按吸引線圈圈電流種類不不同有交流和和直流電磁式式繼電器兩種種。按反應參參數可分為電電壓繼電器和和電流繼電器器。（1）電流繼繼電器根據輸入（線線圈）電流大大小而動作的的繼電器稱為為電流繼電器器。它的線圈圈串聯在被測測量的電路中中，以反應電電路電流的變變化。下一頁上一頁1.3繼電電器（2）電壓繼繼電器根據輸入電壓壓大小而動作作的繼電器稱稱為電壓繼電電器。它的結結構與電流繼繼電器相似，，不同的是電電壓繼電器線線圈并聯在被被測量的電路路的兩端，以以反應電路電電壓的變化，，可作為電路路的過電壓或或欠電壓保護護。（3）中間繼繼電器中間繼電器實實質上是電壓壓繼電器的一一種，但它觸觸點多（多至至六對或更多多），觸點電電流容量大（（額定電流5～10A）），動作靈敏敏（動作時間間不大于0.05s）。。下一頁上一頁1.3繼電電器中間繼電器的的作用是將一一個輸入信號號變成多個輸輸出信號或將將信號放大的的繼電器。它它主要依據被被控制電路的的電壓等級，，觸點的數量量、種類及容容量來選用。。①線圈電流的的種類和電壓壓等級應與控控制電路一致致。如數控機機床的控制電電路采用直流流24V供電電，則繼電器器應選擇線圈圈額定電壓為為24V的直直流繼電器。。②按控制電路路的要求選擇擇觸點的類型型（是常開還還是常閉）和和數量。③繼電器的的觸點額定定電壓應大大于或等于于被控制回回路的電壓壓。下一頁上一頁1.3繼繼電器器④繼電器器的觸點點電流應應大于或或等于被被控制回回路的額額定電流流，若是是電感性性負載，，則應降降低到額額定電流流50%以下使使用。2．電磁磁式繼電電器動作作值的整整定方法法電磁式繼繼電器的的吸合值值與釋放放值的整整定方法法有以下下幾種：：（1）吸吸合動作作值整定定①調整釋釋放彈簧簧松緊程程度。將將釋放彈彈簧調緊緊了，反反作用力力增大，，吸合動動作值提提高，反反之減少少。②改變鐵鐵心與銜銜鐵之間間的初始始氣隙。。在反作作用彈簧簧力和非非磁性墊墊片厚度度不變的的情況下下，初始始氣隙越越大，吸吸合動作作值也越越大，反反之就小小。下一頁上一頁1.3繼繼電器器（2）調調整釋放放值①調整釋釋放彈簧簧的松緊緊程度。。釋放彈彈簧調的的越緊，，釋放值值也越大大，反之之越小。。②改變鐵鐵心與銜銜鐵之間間的初始始氣隙。。在反作作用彈簧簧力和非非磁性墊墊片厚度度不變的的情況下下，初始始氣隙越越大，吸吸合動作作值也越越大，反反之就小小。2．電磁磁式繼電電器主要要技術參參數二．時間間繼電器器時間繼電電器是一一種在接接受或去去除外界界信號后后，用來來實現觸觸點延時時接通或或斷開的的控制電電器。下一頁上一頁1.3繼繼電器器時間繼電電器按延延時方式式可分為為通電延延時型和和斷電延延時型兩兩種。1．空氣氣阻尼式式時間繼繼電器空氣阻尼尼式時間間繼電器器由電磁磁系統、、延時機機構和觸觸點系統統三部分分組成。。它是利利用空氣氣阻尼原原理獲得得延時的的，其結結構示意意圖與動動作原理理如圖1-14所示。2．晶體體管式時時間繼電電器晶體管式式時間繼繼電器也也稱為半半導體式式時間繼繼電器。。它是應應用RC電路充充電時，，電容器器上的電電壓逐步步升高的的原理作作為延時時的基礎礎。下一頁上一頁1.3繼繼電器器3．時間間繼電器器的選用用原則每一種時時間繼電電器都有有其各自自的特點點，應根根據電路路工作性性能要求求進行合合理選用用，以充充分發揮揮它們的的優點。。因此，，在選用用時應從從以下幾幾個方面面進行考考慮：（1）確確定延時時方式，，使更方方便于組組成控制制電路。。（2）根根據延時時精度要要求選用用適當的的時間繼繼電器。。（3）考考慮電源源參數變變化及工工作環境境溫度變變化對延延時精度度的影響響。（4）操操作頻率率高是否否影響其其延時動動作的失失調。下一頁上一頁1.3繼繼電器器（5）時時間繼電電器動作作后，其其復位時時間的長長短。（6）時時間繼電電器的延延時范圍圍。（7）電電路勵磁磁電流的的性能。。三．