第二章 新型低壓電器簡介-2013-12-26

現(xiàn)代低壓電器及控制上海大學(xué)新型低壓電器簡介接近開關(guān)1電子式軟啟動器2可編程通用邏輯控制繼電器3固體繼電器4接近開關(guān)無觸點(diǎn)行程開關(guān)，功能是某物體與之接近達(dá)到一定距離是就發(fā)出動作信號優(yōu)點(diǎn)：接近開關(guān)與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長;響應(yīng)快;無觸點(diǎn)、無火花、無噪聲;防潮、防塵、防爆性能較好;輸出信號負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便；

缺點(diǎn)：觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時易燒毀。接近開關(guān)多數(shù)接近開關(guān)具有較大的負(fù)載能力，能直接驅(qū)動中間繼電器。接近開關(guān)的觸點(diǎn)一般不用來帶動力，電流0.5-1A左右，最好通過接觸器或固態(tài)繼電器帶負(fù)載。接近開關(guān)可感知非磁性物體：電容式、光電式、微波式、超聲波式不可感知非磁性物體：電感式、霍爾式接近開關(guān)額定動作距離:開關(guān)剛好動作時感辨頭與檢測體之間的距離；工作距離：在實(shí)際使用中被設(shè)定的安裝距離；重復(fù)精度：多次測量時被測物體每次接近時的動作距離是否一致的指標(biāo)。操作頻率：每秒最高操作次數(shù)；復(fù)位行程：開關(guān)從動作到復(fù)位的位移距離；技術(shù)指標(biāo)接近開關(guān)電感式接近開關(guān)原理接近開關(guān)德國西門子公司產(chǎn)品電感式性能非?？煽浚貜?fù)精度極高，具有很長的工作壽命工作距離0.6~75mm具有圓柱型和方形設(shè)計(jì)

IP68防護(hù)等級，適用于苛刻環(huán)境條件可用于潛在爆炸危險的環(huán)境中

接近開關(guān)識別斷裂的鉆頭

檢查速度和方向識別閥的位置

識別罐和蓋子

接近開關(guān)超聲波式德國西門子公司產(chǎn)品

檢測不同材料、外形、顏色或濃度的物體，具有極佳的精確性、靈活性和可靠性。其應(yīng)用范圍非常廣泛。接近開關(guān)尺寸測量材料堆積高度測量接近開關(guān)接近開關(guān)接近開關(guān)接近開關(guān)光電式德國西門子公司產(chǎn)品防護(hù)等級IP68感應(yīng)范圍可調(diào)快速準(zhǔn)確，即使是長距離，也表現(xiàn)出高性能結(jié)構(gòu)小巧，外殼緊湊，小型傳感器(K20/K21)即使在極小空間也可進(jìn)行可靠測量接近開關(guān)檢測不同顏色使用光纖導(dǎo)體后向反射型直通光束接近開關(guān)日本歐姆龍公司產(chǎn)品電感式電容式超聲波式電子式軟起動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。電子式軟起動器本實(shí)用新型涉及一種交流電機(jī)固態(tài)節(jié)能起動器，其特征在于設(shè)計(jì)一個恒流軟起動器。其由反相電路、負(fù)載電阻和恒流軟起動器組成。它插接在電流取樣器和電平調(diào)節(jié)器之間，將交流電機(jī)的起動電流從電流取樣器取得作為恒流軟起動的控制信號，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c起動負(fù)載有關(guān)的直流電平信號送至電平調(diào)節(jié)器后至比較器，輸出一個反映電機(jī)起動負(fù)載大小的電流信號，使電機(jī)的起動電流為一恒定值，且可根據(jù)負(fù)載特性來設(shè)定。該裝置減少了電機(jī)的起動沖擊電流，保護(hù)晶閘管不易受損，同時該裝置具有電機(jī)輕載節(jié)能之功能。電子式軟起動器晶閘管習(xí)慣上稱可控硅(整流元件)，英文名為SiliconControlledRectifier，簡寫為SCR.這是一種大功率的半導(dǎo)體器件。它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?又有可以控制的開關(guān)作用.利用它可用較小的功率控制較大的功率。在交、直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)功系統(tǒng)，隨動系統(tǒng)和無觸點(diǎn)開關(guān)等方面均獲得廣泛的應(yīng)用。如圖所示，它的外部有三個電極：陽極A、陰極C、控制極（門極）G。

電子式軟起動器與二極管不同的是當(dāng)兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向電流阻斷狀態(tài)；當(dāng)加上正向電壓，且控制極上（與陰極間）也加上一個正向電壓時，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，這時管壓降很?。?V左右），這時即使控制電壓消失仍能保持導(dǎo)通狀態(tài)。所以控制電壓沒有必要一直存在。通常采用脈沖形式,以降低觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力。要切斷負(fù)載電流,只有使陽極電流減小到維持電流以下,或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過零和進(jìn)入負(fù)半周時，自動關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)通,必須重加控制信號。

電子式軟起動器二、雙向控制開關(guān)

晶閘管應(yīng)用于交流電路控制時，如圖所示，采用兩個器件反并聯(lián)，以保證電流能夠沿正反兩個方向流通。如果把兩只反并聯(lián)的SCR制作在同一塊硅片上，便構(gòu)成雙向可控硅，控制極共用一個，使電路大大簡化，其特性如下：

