电气控制系统中的主令电器及其使用

在电气自动控制系统中发出指令或信号的操纵电器称为主令电器。其信号或指令通过继电器、接触器或其他电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其他生产机械的远距离控制。目前用得最广泛的主令电器有控制按钮、行程开关、接近开关、微动开关、万能转换开关等。

1.控制按钮

控制按钮又称按钮，是一种结构简单、应用广泛的手动控制电器，用于短时间接通或分断5A以下的小电流电路。常用的国产控制按钮有LA2、LA4、LA10、LA18、LA19、LA20、LA25等系列，国外控制按钮有德国BBC公司的LAZ系列等。

控制按钮主要由按钮帽、复位弹簧、动断触头、动合触头、接线桩及外壳等组成，如图6-30所示。

图6-30 控制按钮

a）LA19系列按钮外形图 b）结构示意图 c）图形符号和文字符号 1—接线柱 2—按钮帽 3—复位弹簧 4—常闭触头 5—常开触头

控制按钮种类繁多，常用分类方式有以下两种。

1）按结构形式分，有旋转式，用手动旋钮进行操作；指示灯式，按钮内装有信号灯；紧急式，装有突起的蘑菇形按钮帽，以便紧急操作；带锁式，即用钥匙转动来开关电路，钥匙抽出后不能动作，具有保密和安全功能。

2）按触头结构、数量和用途分，有停止按钮（动断按钮）、起动按钮（动合按钮）和复合按钮（既有动合触头、又有动断触头）。

选用时，可根据所需触头对数、使用场合及作用等综合考虑，选择控制按钮型号、颜色。通常停止按钮用红色，起动按钮用绿色或黑色。安装时，应布置合理，排列整齐，安装牢固，可根据动作顺序从上到下或从左自右依次排列。如有几种工作状态（如上、下，前、后，左、右，松、紧等），每一组按钮应安装在一起。使用前，应检查按钮帽弹性是否正常，动作是否自如，触头接触是否良好，触头及导电部分是否清洁。

2.行程开关

行程开关利用生产机械的某些运动部件与其传动部位发生碰撞来控制触头的动作，将机械位移转变为电信号，进而限制生产机械行程、位置或改变其运动状态，指令生产机械停车、反转或变速等，又称位置开关或限位开关。用于交流频率50Hz，额定电压380V及以下的电路中，作为行程控制和限位之用。行程开关图形符号和文字符号如图6-31所示。

图6-31 行程开关图形符号和文字符号

a）动合触头 b）动断触头 c）复合触头

为了适应生产机械对行程开关的碰撞，行程开关与生产机械的碰撞部分有不同的结构形式，常用碰撞部分有直动式（按钮式）和滚轮式（旋转式），如图6-32所示。

直动式行程开关又称按钮式行程开关，它借助运动部件的撞块碰撞行程开关的推杆发出控制指令，如图6-33所示。其结构简单、成本较低；但触头的分合速度取决于撞块移动的速度，若撞块移动速度慢，不能瞬间切断电路，致使电弧停留时间过长，可能烧损触头。这种开关不宜用在撞块移动速度小于0.4m/min的场合。

滚轮式行程开关又称旋转式行程开关，它借助运动部件的滚轮碰撞行程开关的推杆发出控制指令，能瞬时动作，适用于低速运动的机械，如图6-34所示。

图6-32 常见行程开关外形图

a）直动式 b）单滚轮式 c）双滚轮式

图6-33 直动式行程开关

1—动触头 2—静触头 3—推杆

图6-34 单滚轮式行程开关

1—滚动轮 2—杠杆 3—轴 4—复位弹簧 5—撞块 6—微动开关 7—动触头 8、9—静触头

直动式和单滚轮式行程开关可自动复位，双滚轮式行程开关不可自动复位。目前，国内生产的行程开关品种规格很多，常用的有LXW5、LW19、LWK3、LW32、LX33等系列。选用时应根据被控制电路的特点、要求及生产现场条件和触头数量等因素综合考虑。安装时应注意滚轮方向不能装反，与生产机械撞块碰撞位置应符合电路要求，滚轮固定应恰当，有利于生产机械经过预定位置或行程时能较准确地实现行程控制。

3.接近开关

接近开关又称无触头行程开关，可完成行程控制和限位保护，是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。具有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位准确度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等特点，在工业生产等领域已得到广泛应用。主要产品有LJ2、LJ6、LXJ8、35G等系列。文字符号与行程开关相同，图形符号如图6-35所示。(www.xing528.com)

图6-35 接近开关图形符号

a）动合触头 b）动断触头

接近开关按工作原理分，有高频振荡型、电容型、永久磁铁型和霍尔效应型等，其中，高频振荡型最为常用。高频振荡型电路形式多种多样，基本组成包括振荡器、放大器、输出三部分。基本工作原理是当金属物进入高频振荡器的线圈磁场（称感应头）时，金属物体内部因涡流损耗吸收振荡器能量，使振荡回路电阻增大，振荡减弱，直至停振，晶体管放大电路和输出电路检测到金属物体，开关输出相应的控制信号。

4.微动开关

微动开关是采用弯形片状弹簧的瞬时机构，其快速动作是靠弯片弹簧发生变形时储存的能量突然释放来完成的，如图6-36所示。当推杆被压下时，弹簧片变形储能并产生位移，达到临界点时，弹簧片带动动触头瞬间跳动，使动断触头断开，动合触头闭合。微动开关体积小，动作灵敏，但动作行程和压力均很小，只适用于小型机构。

5.万能转换开关

万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，多用于小容量电动机的起动、正反转、制动、调速和停车控制。也可用作电压表、电流表的换相开关。由于其换接电路多，用途广泛，故有“万能”之称。常用的万能转换开关有LW5、LW6两个系列。

图6-36 微动开关

1—壳体 2—弓簧片 3—动合触头 4—动断触头 5—动触头 6—推杆

万能转换开关由操作机构、面板、手柄及触头座等主要部件组成，有若干个操作位置和若干层触头底座，每层底座可装三对触头，并由底座中间不同形状的凸轮控制。操作手柄转动到不同位置时，通过凸轮的作用，可使各对触头按所需要的规律接通和分断，如图6-37所示。

万能转换开关有图形表示法和列表表示法两种，如图6-38所示。图中，竖的点画线表示手柄位置，有小黑点的上方线路接通，“×”表示触头接通。

图6-37 万能转换开关

a）外形图 b）单层结构原理图

图6-38 万能转换开关表示方法

a）图形表示法 b）列表表示法

【思考与练习】

1）什么是低压电器？

2）什么是接触器？接触器有哪几部分组成？各自的作用是什么？

3）热继电器能否作短路保护？为什么？

4）气囊式时间继电器有何优缺点？

5）熔断器主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

6）自动空气开关有何特点？

7）如何正确选用按钮？

8）行程开关的触头动作方式有哪几种？各有什么特点？

9）什么是接近开关？它有什么特点？