B2010A龙门刨床电气控制系统B2010A Planing Machine Electrical Control System主编：荀伟团队：陈浩蒋昀马宇龙课程名称：B2010A龙门刨床电气控制系统提交日期：2009年11月28日指导老师：赵家才概要B2010A系列龙门刨床是上世纪五十年代的产品，其调速系统采用旋转变流机组供电的 F―D系统。

该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，故存在设备多、体积大、费用高、效率低、安装须打地基、运行有噪声、维护不方便等缺点，但是系统的可逆运行很容易实现，且无论在正转还是反转减速时都能够实现回馈制动，因此在当时曾广泛地使用着，至今在尚未进行设备更新的地方仍使用着这种系统。

我从网上了解到，B2010A系列龙门刨床被誉为电气控制与电机调速之经典之作！目录前言 (5)第一章龙门刨床的简介 (6)1.1 龙门刨床的发展历史.................... (6)1.2 B2010A系列龙门刨床的特点.......... (7)第二章B2010A龙门刨床工况概述 (8)2.1龙门刨床对电力拖动的技术要求 (8)第三章B2010A龙门刨床详细原理与操作 (9)3.1 B2010A龙门刨床的电气控制原理 (9)3.2机组启动 (12)3.3步进或步退 (13)3.4循环前进或后退 (15)3.5减速和换向 (16)3.6 速度调节及制动 (19)第四章工作台拖动系统 (23)4.1拖动控制的发展状况 (23)4.2工作台拖动系统的保护 (24)4.3龙门刨床拖动系统的演变 (25)第五章变频器运用在B2010A龙门刨床..... .. (26)5.1 选型 (26)5.2. 控制原理 (28)第六章EMERSON变频器的特性应用 (30)6.1、注意变频器与电机的自调谐过程 (30)6.2、避免爬行 (30)6.4、使电机获得更好的起动性能 (30)6.3、换向运行的快速响应 (30)第七章常见故障及检修流程 (31)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)前言本实训项目通过电动机调速系统总体方案设计、选择具有电机调速的典型代表B2010A系列龙门刨床、绘制B2010A系列龙门刨床电路原理图、B2010A系列龙门刨床各个设备的原理、以及刨床电机的调速原理、B2010A系列龙门刨床设备的维护与维修、安装、刨床现代的调速方式、以及与现代调速的对比。

另外还增加了EMERSON变频器应用在B2010A龙门刨床，EMERSON变频器的特性应用龙门刨床交流电动机具有结构简单、价格便宜、维护方便、运行可靠、单机容量大等优点，但直流电动机则具有较好的起动性能和调速性能，因此，直流拖动在对起动、制动、正反转、调速等有较高要求的场合应用都很广泛。

尽管直流电动机也存在着结构复杂、价格较贵、维修方便、安装受到一定的限制等缺点，但随着现代调速控制理论和电力电子技术的飞速发展，使直流拖动在现在的电气自动化中也占据了很重要的地位。

本报告正是以实训项目为载体，对实训项目中用到的软硬件主要技术、主要设备特性进行阐述。

第一章龙门刨床的简介1.1龙门刨床的发展历史具有门式框架和卧式长床身的刨床。

龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工，是工业的母机。

龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。

横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可在两立柱上作上下调整。

一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。

机床工作台的驱动可用发电机－电动机组或用可控硅直流调速方式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。

有的龙门刨床还附有铣头和磨头，变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床，工作台既可作快速的主运动，也可作慢速的进给运动，主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。

中国第一台龙门刨床于1953年4月在济南第二机床厂问世。

1．2 B2010A系列龙门刨床的特点该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，故存在设备多、体积大、费用高、效率低、安装须打地基、运行有噪声、维护不方便等缺点，但是系统的可逆运行很容易实现，且无论在正转还是反转减速时都能够实现回馈制动龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。

龙门刨床的动力及控制回路比较复杂，尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。

B2010A龙门刨床的主拖动采用最初50年代的A-G-M调速系统，即电机扩大机---直流发电机---直流电动机组系统。

图一所示。

采用机械速比2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。

第二章 B2010A龙门刨床工况概述2.1 龙门刨床对电力拖动的技术要求龙门刨床是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。

前进行程是切削行程；后退行程是不作切削的，只让工作台驶回为下一步切削作准备。

运动示意图如图二所示。

实际工作中为了提高劳动生产效率，轻载后退的速度要大于前进切削速度。

由于不同的金属材料和不同的加工工艺，必须要求控制系统具备：工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性；工作台前进切削和后退的过程中运行平稳，不振荡，速度能单独地作无级调整，无须停车；运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快；在低速范围内切削力基本保持恒定状态，静差度小于3%；前进与后退行程的末尾工作台自动减速，反向准确；传动效率高，耗电量小；控制系统简单，可靠安全，易于维修保养；第三章 B2010A龙门刨床详细原理与操作3.1 B2010A龙门刨床的电气控制原理B2010A龙门刨床的电气控制原理如图 1所示。

