设备控制技术-常用低压电器

1）控制按钮： 控制按钮由按钮帽 1 、复位弹簧 2 、桥式触头 3 、4 、5 和外壳等组成，通常做成复合式，即具有动合触点和动断触点，其结 构示意图见下图所示。
控制铵钮的种类很多，指示 灯式按钮内可装入信号灯显示信号；紧急式按 钮装有蘑菇形钮帽，以便于紧急操作；旋钮式按钮用于扭动旋钮来进行操作。 常见按钮的外形如下图所示：
2 ．按操作方式不同，可将低压电器分为自动电器和手动电 器。 • 通过电器本身参数变化或外来信号（如电、磁、光、热等） 自动完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称 为自动电器。常用的自动电器有接触器、继电器等。 • 通过人力直接操作来完成接通、分断、起动、反向和停止 等动作的电器称为手动电器。常用的手动电器有刀开关、 转换开关和主令电器等。 3 ．按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器 • 电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，如接触器、 各类电磁式继电器等。非电量控制电器的工作是靠外力或 某种非电量的变化而动作的电器，如行程开关、速度继电 器等。
6.控制及信息处理单元 将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、 加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令， 控制整个系统有目的地运行。 一般由计算机、可编程序控制器（PLC）、数控装置以及逻辑电路、 A/D与D/A转换、I/O（输入/输出）接口和计算机外部设备等组成。 7.接口 是控制系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的联接界 面，具有对信号进行变换、放大及传递的功能。
第一章 常用低压电器
第一节 低压电器概述
第二节 刀开关及主令电器 第三节 保护电器 第四节 交流接触器
第五节 继电器
第一节 低压电器概述
一、定义： 所谓低压电器是指工作在交流电压 1200V 、直 流电压 1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压 电器。 二、分类： 1、按用途和控制对象不同，可将低压电器分为配电电器 和控制电器。（重点） 用于电能的输送和分配的电器称为低压配电电器，这 类电器包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。 用于各种控制电路和控制系统的电器称为控制电器， 这类电器包括接触器、起动器和各种控制继电器等。
封闭式负荷开关
二、主令电器
1.定义：主令电器是一种专门发布命令、直接或通过电磁式电器间
接作用于控制电路的电器。常用来控制电力拖动系统中电动机的起动、 停车、调速及制动等。
2.分类：控制按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、主令开
关，主令控制器等。 1）控制按钮： 控制按钮由按钮帽 1 、复位弹簧 2 、桥式触头 3 、 4 、5 和外壳等组成，通常做成复合式，即具有动合触点和动断触点， 其结构示意图见下图所示。Leabharlann 四、机械设备控制的技术体系
1.相关学科
机械学：包括机械设计、机械制造、机械动力学等。
电子学：包括电工学、数字电路、模拟电路、电机、电 器等。 微电子学：包括微处理机及接口技术、计算机科学、 CAD/CAM技术及软件技术等。 控制论：包括经典控制和现代控制理论。
2.相关技术
1）检测传感技术 为提高产品的性能，扩展功能，通常需对机械设备进行实时控制、监 视、安全检查等，以提高其自动化和智能化的程度，这些都要通过检 测传感技术手段来实现。 2）信息处理技术 信息处理技术通常是指信息的输入、交换、运算、存储和输出等技术。 它包括计算机及外围设备、微处理机及可编程序控制器（PLC）、接 口技术。 3）自动控制技术 自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、 校正、补偿、示教再现、检索等技术。自动控制技术能协调机械、电 器各部分来正确地完成动作过程，因此在控制系统中起到很重要的作 用。
行程开关实物图
行程开关结构图
行程开关的型号含义和电气符号如下图所示。
型号含义
电气符号
3）接近开关： • 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，就 使其输出一个电信号。 • 接近开关包括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心的电感线圈， 只能用于检测金属体。振荡器在感应头表面产生一个交变磁场，当金 属块接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡的能量，使振荡减 弱以至停振，因而存在振荡和停振两种信号，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。
•
为了消除交流电磁铁产生的振动和噪声 ，在铁心的端面开一小槽， 在槽内嵌入铜制短路环，如下图所示。
• 2 ．触点系统 触头是电器的执行部分，起接通和分断电路的作用。 触头主要有两种结构形式：桥式触头和指形触头，具体如下图所示。
第二节 刀开关及主令电器
一、刀开关
定义：刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而 使用又较广泛的一种低压电器. 作用：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不 频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。