熱繼繼電器熱繼電器器是一種種利用電電流的熱熱效應時時觸電動動作的保保護電器器。常用用于電動動機的長長期過載載保護。。1．熱繼繼電器的的結構及及工作原原理熱繼電器器基本結結構由熱熱元件（（電阻絲絲）、雙雙金屬片片、觸點點系統、、動作機機構、復復位按鈕鈕、整定定電流裝裝置和溫溫升補償償元件等等部分組組成，如如圖1-17所示。下一頁上一頁1.3繼繼電器器2．熱繼繼電器的的主要技技術參數數及常用用型號熱繼電器器的主要要技術參參數有熱熱繼電器器額定電電流、相相數，熱熱元件額額定電流流，整定定電流及及調節范范圍等。。熱繼電器器的額定定電流是是指熱繼繼電器中中，可以以安裝的的熱元件件的最大大整定電電流值。。熱元件的的額定電電流是指指熱元件件的最大大整定電電流值。。3．熱繼繼電器的的選擇熱繼電器器選用是是否得當當，直接接影響著著對電動動機進行行過載保保護的可可靠性。。通常選選用時應應按電動動機形式式、工作作環境、、啟動情情況及負負荷情況況等幾方方面綜合合加以考考慮。下一頁上一頁1.3繼繼電器器（1）原原則上熱熱繼電器器的額定定電流應應按電動動機的額額定電流流選擇。。（2）在在不頻繁繁啟動場場合，要要保證熱熱繼電器器在電動動機的啟啟動過程程中不產產生誤動動作。（3）當當電動機機為重復復短時工工作時，，首先注注意確定定熱繼電電器的允允許操作作頻率。。四．速度度繼電器器速度繼電電器根據據電磁感感應原理理制成，，用來在在三相交交流異步步電動機機反接制制動轉速速過零時時，自動動切除反反相序電電源，起起到對電電動機的的反接制制動控制制，也稱稱為反接接制動繼繼電器。。如圖1-19所示為速速度繼電電器的結結構原理理圖。下一頁上一頁1.3繼繼電器器五．固態態繼電器器固態繼電電器（SolidStateRelay）簡簡稱SSR，是是上世紀紀70年年代中后后期發展展起來的的一種新新型無觸觸點繼電電器。1．固態態繼電器器的分類類固態繼電電器是一一種具有有兩個輸輸入端和和兩個輸輸出端的的一種四四端器件件，按輸輸出端負負載電源源類型可可分為直直流型和和交流型型兩類。。2．固態態繼電器器主要技技術數據據3．固態態繼電器器的使用用返回上一頁1.4低低壓斷斷路器低壓斷路路器是將將控制電電器和保保護電器器的功能能合為一一體的電電器。低壓斷路路器的主主要參數數有：額額定電壓壓、額定定電流、、極數、、脫扣器器類型及及其額定定電流、、整定范范圍、電電磁脫扣扣器整定定范圍、、主觸點點的分斷斷能力等等。目前，數數控機床床常用的的低壓斷斷路器有有塑料外外殼式斷斷路器和和小型斷斷路器。。一．塑料料外殼式式斷路器器塑料外殼殼式斷路路器由手手柄、操操作機構構、脫扣扣裝置、、滅弧裝裝置及觸觸頭系統統等組成成，均安安裝在塑塑料外殼殼內組成成一體。。下一頁1.4低低壓斷斷路器二．小型型斷路器器小型斷路路器主要要用于照照明配電電系統和和控制回回路。外外形如圖1-25所示，如如圖1-26所示為斷斷路器圖圖形及文文字符號號。三．低壓壓斷路器器的選擇擇1．低壓壓斷路器器的額定定電流和和額定電電壓應大大于或等等于線路路、設備備的正常常工作電電壓和工工作電流流。2．低壓壓斷路器器的極限限通斷能能力應大大于或等等于電路路的最大大短路電電流。3．欠電電壓脫扣扣器的額額定電壓壓等于線線路的額額定電壓壓。4．過電電流脫扣扣器的額額定電流流應大于于或等于于線路的的最大負負載電流流。返回上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器一．熔斷斷器熔斷器是是一種廣廣泛應用用的最簡簡單的有有效的保保護電器器。在使使用時，，熔斷器器串接在在所保護護的電路路中，當當電路發發生短路路或嚴重重過載時時，它的的熔體能能自動迅迅速熔斷斷，從而而切斷電電路，使使導線和和電氣設設備不致致損壞。。1．熔斷斷器主要要參數（1）額額定電壓壓。（2）額額定電流流。（3）極極限分斷斷能力。。