1.7 主令電器

主令電器是用于電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送或轉(zhuǎn)換控制命令的電器。主令電器的種類較多，應(yīng)用較廣泛。常用的主令電器有控制按鈕、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈、主令控制器及接近開關(guān)等。主令電器使控制電路接通或斷開，起輔助控制功能。

1.7.1 控制按鈕

控制按鈕簡(jiǎn)稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用廣泛并具有儲(chǔ)能彈簧復(fù)位的手動(dòng)式主令電器。它是一種短時(shí)接通或斷開小電流電路的電器，不直接控制主電路的通斷，常與接觸器或繼電器配合，在控制電路中實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)距離控制或電氣聯(lián)鎖。

1.按鈕的結(jié)構(gòu)和工作原理

圖1-57是按鈕的基本結(jié)構(gòu)圖，它一般由觸點(diǎn)、按鈕帽、復(fù)位彈簧和外殼等組成。當(dāng)有外力按下按鈕帽時(shí)，橋式觸點(diǎn)4向下運(yùn)動(dòng)，與常閉靜觸點(diǎn)3斷開，而與常開靜觸點(diǎn)5閉合。當(dāng)外力消失后，在復(fù)位彈簧作用下，橋式觸點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，觸點(diǎn)恢復(fù)原始狀態(tài)。

2.控制按鈕分類及典型產(chǎn)品

控制按鈕種類很多，按照觸點(diǎn)形式可分為三種：動(dòng)合按鈕、動(dòng)斷按鈕和復(fù)合按鈕。在電氣圖中的圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖1-58所示。

圖1-57 按鈕的基本結(jié)構(gòu)圖

1—按鈕帽 2—復(fù)位彈簧 3—常閉靜觸點(diǎn) 4—橋式觸點(diǎn) 5—常開靜觸點(diǎn)

圖1-58 按鈕的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

（1）動(dòng)合按鈕

動(dòng)合按鈕又稱起動(dòng)按鈕，觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)。外力向下按壓按鈕帽，觸點(diǎn)閉合。外力消失時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下觸點(diǎn)恢復(fù)到斷開狀態(tài)。

（2）動(dòng)斷按鈕

動(dòng)斷按鈕又稱停止按鈕，觸點(diǎn)是常閉觸點(diǎn)。外力向下按壓按鈕帽，觸點(diǎn)斷開。外力消失時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下觸點(diǎn)恢復(fù)到閉合狀態(tài)。

（3）復(fù)合按鈕

復(fù)合按鈕是既有動(dòng)合按鈕又有動(dòng)斷按鈕的按鈕組合。外力向下按壓按鈕帽，先斷開常閉觸點(diǎn)，再閉合常開觸點(diǎn)。外力消失后，常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)先后復(fù)位。

控制按鈕按照結(jié)構(gòu)形式可分為：旋鈕式、鑰匙式及緊急式等。旋鈕式為手動(dòng)旋鈕操作方式；鑰匙式是一種只有用鑰匙插入按鈕才可操作，防止誤動(dòng)作的控制按鈕；緊急式也稱蘑菇頭式，有紅色大蘑菇頭突出于按鈕螺帽之外，供需要緊急切斷電源時(shí)使用。

控制按鈕按用途分為保護(hù)式、防腐式及防爆式等。保護(hù)式按鈕：帶有保護(hù)外殼，可防止內(nèi)部的零件受機(jī)械損傷或操作者觸及帶電部分。防腐式按鈕：適用于有化工腐蝕性氣體的環(huán)境使用。防爆式按鈕：適用于煤礦等有爆炸性氣體和塵埃的環(huán)境使用。

按鈕種類很多，國(guó)產(chǎn)開關(guān)產(chǎn)品有LAY、LA等系列。其中LA系列按鈕是最常用產(chǎn)品，LA18系列按鈕是其中的一種，主要適用于交流50Hz電壓到380V及直流電壓至220V的磁力起動(dòng)器、接觸器、繼電器及其他電器線路中，用于遙遠(yuǎn)控制。產(chǎn)品型號(hào)如圖1-59所示。

圖1-59 LA18系列型號(hào)

LA18系列按鈕常見型號(hào)（最后一位）：開啟式-K；保護(hù)式-H；防水式-S；防腐式-F；防爆式-B；旋鈕式-X；鑰匙式-Y；緊急式-J或M；自持按鈕-Z；帶燈按鈕-D；組合式-E；聯(lián)鎖式-C。每種開關(guān)都有不同的顏色可供選擇，如白色、黑色、紅色、黃色和綠色等。

1.7.2 限位開關(guān)

限位開關(guān)又稱行程開關(guān)或位置開關(guān)，是一種利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸點(diǎn)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的主令電器。

限位開關(guān)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，是一種常用的小電流主令電器。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行必要的保護(hù)。

