第二章新型低壓電器簡(jiǎn)介-2013-12-26

1、現(xiàn)代低壓電器及控制現(xiàn)代低壓電器及控制上海大學(xué)上海大學(xué)新型低壓電器簡(jiǎn)介接近開關(guān)接近開關(guān)1電子式軟啟動(dòng)器電子式軟啟動(dòng)器2可編程通用邏輯控制繼電器可編程通用邏輯控制繼電器3固體繼電器固體繼電器4接近開關(guān)無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān)，功能是某物體與之接近達(dá)到一定無(wú)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(dòng)作信號(hào)距離是就發(fā)出動(dòng)作信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 接近開關(guān)與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲接近開關(guān)與被測(cè)物不接觸、不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長(zhǎng)勞損傷、工作壽命長(zhǎng); ; 響應(yīng)快響應(yīng)快; ; 無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)噪聲無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)噪聲; ; 防潮、防塵、防爆性能較好防潮、防塵、防爆性能較好; ; 輸

2、出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便；輸出信號(hào)負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。接近開關(guān)v多數(shù)接近開關(guān)具有較大的負(fù)載能力，能直接驅(qū)動(dòng)中間繼電器。v接近開關(guān)的觸點(diǎn)一般不用來(lái)帶動(dòng)力，電流0.5-1A左右，最好通過(guò)接觸器或固態(tài)繼電器帶負(fù)載。接近開關(guān)可感知非磁性物體可感知非磁性物體：電容式、光電式、微波：電容式、光電式、微波式、超聲波式式、超聲波式不可感知非磁性物體不可感知非磁性物體：電感式、霍爾式：電感式、霍爾式接近開關(guān)額定動(dòng)作距離額定動(dòng)作距離: :開關(guān)剛好動(dòng)作時(shí)感辨頭與檢測(cè)體之開關(guān)剛好動(dòng)作時(shí)感辨頭與檢測(cè)體之間的距離；

3、間的距離；工作距離：在實(shí)際使用中被設(shè)定的安裝距離；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(cè)量時(shí)被測(cè)物體每次接近時(shí)的動(dòng)作重復(fù)精度：多次測(cè)量時(shí)被測(cè)物體每次接近時(shí)的動(dòng)作距離是否一致的指標(biāo)。距離是否一致的指標(biāo)。操作頻率：每秒最高操作次數(shù)；操作頻率：每秒最高操作次數(shù)；復(fù)位行程：開關(guān)從動(dòng)作到復(fù)位的位移距離；復(fù)位行程：開關(guān)從動(dòng)作到復(fù)位的位移距離；技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) 接近開關(guān)電感式接近開關(guān)原理電感式接近開關(guān)原理 接近開關(guān)德國(guó)西門子公司產(chǎn)品德國(guó)西門子公司產(chǎn)品 電感式電感式性能非?？煽浚貜?fù)精性能非?？煽浚貜?fù)精度極高，具有很長(zhǎng)的工度極高，具有很長(zhǎng)的工作壽命作壽命工作距離工作距離0.6 75 mm具

4、有圓柱型和方形設(shè)計(jì)具有圓柱型和方形設(shè)計(jì) IP68防護(hù)等級(jí)，適用于苛刻環(huán)境條件防護(hù)等級(jí)，適用于苛刻環(huán)境條件可用于潛在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中可用于潛在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中 接近開關(guān)識(shí)別斷裂的鉆頭識(shí)別斷裂的鉆頭 檢查速度和方向檢查速度和方向識(shí)別閥的位置識(shí)別閥的位置 識(shí)別罐和蓋子識(shí)別罐和蓋子 接近開關(guān)超聲波式超聲波式德國(guó)西門子公司產(chǎn)品德國(guó)西門子公司產(chǎn)品 檢測(cè)不同材料、外形、顏色或濃度的物體，具有極佳檢測(cè)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。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(cè)量尺寸測(cè)量 材料堆積高度測(cè)量材料堆積高度測(cè)量接近開關(guān)接近開關(guān)接近