控制按钮的型号含义和电气符号如下图所示。
1 型号含义 2 电气符号
2）行程开关又称位置开关或限位开关。它的作用与按钮相同，只是其触点的动 作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡铁碰撞其滚轮使触 头动作来实现接通或分断电路的。 行程开关的结构分为 3 个部分：操作机构、触头系统和外壳，行程开关的 外形及结构如下图所示。
三、 低压电器的基本结构
电磁式低压电器大都有两个主要组成部分，即：感测部分──电磁 机构和执行部分──触头系统。
1 ．电磁机构 • 电磁机构的主要作用是将电 磁能量转换成机械能量，带动触 头动作，从而完成接通或分断电 路的功能。 • 电磁机构由吸引线圈、铁心 和衔铁 3 个基本部分组成。 • 常用的电磁机构如图所示， 可分为 3 种形式。
4.伺服传动技术 伺服传动包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置。这部分相当 于人的手足，它直接执行各种有关的操作。 5.精密机械技术 在机电一体化产品中，对机械本体和机械技术本身都提出了新的要求。 这种要求的核心就是精密机械技术，要求机械机构减轻质量、缩小体 积、提高刚性、提高精度、改善性能、提高可靠性。 6.系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统的观点和方法，将总体 分解成若干功能单元，找出能完成各个功能的技术方案，再将各个功 能与技术方案组合成方案组合成方案组进行分析、评价、优选的综合 应用技术。
文字符号
QS
图形符号
QS FU
刀开关的符号
带熔断器刀开关符号
刀开关的结构
绝缘底板
接线端子
操动
• 主要由操作手柄、 触刀、静触座和绝 缘底板构成。 • 按触刀的极数可分 为单极、双极和三 极；
静触座
动触刀
HK型开启式负荷开关
• HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶盖瓷底刀开关，由于它 结构简单、价格便宜、使用维修方便，故得到广泛应用。 该开关主要用作电气照明电路和电热电路、小容量电动机 电路的不频繁控制开关，也可用作分支电路的配电开关。 • 此刀开关由熔丝、触刀、触点座和底座组成。此种刀开关 装有熔丝，可起短路保护作用。 • 注意事项：1.此刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装 或平装，以避免由于重力自动下落而引起误动合闸。2.接 线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸 后闸刀和熔丝均与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止 可能发生的意外事故。
•
按吸引线圈所通电流性质的不同，电磁铁可分为直流电磁铁和交 流电磁铁。 • 直流电磁铁由于通入的是直流电，其铁心不发热，只有线圈发热， 因此线圈与铁心接触以利散热，线圈做成无骨架、高而薄的瘦高型， 以改善线圈自身散热。铁心和衔铁由软钢和工程纯铁制成。 • 交流电磁铁由于通入的是交流电，铁心中存在磁滞损耗和涡流损 耗，线圈和铁心都发热，所以交流电磁铁的吸引线圈有骨架，使铁心 与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖形，以利于铁心和线圈的散热。 铁心用硅钢片叠加而成，以减小涡流。 • 当线圈中通以直流电时，气隙磁感应强度不变， 直流电磁铁的 电磁吸力 为恒值。当线圈中通以交流电时，磁感应强度为交变量， 交流电磁铁的电磁吸力 F 在 0 （最小值）～ F m （最大值）之间 变化，其吸力曲线如下图所示。在一个周期内，当电磁吸力的瞬时值 大于反力时，衔铁吸合；当电磁吸力的瞬时值小于反力时，衔铁释放。 所以电源电压每变化一个周期，电磁铁吸合两次、释放两次，使电磁 机构产生剧烈的振动和噪声，因而不能正常工作。
五、机械设备控制技术的发展前景
向高精度、高效率、高性能、智能化、小型化、轻型 化、多功能、向系统化、复合集成化方向发展。
六、机械设备控制的技术、经济和社会效益
提高精度、增强功能、节约能源、降低消耗、降低成 本、提高安全性、可靠性。
课程目的及课程学习方法
• 目的：通过本门课的学习，能够掌握现代机电设备常用的 控制与执行装置，控制方法。 • 学习方法：本课程学习的对象比较多，有电机、电气控制 系统、PLC、液压与气压传动。大家在学习的过程中要结 合以前学过的知识，才能更好的掌握本课程。本课程学习 的对象都是面向实际生产设备的，大家要理论与实际相结 合，加深掌握程度，锻炼解决实际问题的能力。
• 在20世纪的20年代至30年代，借助继电器、接触器、按钮、行程开 关等组成继电器—接触器控制系统，实现对机械设备的起动、停止、 有级调速等控制。 • 20世纪40年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一 种闭环反馈系统，当输出量与给定量发生偏差时就自动调整，系统的 控制精度、快速性都有了提高。 • 20世纪60年代出现了晶体管—晶闸管控制，发展到70年代成为集成 电路放大器—晶闸管控制。 • 在20世纪的60年代出现了一种能够根据需要，方便地改变控制系统， 而又远比计算机系统结构简单、价格低廉的自动化装置——顺序控制 器。 • 随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，进一步 推动了数控系统的发展，因此产生了自动编程系统（APS）、计算机 数控系统（CNC）、计算机群控系统（DNC）和柔性制造系统 （FMS）。