电器控制系统中用于发送控制指令的电器称为主令电器。常用的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、凸轮控制器、主令控制器等。
1.控制按钮
控制按钮是发出控制指令和信号的电器开关,是一种手动且一般能自动复位的主令电器。控制按钮主要用于远距离操作继电器、接触器接通或断开,从而控制电动机或其他电气设备的运行。
控制按钮的结构、外形、图形符号和文字符号如图4.15所示,它由按钮帽、复位弹簧、接触元件、支持件和外壳等部件组成。该控制按钮只有一组动断(常闭)静触点和一组动合(常开)静触点。控制按钮帽有红、黄、绿、黑等几种颜色,可供操作人员根据颜色来辨别和操作,一般红色按钮表示停止,绿色按钮表示启动,黑色按钮表示点动,黄色按钮表示急停。
控制按钮的触点分常闭(动断)触点和常开(动合)触点两种。常闭触点是按钮未按下时闭合、按下后断开的触点。常开触点是按钮未按下时断开、按下后闭合的触点。复合触点按钮按下时,常闭触点先断开,然后常开触点闭合;松开后,依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。按钮内的触点对数及类型可根据需要组合,最少具有一对常闭触点或常开触点。
图4.15 控制按钮的结构、外形和符号
1—按钮帽;2—复位弹簧;3—常闭触点;4—常开触点;5—接线柱
按钮触点的接触面积小,其额定电流一般只有2A。
2.行程开关
行程开关也称为限位开关,主要用于将机械位移变为电信号,以实现对机械运动的电气控制。行程开关外形、图形符号和文字符号如图4.16所示。
当机械的运动部件撞击触杆时,触杆下移使常闭触点断开,常开触点闭合;当运动部件离开后,在复位弹簧的作用下,触杆回复到原来位置,各触点恢复常态。根据操作部分运动的特点,行程开关可分为直动式、滚轮式、微动式等。常用的行程开关有LX5、LX10、LX19、LX23、LX29、LX33、LXW2等系列。
图4.16 行程开关的外形和符号
3.接近开关
接近开关是一种无接触式物体检测装置,也就是某一物体接近某一信号机构时,信号机构发出动作指令的开关。它可以代替有触头行程开关来完成行程控制和限位保护。另外,接近开关还可用做高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测、加工程序的自动衔接等的非接触式开关。由于它具有非接触式触发、动作速度快、可在不同的检测距离内动作、发出的信号稳定无脉动、工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高以及能适应恶劣的工作环境等特点,所以接近开关在机床、纺织、印刷、塑料等工业生产中应用广泛。
接近开关分为有源型和无源型两种,多数无触点行程开关为有源型,主要包括检测元件、放大电路、输出驱动电路三部分,一般采用2~24V 的直流电源,或220V 交流电源等。图4.17所示为三线式有源型接近开关结构框图。
图4.17 有源型接近开关结构框图
接近开关按检测元件工作原理可分为高频振荡型、超声波型、电容型、电磁感应型、永磁型、霍尔元件型与磁敏元件型等。不同形式的接近开关所检测的被检测体不同。
接近开关的主要系列产品有LJ2、LJ6、LXJ0、LXJ6、LXJ9、LXJ12和3SG 等系列。接近开关的主要技术参数有工作电压、输出电流、动作距离、重复精度等。
接近开关的外形如图4.18(a)所示,它的图形符号和文字符号如图4.18(b)所示。
图4.18 接近开关的外形和符号
4.万能转换开关
万能转换开关是一种多操作位置、可以控制多个回路的主令电器,常用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制,也可作为电压表、电流表的换相开关,或作为小容量电动机的启动、调速和换向控制。专门用于小容量电动机正反向控制的转换开关又称为倒顺开关。由于转换开关换接电路多,用途广泛,故又称为万能转换开关。其外形如图4.19(a)所示。
图4.19 万能转换开关的外形和单层结构原理
