1.9 主令电器（课件）《工厂电气控制设备》同步精品课堂（机械工业出版社·第3版）

1.9 主令电器 工厂电气控制设备（第3版） 同步精品课堂 1 目录 01 一、控制按钮 02 二、行程开关 03 三、接近开关 04 四、万能转换开关 05 五、主令控制器 一、控制按钮 01 新知学习 一、控制按钮 主令电器是一种在电气自动控制系统中用于发送或转换控制指令的电器。它一般用于控制接触器、继电器或其他电器电路，使电路接通或分断来实现对电力传输系统或生产过程的自动控制。主令电器的开关特性如图所示。 a)主令电器框图b)主令电器开关特性 新知学习 一、控制按钮 图中X为主令电器的输入量(电压、电流、作用力、作用距离),Y为主令电器的输出量(光、电压、电流等)。X₁为产生输出的最小输入量，称动作值；XR为输出截止的最大输入量，称为返回值或释放值；X为允许最大输入值。 新知学习 一、控制按钮 主令电器的主要技术数据有：额定工作电压、额定发热电流、额定控制功率(或工作电流)、输入动作参数和开关特性、工作精度、机械寿命及电气寿命、工作可靠性等。 主令电器应用广泛，种类繁多，按其作用分，常用的有控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关和主令控制器等。 新知学习 一、控制按钮 控制按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。主要用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等，也可用在控制电路中发布指令和执行电气联锁。 控制按钮一般由按钮、复位弹簧、触头和外壳等部分组成，其结构示意图如图所示。 a)结构b)符号 1—按钮2—复位弹簧3—常闭静触头 4一动触头5—常开静触头 新知学习 一、控制按钮 每个按钮中的触头形式和数量可根据需要装配成一常开一常闭到六常开六常闭等形式。按下按钮时，先断开常闭触头，后接通常开触头；当松开按钮时，在复位弹簧作用下，先断开常开触头，后闭合常闭触头。 a)结构b)符号 1—按钮2—复位弹簧3—常闭静触头 4一动触头5—常开静触头 新知学习 一、控制按钮 控制按钮按防护形式不同分为开启式、保护式、防水式和防腐式等。 02 01 按钮的主要技术参数有额定电压、额定工作电流、结构型式、触头数及按钮颜色等。常用控制按钮的额定电压为交流电压为380V,额定工作电流为5A。 按结构型式不同分为嵌压式、紧急式、钥匙式、带信号灯、带灯揿钮式、带灯紧急式等。按钮颜色有红、黑、绿、黄、白、蓝等。 新知学习 一、控制按钮 常用的控制按钮有LA18、LA19、LA20及LA25等系列。LA20系列控制按钮的主要技术数据见表。 型号 触头数量 结构型式 按钮 指示灯 常开 常闭 钮数 颜色 电压/V 功率/W LA20—11 1 1 揿钮式 1 红、绿、黄、蓝或白 LA20—11J 1 1 紧急式 1 红 LA20—11D 1 1 带灯揿钮式 1 红、绿、黄、蓝或白 6 <1 LA20—11DJ 1 1 带灯紧急式 1 红 6 <1 LA20—22 2 2 揿钮式 1 红、绿、黄、蓝或白 一 LA20-22J 2 2 紧急式 1 红 LA20—22D 2 2 带灯揿钮式 1 红、绿、黄、蓝或白 6 <1 LA20—22DJ 2 2 带灯紧急式 1 红 6 <1 LA20—2K 2 2 开启式 2 白红或绿红 LA20—3K 3 3 开启式 3 白、绿、红 一   LA20—2H 2 2 保护式 2 白红或绿红 LA20—3H 3 3 保护式 3 白、绿、红 新知学习 一、控制按钮 LA20系列型号含义如下： 新知学习 一、控制按钮 控制按钮选用的原则如下： 1)根据使用场合，选择控制按钮的防护形式，如开启式、防水式、防腐式等； 3)根据控制回路的需求，确定按钮数量，如单钮、双钮、三钮、多钮等； 2)根据用途，选择控制按钮的结构型式，如钥匙式、紧急式、带灯式等； 4)根据工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮及指示灯的颜色。 二、行程开关 02 新知学习 二、行程开关 依据生产机械的行程发出命令，以控制其运动方向和行程长短的主令电器称为行程开关。 若将行程开关安装于生产机械行程的终点处，用以限制其行程，则称为限位开关或终端开关。 行程开关按结构分为机械结构的接触式行程开关和电气结构的非接触式接近开关。机械结构的接触式行程开关是依靠移动机械上的撞块碰撞其可动部件使常开触头闭合、常闭触头断开来实现对电路控制的。 