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(共80张PPT)
项目二车床的电气控制
知识训练
技能训练
知识拓展
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知识训练一低压电器介绍
一、控制按钮
控制按钮简称按钮，是一种结构简单、使用广泛的手动主令电器。按钮的触头允许通过的电流较小，一般不超过5 A，因此一般情况下它不直接控制主电路的通断，而是在电气控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。
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1.控制按钮的结构与符号
控制按钮一般由按钮帽、复位弹簧、触点和外壳等部分组成，其结构如图2-1所示它既有常开触头，也有常闭触头。常态时在复位弹簧的作用下，由桥式动触头将静触头1,2闭合，静触头3, 4断开。当按下按钮时，桥式动触头将静触头1, 2断开，静触头3, 4闭合。触头1、2被称为常闭触头或动断触头，触头3, 4被称为常开触头或动合触头。控制按钮的图形符号和文字符号如图2-2所示。
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2.控制按钮的分类
控制按钮按结构形式可分为旋钮式、指示灯式和紧急式3种。旋钮式是用手动旋钮进行操作的，指示灯式是在按钮内装入信号灯显示信号，紧急式装有蘑菇形钮帽，以示紧急动作。
按触点形式可分为动合按钮、动断按钮和复合按钮。手未按下时触点断开，外力作用时触点闭合，外力消失后，在复位弹簧作用下能自动恢复到原来的断开状态的为动合按钮。手未按下，触点闭合，外力作用时，触点断开，外力消失后，在复位弹簧作用下能自动恢复到原来的闭合状态的为动断按钮。既有动合按钮，又有动断按钮的按钮组，称为复合按钮。按下复合按钮时，所有的触点都改变状态，即动合触点要闭合，动断触点要断开。
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3.按钮的型号
按钮的型号说明如下:
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按钮的规格品种很多，目前使用较多的有LA18 , LA19 , LA10 , LA25 , LAY3 , LAY4系列等，其中LA25是通用型按钮的更新换代产品。在选用时可根据使用场合酌情选择，图2-3所示为LA18, LA19系列按钮的外形。
为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号标志来区别按钮的功能及作用，按钮颜色的含义如表2-1所示。
4.按钮的选用
控制按钮的选用依据主要是根据需要的触点对数、动作要求、是否需要带指示灯、使用场合及颜色等要求。如嵌装在操作面板上的按钮可选用开启式，启动按钮可选用绿色、自色或黑色。
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二、继电器
继电器是一类根据输入信号(电量或非电量)的变化，接通或断开小电流控制电路的电器，广泛运用在自动控制和保护电力拖动装置中。一般情况下，继电器不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制。与接触器相比，继电器具有触头分断能力小、结构简单、体积小、重量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠等优点。
一般来说，继电器通过测量环节输入外部信号(如电压、电流等电量或温度、压力、速度等非电量)并传递给中间机构，将它与整定值(即设定值)进行比较，当达到整定值时(过量或欠量)，中间机构就使执行机构产生输出动作，从而闭合或分断电路，达到控制电路的目的。
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继电器的种类很多，主要有以下分类:
(1)按用途分为控制继电器、保护继电器。
(2)按动作原理分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、机械式继电器、电动式继电器、电子继电器。
(3)按输入信号分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器、温度继电器。
(4)按动作时间分为瞬时继电器、延时继电器。在控制系统中，使用最多的是电磁式继电器，本节主要介绍电磁式电压、电流继电器、时间继电器和中间继电器。
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继电器的主要技术参数包括额定参数、吸合时间和释放时间、整定参数(继电器的动作值，大部分控制继电器的动作值是可调的)、灵敏度(一般指继电器对信号的反应能力)、触头的接通和分断能力、使用寿命等。
电磁式继电器是应用得最早、最多的一种继电器，其结构和工作原理与接触器大体相同，也由铁芯、衔铁、线圈、复位弹簧和触点等部分组成。其典型结构如图2-4所示。
1.电压继电器
电压继电器是根据线圈两端电压大小而接通或断开电路的继电器。电压继电器的线圈并接在电路上，对所接电路上的电压高低作出反应，用于控制系统的电压保护和控制。电压继电器有过电压、欠电压和零电压继电器之分。
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(1)过电压继电器。过电压继电器用于电路的过电压保护，其吸合整定值为被保护电路额定电压的10%~120 %。在额定电压工作时，衔铁不动作，当被保护电路的电压高于额定值，达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触头机构动作，控制电路失电，控制接触器及时分断被保护电路。由于直流电路中不会产生波动较大的过电压现象，所以在产品中没有直流过电压继电器。
(2)欠电压继电器。欠电压继电器用于电路的欠电压保护，其释放整定值为电路额定电压的40%~70%。在额定电压下工作时，衔铁可靠吸合，当被保护电路电压降至欠电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触头机构复位，控制接触器及时分断被保护电路
电压继电器的外形及其在电路图中的图形符号和文字符号如图2-5、图2-6和图2-7所示。
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(3)零电压继电器。零电压继电器在额定电压下也吸合，在电压降至额定电压的5%~25%时动作，对电路进行零电压保护。
电压继电器的型号含义如下:
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2.中间继电器
中间继电器在结构上是一个电压继电器，但它的触点数多、触点容量大(额定电流5~10 A)，是用来转换控制信号的中间元件。中间继电器的主要用途是当其他继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量。其结构及工作原理与接触器相同，但中间继电器的触头对数多，且没有主辅之分。
