电气控制与工程第七章-开关器件及其应用课件.ppt
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- 电气控制 工程 第七 开关 器件 及其 应用 课件
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1、a)行程开关c)脚踏开关b)转换开关图7-0 各种开关器件7.1操控器件7.1.1按钮l按钮是一种手动可自复位的主令电器。其结构简单,用途广泛,是手动和自动控制设备的重要元件。按钮由以下几部分组成:标牌、按钮帽、触点单元,如图71所示。1.标牌标牌l标牌用来标明按钮在电路中功能。例如:标牌可标明“启动”、“停止”、“上下”、“ON/OFF”、“复位运行”。红色字体常用来表示“停止”、“OFF”、“急停”等;其他的功能都用黑底白字。触点标牌按钮帽图71按钮的组成7.1.1按钮2.按钮帽按钮帽l按钮帽按操作方式可分为按下、推上或旋转等。按钮帽可以有多种颜色、形状和尺寸。红色的按钮帽常用于“停止”、
2、“OFF”回路中;绿色的按钮帽常用于“ON”、“启动”回路;黄色的按钮帽用于“手动干预”和“复位”回路。标准的按钮帽主要包括平钮式、半保护式、凸钮式、蘑菇头式、旋钮式和钥匙式等。不同的按钮帽适用于不同的应用场合,如图72所示。图72 按钮帽 平钮式 蘑菇头式 钥匙式半保护式旋钮式2.2.按钮帽按钮帽(1)平钮式:平钮式有一个与按钮帽齐平的保护环,常用于需要防止误操作的场合。(2)半保护式:半保护式的保护环低于按钮帽表面,常用于既要防止误操作,又要便于戴手套的操作者进行操作的场合。(3)凸钮式:凸钮式常用于一些不影响安全的场合,例如开启照明电路等。(4)蘑菇头式:蘑菇头式按钮帽通常尺寸较大、颜色
3、明显,任意角度都操作方便。常用于急停、电机紧急停止、阀门紧急关闭等。3.3.触点单元触点单元l触点单元分为常开触点和常闭触点,也可以是既有常开也有常闭的复合式触点。常开式触点在按钮帽按下后接通电路,通常用于“启动”和“ON”功能;常闭触点在按钮帽按下后断开电路,通常用于“停止”和“OFF”功能。如图73所示。触点单元操作员 1常开 1常闭 1常开1常闭图73 触点单元2常开2常闭7.1.1按钮l按钮安装在按钮盒或操作台上,按钮盒或操作台能保护触点,能避免灰尘、水汽、腐蚀性液体的侵蚀。按钮盒或操作台的外形尺寸多样,表面开孔,安装条件必须符合国家的有关标准。组合式按钮盒如图74所示。图74 组合式
4、按钮盒7.1.1按钮l按钮在操作台面上的位置必须便于操作且符合安全规则。按钮还经常用于环境恶劣场合,例如有灰尘、油污、高振动、有腐蚀性物质、温度湿度超标或其他的危害因素存在的场合,对于在这些场合使用的按钮必须选用有特殊防护措施的元件。4.4.按钮的电气符号和型号含义按钮的电气符号和型号含义设计序号 常开触点个数常闭触点个数K-开启式S-防水式J-紧急式X-旋钮式 L A -图7-5 按钮的电气符号和型号含义 常开 常闭 复合式 a)电气符号b)型号含义 5.5.按钮的颜色含义按钮的颜色含义颜 色含 义举 例红处理事故紧急停机扑灭燃烧“停止”或“断电”正常停机停止一台或多台电动机装置的局部停机切
5、断一个开关带有“停止”或“断电”功能的复位绿“启动”或“通电”正常启动启动一台或多台电动机装置的局部启动接通一个开关装置(投入运行)黄参与防止意外情况参予抑制反常的状态避免不需要的变化(事故)蓝上述颜色未包含的任何指定用意凡红、黄和绿色未包含的用意,皆可用蓝色黑、灰、白无特定用意除单功能的“停止”或“断电”按钮外的任何功能6.6.按钮的维护和故障处理按钮的维护和故障处理按钮的日常检查和维护内容有:l检查按钮的安装位置是否妥当,要求各按钮之间的距离不能小于50mm。l检查接线是否牢固,对于使用于振动场合的按钮,要定期紧固螺丝。l对用于环境较差的按钮,要定期清理,以防故障。l检查触头的磨损程度和弹
