第一节低压开关和主令电器

第二章常用电气元器件第一节低压开关和主令电器,第一节低压开关和主令电器,【教学目标】1.初步掌握低压电器和主令电器的结构；2.理解低压电器和主令电器的工作原理；3.学会低压电器和主令电器的使用方法；4.能进行低压电器和主令电器的简单维护维修和故障排除。【教学重点】低压电器和主令电器的使用方法【教学难点】低压电器和主令电器的故障排除方法,一、低压开关,1刀开关,刀开关又名“闸刀开关”，是一种结构最简单且应用最广泛的低压电器。,图2-1常见刀开关外形1-瓷质手柄；2-闸刀本体；3-静触座；4-接装熔丝的接头；5-上胶盖；6-下胶盖,（a）HK2型开启式负荷开关,（b）铁壳开关,低压开关,（1）HK系列瓷底胶盖刀开关,HK系列瓷底胶盖刀开关又称为开启式负荷开关，不设专门的灭弧装置，仅利用胶盖的遮护以防电弧灼伤人手，因此不宜带负载操作，适于接通或断开有电压而无负载电流的电路。因其结构简单、操作方便、价格便宜，在一般的照明电路和功率小于5.5kW的电动机控制电路中仍可采用。操作时动作应迅速，使电弧较快熄灭，既能避免灼伤人手，也能减少电弧对动触刀和静夹座的灼损。,铁壳开关又称为封闭式负荷开关，因其外壳为铁制壳，故俗称为铁壳开关。铁壳开关的灭弧性能、操作及通断负载的能力和安全防护性能都优于HK系列瓷底胶盖刀开关，但其价格比瓷底胶盖刀开关贵。,（2）HH系列铁壳开关,低压开关,刀开关在电气原理图中的符号:,（a）图形、文字符号（b）型号意义图2-2刀开关符号和型号,低压开关,2组合开关,（1）无限型位组合开关,图2-3HZ10-10/3型组合开关（a）外形（b）结构（c）符号,无限位型组合开关手柄可以在360范围内旋转，无固定方向、无定位限制。常用的是HZ10系列，其外形、结构和在电气原理图符号如图2-3所示。它是由多节触片分层组合而成，开关的动触片和静触片分别装在数层成型的胶木绝缘垫板内，绝缘垫板可以一层一层的堆叠起来。动触片由两片磷铜片或硬紫铜片与具有良好消弧性能的绝缘钢纸板铆合而成。它们一起套在附有手柄的方形绝缘转轴上，两个静触片则分别置于胶木绝缘垫板边缘上的两个凹槽内。当方轴转动时，便带动动触片与静触片接触或分离，达到接通或分断电路的目的。特殊规格的HZ10组合开关也可以做控制小容量三相异步电动机正、反转用。,低压开关,（2）有限位型组合开关组合开关,图2-4HZ10型倒顺开关,有限位型组合开关也叫可逆转换开关或倒顺开关，它只能在90范围内旋转，有定位限制，常用的为HZ10系列，其外形与结构如图2-4所示。HZ10132型组合开关的手柄有倒、停、顺三个位置，手柄只能从“停”位置左转45和右转45。多用于控制小容量异步电动机的正、反转及双速异步电动机/YY、Y/YY的变速切换。组合开关的型号意义：,低压开关,3低压断路器,低压断路器又称自动空气断路器，它的应用十分广泛，可用来保护电网的各种电气设备，在现代机床控制中被广泛作为电源的引入开关，也可用来控制不频繁起动的电动机。它不但能带负载接通和分断电路，而且对所控制的电路有短路、过载、欠压和漏电保护等作用。常用的低压断路器为塑壳式，如DZ5系列和DZ10系列。DZ5系列为小电流系列，其额定电流为10A50A；DZ10系列为大电流系列，其额定电流等级有100A、250A和600A三种。以DZ5-20型系列为例，其外形及结构如图2-5所示。,低压开关,图2-5几种常见断路器结构示意图,（b）符号图2-6低压断路器的型号和符号,（a）型号意义,由于低压断路器比较复杂，所以故障原因较多，其常见故障及排除方法如表2-1所示。,低压开关,表2-1低压断路器常见故障及排除方法,二、主令电器,主令电器在机床控制系统中是专门“发布”命令的一类电器，主要用来接通和分断控制电路，不允许用来分、合主电路。主令电器应用十分广泛，种类繁多，常用的有控制按钮、行程开关和主令控制器等。随着电子技术的普及和自动化程度的提高，目前，主令电器正向着无触点方向发展，如无触点接近开关已在电力拖动系统中开始应用。,主令电器,1控制按钮,图2-7控制按钮结构、符号,控制按钮是一种手动操作接通或分断小电流控制电路的主令电器。