整个电气控制系统由三相 380V50Hz的交流电源供电。

工作台由直流电机 D拖动；油泵、冷却风机、电机放大机的原动机、直流发电机的原动机，分别由单独的三相交流异步电动机 RB、FB、B、A拖动。

其中交流异步电动机 A由 Y―Δ起动。

工作台拖动电动机 D的速度，是通过电压负反馈，电流正反馈和电流截止负反馈的高电阻电桥系统来改变发电机的端电压，达到速度调节的。

电机扩大机控制绕组采用磁差接法，分别将给定电压、电压负反馈、电流截止负反馈与电流正反馈接到扩大机单独的控制绕组 0III与 0II上。

全部控制电器装在三处，控制柜、悬挂操纵箱和机床上。

操纵者使用操纵箱进行操作。

工作台自动循环时，由安装在机床床身右侧的行程开关 Q-JS 1、Q-HX 1和Q-HX 2或 H-JS 1、H-HX 1和H-HX 2进行控制。

极限开关 1HXC和2HXC也安装在机床床身右侧。

1HXC的接点在工作台前进超过极限位置时断开，2HXC的接点在工作台后退超过极限位置时断开。

整个电气线路可分为交流主回路-图 1左上部分、交流控制回路-图 1右半部分和直流主回路图 1左中间部分、直流控制回路-图 1左下部分四部分。

其中交流控制回路的电源由两相 380V 交流电通过熔断器2RL，供给机组的 Y―Δ起动控制和控制变压器BK降压至127V。

工作台的步进或步退、前进或后退、自动循环，以及润滑泵的控制电源由交流 127V通过熔断器 3RL提供。

直流控制回路的电源是直流220V，由原动机交流异步电动机 A拖动励磁机 L整流通过熔断器 1RL输出。

用于控制发电机的输出端电压。

（注：图一中继电器 JI的触点[240]-[200]应为常闭触点）下图图一3.2机组启动启动前，机组和控制系统应处于就绪状态，即图 1中自动空气开关 UZ、1UZ、2UZ都在合闸位置，所有接触器或中间继电器均在释释放状态。

交流电源指示灯 2e发亮，所有电机的靠背轮都可用手转动，此时就可以开机。

（“[101]”内为线号；“↑”表示线圈吸合或触点闭合，“↓”则相反下同。

）按下悬挂操纵箱上的“起动”按钮 2A—→接触器 C-A吸合，时间继电器 JS-A吸合，接触器 Y吸合—→ Y起动。

随着电机 A 的旋转，励磁机 L就有直流 220V输出，使直流时间继电器 JS-Δ吸合，其常闭延时释放触点[723]-[725]闭合；当时间继电器JS-A的常开延时触点 [705]-[723]闭合，接触器 C-B吸合。

其常闭触点 [717]-[719] 断开，Y接触器释放；常闭触点 [H1-D]-[51]断开，直流时间继电器 JS-Δ释放；常开触点 [717] -[721]闭合，Δ接触器吸合。

时间继电器 JS-A 延时常闭触点 [705]-[717] 断开；继电器 JS-Δ常闭延时触点[705]-[717]闭合。

完成主拖动电机的Y-Δ转换，机组启动完毕。

机组起动过程中各相关接触（继电）器或触点的动作过程如图 2所示。

JS-A的延时调节在3～4s，JS-Δ的延时为 1s以下。

一般使电动机 A在 Y联结起动至稳定转速后，立即断开 Y联结，留出接触器转接时间，即刻转成Δ联结运转，这时JS-A、 JS-Δ的延时时间认为是调节得合适的。

机组起动结束后相关接触（继电）器的状态如下：C-A、JS-A、Δ、C-B吸合，Y、JS-Δ释放。

注意：继电器 JS-Δ不吸合，主拖动电机不能从 Y转换到Δ。

图二3.3步进或步退机组启动完毕后且工作台不在换向位置，即在 Q-HX 1、2或H-HX 1、2没有动作的情况下，方可进行步进或步退操作。

以“步进”为例，下面分别对交流控制回路和直流控制回路作分析。

⑴交流控制回路要使工作台步进，则按住悬挂操纵箱上的“步进”按钮 8A，触点[111] —[113]闭合。

电源通过 [101] —→ [103] —→ [105] —→ [107] —→ [109] —→ [111] —→ [113] —→ [115]，加到“工作台前进”中间继电器 Q的线圈上，使中间继电器 Q吸合。

其他中间继电器H、1Q、1H、J、JI处在释放状态。

松开“步进”按钮 8A，则触点[111]-[113]断开，中间继电器 Q释放。

⑵直流控制回路工作台步进时，中间继电器 Q吸合，常开触点[1]-[3]闭合→继电器JS吸合。

JS的常闭触点 [280]-[ OⅢ2]和[270]-[S1-K]断开，制动回路断开。

但中间继电器H、1Q、1H、J、JI处在释放状态，此时直流控制回路的等效电路如图 3（a）所示。

为清楚起见再进一步将给定电压 U I1和发电机反馈取样电压 U F作等效，更简化的电路见图3（b）所示。

图中 R F、RI分别是2R、1R的等效电阻，其值固定，只有可变电阻器 5RT可以改变其阻值。