限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和起重機(jī)械的控制中，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，利用限位開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)等。

1.限位開關(guān)結(jié)構(gòu)和工作原理

限位開關(guān)種類很多，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，其基本結(jié)構(gòu)主要有擺桿、滾輪、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼等幾部分組成。擺桿的形式的不同，限位開關(guān)又有直動(dòng)式、滾輪式和微動(dòng)式等類型。其圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖1-60所示。

直動(dòng)式限位開關(guān)如圖1-61所示，由頂桿、彈簧、觸點(diǎn)系統(tǒng)等組成。它的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理與控制按鈕相似。機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件上安裝行程開關(guān)，與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的固定點(diǎn)上安裝極限位置的擋塊。當(dāng)限位開關(guān)頂桿碰撞擋塊時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，切斷或改變控制電路，機(jī)械停止運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)行。觸點(diǎn)的分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，不宜用于速度低于0.4m/min的場(chǎng)合。

圖1-60 限位開關(guān)圖形符號(hào)和文字符號(hào)

滾動(dòng)式限位開關(guān)如圖1-62所示，由滾輪、上轉(zhuǎn)臂、彈簧、套架、壓板以及觸點(diǎn)等組成。被控機(jī)械上的擋塊碰撞到帶有滾輪的撞桿時(shí)，若滾輪受力方向向左，如圖1-62中箭頭所示。滾輪帶動(dòng)上轉(zhuǎn)臂2轉(zhuǎn)向左下方，套架4則向右上轉(zhuǎn)動(dòng)并壓縮彈簧5，帶動(dòng)小滑輪9由左向右轉(zhuǎn)動(dòng)，頂下觸點(diǎn)推桿7，從而使觸點(diǎn)迅速動(dòng)作與左側(cè)靜觸點(diǎn)閉合。最后，在復(fù)位彈簧作用下，各部件復(fù)位。滾動(dòng)式限位開關(guān)常用在要求觸點(diǎn)接通、斷開比較迅速的場(chǎng)合，減少電弧對(duì)觸點(diǎn)的損壞。滾動(dòng)式限位開關(guān)又分為復(fù)位式（單滾輪）和非復(fù)位式（雙滾輪）兩種。雙滾輪式行程開關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，有記憶功能，在一些情況下可以簡(jiǎn)化控制電路。

圖1-61 直動(dòng)式限位開關(guān)

1—頂桿 2—彈簧 3—常閉觸點(diǎn) 4—觸點(diǎn)彈簧 5—常開觸點(diǎn)

微動(dòng)式限位開關(guān)如圖1-63所示，由推桿、彎形片狀彈簧、觸點(diǎn)系統(tǒng)以及復(fù)位彈簧組成。原始狀態(tài)下，在彎形片狀彈簧作用下，橋式觸點(diǎn)與圖中常閉觸點(diǎn)4接通，與常開觸點(diǎn)3斷開。當(dāng)推桿1碰到擋塊后，推桿向下擠壓復(fù)位彈簧5，帶動(dòng)彎形片狀彈簧2向下運(yùn)動(dòng)發(fā)生形變。彎形片狀彈簧2的反作用力推動(dòng)橋式觸點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，常閉觸點(diǎn)4斷開，常開觸點(diǎn)3閉合。當(dāng)推桿上作用力消失后，在復(fù)位彈簧5的作用下，各部件復(fù)位。微動(dòng)式限位開關(guān)主要應(yīng)用在行程比較小且作用力也很小的場(chǎng)合。

圖1-62 滾動(dòng)式限位開關(guān)

1—滾輪 2—上轉(zhuǎn)臂 3、5—彈簧 4—套架 6—壓板 7—觸點(diǎn) 8—觸點(diǎn)推桿 9—小滑輪

圖1-63 微動(dòng)式限位開關(guān)

1—推桿 2—彎形片狀彈簧 3—常開觸點(diǎn) 4—常閉觸點(diǎn) 5—復(fù)位彈簧

2.典型產(chǎn)品

目前，國(guó)產(chǎn)行程開關(guān)型號(hào)種類較多，常用直動(dòng)式限位開關(guān)有LX1、LX3及JLXK1等系列產(chǎn)品，可作為控制速度不小于0.1m/min的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程開關(guān)或變換其運(yùn)動(dòng)方向、速度用的開關(guān)。滾輪式產(chǎn)品有LX2、JLXK2等系列產(chǎn)品，在機(jī)床、機(jī)械的自動(dòng)控制、限制運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作或程序控制中有廣泛應(yīng)用。微動(dòng)式限位開關(guān)有LXW-11及JWL1等系列產(chǎn)品，這些具有微小行程、瞬時(shí)動(dòng)作的靈敏開關(guān)，廣泛地用于機(jī)械、紡織、輕工、電子儀器等各種機(jī)械設(shè)備和家用電器上作行程控制、限位保護(hù)和聯(lián)鎖等。