主要利用其远距离手动指令或信号，去控制接触器、继电器等电磁装置，实现主电路的分合、功能转换或实现电气联锁。控制按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、静触点、外壳及支柱连杆等组成。按静态时触点分合状态，可分为：动断按钮、动合按钮和复合按钮。它们的结构和符号如图2-7所示。,主令电器,图2-8部分控制按钮外形,控制按钮根据使用要求、安装形式、操作方式不同，其种类繁多，常见的控制按钮外形如图2-8所示。,LA19系列,LA10系列,LA18系列,主令电器,在机床中常用的控制按钮有LA18系列、LA19系列、LA20系列。LA18系列采用积木式结构，触点数量可以按照需要拼接；LA19系列与LA18系列结构大体相同，但LA19系列中有将按钮与信号灯两种元件组合成一体的产品。LA20系列结构与前两种产品类似，也是组合式的，它除带有信号灯外，还有两个或三个元件组合为一体的开启式或保护式产品。按钮帽操动部分除常见的直上、直下的操纵形式外，还有旋钮式、钥匙式、紧急式、保护式和防爆式等。按钮帽也通过不同的颜色和符号标志来区分功能及作用，红色代表停止，绿色或黑色代表起动，便于操作人员识别，避免误操作。控制按钮的型号意义：,结构代号含义：K开启式，H保护式，S防水式，F防腐式，J紧急式，D带指示灯式，X旋钮式，Y钥匙式。,主令电器,表2-2按钮常见故障及排除方法,2行程开关,主令电器,行程开关又称位置开关或限位开关，其触点的动作不是靠手去操纵，而是利用机械设备的某些运动部件的碰撞来完成操作的。因此，行程开关是一种将机械行程信号转换成电信号的开关器件，广泛应用于顺序控制、自动往返控制以及定位、限位、安全保护等自控系统中。结构分类，行程开关可分为：按钮式（直动式）、滚轮式（旋转式）、微动式三种。其常见外形如图2-9所示。,JLXK-311,图2-9行程开关外形图,LX19-111,LX19-232,（1）按钮式行程开关,主令电器,（1）按钮式行程开关,按钮式行程开关有LX1和JLXK1等系列，其内部结构如图2-10所示。这种行程开关的动作过程同按钮一样，动作简单，维修容易。但它的缺点是：触点分合速度取决于生产机械的移动速度，当生产机械的移动速度低于0.4m/min时，触点分断太慢，易受电弧烧损，从而减少触点使用寿命。,图2-10按钮式行程开关内部结构1-按钮；2-弹簧；3-静触点；4-动触点,（2）滚轮式行程开关,主令电器,（1）按钮式行程开关,图2-11单滚轮式行程开关的内部结构1-滚轮；2-上转臂；3-盘形弹簧；4-下转臂；5-弹簧；6-滑轮；7-压板；8-动断触点；9-动合触点；10-横板；11-压缩弹簧,滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位式和双滚轮（羊角式）非自动复位式两种。单滚轮式行程开关的内部结构如图2-11所示。当撞块向左撞击滚轮时，上下转臂绕支点以逆时针方向转动，滑轮自左至右的滚动中，压迫横板，待滚过横板的转轴时，横板在弹簧的作用下突然转动，使触点瞬间切换，复位弹簧在撞块离开后带动触点自动复位。,主令电器,（1）按钮式行程开关,（3）微动式行程开关,图2-12微动式行程开关内部结构,（a）LX31微动开关,（b）LXW-11微动开关,微动式行程开关是具有瞬时动作和微小行程的灵敏开关。常用型号有LX31、LXW-11等系列，其部结构如图2-12所示。,主令电器,（1）按钮式行程开关,行程开关型号意义：,例：LX19-212表示双轮行程开关，滚轮装在传动杆内侧，不能自动复位。,主令电器,（1）按钮式行程开关,行程开关在电气原理图中的符号如图2-13所示。,图2-13行程开关的符号,主令电器,（1）按钮式行程开关,行程开关常见故障及排除方法如表2-3所示。,表2-3行程开关常见故障及排除方法,主令电器,3万能转换开关,LW6型系列万能转换开关某一层的结构原理示意图和图形文字符号如图2-14所示。,万能转换开关是具有更多操作位置和触点，且能够变换多个电路的一种手动控制电器。