控制極G上無信號，A1，A2之間呈高阻抗，管子截止。

V>1.5V時，不論極性如何，便可利用G觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。

A1A2工作于交流電時，當(dāng)每一半周交替時，純電阻負(fù)載一般能夠恢復(fù)截止；但在感性負(fù)載情況下，電流相位落后于電壓。電流過零，可能反向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓，使管子反向?qū)?。所以要求管子能夠承受這種反向電壓，而且一般要加上RC吸收回路。

A1，A2可以調(diào)換使用，觸發(fā)極性可正可負(fù)，但觸發(fā)電流有差異。

雙向可控硅經(jīng)常用做交流電調(diào)壓,調(diào)功，調(diào)溫和無觸點(diǎn)開關(guān)。過去其觸發(fā)脈沖一般都用硬件電路產(chǎn)生。故檢測和控制都不夠靈活，而在單片機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)中則經(jīng)常可以利用軟件產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。

電子式軟起動器工作原理示意圖工作原理控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端電壓從零開始，按預(yù)設(shè)的函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直到達(dá)到要求的起動轉(zhuǎn)矩電子式軟起動器斜坡恒流升壓起動脈沖階躍起動適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載起動適用于重載起動軟啟動器的啟動方式：1）斜坡恒流軟啟動啟動初始階段,啟動電流按設(shè)定的上升速率（斜率）逐漸增大,到達(dá)設(shè)定值后,保持恒流狀態(tài)直至啟動完畢。啟動電流的上升率可根據(jù)負(fù)載需要進(jìn)行調(diào)整,電流上升速率高,則啟動轉(zhuǎn)矩大,啟動時間短。一般啟動轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的5%～90%之間調(diào)整,啟動時間可在2～30s之間調(diào)整。該啟動方式適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載,是實(shí)際應(yīng)用最多的軟啟動方式（井下6kV高壓排水泵采用該啟動方式）2.脈沖恒流啟動。在啟動初始階段,晶閘管在很短時間內(nèi)以較大電流導(dǎo)通一定時間后下降,再按原設(shè)定速率上升,進(jìn)入恒流啟動,其特性曲線如圖1b所示。這種啟動方式適用于需要沖擊轉(zhuǎn)矩助推方能正常啟動的重載場合。電子式軟起動器電流上升速率可調(diào)不受電網(wǎng)電壓波動影響減速軟?？刂?，停車時間根據(jù)需要調(diào)整節(jié)能功能制動功能可編程通用邏輯控制繼電器樓梯照明、室外照明、遮陽篷、百葉窗、商店櫥窗照明等門控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、雨水泵用于溫室中的特殊控制系統(tǒng)、控制信號的處理,實(shí)現(xiàn)機(jī)器和工藝的分布式本地控制。不帶操作面板和顯示單元的特殊型號用于小型機(jī)械設(shè)備、電氣裝置、控制柜及安裝工程等一系列應(yīng)用。可編程通用邏輯控制繼電器輸出能力大，阻性負(fù)載10A，感性負(fù)載3A，可以直接連接小型發(fā)電機(jī)、電磁閥、照明設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備用于溫室中的特殊控制系統(tǒng)、控制信號的處理以及通過連接通訊模塊（如AS—i模塊）實(shí)現(xiàn)的機(jī)器和工藝的分布式本地控制?？删幊掏ㄓ眠壿嬁刂评^電器通過集成的8種基本功能和31種特殊功能可替代繼電器、接觸器等開關(guān)電器輸出能力大，阻性負(fù)載10A，感性負(fù)載3A有很好的抗振性和電磁兼容性參數(shù)顯示、設(shè)置方便具備通訊能力的LOGO型號可作為AS-i網(wǎng)絡(luò)的一個遠(yuǎn)程I/O使用可編程通用邏輯控制繼電器固體繼電器SSR(SolidStateRelay），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。環(huán)氧樹脂灌封型塑封型金屬殼全密封型固體繼電器分類1、按切換負(fù)載性質(zhì)分—直流和交流兩種。2、按工作性質(zhì)分—直流輸入-交流輸出型、直流輸入-直流輸出型、交流輸入-交流輸出型、交流輸入-直流輸出型。3、按輸入與輸出的隔離分—光電隔離（其中包括光電耦合和光控晶閘管等）和干簧繼電器隔離。4、按過零功能及控制方式分—電壓過零、電流過零、非過零型交流SSR。5、按封裝結(jié)構(gòu)分—塑封型、金屬殼全密封型、環(huán)氧樹脂灌封型和無定型封裝型。

固體繼電器具有電壓過零功能的固體繼電器工作原理圖隔離零電壓檢測開啟VS2P固體繼電器優(yōu)點(diǎn)1、高壽命，高可靠，SSR為沒有運(yùn)動的機(jī)械零部件，沒有運(yùn)動的零部件，能在高沖擊、振動的環(huán)境下工作。2、靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好。固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容，不需加緩沖器或驅(qū)動器。3、快速轉(zhuǎn)換。固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。4、電磁干擾小。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。固體繼電器1、導(dǎo)通后的管壓降大。2、半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。3、功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同容量的電磁繼電器，成本也較高。4、電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，工作可靠性低。5、固態(tài)繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進(jìn)行過流保護(hù)。缺點(diǎn)習(xí)題接近開關(guān)與被測物

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產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命

。以下接近開關(guān)哪些能感知非磁性物體，哪些不能？霍爾式、電容式、光電式、電感式、微