当工作机械上的撞块离开可动部件时，行程开关复位，触头恢复其原始状态。 行程开关按其结构不同可分为直动式、滚轮式和微动式三种。 03 01 02 04 新知学习 二、行程开关 直动式行程开关结构与符号如图1-36所示，它的动作原理与控制按钮相同，但它的缺点是触头分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min时，触头分断太慢，易受电弧烧蚀。 直动式行程开关结构与符号如图1-36所示，它的动作原理与控制按钮相同，但它的缺点是触头分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min时，触头分断太慢，易受电弧烧蚀。 a)结构b)符号 1—顶杆2—复位弹簧3—静触头 4一动触头5一触头弹簧 新知学习 二、行程开关 为此，应采用盘形弹簧瞬时动作的滚轮式行程开关，如图1-37所示。当滚轮1受到向左的外力作用时，上转臂2向左下方转动，推杆4向右转动，并压缩右边弹簧10,同时下面的小滚轮5也很快沿着擒纵件6向右滚动。 1—滚轮2-上转臂3—盘形弹簧4—推杆 5—小滚轮6—擒纵件7、8—压板 9、10一弹簧11一动触头12—静触头 新知学习 二、行程开关 小滚轮滚动又压缩弹簧9,当滚过擒纵件6的中点时，盘形弹簧3和弹簧9都使擒纵件迅速转动，从而使动触头迅速地与右边静触头分开，并与左边静触头闭合，减少了电弧对触头的烧蚀，适用于低速运行的机械。 1—滚轮2-上转臂3—盘形弹簧4—推杆 5—小滚轮6—擒纵件7、8—压板 9、10一弹簧11一动触头12—静触头 新知学习 二、行程开关 微动式行程开关是具有瞬时动作和微小行程的灵敏开关。图1-38所示为LX31型微动开关结构示意图，当开关推杆5被机械压下时，弹簧片6产生变形，储存能量并产生位移，当达到临界点时，弹簧片连同桥式动触头瞬时动作。当外力失去后，推杆在弹簧片作用下迅速复位，触头恢复原来状态。由于采用瞬动结构，触头换接速度不受推杆压下速度的影响。 1—常开静触头2—桥式动触头 3—常闭静触头4—壳体 5—推杆6-弹簧片 新知学习 二、行程开关 JLXK系列型号含义如下： 新知学习 二、行程开关 JLXK1系列行程开关的主要技术数据 型号 额定电压/V 额定电流 /A 结构形式 触头对数 动作行程距离 及角度 超行程 常开 常闭 JLXK1-111     AC500     5 单轮防护式     1     1 12°~15° ≤30° JLXK1—211 双轮防护式 45° ≤45° JLXK1—311 直动防护式 1~3mm 2~4mm JLXK1—411 直动滚轮防护式 1~3mm 2~4mm 新知学习 二、行程开关 行程开关的选用原则如下： 1)根据应用场合及控制对象选择行程开关类型； 4)根据运动机械与行程开关的传力和位移关系选择行程开关的头部型式。 3)根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列； 03 2)根据安装使用环境选择防护型式； 02 01 04 三、接近开关 03 新知学习 三、接近开关 03 02 01 1.接近开关的作用 接近开关又称无触点行程开关，是开关型传感器，它既有行程开关、微动开关的特点，同时也具有传感性能，是一种当机械运动部件运动到一定距离时就能发出动作信号的电子主令电器。 它能准确反应出运动部件的位置和行程，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。 接近开关还可用于高速计数、检测金属体的存在、测速、液压控制、检测零件尺寸以及作无触头式按钮等。 新知学习 三、接近开关 03 02 01 2.接近开关的结构和工作原理 接近开关由接近信号辨识机构、检波、鉴幅和输出电路等部分组成。按辨识机构工作原理不同分为高频振荡型、感应型、电容型、光电型、永磁及磁敏元件型、超声波型等，其中以高频振荡型最为常用。 高频振荡型接近开关由感辨头、振荡器、检波器、鉴幅器、输出电路和稳压器等部分组成。 当装在运动部件上的金属检测体接近感辨头时，由于感应作用，处于高频振荡器线圈磁场中的物体内部产生涡流与磁滞损耗，振荡回路因电阻增大、损耗增加导致振荡减弱，直至停止。这时，晶体管开关就导通，并经输出器输出信号，从而起到控制作用。下面以晶体管停振型接近开关为例分析其工作原理。 新知学习 三、接近开关 晶体管停振型接近开关属于高频振荡型。高频振荡型接近信号的发生机构实际上是一个LC振荡器，其中L是电感式感辨头。 