第二节 主令电器

【内容提要】

主令电器是用作接通或断开控制电路，以发出指令或作程序控制的开关电器。常用的主令电器有按钮、位置开关、万能转换开关、主令控制器、接近开关和光电开关等。

【课堂讲解】

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。在低压控制电路中，用于发布手动控制指令。

控制按钮是由控制按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳组成，其结构如图1-1所示。按钮在外力作用下，首先断开动断（也称常闭）触点，然后接通动合（也称常开）触点。复位时，动合触点先断开，动断触点后闭合。按钮的图形及文字符号如图1-2所示，SB是文字符号。

图1-1 按钮结构示意图

图1-2按钮的图形及文字符号

目前按钮应用较多的产品有LA18、LA19、LA20、LA25和LAY3等系列。其中LA25系列为通用型按钮的更新换代产品，采用组合式结构，可根据需要任意组合其触点数目，最多可组合6个单元，LAY3系列是根据德国西门子公司技术标准生产的产品，规格品种齐全，其结构形式有按钮式、紧急式、钥匙式和旋转式等。图1-3为常见按钮外形，1-4为按钮型号说明。K-开启式，S-防水式，J-紧急式，X-旋钮式，H-保护式，F-防腐式， Y-钥匙式，D-带灯按钮。

图1-3 按钮实物外形图

图1-4 按钮型号说明

随着计算机技术的不断发展，控制按钮又派生出用于计算机系统的弱电按钮新产品，如SJL系列弱电按钮，具有体积小和操作灵敏等特点。

按钮选择的主要依据是使用场所，确定所需要的触点数量、种类及颜色。按钮使用时应注意触点间的清洁，防止油污、杂质进入而造成短路或接触不良等事故的发生，在高温下使用的按钮应加紧固垫圈或在接线柱螺钉处加绝缘套管。带指示灯的按钮不宜长时间通电，应设法降低指示灯电压以延长其使用寿命；应根据工作状态指示需要和工作情况要求来选择按钮或指示灯的颜色。如启动按钮可选白、灰或黑色，优先选用白色，也可选用绿色；急停按钮应选用红色；停止按钮可选用黑色、灰或白色，优先用黑色，也可选用红色。根据控制电路的需要选择按钮的数量，如单联钮、双联钮和三联钮。

二、行程开关

行程开关用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的撞块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械中，用于控制其行程、进行终端的限位保护等。其图形符号如图1-5所示，文字符号为SQ。

图1-5 行程开关图形符号

行程开关种类很多，按结构分类有直动式、滚动式、微动式和组合式。

1．直动式行程开关

其结构原理如图1-6所示，其动作原理与按钮相同，但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，因此不宜用于速度低于0.4m/min的场合。其实物如图1-7所示。

图1-6 直动式行程开关

1-推杆2-弹簧3-动触点4-静触点

图1-7 直动式行程开关实物

2．滚轮式行程开关

其结构原理如图1-8所示，当被控机械上的撞块从右撞击带有滚轮的撞杆时，上转臂转向左边，横板右边被压下，触点迅速动作。当运动机械返回时，在弹簧的作用下，各部分复位。

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，双滚轮行程开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可简化电路。滚轮式行程开关实物如图1-9所示。常用的有LAX-11系列产品。

图1-8 滚轮式行程开关

1-滚轮2-上转臂3、5、11-弹簧4-套架6-滑轮7-压板8、9-触点10-模板

图1-9 滚轮式行程开关实物

3．微动式行程开关

其结构原理如图1-10所示，行程开关可按下列要求选用：

①根据应用场合及控制对象选择种类；

②根据安装环境选择种类；

③根据机械电路的额定电压和电流选择系列；

④根据机械位置开关的传力与位移关系选择合适的操作形式。

使用行程开关时安装位置要准确牢固，若在运动部件上安装，接线应有套管保护，使用时应定期检查，防止接触不良或接线松脱造成误动作。

图1-10 微动式行程开关

1-推杆2-弹簧3-压缩弹簧4-静触点5-动触点

三、接近开关

接近式位置开关是一种非接触式的位置开关，简称接近开关，它由感应头、高频振荡器、放大器和外壳组成。当运动部件与接近开关的感应头接近时，接近开关能输出一个电信号实现控制。

接近开关分为电感式和电容式两种。

电感式接近开关的感应头是一个具有铁氧体磁芯的电感线圈，只能用于检测金属。它的振荡器在感应头表面产生一个交变磁场，当有金属接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱以致停振，因而产生振荡和停振两种信号，再经整形放大器转换成二进制的开关信号，从而起到“开”、“关”的控制作用。