由于它能控制多个回路，适应复杂线路的要求，故有“万能”转换开关之称。,目前，常用的万能转换开关有LW5、LW6等系列。LW6系列万能转换开关由操作机构、面板、手柄及触点座等主要部件组成，其操作位置有212个，触点底座有110层，其中，每层底座都可以安装三对触点，并由底座中间的凸轮进行控制。由于每层凸轮的形状可以做的不一样，因此，当手柄转动到不同的位置时，通过凸轮的作用，可以使各对触点按照自己的运动规律分别接通和分断电路。,主令电器,LW6型系列万能转换开关某一层的结构原理示意图和图形文字符号如图2-14所示。,图2-14万能转换开关结构原理图和图形文字符号,LW6型系列万能转换开关某一层的结构原理示意图和图形文字符号如图2-14所示。,（a）结构原理图,（b）图形文字符号,4主令控制器,主令电器,主令控制器是用来较为频繁的转换复杂的多路控制电路的主令电器。它一般由触点、凸轮、定位机构、转轴、面板及其支撑件等部分组成。其操作轻便，允许每小时通断次数较多，触点为双断点的桥式结构，适用于按顺序操作多个控制回路。图2-15为主令控制器的外形和结构原理图。,图2-15主令控制器,1-凸轮块；2-动触点；3-静触点；4-接线端子；5-支杆；6-转动轴；7-凸轮块；8-小轮,主令电器,主令控制器在安装使用前，应操作手柄数次，以检查是否有卡滞现象及杂物影响，不使用时，手柄应停在零位。主令控制器常见故障及排除方法如表2-4所示。,表2-4主令控制器常见故障及排除方法,5接近开关,主令电器,为了提高工作的可靠性和使用寿命，适应更高的操作频率，近年来，在机床上逐步推广使用晶体管无触点行程开关，又称接近开关。它的功能是：当有某种物体与之接近到一定距离时就发出动作信号，从而控制继电器或逻辑元件，而不象机械式行程开关那样需要施加机械力。它的用途除行程控制和限位保护外，还可以作为检测金属的存在、高速计数、测速、定位、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮等。它具有工作可靠、寿命长、操作频率高以及能适应恶劣的工作环境等特点。接近开关较一般行程开关价格要高，因此，仅用于工作频率高、可靠性及精度要求均较高的场合。接近开关根据其工作原理的不同可分为下列几种形式：高频振荡型（用于检测各种金属）；电磁感应型（检测导磁或非导磁性金属）；电容型（检测各种导电或不导电的液体及固体）；永磁及磁敏元件型（检测磁场或磁性金属）；光电型（检测不透光的物质）；超声波型（检测不透过超声波的物质）。,主令电器,常见接近开关的外形如图2-16所示，接近开关在电气原理图中的符号如图2-17所示。,图2-16常见接近开关的外形,图2-17接近开关符号,（1）高频振荡型接近开关,主令电器,高频振荡型接近开关是最为常用的接近开关，其工作基础是高频振荡电路状态的变化，电路形式多种多样，但不外乎包括感应点、振荡器、晶体管输出等部分。目前应用较多的有LJ系列、LXJ系列及LXU系列。图2-18为LXJ0型晶体管接近开关的原理线路图。,图2-18LXJ0型接近开关原理图,（2）光电型接近开关,主令电器,光电型接近开关利用被检测物体对红外光束的遮光或反射作用，来检测物体的有无，被测物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。其原理框图如图2-19所示，在同一个感应面上装上一只红外线发射管和接收管，当被感应物体距感应面较近时，红外线反射达一定的强度，接近开关接收后就可作出相应的动作。,图2-19光电开关的原理框图,主令电器,图2-20光电开关的电气原理图,光电开关的电气原理图：,（3）霍尔效应型接近开关,主令电器,霍尔效应型接近开关是根据霍尔效应原理制成的新型开关器件。当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，该电位差的大小与外磁场有关，这种现象就称为霍尔效应。根据霍尔效应，利用霍尔传感器可探测外部的磁场，通过磁场强度的大小控制开关的输出状态。霍尔开关的输入端是外部磁场，当外部磁场磁感应强度B达到一