1.7.3 接近開關(guān)

接近開關(guān)是一種無觸點(diǎn)、非接觸式行程開關(guān)。與機(jī)械行程開關(guān)不同，它不需要外部施加機(jī)械力，而是通過與被測(cè)物體間介質(zhì)能量的變化來獲取信號(hào)。物體與之接近一定距離時(shí)就能發(fā)出電信號(hào)。非接觸式的形式很多，常見的有光電式、電感式、超聲波式等，當(dāng)然還有更多的先進(jìn)形式。接近開關(guān)的種類非常豐富，目前國(guó)產(chǎn)的接近開關(guān)主要有LJ、CJ、AB、SJ等系列。

接近開關(guān)可代替有觸點(diǎn)行程開關(guān)完成行程控制和限位控制，還可用于高速計(jì)數(shù)、測(cè)速、液面控制、零件尺寸檢測(cè)、加工程序的自動(dòng)銜接等的非接觸式控制。具有非接觸式觸發(fā)、動(dòng)作速度快、可在不同的檢測(cè)距離內(nèi)動(dòng)作、發(fā)出穩(wěn)定無脈動(dòng)的信號(hào)、穩(wěn)定可靠、壽命長(zhǎng)、重復(fù)定位精度高、極適用惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。所以，在機(jī)床、紡織、印刷、塑料等工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。其圖形符號(hào)和文字符號(hào)如圖1-64所示。

圖1-64 接近開關(guān)的圖形符號(hào)和文字符號(hào)

1.7.4 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器，主要用于各種配電裝置電路的轉(zhuǎn)換和遙控、各種控制電路的轉(zhuǎn)換、電壓表和電流表的換相測(cè)量控制及直接控制小容量三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、可逆轉(zhuǎn)換、變速等。

1.萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作原理

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)一般采用組合式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由多組相同結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)組件，疊裝而成的多回路控制電器。它由操作機(jī)構(gòu)、定位裝置、觸點(diǎn)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)軸、手柄等部件組成。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)單層結(jié)構(gòu)如圖1-65所示。

圖1-65 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)單層結(jié)構(gòu)圖

1—復(fù)位彈簧 2—凸輪 3—常開觸點(diǎn) 4—推桿 5—轉(zhuǎn)軸

觸點(diǎn)在絕緣基座內(nèi)，為雙斷點(diǎn)橋式觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸和凸輪沿圓周運(yùn)動(dòng)，由于凸輪的形狀不同，當(dāng)手柄處在不同位置時(shí)，凸輪凹槽與推桿頂部的吻合情況不同。當(dāng)凸輪凹槽與推桿相吻合時(shí)，在復(fù)位彈簧作用下，推桿頂部嵌入凸輪凹槽內(nèi)，帶動(dòng)橋式觸點(diǎn)向圓心方向運(yùn)動(dòng)，與靜觸點(diǎn)閉合。當(dāng)凸輪凹槽與推桿不吻合時(shí)，推桿受到凸輪的作用力后，向遠(yuǎn)離圓心方向運(yùn)動(dòng)，擠壓復(fù)位彈簧帶動(dòng)橋式觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與靜觸點(diǎn)斷開。手柄在不同的轉(zhuǎn)換角度時(shí)，觸點(diǎn)的開閉狀態(tài)也不同。因此，常用角度來表示萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄操作位置，如0°、45°、90°、135°等多種定位角度，手柄的操作位置不同，觸點(diǎn)的狀態(tài)也不同。

萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)的開閉狀態(tài)在電氣圖中的圖形符號(hào)如圖1-66所示。由于觸點(diǎn)的開閉與手柄的操作位置有關(guān)。因此，除了畫出圖形符號(hào)外，還需要畫出手柄操作位置與觸點(diǎn)分合狀態(tài)的關(guān)系圖，即操作圖，如圖1-67所示。

2.萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)典型產(chǎn)品

常用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW系列產(chǎn)品，產(chǎn)品種類較多。圖1-68所示為L(zhǎng)W5系列定位型轉(zhuǎn)換開關(guān)的型號(hào)。其中，用途代號(hào)種類有：Q1、Q2-直接起動(dòng)；N-可逆轉(zhuǎn)換；S-雙速電動(dòng)機(jī)變速；SN-雙速電動(dòng)機(jī)變速、可逆。LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)適用于電路中轉(zhuǎn)換電氣控制電路，也可直接控制5.5kW及以下容量三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、可逆轉(zhuǎn)換、變速等。

圖1-66 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)圖形符號(hào)

圖1-67 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)操作圖

圖1-68 LW5系列產(chǎn)品型號(hào)

