工程机械常用控制电器简介（一）
一、熔断器
熔断器因其结构简单、使用方便、工作可靠、价格低廉而广泛用于对电网和设备的保护。
当电路过载或发生短路时,它能自动地切断电路,从而保护线路和设备的安全。
工程机械应用的熔断器主要有玻璃管式、插片式、螺旋式几种。
玻璃管式熔断器的管内焊有一根熔丝,它连接在玻璃管两头的金属帽上。
插片式熔断器又分为两种,一种是由金属插脚、熔丝(连接在两个插脚上)、透明塑料套组成;另一种是在绝缘插片上绕上含铁络铅的铜丝(插片上有活动插接柱)制作而成。
螺旋式熔断器(以RLl系列为例)由瓷帽、瓷套、熔芯、接线柱、瓷座等组成。
熔断器应根据其类型、额定电压和电流来选用,而所选的类型则是由线路的使用要求和安装条件决定。
一般要求：熔断器的额定电压≥线路的工作电压；额定电流≥熔体的额定电流,通常照明电路上负载熔体的额定电流≥电路的工作电流;用于电动机保护的熔断器,因考虑到电动机启动时出现的冲击电流,故熔体的额定电流约等于电动机额定电流的1.5~2.5倍,对于多台电动机由同一熔断器保护时,熔体的额定电流通常由经验公式计算,即熔体额定电流约等于其中容量最大的一台电动机的额定电流的1.5~2.5倍，再加上其余各电动机额定电流的总和。
二、断路器
断路器也叫断电器,由一双金属片连接两个触点,双金属片由两种膨胀系数不同的金属片结合而成, 当电路发生过流或短路时,双金属片上流过的电流增大,使其发热而弯曲,触点因而断开,即自动切断电路中的电流,从而保护电路和用电设备免受损坏。
断路器断开后不会自动复位,需人工按下复位按钮才能复位。
选用断路器时,其额定电流(安)值应等于或稍大于该电路中所用电器的总
功率(瓦)除以电源的电压(伏)。
三、开关
开关主要用于控制设备的主电路和分支电路,按其作用范围区分,常用的有以下几类。
1.蓄电池电源开关
常见的有锁头式和刀式两种,用于工程机械和汽车主电路(不频繁)的手动接通或分断,它一般串接在蓄电池(负极)与机体接地端之间。
锁头式开关主要由锁帽、锁心、钥匙、接线柱等组成;刀式开关由于柄、触刀、刀座、接线柱、底板固定座等组成。
2.点火开关
用于接通工程机械或汽车的电源,以启动发动机。
其结构与锁头开关基本相同,但挡位较多,各挡的功能及工作状态见表1。
表1
表中：O表示该接柱有电,O-O表示该两个接柱接通;Ⅱ挡为启动挡;Ⅲ挡为予热挡；B为蓄电池输入端;ACC为电源输出端；BR为蓄电池继电器接柱;R为预热系统电源接柱;C为启动电源输入端。
3.辅助开关
辅助开关包括灯光开关、空调开关、刮雨器开关等,其种类较多,常见的为推拉式、翘板式、
组合式3种。
组合式开关结构较紧凑,对机上的前灯、后灯、转向信号灯、示宽灯、刮雨器等,均可通过组合开关手柄上的不同挡位来进行控制,操作简便。
4.监测保护开关
此类开关用于监测机器的运行状况，主要有温度开关、压力开关和液位开关。
温度开关用于对机器冷却液温度和某些油温的监测与保护;压力开关用于对机器的气压、油压的监测与保护,液位开关主要用于监测发动机冷却液的液位(或机油油位),主要由浮子、传感器、接线柱或结束插头等组成,当液位(或油位)低于规定值时,浮子下降并与传感器脱离,报警灯即闪烁,蜂呜器鸣响,以提示操作人员。
5.自动开关
自动开关又称自动空气断路器,能自动切断故障线路,对机器在过载、短路、失压时起到保护作用。
在工程机械上,它主要用于以三相异步电动机为动力源的机器上,如沥青混凝土搅拌设备。
自动开关的结构包括触头系统、灭弧装置、操作机构、保护装置等。
自动开关上每一极的触头又由主触头、弧触头、副触头并联组成。
主触头连通额定电流;弧触头用于减小电弧对主触头的损坏;副触头也称附加触头,起替补弧触头的作用。
灭弧装置的作用是熄灭电弧,以免造成拉弧引起相间短路或烧坏触头。
保护装置上备有过流脱扣器和欠压脱扣器等。
自动开关的工作原理如图1所示:在自正常情况下,过流脱扣器5的衔铁释放时,脱扣器的顶杆7被脱扣器的弹簧6拉动,使顶杆7向下运动,触头杆8被锁钩3扣住,触点2闭合;当电流过大时,顶杆7在衔铁的性用下向上运动,锁钩3被顶开,触点2受弹簧l的作用迅速断开,切断电路。
图1自动开关
1、6、9弹簧 2.触点 3.锁钩 4.施压脱扣器 5.过流脱扣器7.顶杆8.触头杆