下一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器2．熔斷斷器的選選擇選擇熔斷斷器主要要是選擇擇熔斷器器的類型型、額定定電壓、、額定電電流及熔熔體的額額定電流流。（1）熔熔斷器的的額定電電壓應大大于或等等于線路路的工作作電壓。。（2）熔熔斷器的的額定電電流應大大于或等等于熔體體的額定定電流。。（3）熔熔體的額額定電流流的選擇擇：①用于保保護照明明或電熱熱設備的的熔斷器器，因為為負載電電流比較較穩定，，所以熔熔體的額額定電流流應等于于或稍大大于負載載的額定定電流②用于保保護單臺臺長期工工作電動動機（即即供電支支線）的的熔斷器器，考慮慮電動機機啟動時時不應熔熔斷下一頁上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器③用于保保護頻繁繁啟動電電動機（（即供電電支線））的熔斷斷器，考考慮頻繁繁啟動時時發熱,熔斷斷器也不不應熔斷斷④用于保保護多臺臺電動機機（即供供電干線線）的熔熔斷器，，在出現現尖峰電電流時也也不應熔熔斷。⑤為防止止發生越越級熔斷斷，上、、下級（（即供電電干、支支線）熔熔斷器間間應有良良好的協協調配合合二．開關關1．閘刀刀開關（（膠蓋刀刀開關））（1）文文字符號號：QS（2）圖圖形符號號如圖1-31所示。下一頁上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器（3）基基本結構構及動作作原理（4）主主要技術術參數①型號：：膠蓋刀開開關即開開啟式負負荷開關關，適用用于交流流50Hz，額額定電壓壓單相220V、三相相380V，額額定電流流至100A的的電路中中，作為為不頻繁繁地接通通和分斷斷有負載載電路與與小容量量線路地地短路保保護之用用。②額定參參數：額額定電壓壓，額額定電流流。（5）刀刀開關的的選用刀開關的的額定電電壓應等等于或大大于電路路額定電電壓。下一頁上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器2．組合合開關（1）文文字符號號：QS（2）圖圖形符號號如圖1-36所示。（3）基基本結構構及動作作原理（4）主主要技術術參數①型號：：廣泛應用用于電器器設備的的電源開開關、測測量三相相電壓和和控制7.5kW以下下小容量量電動機機的直接接啟動、、正反轉轉等不頻頻繁操作作的場合合。（1）控控制按鈕鈕下一頁上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器按鈕通常常用來接接通或斷斷開控制制電路（（其中電電流很小小），從從而控制制電動機機或其它它電器設設備的運運行，原原來就接接通的觸觸點，稱稱為常閉閉觸點；；原來就就斷開的的觸點，，稱為常常開觸點點。（2）指指示燈指示燈用用來發出出下列型型式的信信息：指示：引引起操作作者注意意或指示示操作者者應該完完成某種種任務。。紅、黃黃、綠和和藍色通通常用于于這種方方式；確認：用用于確認認一種指指令、一一種狀態態或情況況，或者者用于確確認一種種變化或或轉換階階段的結結束。藍藍色和白白色通常常用于這這種方式式，某些些情況下下也可用用綠色。。下一頁上一頁1.5熔熔斷器器與主令令電器（3）行行程開關關行程開開關是是用來來反映映工作作機械械的行行程發發布命命令以以控制制其運運動方方向或或行程程大小小的主主令電電器。。（4））接近近開關關接近開開關是是非接接觸式式的監監測裝裝置，，當運運動著著的物物體接接近它它到一一定距距離范范圍內內，就就能發發出信信號，，以控控制運運動物物體的的位置置或計計數。。（5））微動動開關關、腳腳踏開開關微動開開關是是具有有瞬時時動作作和微微小的的行程程，可可直接接由某某一定定的力力經過過一定定的行行程使使觸頭頭速動動，從從而實實現電電路的的轉換換的靈靈敏開開關。。返回上一頁頁1.6電電源變變壓器器一．