《工厂电气控制设备》主令电器（举一反三考点练）（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《工厂电气控制设备》主令电器-讲义 1. 了解主令电器的定义、开关特性及主要技术数据。 2. 了解控制按钮用途、结构和工作原理、分类、常用型号、主要技术数据及其选用原则。 3. 了解行程开关用途、结构和工作原理、分类、常用型号、主要技术数据及其选用原则。 4. 了解接近开关用途、结构和工作原理、分类、常用型号、主要技术数据及其选用原则。 5. 了解万能转换开关用途、结构和工作原理、分类、常用型号、主要技术数据及其选用原则。 6. 了解主令控制器用途、结构和工作原理、分类、常用型号、主要技术数据及其选用原则。 知识点一 主令电器的定义、开关特性及主要技术数据 1、 主令电器的定义 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。 2、 主令电器的开关特性 主令电器的开关特性如图1所示。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；Xmax为允许最大输入值。 图1 主令电器的开关特性 a)主令电器框图 b)主令电器开关特性 3、 主令电器的主要技术数据 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。 主令电器在电气自动控制系统中的作用是（ ） A. 提供电源 B. 发送或转换控制指令 C. 增大电流 D. 改变电压 【答案】B 【解析】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，而不是提供电源、增大电流或改变电压。 1. 图中X代表主令电器的（ ） A. 输出量 B. 输入量 C. 动作值 D. 返回值 【答案】B 【解析】根据资料，图中X为主令电器的输入量（电压、电流、作用力、作用距离）。 2. 产生输出的最小输入量被称为什么（ ） A. 动作值 B. 返回值 C. 最大输入值 D. 工作电流 【答案】A 【解析】X1为产生输出的最小输入量，称动作值。 3. 输出截止的最大输入量被称为什么（ ） A. 动作值 B. 返回值 C. 最大输入值 D. 额定电压 【答案】B 【解析】XR为输出截止的最大输入量，称为返回值或释放值。 1. 允许最大输入值用什么表示（ ） A. X1 B. XR C. Xmax D. Y 【答案】C 【解析】Xmax为允许最大输入值。 2. 以下不属于主令电器主要技术数据的是（ ） A. 额定工作电压 B. 额定发热电流 C. 颜色 D. 机械寿命 【答案】C 【解析】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，颜色不属于主要技术数据。 3. 主令电器一般用于控制（ ） A. 照明设备 B. 接触器、继电器或其他电器电路 C. 电动玩具 D. 家用电器 【答案】B 【解析】主令电器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。 · 主令电器的定义与作用：主令电器是电气自动控制系统中用于发送或转换控制指令的电器，主要用于控制接触器、继电器等电路，实现电力传输系统或生产过程的自动控制，在自动化生产中不可或缺。 · 主令电器的开关特性参数：主令电器的开关特性包含动作值（X1，产生输出的最小输入量）、返回值（XR，输出截止的最大输入量）和允许最大输入值（Xmax）。这些参数决定了主令电器动作的灵敏度和准确性，是设计和使用中的重要依据。 · 主令电器的主要技术数据：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、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。这些数据全面反映了主令电器的性能和质量，为正确选型和使用提供了重要参考。 知识点二 常用主令电器：控制按钮、行程开关、接近开关 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。 1、 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1所示。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。 图1 控制按钮结构与符号 a)结构 b)符号 1-按钮 2-复位弹簧3-常闭静触头 4-动触头 5-常开静触头 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。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。 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。 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1。 LA20系列型号含义如下： 表1 LA20系列控制按钮的主要技术数据 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； 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； 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； 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。 2、 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。 直动式行程开关结构与符号如图2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。为此，应采用盘形弹簧瞬时动作的滚轮式行程开关，如图3所示。当滚轮1受到向左的外力作用时，上转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。