5、開關(guān)接近開關(guān)光電式光電式德國(guó)西門子公司產(chǎn)品德國(guó)西門子公司產(chǎn)品 防護(hù)等級(jí)防護(hù)等級(jí)IP68 感應(yīng)范圍可調(diào)感應(yīng)范圍可調(diào)快速準(zhǔn)確，即使是長(zhǎng)距離，也表現(xiàn)出高性能快速準(zhǔn)確，即使是長(zhǎng)距離，也表現(xiàn)出高性能結(jié)構(gòu)小巧，外殼緊湊，小型傳感器結(jié)構(gòu)小巧，外殼緊湊，小型傳感器(K20/K21)即使在極小空即使在極小空間也可進(jìn)行可靠測(cè)量間也可進(jìn)行可靠測(cè)量 接近開關(guān)檢測(cè)不同顏色檢測(cè)不同顏色使用光纖導(dǎo)體使用光纖導(dǎo)體 后向反射型后向反射型 直通光束直通光束接近開關(guān)日本歐姆龍公司產(chǎn)品日本歐姆龍公司產(chǎn)品 電感式電感式電容式電容式超聲波式超聲波式電子式軟起動(dòng)器 是一種集電機(jī)是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多軟停車、輕載節(jié)

6、能和多種保護(hù)功能于一體種保護(hù)功能于一體的新的新穎電機(jī)控制裝置。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)晶三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路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)。運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)晶閘管的晶閘管的導(dǎo)通角導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的，使被控電機(jī)的輸入電壓輸入電壓按不同的要求而變按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。電子式軟起動(dòng)器v本實(shí)用新型涉及一種交流電機(jī)固態(tài)節(jié)能起動(dòng)器，其特征在于設(shè)計(jì)一個(gè)恒流軟起動(dòng)器。其由反相電路、負(fù)載電阻和恒流軟起動(dòng)器組成。它插接在電流取樣器和電平調(diào)節(jié)器

7、之間，將交流電機(jī)的起動(dòng)電流從電流取樣器取得作為恒流軟起動(dòng)的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c起動(dòng)負(fù)載有關(guān)的直流電平信號(hào)送至電平調(diào)節(jié)器后至比較器，輸出一個(gè)反映電機(jī)起動(dòng)負(fù)載大小的電流信號(hào)，使電機(jī)的起動(dòng)電流為一恒定值，且可根據(jù)負(fù)載特性來(lái)設(shè)定。該裝置減少了電機(jī)的起動(dòng)沖擊電流，保護(hù)晶閘管不易受損，同時(shí)該裝置具有電機(jī)輕載節(jié)能之功能。 電子式軟起動(dòng)器v晶閘管習(xí)慣上稱可控硅(整流元件)，英文名為Silicon Controlled Rectifier， 簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)功系統(tǒng)，隨動(dòng)系統(tǒng)和

8、無(wú)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(gè)電極：陽(yáng)極A、陰極C、控制極（門極）G。電子式軟起動(dòng)器v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(shí)，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(gè)正向電壓時(shí)，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)管壓降很?。?V左右），這時(shí)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(méi)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(yáng)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(guò)零和進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)

9、通, 必須重加控制信號(hào)。電子式軟起動(dòng)器v 二、雙向控制開關(guān)晶閘管應(yīng)用于交流電路控制時(shí)，如圖所示，采用兩個(gè)器件反并聯(lián)，以保證電流能夠沿正反兩個(gè)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(gè)，使電路大大簡(jiǎn)化，其特性如下：控制極G上無(wú)信號(hào)，A1，A2之間呈高阻抗，管子截止。V1.5V時(shí)，不論極性如何，便可利用G觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。v A1A2工作于交流電時(shí)，當(dāng)每一半周交替時(shí)，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(guò)零，可能反向電壓超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓，使管子反向?qū)āＫ砸蠊茏幽軌虺惺苓@種反向電壓，而且一般要加上RC吸收回路。A1，