1.7.5 主令控制器

主令控制器是一種用于電氣傳動(dòng)裝置中頻繁地按順序切換多個(gè)控制電路的主令電器。主令電器直接或經(jīng)過減速器與操作機(jī)構(gòu)相連，主令控制器的觸點(diǎn)根據(jù)操作機(jī)構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角按一定順序閉合或斷開。使用主令控制器可以對(duì)控制電路發(fā)布命令，與其他電路聯(lián)鎖或切換。與磁力起動(dòng)器配合對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速及轉(zhuǎn)向?qū)嵭羞h(yuǎn)距離控制，廣泛應(yīng)用于起重機(jī)、軋鋼機(jī)及各類重型機(jī)械的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中。

1.主令控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理

主令控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)相類似，一般由凸輪、觸點(diǎn)、操作機(jī)構(gòu)、齒輪減速機(jī)構(gòu)和外殼等組成，也是由一個(gè)可轉(zhuǎn)的凸輪帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。但與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)相比，主令控制器的觸點(diǎn)容量較大些，操縱換擋位也較多。主令控制器的產(chǎn)品種類較多，常用的主令控制器有LK系列，其結(jié)構(gòu)原理如圖1-69所示。在電氣圖中，主令控制器的觸點(diǎn)的圖形符號(hào)和文字符號(hào)以及操作手柄在不同位置時(shí)觸點(diǎn)的分合狀態(tài)的表示方法與萬能開關(guān)相類似，在此不再累述。

圖1-69 主令控制器結(jié)構(gòu)圖

1—凸輪塊 2—接線端子 3—靜觸點(diǎn) 4—?jiǎng)佑|點(diǎn) 5—支桿 6—轉(zhuǎn)軸 7—小輪

2.主令控制器的典型產(chǎn)品

LK系列主令控制器產(chǎn)品型號(hào)較多。其中，LK5系列主令控制器，有手動(dòng)操作、機(jī)械操作與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)三種形式的產(chǎn)品。LK5系列主令控制器適用于交流50Hz，電壓至380V及直流電壓至440V的電路中，主要用于各類型電力驅(qū)動(dòng)裝置的遙遠(yuǎn)控制，可以控制需要較多控制電路的聯(lián)鎖與轉(zhuǎn)換裝置，適用于頻繁操作任務(wù)，但它不適用于有化學(xué)活躍性、易燃?xì)怏w及充滿灰塵以及非常潮濕的場(chǎng)所。

1.7.6 羅克韋爾自動(dòng)化主令電器

1.控制按鈕

羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的控制按鈕種類較多，有Bulletin 800T/H系列、Bulletin 800F系列、800B系列及安全防爆按鈕800G、800H和800R等系列產(chǎn)品。Bulletin 800T材質(zhì)為金屬材料，Bulletin 800H材質(zhì)為塑料，防護(hù)等級(jí)均為IP66。這些控制按鈕的類型包括普通型、急停型、選擇開關(guān)型、指示燈型及觸點(diǎn)塊型。其中觸點(diǎn)塊型比較特殊，其材質(zhì)有未密封：銀觸點(diǎn)或貴金屬觸點(diǎn)；密封在玻璃管內(nèi)的鎢觸點(diǎn)或貴金屬觸點(diǎn)。防護(hù)等級(jí)為IP2X手指保護(hù)。Bulletin 800F系列是一體式控制按鈕。安全防爆系列按鈕主要是在含有易燃性氣體、液體或易燃性粉塵等特殊工業(yè)場(chǎng)合下使用。

2.安全限位開關(guān)

Bulletin 400P是羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的一款安全限位開關(guān)，具有以下特點(diǎn)：

1）Bulletin 400P是最緊湊的塑料位置安全開關(guān)。

2）可強(qiáng)制操作，強(qiáng)制斷開常閉觸點(diǎn)。

3）觸點(diǎn)類型有：速動(dòng)、緩?fù)ɑ蚓彅嘤|點(diǎn)塊。

4）1個(gè)常開和常閉觸點(diǎn)、2個(gè)常閉和1個(gè)常開觸點(diǎn)（也提供3個(gè)常閉和1個(gè)常開觸點(diǎn)及4個(gè)常閉開關(guān)）。

3.接近開關(guān)

羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的傳感器種類比較多，包括光電傳感器、接近和超聲波傳感器、電感式接近傳感器、超聲波傳感器及電容性接近傳感器等，相應(yīng)的限位開關(guān)種類也較多，有編碼器/條件感應(yīng)型開關(guān)、固態(tài)壓力、溫度和流量開關(guān)等。有大量操作類型和電路布置可供選擇，在材料輸送、包裝、電梯、自動(dòng)扶梯、剪叉式升降臺(tái)、工業(yè)車輛和拖拉機(jī)、起重機(jī)和吊車及升降門等場(chǎng)所有廣泛應(yīng)用。