電電源電電器1．變變壓器器變壓器器是一一種將將某一一數值值的交交流電電壓變變換成成頻率率相同同但數數值不不同的的交流流電壓壓的靜靜止電電器。。（1））機床床控制制變壓壓器機床控控制變變壓器器適用用于交交流50～～60Hz，輸輸入電電壓不不超過過660V的電電路，，作為為各類類機床床、機機械設設備等等一般般電器器的控控制電電源、、步進進電機機驅動動器、、局部部照明明及指指示燈燈的電電源。。（2））三相相變壓壓器下一頁頁1.6電電源變變壓器器現在普普遍采采用的的三相相交流流系統統中，，三相相電壓壓的變變換可可用三三臺單單相變變壓器器也可可用一一臺三三相變變壓器器，從從經濟濟性和和縮小小安裝裝體積積等方方面考考慮，，可優優先選選擇三三相變變壓器器。（3））變壓壓器的的選擇擇變壓器器的選選擇的的主要要依據據是變變壓器器的額額定值值，根根據設設備的的需要要，變變壓器器有標標準和和非標標準兩兩類。。以下下分別別是這這兩類類變壓壓器的的選擇擇方法法。1）標標準變變壓器器下一頁頁上一頁頁1.6電電源變變壓器器2）非非標準準變壓壓器設計時時常常常需要要設計計者根根據要要求自自己制制定變變壓器器的規規格，，這種種非標標準變變壓器器的選選擇方方法如如下①選擇擇初級級額定定電壓壓U1（如如380V,220V）），電電源頻頻率（（如50Hz）），次次級繞繞組電電壓、、電流流及總總容量量，方方法與與標準準變壓壓器相相同。。②變壓壓器的的選用用除了了要滿滿足變變壓比比之外外，還還要考考慮變變壓器器性價價比，，優先先選用用變壓壓檔輸輸出全全的變變壓器器，以以達到到只用用一個個變壓壓器多多電壓壓檔輸輸出，，能夠夠同時時滿足足控制制電路路、照照明電電路、、標準準電器器等對對電壓壓大小小的不不同要要求，，這樣樣一方方面節節約成成本，，另一一方面面節省省了安安裝空空間。。下一頁頁上一頁頁1.6電電源變變壓器器2．直直流穩穩壓電電源直流穩穩壓電電源的的功能能是將將非穩穩定交交流電電源變變成穩穩定直直流電電源。。在數控控機床床系統統中，，需要要穩壓壓電源源給驅驅動器器、控控制單單元、、小直直流繼繼電器器、信信號指指示等等提供供直流流電源源，數數控機機床中中主要要使用用開關關電源源和一一體化化電源源。（1））開關關電源源開關電電源被被稱作作高效效節能能電源源，因因為內內部電電路工工作在在高頻頻開關關狀態態，所所以自自身消消耗的的能量量很低低，電電源效效率可可達80%左右右，比比普通通線性性穩壓壓電源源提高高近一一倍。。下一頁頁上一頁頁1.6電電源變變壓器器（2））一體體化電電源一體化化電源源是采采用傳傳導冷冷卻方方式的的AC/DC開開關電電源，，應用用于數數字電電路、、工業業儀表表、交交通運運輸、、通訊訊設備備、工工控機機等大大型設設備及及科研研與實實驗設設備，，作為為直流流供電電電源源。一一體化化電源源外形形如圖1-58所示。。（3））電源源的選選擇選擇電電源時時需要要考慮慮的問問題主主要有有：電電源的的輸出出功率率輸出出路數數；電電源的的尺寸寸；電電源的的安裝裝方式式和安安裝孔孔位；；電源源的冷冷卻方方式；；電源源在系系統中中的位位置及及走線線；環環境溫溫度；；絕緣緣強度度；電電磁兼兼容；；環境境條件件。下一頁頁上一頁頁1.6電電源變變壓器器①為了了提高高系統統的可可靠性性，建建議電電源工工作在在50%～～80%負負載為為佳，，即假假設所所用功功率為為20W，，應選選用輸輸出功功率為為25W～～40W的的電源源。②盡量量選用用廠家家的標標準電電源，，包括括標準準的尺尺寸和和輸出出電壓壓。③所需需電源源的輸輸出電電壓路路數越越多，，挑選選標準準電源源的機機會就就越小小，同同時增增加輸輸出電電壓路路數會會帶來來成本本的增增加，，目前前多電電路輸輸出的的電源源以三三路，，四路路輸出出較為為常見見。④明確確輸入入電壓壓范圍圍，以以交流流輸入入為例例，常常用的的輸入入電壓壓規格格有110V、