2.2.1 低压手动电器
对电动机和生产机械实现控制和保护的电工设备叫作控制电器,控制电器的种类很多,按其动作方式可以分为手动控制电器和自动控制电器两种:手动控制电器的动作是由工作人员手动操纵的,如刀开关、组合开关、按钮等;自动控制电器的动作是根据指令、信号或某个物理量的变化自动进行的,且电器在完成接通后,其断开、启动、反转等动作都是自动完成的,如中间继电器、交流接触器等。按照工作电压等级的不同又分为高压电器和低压电器,通常情况下,高压电器是指交流电压1 000 V(或直流电压1 500 V)及以上的电路中使用的电器,低压电器是指额定电压1 000 V(或直流电压1 500 V)及以下的电路中使用的电器,机床电气控制线路中使用的电器多数属于低压电器。低压电器是电力拖动自动控制系统的基本组成元件,常用的低压电器主要有刀开关、按钮、继电器、接触器等。下面对几种常用的低压电器做简要介绍。
1.刀开关
刀开关又称闸刀开关,是最简单的手动控制电器,一般用于不频繁操作的低压电路中,用作接通和切断电源,或用来将电路与电源隔离,有时也用来控制小容量电动机的直接启动和停机。刀开关在额定电压下工作时,其工作电流不能超过额定值。
根据刀的极数和操作方式,刀开关可分为单极、双极和三极,常用的三极刀开关长期允许通过的电流有100 A、200 A、400 A、600 A和1 000 A五种。目前生产的产品型号有HD(单投)和HS(双投)等系列。刀开关通常由静触点、动触点、灭弧装置、操作手柄和绝缘底板等结构组成。图2.2.1所示为三极刀开关的外观图;图2.2.2所示为刀开关的图形符号。
图2.2.1 三极刀开关的外观图
图2.2.2 刀开关的图形符号
(a)单极;(b)双极;(c)三极
低压手动电器
选择刀开关时,主要的参数有额定电压、额定电流、电源种类、设备容量及使用场合等。特别需要注意的是,刀开关的额定电流应大于所控制的最大负荷电流。同时,刀开关在安装时,注意手柄要向上(即把柄向上合为接通电源、向下拉为断开电源),不得倒装。
2.组合开关
组合开关又称转换开关,实质上是一种特殊的刀开关,只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直于安装面的平面内向上或向下转动,而转换开关的操作手柄则是在平行于其安装面的平面内向左或向右转动。它具有多触头、多位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等特点。
组合开关多用在机床电气控制线路中,一般被作为电源引入的开关,可以用它来直接启动或停止小功率电动机或使电动机启动、停止、正反转等,局部照明电路也常用它来控制。组合开关由装在同一转轴上的多个单极旋转开关叠装在一起组成的,具体结构有操作手柄、弹簧、绝缘杆、动触片和静触片等,如图2.2.3所示。
图2.2.3 组合开关
(a)实物图;(b)结构图
组合开关有单极、双极、三极、四极几种,额定持续电流有10 A、25 A、60 A、100 A等多种。选择使用时,可以根据相应的控制要求、工作电流及工作电压等进行。
3.按钮
按钮又称控制按钮或按钮开关,常用来接通或断开控制电路(电流较小),从而达到控制电动机或其他电气设备运行的目的。
按钮主要是由按钮帽、复位弹簧、动触头、按钮盒等部分组成的,其结构原理图及实物图如图2.2.4所示。图2.2.4(a)中,有动断触点和动合触点。所谓动断触点是指在按钮未按下前,触点是闭合的(即常态下为闭合的,故动断触点又称为常闭触点),按下按钮后常闭触点断开,切断了电路;动合触点在按钮未被按下前,触点是断开的(即常态下为断开的,故动合触点又称为常开触点),按下按钮后常开触点闭合,接通电路。需要强调的是:对于复合按钮,按钮按下时,动断触点首先断开,动合触点才会闭合;按钮松开时,依靠复位弹簧的作用,动合触点首先断开,动断触点后闭合,恢复到原来的位置。
图2.2.4 按钮
(a)结构图;(b)实物图
1—按钮帽;2—复位弹簧;3—动触头;4—动断触点;5—动合触点
按钮按操作方式不同可分为:带锁定按动式(无自动复位功能)、不带锁定按动式和旋转式三种。常见的按钮主要用作急停按钮、启动按钮、停止按钮、组合按钮(键盘)、点动按钮、复位按钮等。工程应用中,有时也通过按钮帽的颜色来区分按钮的功能,表2.2.1所示为按钮帽颜色和对应的功能。按钮是一种电气主控元件,电气符号为SB,图2.2.5所示为按钮的图形符号。
表2.2.1 按钮帽颜色和对应的功能
图2.2.5 按钮的图形符号
(a)常开按钮;(b)常闭按钮;(c)复合按钮
在实际应用中,也可根据需要组合成多组动合和动断触点,构成一种积木式按钮——多联按钮,如把两个按钮组合成“启动”和“停止”的双联按钮,如图2.2.5(c)所示的复合按钮即为双联按钮。切记,同一个按钮的动合和动断触点不能同时用作启动和停止电动机。