当金属检测体接近感辨头时，在金属检测体中将产生涡流，由于涡流的去磁作用使感辨头的等效参数发生变化，改变振荡回路的谐振阻抗和谐振频率，使振荡停止，并以此发出接近信号。 LC振荡器由LC振荡回路、放大器和反馈电路构成。按反馈方式可分为电感分压反馈式、电容分压反馈式和变压器反馈式。 新知学习 三、接近开关 图所示为晶体管停振型接近开关的框图与符号。 a)框图b)符号 新知学习 三、接近开关 晶体管停振型接近开关实际电路图如图所示。 新知学习 三、接近开关 图中采用了电容三点式振荡器，感辨头L仅有两根引出线，因此也可做成分离式结构。 由C₂取出的反馈电压经R₂和R,加到晶体管VT,的基极和发射极两端，取分压比等于1,即C₁=C₂,其目的是为了能够通过改变R₁来整定开关的动作距离。由VT₂、VT₃组成的射极耦合触发器不仅用作鉴幅，同时也起电压和功率放大作用。VT₂的发射结还兼作检波器。 为了减轻振荡器的负担，选用较小的耦合电容C₃(510pf)和较大的耦合电阻R₄(10kΩ)。振荡器输出的正半周电压使C₃充电，负半周C₃经R₄放电，选择较大的R₄可减小放电电流。 新知学习 三、接近开关 3.接近开关常用型号 常用的接近开关有LJ、CWY、SQ系列及引进国外技术生产的3SG系列。 接近开关型号含义如下： 新知学习 三、接近开关 4.接近开关主要技术数据及选用原则 接近开关的主要技术参数除了工作电压、输出电流或控制功率，还有其特有的技术参数：动作距离、重复精度、操作频率和复位行程等。 LJ5系列接近开关主要技术数据见表。 接近开关类型 额定工作电压/V 输出电流/mA 开关压降/V 截止状态电流/mA 工作电压允许范围 操作频率 (次/s) 外螺纹直径/mm 外壳防护等级 直流 二线型 10~30 5~50 8 1.5   85%UNmin~110%UNmax   100~200     M18、M30     IP65 三线型 6~30 5~300 3.5 0.5 四线型 10~30 2×(5~50) 交流 30~220 20~30 10 2.5 80%UNmin~110%UNmax 5 新知学习 三、接近开关 接近开关的选用原则如下： 01 1)接近开关仅用于工作频率高，可靠性及精度要求均较高的场合； 3)按输出要求的触点型式(有触点、无触点)及触点数量，选择合适的输出型式。 02 03 2)按应答距离要求选择型号、规格； 四、万能转换开关 04 新知学习 四、万能转换开关 1.万能转换开关的用途和分类 万能转换开关主要用于各种控制电路的转换，电气测量仪表的转换，也可用于控制小容量电动机的起动、制动、正反转换向以及双速电动机的调速控制。由于它触头挡位多、换接的线路多且用途广泛，故称为“万能”转换开关。 万能转换开关按手柄形式不同分为旋钮、普通手柄、带定位可取出钥匙的和带信号灯指示的等；按定位形式不同分为复位式和定位式。定位角又分为30°、45°、60°、90°等数种； 按接触系统档数分，对于LW5有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16等16种单列转换开关。 新知学习 四、万能转换开关 2.万能转换开关的结构和工作原理 万能转换开关是由多组相同结构的触头组件叠装而成。它由操作机构、定位装置和触头系统三部分组成。 在每层触头底座上均可装三对触头，并由触头底座中的凸轮经转轴来控制这三对触头的通断。 由于各层凸轮可做成不同的形状，这样用手柄将开关转至不同位置时，经凸轮的作用，可实现各层中的各触头按所规定 的规律接通或断开，以适应不同的控制要求。 新知学习 四、万能转换开关 万能转换开关结构与符号如图所示 a)结构b)符号 1一触头2—转轴3—凸轮4—触头弹簧 新知学习 四、万能转换开关 3.万能转换开关常用型号及主要技术数据 常用的万能转换开关有LW5、LW6、LW12—16等系列。用于各种低压控制电路的转换、电气测量仪表的转换以及配电设备的遥控和转换，还可用于小容量电动机不频繁起动停止的控制。 