电容式接近开关的感应头是一个圆形平板电极，与振荡电路的地线形成一个分布电容。当有导体或其他介质接近感应头时，其电容量增大而使振荡器停振，经整形放大器输出电信号，从而起到“开”、“关”的控制作用。电容式接近开关既能检测金属，又能检测非金属。

图1-11 LXJ0型电路原理图

常用的电感式接近开关型号有LXJ0、LJ1、LJ2等系列，电容式接近开关型号有LXJ15、TC等系列。图1-11所示为LXJ0型接近开关原理图，图中L为磁头的电感，与电容器C3、C4组成了电容三点式振荡电路。正常情况下，晶体管VT1在振荡状态，晶体管VT2导通，使集电极电位降低，VT3基极电流减小，其集电极电位上升，通过R5对VT2起正反馈，加速了VT2的导通和VT3的截止，继电器KA的线圈无电流通过，因此开关不动作。当金属物体接近线圈时，则在金属体内产生涡流，此涡流将减小原振荡电路的品质因数Q值，使之停振。此时VT2的基极无交流信号，VT2在R5的作用下加速截止，VT3迅速导通，继电器KA线圈有电流通过，继电器KA动作。其常闭触点断开，常开触点闭合。

图1-12 接近开关实物

使用接近开关时应注意选配合适的有触点继电器作为输出电器，同时应注意温度对其定位精度的影响。图1-12为接近开关实物。

四、红外线光电开关

红外线光电开关有反射式和对射式两种。反射式光电开关是利用物体对光电开关发射出的红外线反射回去，由光电开关接收，从而判断是否有物体存在，如有物体存在，光电开关接收到红外线，其触点动作，反之其触点复位。对射式光电开关是由分离的发射器和接收器组成，当无遮挡物时，接收器收到发射器发出的红外线，其触点动作；当有物体挡住时，接收器便接收不到红外线，其触点复位。

光电开关的用途已远远超出一般行程控制和限位保护，可用于高速计数、测速、液面控制、检测物体的存在及检测零件尺寸等许多场合。

五、万能转换开关

万能转换开关是一种多挡式、控制多电路的主令电器。万能转换开关主要用于各种控制电路的转换，如电压表、电流表的换相测量控制，配电装置电路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直流控制小容量电动机的启动、调速和换向等。图1-13所示为万能转换开关单层的结构示意图。

图1-13 万能转换开关单层结构示意图

图1-14 万能转换开关图形符号

万能转换开关的常用产品有LW5和LW6系列，LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量电动机；LW6系列只能控制2.2kW及以下的小容量电动机。万能转换开关用于可逆运行控制时，只能在电动机停止后才允许反向启动。LW5系列万能转换开关按手柄的操作方式可分为自复式和自定位式两种。所谓自复式是指用手拨动手柄于某一挡位，手松开后，手柄自动返回原位；自定位式则是指手柄被置于某挡位时，不会自动返回原位而停在该挡位。

万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。不同型号的万能转换开关的手柄有不同的触点，其图形符号如图1-14所示。由于其触点的分合状态与操作手柄的位置有关，因此，在电路图中除画出触点图形符号外，还应画出操作手柄与触点分合状态的关系。图中当万能转换开关打向左45°时，触点1-2、3-4、5-6闭合，触点7-8断开；打向0°时，只有触点5-6闭合；打向右45°时，触点7-8闭合，其余断开。图1-15为万能转换开关实物。

图1-15 万能转换开关实物图

六、主令控制器

主令控制器是一种可对电路进行频繁接通和分断的电器。通过对它的操作，可以对控制电路发布命令，与其他电路连锁或切换。主令控制器常配合磁力启动器对绕线转子异步电动机的启动、制动、调速及换向实现远距离控制，广泛用于各类起重机械的搬动控制系统中。

主令控制器一般由外壳、触点、凸轮、转轴等组成，与万能转换开关相比，它的触点量大，操纵挡位也较多。主令控制器是由一块可转动的凸轮带动触点动作的。

常用的主令控制器有LK5和LK6系列，其中LK5系列有直接手动操作、带减速器的机械操作与电动机驱动三种形式。LK6系列是由同步电动机和齿轮减速器组成定时元件，由此元件按规定的时间顺序，周期性地分合电路。

控制电路中，主令控制器触点的图形符号及操作手柄在不同位置时触点分合状态的表示方法与万能转换开关相似。

从结构上讲，主令控制器分为两类：一类是凸轮可调式主令控制器，一类是凸轮固定式主令的控制器。

其他主令电器还有如脚踏开关、倒顺开关、紧急开关、钮子开关等。