JZ系列中间继电器适用于在交流电压500 V(频率50 Hz或60 Hz )、直流电压220 V以下的控制电路中用于控制各种电磁线圈。如,JZC4、JZC1、JZ7、DZ系列，该系列中间继电器主要用于各种继电保护线路中，用以增加主保护继电器的触头数量或容量，其线圈只用在直流操作的继电保护回路中。
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中间继电器的选用主要依据被控制电路的电压等级、所需触头的数量、种类和容量等要求来进行。
中间继电器的外形及其在电路图中的图形符号和文字符号如图2-8、图2-9所示。
中间继电器符号的含义如下:
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3.时间继电器
时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通或断开的自动控制电器，它广泛用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。时间继电器可分为通电延时型和断电延时型。通电延时型是当接受输入信号后延迟一定时间，输出信号才发生变化，当输入信号消失后，输出瞬时复原。断电延时型是当接受输入信号时，瞬时产生相应的输出信号，当输入信号消失后，延迟一定的时间，输出信号才复原。
时间继电器种类很多，常用的有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等，这里主要介绍空气阻尼式时间继电器。
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空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁机构、延时机构、触头3部分组成，有通电延时型和断电延时型两种，两者结构相同，区别在于电磁机构安装的方向不同，将其电磁机构翻转180。安装。当衔铁位于铁芯和延时机构之间时为通电延时型，当铁芯位于衔铁和延时机构之间时为断电延时型。常用的有JS7系列，其结构如图2-10所示。
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现以通电延时型为例说明其工作原理。当线圈1得电后衔铁3吸合，活塞杆6在塔形弹簧8作用下带动活塞12及橡皮膜10向上移动，橡皮膜下方空气室空气变得稀薄，形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其移动速度由进气孔气隙大小来决定。经一段延时后，活塞杆通过杠杆7压动微动开关15，使其触点动作，起到通电延时作用。当线圈断电时，衔铁释放，橡皮膜下方空气室内的空气通过活塞肩部所形成的单向阀迅速排出，使活塞杆、杠杆、微动开关等迅速复位。由线圈得电至触点动作的一段时间即为时间继电器的延时时间，其大小可以通过调节螺钉13调节进气孔气隙大小来改变。
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在线圈通电和断电时，微动开关16在推板5的作用下都能瞬时动作，其触点即为时间继电器的瞬动触点。
由于空气式时间继电器具有结构简单、易构成通电延时和断时延时型、调整简便、价格较低等优点，因此广泛应用于电动机控制电路中。缺点是延时误差大，没有调节指示，很难精确地整定延时值，在延时精度要求高的场合不宜使用。当要求的延时精度较高，控制回路相互协调且需要无触点输出等场合，则应该采用电子式时间继电器。目前全国统一设计的空气式时间继电器有JS23系列，用于取代JS7 , JS 16系列。
空气阻尼式时间继电器的外形、图形符号和文字符号如图2-11和图2-12所示。
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4.速度继电器
速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。当速度上升达到规定值时，继电器动作，当速度下降到接近0时，触点复位能自动及时切断电源。它主要由定子、转子和触头3部分组成，转子是一个圆柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。图2-13所示为速度继电器外形及其结构原理，速度继电器的图形符号和文字符号如图2-14所示。
速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，在空间产生旋转磁场，切割定子绕组，产生感应电流。
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此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子随转子转动方向而旋转一定的角度，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在弹簧作用下复位。
知识训练二电气原理图的绘制
一、电气控制系统图的分类
电气控制系统是由若干电气元件按照一定要求连接而成，完成生产过程控制的特定功能。为了表明生产机械电气控制系统的组成及工作原理，便于安装、调试和维修，将系统中各电气元件及连接关系用一定的图样反映出来，在图样上用规定的图形符号表示各电气元件，并用文字符号说明各电气元件，这样的图样叫做电气图。电气图一般分为电气系统图和框图、电气原理图、电器布置图、电气安装接线图等。
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1.电气系统图和框图
电气系统图和框图是用符号或带注释的框概略地表示系统或分系统的基本组成、相互关系及其主要特征的一种电气图，它比较集中地反映了所描述工程对象的规模。
2.电气原理图
电气原理图又称电路图，它是用图形符号和项目代号表示电路中各个电器元件连接关系和电气工作原理的。由于电气原理图结构简单、层次分明，它适用于研究和分析电路工作原理。其特点是考虑各元件在电气方面的联系，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的大小。
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3.电器布置图
电器布置图主要是用来表明电气设备上所有电器元件的实际位置，为生产机械电气控制设备的制造、安装提供必要的资料。通常电器布置图与电气安装接线图组合在一起，既起到电气安装接线图的作用，又能清晰表示出电器的布置情况。
4.电气安装接线图
电气安装接线图是用规定的图形符号，按各电器元件相对应位置绘制的实际接线图，它清楚地表示了各电器元件的相对位置和它们之间的电路连接，是实际安装接线的依据，在具体施工和检修中能够起到电气原理图所起不到的作用，因此在生产现场中得到了广泛应用。
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二、电气原理图的绘制特点
电气原理图是一种简图，不是严格按照几何尺寸和绝对位置测绘的，而是用规定的图形符号、文字符号和图线来表示系统的组成及连接关系。