新知学习 四、万能转换开关 LW5系列5.5kW手动转换开关用途见表 用途 型号 定位特性 接触装置挡数 直接起动开关 LW5—15/5.5Q   0° 45° 2 可逆转换开关 LW5—15/5.5N 45° 0° 45° 3 双速电机变速开关 LW5—15/5.5S 45° 0° 45° 5 新知学习 四、万能转换开关 LW5、LW6系列万能转换开关的主要技术数据见表   系列     额定电 压/V     额定电 流/A 双断点触头技术数据   操作频率/(次/h)     触头挡数 AC DC 接通 分断 接通 分断 电压 /V 电流 /A   cosφ 电压 /V 电流 /A   cosφ 电压 /V 电流 /A 时间/ms 电压 /V 电流/A 时间 /ms     LW5     AC、DC500     15 24 48 110 220 380 440 500   30 20 15 10         0.3~0.4 24 48 110 220 380 440 500   30 20 15 10         0.3~0.4 24 48 110 220 380 440 500 20 152.51.250.50.35     60~66 24 48 110 220 380 440 500 20 15 2.51.250.50.35     60~66         120   每一触头座内有二对触头，挡数有1~ 16、18、21、24、27、30可取代LW1、LW4   LW6 AC:380DC:220   5   380   5   380   0.5   220   0.2   50~100   220   0.2   50~100 每一触头座内有三 对触头，挡数有1~6、 8、10、12、16、20 新知学习 四、万能转换开关 万能转换开关的选用原则： 01 1)按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列； 3)按控制要求参照转换开关产品样本，确定触头数量和接线图编号；选择面板型式及标志。 02 03 2)按操作需要选定手柄形式和定位特征； 五、主令控制器 05 新知学习 五、主令控制器 1.主令控制器的结构和工作原理 图所示为主令控制器的外形、结构与符号。 新知学习 五、主令控制器 1.主令控制器的结构和工作原理 图所示为主令控制器的外形、结构与符号。 a)外形b)结构c)符号 1-方形转轴2—动触头3—静触头4—接线柱5—绝缘板6—支架 7一凸轮块8—小轮9—转动轴10—复位弹簧 新知学习 五、主令控制器 在方形转轴1上装有不同形状的凸轮块7,转动方形转轴时，凸轮块随之转动，当凸轮块的凸起部分转到与小轮8接触时，则推动支架6向外张开，使动触头2与静触头3断开。当凸轮的凹陷部分与小轮8接触时，支架6在复位弹簧10作用下复位，使动、静触头闭合。这样在方形转轴上安装一串不同形状的凸轮块，便可使触头按一定顺序闭合与断开，即获得按一定顺序动作的触头，也就获得按一定顺序动作的电路了。 新知学习 五、主令控制器 2.主令控制器的常用型号和主要技术数据 常用的主令控制器有LK5、LK6、LK14、LK15、LK16、LK17、LK18系列，它们都属有触头的主令控制器，对电路输出的是开关量主令信号。为实现对电路输出模拟量的主令信号，可采用无触头主令控制器，主要有WLK系列。 LK18系列主令控制器主要技术参数为手柄操作力：不大于30N;最多控制挡位一般左右各6挡；控制电路数：一般为12个，最多可达17个；通断能力；电气寿命。 新知学习 五、主令控制器 LK系列主令控制器型号含义如下： 随堂练习 以下属于主令电器的是（）。 A. 组合开关 B. 接触器 C. 按钮开关 D. 低压断路器 答案：C 解析： 按钮开关是主令电器的一种，用于手动控制电路的通断。 随堂练习 高频振荡电感型接近开关主要由感应头、振荡器、开关器、___等组成。 A. 发光二极管 B. 光电三极管 C. 继电器 D. 输出电路 答案：D 解析： 高频振荡电感型接近开关主要由感应头、振荡器、开关器和输出电路组成。输出电路负责将检测到的信号输出。 随堂练习 主令电器的任务是（），故称为主令电器。 A. 切换主电路 B. 切换信号回路 C. 切换测量回路 D. 切换控制电路 答案：D 解析： 主令电器的主要任务是切换控制电路，以发布命令或进行程序控制。 随堂练习 当检测体为非金属材料时，应选用哪种类型的接近开关？ A. 电感式 B. 电容式 C. 光电式 D. 磁感应式 答案：B 解析： 电容式接近开关适用于检测非金属材料，因为它通过检测电容变化来感知物体的存在。 随堂练习 以下属于主令电器的是（）。 A. 控制按钮 B. 行程开关 C. 热继电器 D. 以上都是 答案：D 解析： 控制按钮、行程开关等都属于主令电器。 随堂练习 主令电器很多，其中有（）。 A. 控制按钮 B. 行程开关 C. 万能转换开关 D. 主令控制器 答案：D 解析： 主令控制器也是主令电器的一种。 课堂小结 课后练习 (1)简述接近开关的作用。 (2)简述行程开关的选用原则。 感谢观看 $$