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。 图2 直动式行程开关结构与符号 图3 滚轮式行程开关 a)结构 b)符号 1-滚轮 2-上转臂 3-盘形弹簧 4-推杆 1-顶杆 2-复位弹簧 3-静触头4-动触头 5-触头弹簧 5-小滚轮 6-擒纵件 7、8-压板 9、10-弹簧 11-动触头 12-静触头 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4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。 图4 LX31系列微动开关结构示意图 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 常用的行程开关有JXK1、LX2LX3、LX5、LX12、LX19A、LX21、LX22、LX29、LX32系列，微动开关有LX31系列和 JW 型。 JLXK系列型号含义如下： JLXK1系列行程开关的主要技术数据见表2。 表2 JLXK1系列行程开关的主要技术数据 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； 2) 根据安装使用环境选择防护型式； 3) 根据控制回路的电压和电流选择行程开关系列； 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、 接近开关 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。 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。 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。图5所示为晶体管停振型接近开关的框图与符号。 图5 晶体管停振型接近开关的框图与符号 a)框图 b)符号 晶体管停振型接近开关实际电路图如图6所示。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Rf加到品体管 VT1的基极和发射极两端，取分压比等于1，即C1=G2，其目的是为了能够通过改变R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。由于每个周期内的充电量等于放电量所以较大的R4也会减小充电电流，使振荡器在正半周的负担减轻。但是R4也不应过大，以免 VT2基极信号过小而在正半周内不足以饱和导通。检波电容C4不接在VT2的基极而接在集电极上，其目的是为了减轻振荡器的负担。由于充电时间常数R5C4远大于放电时间常数(C4通过半波导通向 VT2和 VD3放电)，因此当振荡器振荡时，VT2的集电极电位基本等于其发射极电位，并使 VT3可靠截止。当有金属检测体接近感辨头L使振荡器停振时，VT3导通，继电器KA通电吸合发出接近信号，同时VT3的导通因C4充电约有数百微秒的延迟。C4的另一作用是当电路接通电源时，振荡器虽不能立即起振，但由于C4上的电压不能突变，使 VT3不至于有瞬间的误导通。 图6 晶体管停振型接近开关电路 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： 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3。 表3 LJ5 系列接近开关主要技术数据 接近开关的选用原则如下： 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； 2) 按应答距离要求选择型号、规格； 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。 在模具工厂电气控制中，控制按钮的主要作用是什么（ ） A. 转换电源 B. 远距离操作电磁线圈电器 C. 测量电流 D. 储存电能 【答案】B 【解析】控制按钮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。选项A转换电源通常由开关或转换器完成；选项C测量电流需使用电流表；选项D储存电能是电池或电容器的功能。 1. 按下控制按钮时，触头的动作顺序是（ ） A. 先接通常开触头，后断开常闭触头 B. 先断开常闭触头，后接通常开触头 C. 同时断开常闭和接通常开触头 D. 常开常闭触头动作无顺序 【答案】B 【解析】按下按钮时，先断开常闭触头，后接通常开触头；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。 2. 行程开关按结构分类不包括以下哪一项（ ） A. 直动式 B. 滚轮式 C. 微动式 D. 液压式 【答案】D 【解析】行程开关按结构分为机械结构的接触式行程开关（直动式、滚轮式、微动式）和电气结构的非接触式接近开关，液压式不属于行程开关结构分类。 3. 直动式行程开关的主要缺点是什么（ ） A. 结构复杂 B. 触头分合速度取决于机械速度 C. 成本高昂 D. 无法复位 【答案】B 【解析】直动式行程开关的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。 1. 滚轮式行程开关相比直动式，主要改进了什么（ ） A. 增加了触头数量 B. 提高了触头分合速度 C. 降低了成本 D. 简化了结构 【答案】B 【解析】滚轮式行程开关采用盘形弹簧瞬时动作结构，减少了电弧对触头的烧蚀，提高了触头分合速度，特别适用于低速运行的机械。 2. 微动式行程开关的特点是什么（ ） A. 触头分合速度慢 B. 动作行程大 C. 具有瞬时动作和微小行程 D. 仅用于高速机械 【答案】C 【解析】微动式行程开关是具有瞬时动作和微小行程的灵敏开关，触头换接速度不受推杆压下速度的影响。 3. 接近开关相比机械式行程开关，主要优势不包括哪一项（ ） A. 定位精度高 B. 操作频率低 C. 使用寿命长 D. 安装调整方便 【答案】B 【解析】接近开关定位精度高、操作频率高、使用寿命长、安装调整方便，且对恶劣环境有更强的适应能力。操作频率低并非其优势。 · 控制按钮的组成与分类：控制按钮由按钮、复位弹簧、触头和外壳组成，分为开启式、保护式、防水式和防腐式等防护形式，以及嵌压式、紧急式、钥匙式等结构型式。它主要用于远距离操作电磁线圈电器，发布指令和执行电气联锁。 · 行程开关的类型与工作原理：行程开关分为机械结构的接触式（直动式、滚轮式、微动式）和电气结构的非接触式接近开关。接触式依靠机械碰撞控制触头闭合或断开；非接触式通过感应作用检测金属接近信号。它们广泛应用于限制机械行程和自动控制中。 · 接近开关的特点与应用：接近开关具有定位精度高、操作频率高、使用寿命长、安装调整方便等优点，适用于高速计数、测速、液压控制、零件尺寸检测等高精度、高可靠性要求的场合。其工作原理基于高频振荡或感应作用，能准确反应运动部件位置和行程。 知识点三 主令电器的种类：万能转换开关、主令控制器 1、 万能转换开关 万能转换开关简称转换开关，它是由多组相同结构的触头组件叠装而成的多挡位、多回路主令电器。 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。 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。万能转换开关结构与符号如图1所示。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。 图1 万能转换开关结构与符号 a)结构 b)符号 1-触头 2-转轴 3-凸轮 4-触头弹簧 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。 万能转换开关型号含义如下： LW5系列5.5kW手动转换开关用途见表1。 表1 LW5 系列5.5kW 手动转换开关用途 LW5、LW6 系列万能转换开关的主要技术数据见表2。 表2 LW5、LW6 系列万能转换开关的主要技术数据 4. 万能转换开关的选用原则 1) 按额定电压和工作电流选用相应的万能转换开关系列； 2) 按操作需要选定手柄形式和定位特征； 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。 2、 主令控制器 主令控制器是用来频繁切换复杂多回路控制电路的主令电器。用它在控制系统中发出命令，通过接触器来实现控制电动机的起动、调速、制动和反转。它主要用作起重机、轧钢机的主令控制。 1. 主令控制器的结构和工作原理 图2所示为主令控制器的外形、结构与符号。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，也就获得按定顺序动作的电路了。 图2 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-凸轮块 8-小轮 9-转动轴 10-复位弹簧 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。 LK系列主令控制器型号含义如下： 3. 主令控制器的选用原则 1) 使用环境：室内选用防护式、室外选用防水式。 2) 主要根据所需操作位置数、控制电路数、触头闭合顺序以及长期允许电流大小来选择。 3) 控制电路数的选择：全系列主令控制器的控制电路数有2、5、6、8、16、24等规格，一般选择时应留有若干电路空着以作备用。 4) 在起重机控制中，主令控制器根据磁力控制盘型号来选择。 万能转换开关主要用于（ ） A. 大容量电动机的起动 B. 各种控制电路的转换和电气测量仪表的转换 C. 高压电路的控制 D. 直流电路的调速 【答案】B 【解析】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。 1. 万能转换开关按手柄形式不同分为多种，以下哪种不是其分类（ ） A. 旋钮 B. 带信号灯指示的 C. 方形 D. 带定位可取出钥匙的 【答案】C 【解析】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。 2. 万能转换开关的定位角一般不包括以下哪种角度（ ） A. 30° B. 45° C. 60° D. 120° 【答案】D 【解析】定位角又分为30°、45°、60°、90°等数种。 3. 主令控制器主要用于（ ） A. 照明电路控制 B. 频繁切换复杂多回路控制电路 C. 家庭电器控制 D. 低压配电系统保护 【答案】B 【解析】主令控制器是用来频繁切换复杂多回路控制电路的主令电器。 1. LK18系列主令控制器最多控制挡位一般左右各几挡（ ） A. 3挡 B. 6挡 C. 9挡 D. 12挡 【答案】B 【解析】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。 2. 主令控制器对电路输出的主令信号类型，无触头主令控制器主要输出（ ） A. 开关量 B. 模拟量 C. 数字量 D. 脉冲量 【答案】B 【解析】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。 3. 在选择主令控制器时，若在室外使用，应选用哪种类型（ ） A. 普通式 B. 防护式 C. 防水式 D. 防爆式 【答案】C 【解析】使用环境：室内选用防护式、室外选用防水式。 · 万能转换开关的定义与用途：万能转换开关是由多组相同结构的触头组件叠装而成的多挡位、多回路主令电器，主要用于各种控制电路的转换、电气测量仪表的转换，以及控制小容量电动机的起动、制动、正反转换向和双速电动机的调速控制，因其用途广泛而被称为“万能”转换开关。 · 主令控制器的结构与工作原理：主令控制器通过方形转轴上的凸轮块控制触头的闭合与断开，实现复杂多回路控制电路的频繁切换。转动方形转轴时，凸轮块的凸起或凹陷部分与小轮接触，推动或释放支架，使动、静触头闭合或断开，从而获得按一定顺序动作的电路。 · 万能转换开关与主令控制器的选用原则：选用万能转换开关时，需考虑额定电压、工作电流、手柄形式、定位特征、触头数量和接线图编号等因素。而主令控制器的选择则需根据使用环境（室内防护式、室外防水式）、操作位置数、控制电路数、触头闭合顺序和长期允许电流大小来确定，确保满足实际控制需求。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$