电气原理图的主要描述对象是电器元件和连接线。连接线可用单线法或多线法表示，两种表示法在同一张图上可以混用。电器元件在图中可以采用集中表示法、半集中表示法、分开表示法来表示。集中表示法是将同一个电器元件的各组成部分的图形符号绘在一起的方法。分开表示法是将同一个电器元件的各组成部分的图形符号分开布置，有些部分绘在主电路，有些部分则绘在控制电路。半集中表示法介于以上两种方法之间，在图中将一个电器元件的某些部分的图形符号分开绘制，并用虚线表示其相互关系。
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绘制电气原理图时一般采用机械制图规定的基本线条中的4种，线条的粗细应一致，有时为了区别某些电路功能，可以采用不同粗细的线条，如主电路用粗实线表示，而辅助电路用细实线表示。
电气原理图在保证图面布置紧凑、清晰和使用方便的前提下，图样幅面应按照国家标准推荐的两种尺寸系列，即基本幅面尺寸或优选幅面尺寸系列和加长幅面尺寸系列来选取。
电气原理图中的图形符号和文字符号必须符合最新的国家标准。图形符号在同一张图中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。其符号方位可根据图面布置的需要旋转或成镜像位置。文字符号在图中不得倒置，基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号不得超过3位字母，文字符号采用拉丁字母大写正体字。
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电气图中各电器接线端子用字母数字符号标记。三相交流电源引人线L1 , L2 , L3、 N、PE标记(L1 , L2 , L3为相线，N为中性线，PE为接地线)。直流系统的电源正、负、中间线分别用L+ , L-与M标记。三相动力电气引出线分别按U, V,W顺序标记。控制电路采用阿拉伯数字编号标记，标记按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标记顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所隔开的线段，都标以不同的电路标号。
三、电气原理图的绘制原则
(1)电气控制线路根据电路通过的电流大小可分为主电路和控制电路。主电路包括从电源到电动机的电路，是强电流通过的部分，一般画在原理图的左边。控制电路是通过弱电流的电路，一般由按钮、电器元件的线圈、接触器的辅助触头、继电器的触点等组成，一般画在原理图的右边。
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(2)原理图中各电器元件不画实际的外形图，电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号必须采用国家统一标准
(3)原理图中，各个电器元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电器元件的各个部件可以不画在一起，如接触器、继电器的线圈和触点可以不画在一起。
(4)所有按钮、触头均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。
(5)原理图的绘制应布局合理，排列均匀。为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置。
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(6)电器元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉或折弯最少的直线，可以水平布置，也可以垂直布置
(7)控制电路的分支线路原则上按照动作先后顺序排列，两线交叉连接时的电气连接点须用黑点标出。
(8)画面分区时，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，并用文字注明各分区中元件或电路的功能。
例如，图2-15所示为CW6132型普通车床电气原理图。
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知识训练三电气控制线路基本规律
一、点动控制
所谓点动，即按下按钮时电动机运行工作，松开按钮时电动机停止工作。某些生产机械如张紧器、电动葫芦等电机常要求此类实时控制，它能实现电动机短时控制，整个运行过程完全由操作人员决定。其控制线路如图2-16所示。
主电路由开关QS、交流接触器KM的主触头和笼型电动机M组成，控制电路由启动按钮SB和交流接触器线圈KM组成。
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线路的工作原理为:合上开关GS，按下启动按钮阳，接触器KM线圈通电，主触点闭合，电动机M通电直接启动。松开SB, KM线圈断电，主触点断开，电动机M停止运行
点动运行的另一典型电路一般为控制电动机正、反转的电路，如图2-17所示。以张紧类机构为例，其工作过程一般为:如果毛布较松弛，需要张紧时按下SB1，电动机正转进行张紧，根据张紧程度，适时松开按钮停止张紧;若希望停机检修或更换毛布时需要松弛毛布，按下SB2，电动机反转，毛布松弛。此类电路应用灵活，可根据实际需要随时调整装置状态。
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二、自锁控制
依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象，称为自锁或自保持，即电动机控制回路启动按钮按下松开后，电动机仍能保持运转工作状态。
图2-18所示电路是三相异步电动机连续运转的控制线路。主电路刀开关GS起隔离作用，熔断器FU1对主电路进行短路保护，接触器KM的主触点控制电动机启动、运行和停车，热继电器FR用作过载保护。控制电路中的FU2作短路保护，SB2为启动按钮，SB1为停止按钮。
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电路工作原理如下:先合上电源开关GS，按下启动按钮SB2 , KM线圈通电吸合，KM常开辅助触点闭合自锁，KM主触点闭合，电动机M得电运转。此时松开SB1，由于KM的常开辅助触头闭合，控制电路仍然保持接通，所以KM线圈继续得电，电动机M实现连续运转。这种利用接触器KM本身常开辅助触头而使其线圈保持得电的控制方式叫做自锁，与启动按钮SB1并联起自锁作用的常开辅助触头也叫自锁触头。按下停止按钮SB1 , IBM线圈断电释放，KM主触点、常开辅助触点断开，电动机M失电停止运行。当松开SB1，其常闭触头恢复闭合，因接触器KM的自锁触头在切断控制电路时已断开，解除了自锁，SB2也是断开的，所以接触器KM不能得电，电动机M也不会工作。
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在电动机运行过程中，当电动机出现长期过载而使热继电器FR动作时，其动断触点断开，KM线圈断电，电动机停止运转，实现电动机的过载保护。
自锁控制并不局限在接触器上，在控制线路中电磁式中间继电器也常用自锁控制。自锁控制的另一个作用是实现欠压保护和失压保护。图2-18中，当电网电压消失后又重新恢复供电时，如不重新按启动按钮，电动机及其拖动的机构不能自行启动，这就构成了失压保护。它可防止在电源电压恢复时，电动机突然启动而造成设备和人身事故。当电网电压降低到接触器的释放电压时，接触器的衔铁释放，主触点和辅助触点均断开，电动机停止运行，它可以防止电动机在低压下运行，实现了欠压保护。