万能转换开关是由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器。它由面板、操作机构、定位装置、触点、接触系统、转轴、手柄等部件组成。万能转换开关的单层结构原理如图4.19(b)所示,每层基底座均可装三对触点,并由基底座中间的凸轮进行控制。
触点在绝缘基座内,为双断点触头桥式结构,动触点设计成自动调整式以保证通断时的同步性,静触点装在触点座内。使用时依靠凸轮和支架进行操作,控制触点的闭合和断开。(www.xing528.com)
目前,常用的万能转换开关有LW5、LW6、LW8、LW9、LW12 和LW15 等系列(其中,LW9、LW12符合国际IEC标准)。
万能转换开关各挡位电路通断状况表示有两种方法:一种是图形表示法,另一种是表格表示法。图4.20(a)所示为万能转换开关的图形符号和文字符号。图形符号中每一横线代表一路触点,而用竖的虚线代表手柄的位置。哪一路接通就在代表该位置的虚线下面用黑点表示。触点通断也可用通断表来表示,如图4.20(b)所示。当手柄置于“1”时,触点“1”、“3”接通,其他触点断开;当手柄置于“2”时,触点“2”、“4”、“5”、“6”接通,其他触点断开;当手柄置于“0”时,所有触点均接通。
图4.20 万能转换开关的符号和通断表
5.主令控制器和凸轮控制器
1)主令控制器
主令控制器可用来频繁地按预定顺序切换多个控制电路。主令控制器是按照预定程序控制电路的主令电器,主要用于按照预定程序分合触头,向控制系统发出指令,通过接触器控制电动机的启动、调速、制动及反接制动等,同时也可以实现控制电路的连锁。它通过触头接通或断开接触器线圈电源,并不直接控制电动机。
(1)主令控制器的结构与工作原理。
图4.21 主令控制器的外形和结构
1—方形转轴;2—动触头;3—静触头;4—接线柱;5—绝缘板;6—支架;7—凸轮块;8—小轮;9—转动轴;10—复位弹簧
图4.21(a)所示为主令控制器的外形,图4.21(b)所示为主令控制器某一层的结构示意图。当转动方轴时,凸轮块随之转动,当凸轮块的凸起部分转到与小轮接触时,推动支架向外张开,使动触点离开静触点,将被控回路断开。当凸轮块的凹陷部分与小轮接触时,支架在复位弹簧作用下复位,使动触点闭合,从而接通被控回路。安装一串不同形状的凸轮块,可使触头按一定顺序闭合与断开,以获得按一定顺序进行控制的电路。
(2)主令控制器的型号与符号。
主令控制器型号的表示方法及含义如下:
主令控制器的主要产品有LK1、LK4、LK5、LK14、LK15、LK16等系列,LK14系列主令控制器的额定电压为380V,额定电流为15A,控制电路数达12个。LK14系列属于调整式主令控制器,闭合顺序可根据实际情况调整。
主令控制器图形符号及触头在各挡位通断状态的表示方法与万能转换开关的类似,文字符号也用SA 表示。
2)凸轮控制器
凸轮控制器是一种大型的手动控制器,主要用于起重设备中直接控制中小型绕线式异步电动机的启动、停止、调速、反转和制动,也适用于有相同要求的其他电力拖动场合。
(1)凸轮控制器的结构与工作原理。
凸轮控制器的外形如图4.22(a)所示,结构如图4.22(b)所示。凸轮控制器主要由触头、转轴、凸轮、杠杆、手柄、灭弧罩及定位机构等组成。其工作原理与主令控制器的基本相同。由于凸轮控制器可直接控制电动机工作,所以其触头容量大并有灭弧装置。这是它与主令控制器的主要区别。
图4.22 凸轮控制器的外形和结构
1—手轮;2、11—转轴;3—灭弧罩;4、7—动触头;5、6—静触头;8—触头弹簧;9—弹簧;10—滚轮;12—凸轮
凸轮控制的优点是控制电路简单、开关元件少、维修方便等,缺点是体积较大、操作笨重、不能实现远距离控制。
(2)凸轮控制器的型号与符号。
主令控制器型号的表示方法及含义如下:
常用的国产凸轮控制器主要有KT10、KT12、KT14及KT16 等系列,以及KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号。
凸轮控制器图形符号及触头在各挡位通断状态的表示方法与万能转换开关的类似,文字符号也用SA 表示。
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