失压脱扣器4在正常电压下,其衔铁向下运动,锁钩不脱扣;如线围失压,衔铁无吸力,锁钩3在脱扣器弹簧9的作用下被顶开,触点2断开,电路即被切断。
自动开关的选择要根据电路的额定电压、额定电流、保护要求和类型来选用,通常有如下几种情况：自动开关的额定电压≥线路额定电压;自动开关的额定电流≥负载工作电流;自动开关的失压脱扣器的额定电压=线路额定电压;过流脱扣器的整定电流＝所控制负载的额定电流;自动开关的极限通断电流≥去电路最大短路电流。
6.万能转换开关
万能转换开关又称手动转换开关或转换控制开关,是一种可以同时控制多条电路的手动开关,用于 5.5KW以下电动机的直接启动、正反转控制、双速电动机的变速等。
此类开关由手柄和几个触点盒组成,每个触点盒中有两对触点,当转动手柄时,通过连杆和凸轮带动触点闭合或断开,由于各触点的原始位置不同,因此即使手柄在同一位置,各触点的开闭情况也不一样。
万能转换开关控制三相异步电动机正反转的接线图和其相应的转换开关触点如图
2和表2所示。
图2万能转换开关控制异步电动机正反转接线图
注：X表示触点闭合
当手柄处在“停止”位置时,各触点全部断开,电动机处于停止状态;若将手柄推向“正转”位置时, 触点l-2、3-4、7-8、9一l0即接通,电动机作正向转动(假设三相电源相序为A、B、C);若将手柄推向“反转”位置时,触点l-2、3-4、5-6和l l-l2即接通(电动机相序变为A、C、B),电动机作反向转动。
必须注意的是,当手柄从正转位置转换到反转位置或作相反的位置转换时,都必须先让电动机停下来,然后再改变转向启动。
四、主令电器
主令电器用于闭合、控制线路,以发布命令或作程序控制。
在工程机械上应用较多的主要有以下3 种：
1.按钮开关
按钮开关常用来接通或断开低电压、小电流的控制电路,若与接触器相配合可远距离的控制电动机,并具有互锁、联锁保护功用。
按钮开关的结构如图3所示。
当接下按钮帽l时,动触点3分离常闭静触点4,并与常开静触点5接合; 当手指松开按钮帽时,动触点3即恢复原位。
按扭开关应根据触点数、使用场合、按钮帽的颜色来选择。
一般绿色的的按钮帽用于启动按钮, 红色的用作停止按钮。
图4按钮开关结构图
1.按钮冒
2.复位弹簧
3.动触点
4.常闭静触点
5.常开静触点
2.行程开关
行程开关又称限位开关,可根据运动部件的位置要求来切换电路。
在工程机械上常用来控制
部件的运动方向、行程的长短及位置保护,如铲臂的提升、限位,铲斗、铲刀的限位、空挡启动等。
行程开关按结构和工作原理区分为按钮式(直动式)、旋转式(滚动式)和微动式3种。
行程开关是有触点开关,工作时由挡块与行程开关的滚轮或触杆碰撞,使触点接通或断开,图4为LXl9系列行程开关结构简图。
当外力压下顶杆l时,使弹簧4的弹力改变为向上的方向,动触头6与常闭静触头7分开, 并与常开静触头5接合;外力消除后,复位弹簧8使顶杆向上运动、动触头6与常闭静触头7接合,恢复原状。
图4行程开关(LX19K型)结构简图
1.顶杆
2.外壳
3.常开触头板
4.触头弹簧
5.常开静触头
6.动触头
7.常闭静触头
8.复位弹簧
9.常闭触头板
对行程开关型号的选择,须根据机器的运动工况和位置对开关的要求及触点的数目要求来选定。
3.接近开关
接近开关为没有触点的电子开关,按其工作原理可分为高频振荡型、电容型、感应电桥型、永久磁铁型、霍尔效应型等多种。
其中,以高频振荡型最为常用,它由振荡器、晶体管开关器、输出器组成。
当运动的物体靠近开关的感应部位时,接近开关的输出状态(电平)便发生变化,开关输出信号,达到控制行程的作用。
其作用原理如图5所示。
当机械金属物体(多为铁磁件)接近感应头(振荡器线圈磁场)时,由于该物体内部产生涡流损耗,使振荡回路等效电阻增大,能量消耗增加,
振荡线路参数因而发生改变,使振荡减弱直至终止,晶体管开关电路立即输出控制信号。
图5接近开关作用原理方框图
接近开关可以代替行程开关,可用于检测运动物体的位置，也可用于检测旋转体的转速，具有定位精度高、操作频率高、工作稳定可靠、耐冲击振动、动作速度等优点，在自动控制系统中广泛应用于快速自动计数、传动装置限位、位移控制，还可以用于保护装置。