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三、互锁控制
在生产加工过程中，生产机械的运动部件往往要求实现上、下、左、右、前、后等相反方向的运动，如机床工作台的前进与后退、主轴的正转与反转等，这就要求拖动电动机可以正、反转运行。对于三相交流异步电动机而言，可以把三相电源中的任意两相对调接线来实现正、反转运行 如图2-19所示，图中KM1 ,KM2分别为正、反转用接触器，分别由SB2和SB3控制。这两个接触器的主触头接线的相序不同，KM1按U-V-W相序接线，KM2按V-U-W相序接线，即将U, V两相对调，两个接触器分别工作时，电动机的旋转方向不一样，实现了电动机的可逆运转。
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合上电源开关QS，按下正转启动按钮SB2, KM1线圈得电，其触点闭合并自锁，电动机得电正转。先按下停止按钮SB1 , KMl线圈失电，其主触点断开，电动机断电停止运转，再按下反转启动按钮SB3 , KM2线圈得电，主触点闭合并自锁，电动机反向运转。
该电路虽然可以完成电动机的正、反转控制，但有缺陷。在按下正转按钮SB2时，KM1线圈通电并且自锁，接通正序电源，电动机正转。若操作有误，在按下SB2的同时又按下反转按钮SB3 , KM2线圈通电并自锁，此时在电路中将发生U, V两相电源短路事故。为了避免上述事故的发生，就要求保证两个接触器不能同时工作，在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制方式，如图2-20 ( a)所示。其原理如下:
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按下正转启动按钮SB2, KM1线圈得电，其主触点闭合并自锁，电动机接通正向电源开始正转，KM1的辅助常闭触点断开，切断了反转接触器KM2的线圈电路。此时，即使按下反转启动按钮SB3，也不会使KM2的线圈通电工作。
由以上分析可以得出以下规律:当要求甲接触器工作时乙接触器不能工作，而乙接触器工作时甲接触器不能工作，只需在两个接触器线圈电路中互串对方的动断触点。
但是，图2-20 ( a)所示的接触器互锁控制电路也有个缺点，即在正转过程中要求反转时必须先按下停止按钮SB1，让KM1线圈断电，联锁触点KM1闭合，这样才能按反转按钮使电动机反转，这给操作带来了不便。为了解决这个问题，可采用复式按钮和触点互锁的控制线路，如图2-20(b)所示。
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图2-20 ( b)在接触器动断触点组成的互锁电气联锁的基础上，添加了由按钮SB2和SB3动断触点组成的机械联锁。这样，当电动机需要反转时，只需按下反转按钮SB3, SB3的动断触点便会断开KM1电路，KM1起互锁作用的触点闭合，接通KM2线圈控制电路，电动机反转。
但是复式按钮不能代替联锁触点的作用，如图2-20(c)所示。当主电路中正转接触器KM1的触点发生熔焊时，由于相同的机械连接，KM1的辅助动合触点在线圈断电时不能复位，这时按下反转启动按钮SB3，使得KM2得电，会造成电源短路故障。因此这种保护作用仅采用复式按钮是做不到的。
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四、制动控制
三相感应电动机断电后，由于惯性作用，停车时间较长，这往往不能满足某些生产机械的工艺要求，也影响生产率的提高，并造成运动部件停位不准确、工作不安全，这就要求对电动机进行强迫制动。制动停车的方式有机械制动和电气制动两种，机械制动是采用机械抱闸制动，电气制动是产生一个与原来转动方向相反的制动力矩。电气制动有能耗和反接两种方式。
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(一)能耗制动控制线路
将正在运转的三相笼型异步电动机从交流电源上切除，在定子绕组任意两相通入直流电流，在空间产生静止的磁场，此时电动机转子因惯性而继续运转，切割磁力线，产生感应电动势和转子电流，转子电流与静止磁场相互作用，产生制动力矩，使电动机迅速减速制动停车，制动结束时必须及时切除直流电源。由于能耗制动回路是使用直流电源的，故也称为直流制动。
1.按时间原则控制线路
图2-21所示为按时间原则控制的单向能耗制动控制线路。图中变压器TC ,整流装置VC提供直流电源。接触器KM1的主触点闭合接通三相电源，KM2将直流电源接入电动机定子绕组。
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控制电路的工作原理:按下启动按钮SB2，接触器KM1通电吸合并自锁，其主触点闭合，电动机启动运行。停车时，按下停止按钮SB1，其动断触点断开使KM1线圈断电，切断三相交流电源。同时，接触器KM2和KT的线圈通电并自锁，KM2的主触点闭合，直流电源被引入定子绕组，电动机进行能耗制动。KT延时结束时，其延时常闭触点断开KM2的线圈回路，切断直流电源，并且将KT线圈断电，为下次制动做准备。图中KT的瞬时常开触点主要用于当KT线圈断线或发生机械故障卡死时，按下SB1，电动机能迅速制动，防止两相的定子绕组长期接入能耗制动的直流电流，这就相当于手动控制能耗制动。
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能耗制动的制动转矩大小与通入直流电流的大小以及电动机的转速;:有关，转速电流越大，制动作用越强。一般接入的直流电流为电动机空载电流的3~5倍，过大会烧坏电动机的定子绕组。电路采用在直流电源回路中串接可调电阻的方法，调节制动电流的大小。
2.按速度原则控制
图2-22所示为按速度原则控制的单向能耗制动控制线路。图中KM1为正常运行时的接触器，KM2为制动接触器，KS为速度继电器。
线路的工作原理为:启动时，合上电源开关GS，按下正转启动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自锁，电动机启动运行，当速度上升到一定值时，速度继电器KS闭合。
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停车时，按下停止按钮SB1, KM1线圈断电，SB1的动合触点闭合，接触器KM2通电并自锁，电动机定子绕组接入直流电源进行能耗制动，转速迅速下降。当转速下降到一定值时，速度继电器KS的动合触点断开，KM2线圈失电，能耗制动结束，此后电动机自由停车
3.可逆运行能耗制动控制线路
图2-23所示为电动机按速度原则控制可逆运行的能耗制动控制线路。KM1 , KM2分别为正、反转接触器，KM3为制动接触器， SB2为正向启动按钮，SB3为反向启动按钮，SB1为停止按钮。
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启动时，合上电源开关GS，根据需要按下正转启动按钮SB2或反转启动按钮SB3，相应的接触器KM 1或KM2线圈通电并自锁，电动机正转或反转，此时速度继电器KS1或KS2闭合.