6、簧是否失效,检查是否有炭化现象的按钮,如情况严重,应及时更换。l按钮的常见故障和处理方法如表72所示。表72 按钮常见故障和处理方法序序 号号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1按钮有触电的感觉(1)按钮的防护金属外壳与连接导线接触(2)按钮帽的缝隙充满金属屑,使其与导电部分形成回路(1)检查按钮内连接导线(2)清扫按钮2停止按钮失灵,不能断开电路(1)接线错误(2)线头松动或搭在一起(3)金属屑过多使常闭触头短路(4)胶木烧焦短路(1)重新接线(2)检查接线(3)清扫按钮(4)更换按钮3按下停止按钮,再按启动按钮,被控电器不动作(1)停止按钮的复位弹簧损坏(2
7、)按钮接触不良(1)更换复位弹簧(2)清理按钮触头7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关是旋转式、多档位、多触点的主令电器,我国常用的转换开关有HZ5、HZ10、HZ15系列和LW系列等,外形如图76所示。图76 转换开关7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关可以是多位置的,但是以两位和三位转换开关居多。两位转换开关是二选一的电气元件,如图77所示的加热控制电路中的“手动”和“自动”选择。当转换开关档位转向“手动”的位置时,手动按钮可以控制加热接触器接通或断开;当档位转向“自动”的位置时,加热接触器由温度开关控制。两位开关通常用于选择“ON/OFF”、“左右”、“手动自动”、“
8、快慢”、“运行停止”、“正转反转”和“点动运行”等。图77两位转换开关的加热控制线路7.1.27.1.2转换开关转换开关l三位转换开关是三选一的电气元件。例如,加热控制电路中的“手动”、“自动”和“停止”选择。只要开关打在“停止”位,即使误操作了手动或自动加热开关,也不会使接触器得电,减少了误动作的发生。三位开关通常用于选择“手动停止自动”、“加热停止冷却”、“前进停止后退”、“点动停止运行”等等,如图78所示。图78三位转换开关的加热控制线路7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关的触点接通位置可以用真值表或图形符号表示。如表73所示,在真值表里每对触点用“12”等字母表示,每个手柄位
9、置用角度表示。真值表写在开关的附近,要明确的表示出每对触点在每个位置的情况。表中“”表示在此位置此对触点接通,“O”表示在此位置触点断开。图79 三位转换开关电气符号触点手柄位置左450右4512OO34OO表73 三位转换开关真值表表74 转换开关常见故障和处理方法序号序号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1外部连接点放电、烧灼或断路(1)开关固定螺栓松动(2)旋转操作过于频繁(3)导线连接处松动(1)拧紧螺栓(2)适当减少操作次数(3)处理导线连接处,压紧螺丝2接点位置改变,控制失灵开关内部轴上的弹簧松软或断裂更换弹簧3内部触头起弧或烧灼(1)开关动静触头接
10、触不良(2)负载过重(1)修正触头表面(2)减轻负载或更换大一级的开关4开关漏电或炸裂使用环境恶劣,受潮汽或导电介质的侵入。改善环境,加强维护7.1.3 操纵杆l常见的操纵杆如图711所示。操纵杆从中心到上下、左右共有8个运动方向,对应8个可选位置,如图712所示。最常用的操纵杆一般为四个可选方向。操纵杆可以方便操作人员边观察被控物体,边用一只手进行多方向操作。图711 操纵杆位 置触 点1-23-45-67-8上OOO下OOO左OOO右OOO触点位置三位两位四位八位 操纵杆表75 操纵杆真值表图712 操纵杆的触点位置7.1.3 操纵杆l例如在操作起重机时,操作员必须观察物体的同时,用操纵杆
11、来进行“上下左右停止”的操作,十分方便。如图713所示,控制左右移动电机的接触器KM1、KM2,和控制上下移动电机的接触器KM3、KM4,共用一个操纵杆SA控制,能够保证每次只有单个电机的一个运动方向得电,避免误操作。操纵杆的触点接通位置可以用在图形符号上打实心圆点的办法表示,也可以用真值表的方式来表示,如表75所示。图13 操纵杆控制起重机线路图7.1.4 脚踏开关l脚踏开关常用于需要附加控制点或者操作者手部还要进行其他操作的场合。例如,缝纫机、钻床、车床等。常见的脚踏开关如图714所示。两位脚踏开关有足尖位和停止位两个位置。三位脚踏开关有足尖位停止位足跟位。停止位均使用弹簧复位,脚踏开关的
