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 2-3 HZ10-10/3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 2-4 HZ10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l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。l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 10A 50A； DZ10系列为大电流系列，其额定电流等级有 100 A、 250 A 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。故障现象 原因分析 排除方法手动操作低压断路器不能闭合 欠电压脱扣器无电压或线圈损坏 检查线路施加电压或更换线圈储能弹簧变形导致闭合力减小 更换储能弹簧反作用弹簧力过大 重新调整弹簧反力起动电动机时开关立即分断 过电流脱扣器整定值太小 调整整定值脱扣器某些零件损坏，如橡皮膜等损坏 更换脱扣器或损坏零件脱扣器反力弹簧断裂或脱落 更换弹簧或重新装上工作时，低压断路器温升太高触点压力过低 调整触点压力或更换弹簧触点表面过分磨损或接触不良 更换触点或清理接触面两导电零件连接螺钉松动 拧紧触点表面油污氧化 清除油污或氧化层断路器闭合后经一定时间自行分断 过电流脱扣器延时整定值不对 重新调整热元件或延时电路元件变化 更换辅助触点不通 辅助触点的动触桥卡死或脱落 拨正或重新装好动触桥辅助触点的传动杆断裂或滚轮脱落 更换传动杆或更换辅助触点触点不接触或氧化 调整触点，清理氧化膜低压断路器经常自行分断 漏电动作电流变化 送回厂家重新校正线路漏电 排除漏电原因低压开关 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l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。l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l 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。l 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。l 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。主令电器故障现象 原因分析 排除方法按下按钮时，动合触点不通 触点氧化 擦拭触点按钮受热变形，动触桥不能接触静触点 更换按钮机械机构卡死 清除按钮内杂物松开按钮时，动断触点不通 触点氧化或有污物 擦拭触点弹簧弹力不足 更换或处理弹簧按下按钮时，动断触点不断开 污物过多造成短路 擦拭清除按钮内杂物胶木烧焦形成短路 更换按钮按下按钮时，有触电感觉 接线松动，搭接在按钮外壳上 重新接线，排除搭线现象按钮内污物过多 擦洗按钮，清除污物松开按钮时，动合触点不断开 污物过多造成短路 擦洗按钮，清除污物复位弹簧弹力不足 更换或处理弹簧胶木烧焦形成短路 更换按钮按钮过热 通过按钮的电流过大 重新设计电路环境温度过高 加强散热措施指示灯电压过高 降低指示灯电压表 2-2 按钮常见故障及排除方法2行程开关主令电器n 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。n 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l 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。l 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。（ a）动合触点 （ c）复合触点（ a）动断触点图 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。故障现象 原因分析 排除方法行程开关动作后不能复位 弹力减弱 更换弹簧机械卡阻 拆卸清除长期不用油泥干涸 清洁外力长期压迫行程开关 改变设计方法杠杆偏转但触点不动作 工作行程不到 调整行程开关位置触点脱落或偏斜 修理触点系统异物卡住 清理杂物连线松脱 紧固连接线行程开关可以复位，但动断触点不闭合 触点被杂物卡住 清理杂物触点损坏 更换触点弹簧失去弹力 更换弹簧弹簧卡住 重新装配表 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l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。l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（ a）外形图 （ b）结构图 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。故障现象 原因分析 排除方法触点发热严重 被控负荷太重 减少负荷触点接触不良 擦拭触点表面触点弹簧弹力不足 更换弹簧操作时有卡滞现象 定位机构损坏 修理或更换定位机构控制器内有异物 清除异物减速机构损坏 修理减速机构接触不良 凸轮磨损严重 更换凸轮触点氧化 清除氧化层动触点弹簧弹力不足 更换弹簧表 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n 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