在正向运转过程中，需要停止时，按下SB1 , KM1或KM2断电，KM3线圈通电并自锁，KM3常闭触点断开并锁住电动机启动电路;KM3常开主触点闭合，电动机定子绕组接入直流电源进行正向能耗制动，转速迅速下降，当其接近零时，KS延时常闭触点断开，KM3线圈断电，电动机正向能耗制动结束。反向能耗制动的过程与上述正向情况相同。
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电动机可逆运行能耗制动也可以按时间原则，用时间继电器取代速度继电器，同样能达到制动目的。
4.单管能耗制动控制线路
在制动要求不高的场合，可采用单管能耗制动线路，该线路省去了带有变压器的桥式整流电路，设备简单、体积小、成本低，常在10 kW以下的电动机中使用，电路如图2-24所示。
能耗制动电流小、能量损耗小、制动准确，适用于平稳制动的场合。但制动力矩较弱，特别在低速时制动效果差，并且还需提供直流电源。
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(二)反接制动控制线路
反接制动是改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，使定子绕组旋转磁场反向，从而产生制动转矩，实现制动。反接制动要求在电动机转速接近零时及时切断反相序的电源，以防止电动机反向启动。
反接制动的优点是制动能力强，制动时间短;缺点是能量损耗大，制动时冲击力大，制动准确度差。一般以转速为变化参量，用速度继电器检测转速信号，能够准确地反映转速，达到很好的制动效果。反接制动适用于生产机械的迅速停车与反向。
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反接制动时，电动机定子绕组流过的电流相当于全电压直接启动时电流的两倍，为了防止制动电流对电动机转轴的机械冲击力，必须在定子电路中串入制动电阻。
1.单向反接制动控制
主电路中，接触器KM1的主触点用来提供电动机的工作电源，接触器KM2的主触点用来提供电动机停车时的制动电源。
图2-25 (c)所示的控制电路的工作原理为:启动时，合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电吸合且自锁，其主触点闭合，电动机启动运行。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器KS的常开触点闭合，为反接制动做准备。
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制动时，按下停止按钮SB1 , KM1线圈断电，其主触点断开电动机的工作电源，接触器KM2线圈通电吸合，其主触点闭合，串入电阻R进行反接制动，电动机转速下降，当转速降至100 r/min以下时，KS的常开触点复位断开，使KM2线圈断电释放，切断电动机的电源，防止电动机反向启动。
图2-25 ( a)所示电路存在一个问题，停车期间，为了调整工件，需要用手转动机床主轴，此时速度继电器会发生误动作而闭合，KM2得电，电动机接通反向电源进行制动，这样不利于调整工作。图2-25 ( b)所示的反接制动线路解决了这个问题，控制线路中停止按钮采用复合按钮SB1，并在其常开触点上并联KM2的常开触点，使KM2能自锁。这样在用手转动电动机时，虽然KS的常开触点闭合，但只要不按复合按钮SB1, KM2就不会通电，电动机也就不会反接，只有按下SB1 , KM2通电后制动电路才能接通。
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2.电动机可逆运行反接制动控制
图2-26所示为笼型异步电动机以速度原则进行控制的双向启动反接制动控制线路。图中KMl , KM2为正、反转接触器，KM3为短接电阻用接触器，K1~K4为中间继电器，电阻R既能限制反接制动电流，又能限制启动电流。
线路工作原理如下:按下启动按钮SB2，中间继电器K3线圈通电并自锁，其动合触点闭合使接触器KM1线圈通电，KM1的主触点闭合，电动机串接电阻R降压启动，限制启动电流。当转速上升到一定值时，速度继电器KS动作，动合触点KS1闭合，中间继电器K1线圈通电动作并自锁，K1的动合触点闭合，KM3线圈得电，其主触点闭合，切除电阻R,电动机在全压下正转运行。
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停车时，按停止按钮SB1 , K3及KM1线圈断电，触点复位，电动机正向电源被断开，此时电动机转速还较高，速度继电器的动合触点KS1仍保持闭合，中间继电器K1线圈保持通电状态。KM1断电后，动断触点的闭合使反转接触器KM2线圈通电，接通电动机反向电源，进行反接制动。同时，由于中间继电器K3线圈断电，接触器KM3断电，电阻R被串入主电路，起到限制制动电流的作用。电动机转速迅速下降，当转速下降到一定值时，KS的动合触点KS1断开，K1 , KM2线圈断电，反接制动结束。
按反向启动按钮SB3，其启动和制动过程与正转时相似，这里不再分析。
热继电器发热元件接于图中位置，可避免启动电流和制动电流对过载保护的不利影响。
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知识训练四普通车床的电气控制线路
一、普通车床概述
1.普通车尿的主要结构及运动形式
车床是一种应用最为广泛的金属切削机床，它能够完成车削外圆、内圆、端面、螺纹和螺杆，能够车削定型表面，并可以用钻头、铰刀等刀具进行钻孔、锁孔、倒角、割槽及切断等加工工作。卧式车床主要由床身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠、光杠、刀架和溜板箱等几部分组成，图2-27所示为其结构示意图。
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常用车床有C6132, C6136, C6140等几个型号，型号含义如下:
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车削加工的主运动是主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动。进给运动是溜板带动刀架作纵向或横向的直线运动。辅助运动包括刀架的快速进给与快速退回，尾座的移动与工件的夹紧与松开等。
2.普通车尿的电力施动特点及控制要求