12、电气符号如图715所示。图714 脚踏开关图715 两位三位脚踏开关第七章 开关器件及其应用7.2 限位开关(行程开关)7.2 限位开关(行程开关)l当有物体碰到限位开关的操动头以后,开关内的触点发生动作,以控制其运动方向或位置。限位开关主要用于检测运动物体是否达到某一位置,也称行程开关,是主令电器。多数限位开关有一个常开触点和一个常闭触点。常用来控制机械设备的“启动”、“停止”、“前进”、“后退”、“低速高速”等。如图716所示。被检物体 限位开关图716 限位开关撞铁限位开关7.2 限位开关(行程开关)l限位开关在日常生活中的应用例子有:冰箱门上的门控灯开关、微波炉门上的安全开关(防止微波
13、外泄)和洗衣机上的衣物放置平衡检测开关等。在汽车上,控制车门打开时自动开灯的开关,车窗升降行程限位开关等。在工业生产上,机械行程限位用的开关,顺序操作控制用的开关,检测和监控移动物体位置用的开关,安全保护用的开关等。7.2.1限位开关的分类l限位开关按照其操动头的不同可分为摆杆式、叉杆式、直动式和摇杆式,如图717所示。小型限位开关的操动头是固定不可更换的,大型限位开关的操动头可以更换。摆杆式 叉杆式 直动式 摇杆式限位开关可更换操动头图717 限位开关的多种操动头操动头可调节7.2.1限位开关的分类l摆杆式行程开关在操动头末端装有降低磨损的滚轮,其检测臂长度可调节,通常被检物体只能从固定方向
14、向限位开关运动,典型应用如传送带上的物品检测。l叉杆式限位开关有两个操动臂,通常被检物体可以从两个方向推动限位开关动作,典型应用如磨床的往复运动行程检测。l直动式限位开关检测行程很短,被检物体的运动方向与限位开关相对。常用于超行程限位检测,如铣床和车床的工作面行程检测。l摇杆式行程开关几乎可以检测各个位移方向的物体,操动臂长度可调节,常用于需要进行各个方向检测的场合,如机械手等。7.2.2 限位开关的安装 l限位开关的安装位置与被检物体的运动方向要相配合,且不能超行程使用。按照国家标准GB14048.5-2001,限位开关的安装如图718所示,如果操动头的行程过小则触点无动作,行程过大则会损坏
15、触点。l图中 a操动头的预行程l b触头元件的预行程l c要求提供足够的最小开距l d触头元件的超行程l bcd触头元件的总行程l abcde操动头的总行程 图718行程开关的安装7.2.2 限位开关的安装l在使用时,触点额定电压、额定电流和极性必须符合生产厂家的说明书中的要求。当其负载电流超过触点的额定电流时,应使用继电器过渡。为减小电弧,每组触点在得电和断电的时候极性应保持一致,如图719所示。当触点间极性相反时,会在触点间产生电弧,当电弧过大时,会很快损坏行程开关的触点,增加了成本和维护工作量。图719 限位开关的极性触点极性相同,连接正确触点极性相反,产生电弧,连接错误+_+7.2.2
16、 限位开关的安装l某些场合可以使用厂家推荐的凸轮附件,凸轮可以使操动头缓放,减少滚轮反跳和磨损,提高重复精度,如图720所示。正确正确错误错误错误错误正确正确图720限位开关的凸轮附件 缓放摆杆式 凸轮防止反跳直动式7.2.2 限位开关的安装l直动式限位开关不允许超行程使用,如果检测过程有可能超行程的话,应选用摆杆式行程开关,摆杆式限位开关行程较长。在可能超行程时应安装挡板保护限位开关,如图721所示。错误错误正确正确超行程时开关不会损坏超行程时开关会损坏挡板超行程时开关不会损坏图721 限位开关的超行程情况限位开关限位开关超行程时开关会损坏正确正确错误错误操作人可能碰到限位开关挡板避免误动作