(1)车削加工时，应根据工件材料、刀具种类、工件尺寸、工艺要求等来选择不同的切削速度，这就要求主轴能在相当大的范围内调速。目前大多数中小型车床采用三相笼型感应电动机拖动，主轴的变速是靠齿轮箱的机械有级调速来实现的，该电动机属长期工作制运行。
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(2)车削加工时，一般不要求反转，但在加工螺纹时，为避免乱扣，要反转退刀。同时，加工螺纹时，要求工件旋转速度与刀具的移动速度之间有严格的比例关系。为此，车床溜板箱与主轴箱之间通过齿轮传动来连接，而主运动与进给运动由一台电动机拖动。为了提高工作效率，有的车床刀架的快速移动由一台单独的进给电动机拖动。
(3)进行车削加工时，刀具的温度高，需要冷却液来进行冷却。为此，车床备有一台冷却泵电动机，为车削工件时输送冷却液，冷却泵电动机也采用笼型异步电动机，它只需单方向旋转，而且不需要调速，属长期工作制，且与主轴电动机有着联锁关系。
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(4)主轴电动机的启动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接启动，当电机容量较大时，常用Y-△降压启动。
(5)必须有过载、短路、失压保护。照明装置使用安全电压。
二、C620-1型普通车床的电气控制
图2-28所示为C620-1型普通车床的电气控制原理图。
1.主电路分析
C620-1型卧式车床电动机电源采用380 V的交流电源，由组合开关QS1引入。主轴电动机M1的起停由KM的主触点控制，通过摩擦离合器来实现正、反转。冷却泵电动机M2必须在主轴电动机M1启动后才能启动，由组合开关QS2控制。
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2.控制电路分析
(1)电动机控制。主轴电动机的控制过程为:合上电源开关QS1，按下启动按钮SB2,接触器KM线圈通电，主触点闭合接通电源，使电动机得电运转，同时并联在SB2两端的KM辅助常开触点闭合，实现了自锁。按下停止按钮SB1，接触器KM断电释放，M1停转。
冷却泵电动机的控制过程为:当主轴电动机M1启动后(KM主触点闭合)，合上QS2 ,电动机M2得电启动。当M1停转后，M2也停转。
(2)照明电路分析。变压器T将交流380 V转变为36 V的安全电压给照明电路供电，FU3为短路保护，S为照明电路的电源开关，合上开关S，照明灯EL亮。照明电路必须接地，以确保人身安全。
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(3)保护环节。FU1为电动机M2提供短路保护，FU2为控制电路的短路保护，FU3为照明电路的短路保护。热继电器FR1和FR2为电动机M1和M2提供过载保护，它们的动断触点串联在控制电路中，只要电动机M1和M2中有一台过载，相对应的热继电器的动断触点断开，从而使控制电路失电，接触器KM断电释放，所有电动机停转，起到了保护作用接触器KM还具有欠压和失压保护作用。
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3.常见故障分析
(1)主轴电动机不能启动。发生此类故障时，首先，重点检查M1主电路熔断器是否完好。然后，检查热继电器FR1 , FR2是否动作，若热继电器动作，必须找出引起热继电器动作的原因。热继电器动作可能是由热继电器规格不当或电动机频繁动作所致。其次，检查接触器是否正常，线圈引线是否松动，3对主触头是否接触良好，是否有机械机构卡住现象。
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(2)主轴电动机断相运行。按下启动按钮s82后，主轴电动机不能启动或转动很慢，且发出“嗡嗡”声，或在运行中忽然发出“嗡嗡”响声，这种现象是由于电动机三相电源有一相断路所致。引起这类故障的原因可能是:转换开关某一相接头处接触不良，三相熔断器有一相熔断，接触器的3对主触头有一对接触不良，电动机定子绕组的某一相导线接线端接触不良等。
遇到这种故障时，应立即切断电源，否则电动机会被烧坏。
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(3)主轴电动机能启动但不能自锁。当按下启动按钮SB2时，主轴电动机能启动运转，但松开按钮SB2后，主轴电动机便停止运行。造成这种故障的原因是接触器KM不能自锁，其原因是自锁触头连接导线松动或接触不良、自锁触头表面不洁、有油污等。
(4)主轴电动机不能停转。主轴电动机正常转动时，按下停止按钮SB1后，电动机不能停止转动。这种故障的原因是由于接触器KM的3对主触点熔焊造成。这时只有用开关QS1切断电源，然后更换接触器，并分析、查找引起触头熔焊的原因，以免再次引起触头熔焊。
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(s)照明灯不亮。这种故障的原因一般有灯丝熔断或气泡漏气，熔断器FU3熔丝熔断变压器初、次级绕组断线或接头松动、短路等。
三、C650 - 2型普通车床的电气控制
图2-29所示为C650-2型普通车床的电气控制原理图。
1.控制特点
(1)主轴电动机M1采用电气正、反转控制。
(2) M1容量为20 kW ,惯性大，采用电气反接制动。
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(3)为便于对刀操作，主轴可做点动调整。
(4)刀架能快速移动。
(5)用电流表A检测主轴电动机负载情况。
2.控制电路分析
(1)主轴点动调整控制。点动操作时，按下点动控制按钮SB4，接触器KM1得电，主触头闭合，使电动机串限流电阻R低速启动运行。K不通电，因此KM1不会自锁，松开按钮SB4后，电动机停转。由于点动操作是为了便于调整工具，因此电动机只需单方向旋转。
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(2)主轴正、反转控制。主轴正转启动操作时，按下正转启动按钮SB2，这时KM3和KT线圈通电，KM3的主触点将限流电阻R短接，辅助触点闭合使中间继电器K通电。K线圈通电后，其常开触点闭合，使KM1线圈通电，电动机正转启动。由于中间继电器K常开触点的闭合，使得启动按钮SB2在松开后，KM1 , KM3 , KT , K这4个线圈仍能保持通电，起到了自锁作用
主轴反转启动按钮为SB3，反转接触器为KM2，反转时电路动作过程与正转时相似。
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(3)主轴电动机反接制动停车控制。主轴电动机运行时，中间继电器K的常闭触点断开，速度继电器相应的触点为闭合状态，正转时KS2闭合，反转时KS1闭合，为反接制动做好了准备。停车时按下停止按钮SB1，电动机断电。松开SB1后，因为控制电路中的所有常闭触点都已闭合，所以KM2(若电动机原为正转)通电，进行反接制动。
反接制动时，由于KT和KM3都不得电，因此电流表被短接，限流电阻被串入。
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(4)刀架快速移动控制。刀架快速移动由电动机M3拖动。当刀架快速移动操作手柄压合行程开关SQ时，接触器KMS线圈得电，其主触点闭合使M3直接启动。手柄移开时，SQ复位分断，KMS线圈断电，M3停止转动，刀架快速移动结束。
(5)冷却泵控制。按下启动按钮SB6，接触器KM4线圈得电，其主触点闭合，冷却泵电动机M2得电运行，需要停止时按下停止按钮SBS即可。
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(6)主轴电动机负载检测及保护环节。主回路采用电流表来监视主电动机负载情况，电流表通过互感器TA接入。为了防止启动电流冲击电流表，线路用了一个时间继电器KT启动时，KT线圈得电，由于延时时间未到，KT的延时断开的常闭触点闭合，电流表被短接，没有电流通过。启动完成后，时间继电器KT延时时间到，常闭触点断开，此时电流才流过电流表，因此时间继电器的延时时间应稍长于电动机M1的启动时间。反接制动时，KT线圈不得电，电流也不流经电流表。因此，电动机启动和反接制动时的冲击电流不会流经电流表而对其有所损害。
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3.常见故障分析
(1)主轴电动机不能点动。可能的原因是:点动按钮SB4其常开触点损坏或接线脱落。
(2)主轴电动机不能进行反接制动。可能的原因是:速度继电器损坏或接线脱落，电阻R损坏或接线脱落。
(3)不能检测主轴电动机负载。可能的原因是:电流表损坏，时间继电器设定时间太短或损坏，电流互感器损坏。
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知识训练五电气装配的工艺要求
电气装配工艺包括安装工艺和(按原理图或接线图的)配线工艺
一、电器安装工艺要求
这里主要介绍电器箱内或电器板上的安装工艺要求。
对于定型产品一般必须按电器元件布置图、接线图和工艺的技术要求去安装电器，要符合国家或企业的标准化要求。
对于只有电气原理图的安装项目或现场安装工程项目，决定电器的安装、布局的过程，其实也就是电气工艺设计和施工作业同时进行的过程，因而布局安排是否合理，在很大程度上影响着整个电路的工艺水平及安全性和可靠性。安装电器时要注意以下几点:
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(1)仔细检查所用器件是否良好，规格型号等是否合乎图纸要求
(2)刀开关应垂直安装。合闸后，应手柄向上指，分闸后应手柄向下指，不允许平装或倒装;受电端应在开关的上方，负荷侧应在开关的下方，保证分闸后闸刀不带电。自动开关也应垂直安装，受电端应在开关的上方，负荷侧应在开关的下方。组合开关安装应使手柄旋转在水平位置为分断状态。
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(3) RL系列熔断器的受电端应为其底座的中心端。RTO , RM等系列熔断器应垂直安装，其上端为受电端。
(4)带电磁吸引线圈的时间继电器应垂直安装。保证使继电器断电后，动铁芯释放后的运动方向符合重力垂直向下的方向。
(5)各器件安装位置要合理，间距适当，便于维修查线和更换器件。要整齐、匀称、平正，使整体布局科学、美观、合理，为配线工艺提供良好的基础条件。
(6)器件的安装紧固要松紧适度，保证既不松动，又不因过紧而损坏器件。
(7)安装器件要使用适当的工具，禁止用不适当的工具安装或敲打式安装。
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二、板前配线工艺要求
板前配线是指在电器板正面明线敷设，完成整个电路连接的一种配线方法。这种配线方式的优点是便于维护检修和查找故障，要求讲究整齐美观，因而配线速度稍慢，是一种基本的配线方式。一般应注意以下几点:
(1)导线尽可能靠近元器件走线，尽量用导线颜色分相，必须符合平直、整齐、走线合理等要求。导线的颜色标志:保护导线采用黄绿双色;动力电路的中性线和中间线采用浅蓝色;交、直流动力线路采用黑色;交流控制电路采用红色;直流控制电路采用蓝色等。
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(2)对明露导线要求横平竖直，导线之间避免直接交叉。导线转弯应成900带圆弧的直角，在接线时可借助螺丝刀刀杆进行弯线，避免用尖嘴钳等进行直接弯线，以免损坏导线绝缘。
(3)控制线应紧贴控制板面布线，主回路线相邻元件之间距离短的可“空中走线”。
(4)板前明线布线时，布线通道应尽可能少，同路并行导线按主、控电路分类集中。
(5)排线要求横平竖直，整齐美观。变换走向应垂直变向，杜绝行线歪斜。
(6)可移动控制按钮连接线必须用软线，与配电板上元器件连接时必须通过接线端，并加以编号。
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(7)所有导线从一个端子到另一个端子的走线必须是连续的，中间不得有接头。
(8)压线必须可靠、不松动不能压到绝缘皮上，露铜不能超过3 mm，导线与端子的接线，一般是一个端子只连接一根导线，最多不得超过两根。
(9)线端剥皮的长短要适当，并且保证不伤芯线。
(10)主控回路的线端均应穿套线头码(回路编号)，便于装配和维修。
(11)装接线路的顺序一般以接触器为中心由里向外，由低向高，先控制电路后主电先接的导线不能妨碍后继的布线。电器元件的进出线则必须按照上面为进线，下面为出左边为进线，右边为出线的原则接线路线。