17、正确正确错误错误正确正确错误错误撞铁开关处于安全位置正确正确错误错误撞铁开关距热源近开关距热源远图722 正确安装限位开关钢屑会污染开关限位开关不要安装在容易引起人为误操作的位置,也不要安装在温度、湿度过高的场合,还要避免安装在有破坏因素的场合,如图722所示。设计序号 滚轮数常开数常闭数 JLXK -(a)直动式行程开关示意图(b)微动式行程开关示意图SQSQ滚轮弓型弹簧弹簧触点转杆(c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图图形符号图形符号图723 限位开关的电气符号和型号含义 7.2.3限位开关的电气符号和型号含义7.2.4限位开关的日常维护和故障处理限位开关的日常检查和维护内容有:l检查限位
18、开关是否适合使用的环境。若环境恶劣,应选用带防护措施的开关。l检查安装是否牢固,螺丝是否松动。l定期清洁油污灰尘。l经常检查限位开关动作是否灵活可靠。l检查接线螺丝是否牢固。l检查撞铁是否作用力过大,或行程超长。限位开关的常见故障和处理方法如表76所示。表76 限位开关常见故障和处理方法序序 号号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1限位开关控制失灵(1)安装不当,行程超长或作用力过大(2)安装螺丝松动(3)开关损坏,或有污物使机械卡阻(4)触点接触不良(1)调整安装(2)及时紧固螺丝(3)修复或更换行程开关(4)清洁触点2限位开关不能复位(1)同第1条第3项(2
19、)弹簧弹力减弱(3)长期不用,行程开关机械卡阻(4)撞铁长期压迫行程开关,使弹簧失去弹性(1)同第1条第3项(2)更换弹簧(3)用汽油或煤油清洗限位开关,加干油润滑(4)改变设计,不要使限位开关长期受压3限位开关可以复位,但是触点不能正常工作(1)触点损坏(2)同第1条第4项(3)弹簧失去弹性(4)弹簧卡住(1)更换触点(2)同第1条第4项(3)更换弹簧(4)清除杂物,重新装配4操动杆偏转,但触点不动作(1)工作行程不足(2)机械卡阻(3)触点变形损坏(4)接线松脱(1)调整行程开关或撞铁位置(2)清除杂物,加干油润滑(3)修理、更换触点(4)紧固接线螺丝第七章 开关器件及其应用7.3 物位开
20、关、压力开关、温度开关、流量开关7.3.1物位开关 在很多工业应用中需要检测和控制容器内的物料位置。物位开关可以用来检测液体和固体(一般不能检测气体)的物位。1.如何正确的选择物位开关:如何正确的选择物位开关:选择物位开关应考虑下面诸因素:l震荡:液面震荡会使触点频繁接通;l腐蚀性:选用不锈钢、铜质或塑料等材料制成的物位开关,避免被物料腐蚀;1.1.如何正确的选择物位开关:如何正确的选择物位开关:l密度:每种固体的密度是一定的,不同的电容性物位开关只能检测一定密度的材料;l物理状态:温度不同,物料的物理状态也不同,所以在选用物位开关时应与使用温度对应;l粘滞性:粘滞性的物料长时间处于固定的位置
21、,会使物位开关被粘住;l导电性:电导型物位开关是依靠金属探针浸没在导电液体里来检测物位的;l磨损:在物料研磨性高的场合应使用非接触的物位开关。不同型号的物位开关其检测距离、检测方式、触点形式均不同,在选用时应根据应用实际情况、成本、使用寿命等因素从多方面考虑。2 2物位开关的分类物位开关的分类 物位开关根据据检测原理不同可分为机械式、磁式、电导式、电容式、微波式、超声波式等。(1)机械式物位开关l机械式物位开关是最常用的检测液位的开关元件,它使用浮子随液位变化来检测液位高度,当液位到达设定点后,开关触点动作。此种液位开关只适合在无明显波浪的场合使用,不适用于油漆等粘滞性物料。如图724所示,使
22、用两个液位开关分别用于检测高、低液位,控制水泵的启停。泵图724液位开关控制水泵出口液位过高报警液位过高溢流入口高低液位开关罐2 2物位开关的分类物位开关的分类(2)磁性物位开关 磁性物位开关由浮子、移动磁铁、干簧开关组成。浮子内安装有永久磁铁随液位升降,在需要控制的液位高度处安装有干簧开关,当浮子到达干簧开关处时,在磁场的作用下,干簧开关触点闭合。如图725所示,多液位开关控制泵的自动启、停。图725 磁性物位开关控制液位报警器真空密封的干簧开关永久磁铁浮子控制器中液位 高液位 低液位泵触点磁场2 2物位开关的分类物位开关的分类(3)电导式物位开关l电导式液位开关是利用液体的导电性来进行液位
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