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(2)主控线路在空间的平面层次，不宜多于3层。同一类导线要尽量同层密排或间隔均匀。除过短的行线外，一般要紧贴敷设面走线。同一平面层次的导线应高低一致，前后一致，避免交叉。
(13)器件的接线端子，应该直压线的必须用直压法，该做圈压线的必须围圈压线，并要避免反圈压线。一个接(压)线端子上要避免“一点压三线”。
三、槽板配线的工艺要求
槽板配线是采用线槽板做行线通道，除器件接线端子处一段引线暴露外，其余行线隐藏于槽板内的一种配线方法。它的特点是配线工艺相对简单，配线速度较快，适合于某些定型产品批量生产的配线。但线材和槽板消耗较多。
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配线作业中除了在剥线、压线、端子使用等方面与板前配线有相同的工艺要求外，还应注意以下几点:
(1)根据行线多少和导线截面，估算和确定槽板的规格型号。配线后，宜使导线占有槽板内空间容积约70% 。
(2)规划槽板的走向，并按一定合理尺寸裁割槽板。
(3)槽板换向应拐直角弯，衔接方式宜用横、竖各45o对插方式。
(4)槽板与器件的间隔要适当，以方便压线和换件。
(5)槽板安装要紧固可靠，避免敲打而引起破裂。
(6)所有行线的两端，应无一遗漏地、正确地套装与原理图一致编号的线头码。这一点比板前配线方式要求得更为严格。
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(7)应避免槽板内的行线过短而拉紧，应留有少量的裕度。槽板内的行线也应尽量减少交叉。
(8)穿出槽板的行线，要尽量保持横平竖直，间隔均匀，高低一致，避免交叉知识。
训练六控制线路中的故障检修方法。
一、检修步骤
电气设备在运行过程中，如果发生故障，应立即切断电源，停车进行检修。
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1.故障判断
(1)电气设备出现故障后，首先应向操作者了解故障发生前后电气设备的详细运行情况。例如，故障经常发生还是偶尔发生，有哪些现象(有无异常的响声、冒烟、冒火和气味等，故障发生前有无频繁启动、停止、过载)，是否经过保养检修等。
(2)根据故障的现象，分析故障可能在电路中哪些电器上发生，应重点查看热继电器等保护类电器是否已动作，熔断器的熔丝是否熔断，各个触点和接线处是否松动或脱落，导线的绝缘是否破损或短路。
(3)电机、变压器和其他电器元件在正常运行时的声音和发生故障时的声音有无明显差异，可以有利于寻找故障部位。
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(4)切断电源，用手触摸电动机、电容、电阻、继电器等电器的表面有无过热现象。
2.故障分析
机床设备发生故障后，为了能迅速找到故障位置，必须熟悉机床的电气线路，在弄清楚控制线路原理的基础上，对照机床电气控制箱内的电器，熟悉每台电动机各自所用的控制电器和保护电器。然后，根据故障现象结合电气原理图进行分析，仔细检查，逐个排查故障发生的原因，缩小故障范围。
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先采用断电检查的方法，断电检查的一般顺序是:先从主电路着手，看主电路中的几个电动机是否正常，然后检查主电路的触点系统、热元件、熔断器、隔离开关及线路本身是否有故障;接着检查控制回路的线路接头、自锁或联锁触点、电磁线圈是否正常，检查制动装置、传动机构中工作不正常的范围，从而找出故障部位。
其次进行通电检查，通电检查的一般方法是:操作某一局部功能的按钮或开关，观察与其相关的接触器、继电器等是否正常动作，若动作顺序与控制线路的工作原理不相符，即说明与此相关的电器中存在故障。
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有些设备元件的故障是由于机械部分的联锁机构、传动装置等发生问题，应请各工种的机修人员共同进行检查。
排查故障后，要做好维修的记录，以便今后再遇到这样的情况时可以迅速处理。
二、检查方法
1.电阻测量法
按图2-30 ( a)所示电路接线。将万用表旋到电阻挡的适当量程上，断开电源，以及被测电路与其他电路并联的接线。
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(1)测量端点1, 3之间的电阻值，若数值为无穷大，说明热继电器已经动作或是接线松脱。
(2)测量端点3, 4之间的电阻值，若数值为无穷大，说明按钮SB1接线松脱。
(3)测量端点4, 5之间的电阻值，当按下按钮SB2时，万用表显示应为零;松开SB2,阻值应为无穷大。
对于接触器线圈这类耗能元件，两端的电阻值应与铭牌上所标注的值相符，若阻值偏大，说明内部接触不良，若阻值偏小或为零，说明内部绝缘损坏或已被击穿。
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2.电压测量法
电压测量法是根据电压值来判断电器元件和电路的故障所在。检查时把万用表旋到交流电压500 V挡位上，用黑表笔接地，红表笔一次测量一个端点电压。一般主令电器(如按钮)常开触头的出线端在正常情况下无电压，常闭触头的出线端所测电压与电源电压相符，若有外力作用使触头动作，则现象刚好相反。耗能元件(如电磁线圈)不能用该方法确定其故障原因。电压测量法的操作步骤如下:
(1)断开主电路，接通控制电路电源。
(2)将黑表笔接到端点2上，即接地，用红表笔去测量端点1，若电压表读数为零，说明电源部分有故障，可以检查电源电压变压器和熔断器等，若显示正常，则继续以下步骤。
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(3)按下SB2按钮，若KM得电吸合并自锁，则说明控制电路正常，可以检查其主电路，若KM不能正常工作，则继续下一步。
(4)用红表笔测量端点3，若电压表显示值与正常电压不相符，则有可能是触头或引线接触不良，若显示为零，则可以检查热继电器是否动作。
(5)用红表笔测量端点4，若电压表显示为零，则检查按钮SB1是否接触不良或复位。
(6)按下SB2，测量端点5，若电压表显示为零，则有可能是触头接触不良或接线松脱;若电压表显示正常，则有可能是KM内部开路故障。
实际检查线路故障时，往往将两种方法结合起来运用，再结合前面的故障分析方法，迅速查明故障原因并加以检修。
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