10、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(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。過(guò)去其觸發(fā)脈沖一般都用硬件電路產(chǎn)生。故檢測(cè)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)?？梢岳密浖a(chǎn)生觸發(fā)脈沖。 電子式軟起動(dòng)器 工作原理示意圖工作原理示意圖工作原理工作原理控制三相反并聯(lián)晶閘管控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端電壓從零開始，按預(yù)設(shè)電壓從零開始，按預(yù)設(shè)的函數(shù)關(guān)系逐漸上升，的函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直到達(dá)到要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)直到達(dá)到要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩電子式軟起動(dòng)器 斜坡恒流升壓起動(dòng)斜坡恒流升壓起動(dòng)脈沖階躍起動(dòng)脈沖階躍起動(dòng)適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載起動(dòng)適用于風(fēng)機(jī)、泵

11、類負(fù)載起動(dòng) 適用于重載起動(dòng)適用于重載起動(dòng) v軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式：v1）斜坡恒流軟啟動(dòng)v啟動(dòng)初始階段,啟動(dòng)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(dòng)完畢。啟動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)時(shí)間短。一般啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的5% 90%之間調(diào)整,啟動(dòng)時(shí)間可在230 s之間調(diào)整。該啟動(dòng)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(dòng)方式（井下6 kV高壓排水泵采用該啟動(dòng)方式）v2.脈沖恒流啟動(dòng)。在啟動(dòng)初始階段,晶閘管在很短時(shí)間內(nèi)以較大電流導(dǎo)通一定時(shí)間后下降,再按原設(shè)定速率上升,進(jìn)入恒流啟動(dòng),其特性曲線如圖1b所示。這種啟動(dòng)方式適用于

12、需要沖擊轉(zhuǎn)矩助推方能正常啟動(dòng)的重載場(chǎng)合。電子式軟起動(dòng)器 電流上升速率可調(diào)電流上升速率可調(diào)不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響減速軟?？刂?，停車時(shí)間根據(jù)需要調(diào)整減速軟停控制，停車時(shí)間根據(jù)需要調(diào)整節(jié)能功能節(jié)能功能制動(dòng)功能制動(dòng)功能可編程通用邏輯控制繼電器 樓梯照明、室外照明、遮樓梯照明、室外照明、遮陽(yáng)篷、百葉窗、商店櫥窗陽(yáng)篷、百葉窗、商店櫥窗照明等照明等門控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、門控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、雨水泵雨水泵 用于溫室中的特殊控制系統(tǒng)、控制信號(hào)的處理用于溫室中的特殊控制系統(tǒng)、控制信號(hào)的處理, ,實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)機(jī)器和工藝的分布式本地控制。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(hào)用于

13、小型機(jī)械不帶操作面板和顯示單元的特殊型號(hào)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。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v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v用于溫室中的特殊控制系統(tǒng)、控制信號(hào)的處理以及通過(guò)連接通訊模塊（如 ASi 模塊）實(shí)現(xiàn)的機(jī)器和工藝的分布式本地控制。可編程通用邏輯控制繼電器 通過(guò)集成的通過(guò)集成的8種基本功能和種基本功能和31種特殊功能可替種特殊功能可替代繼電器、接觸器等開關(guān)電器代繼電器、接觸器等開關(guān)電器輸出能力大，阻性負(fù)載輸出能力大，阻性負(fù)載10A，感性負(fù)載，感性負(fù)載

14、3A有很好的抗振性和電磁兼容性有很好的抗振性和電磁兼容性參數(shù)顯示、設(shè)置方便參數(shù)顯示、設(shè)置方便具備通訊能力的具備通訊能力的LOGO型號(hào)可作為型號(hào)可作為AS-i網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)遠(yuǎn)程的一個(gè)遠(yuǎn)程I/O使用使用可編程通用邏輯控制繼電器 固體繼電器SSR(Solid State Relay），），是由是由微電微電子電路，分立電子器子電路，分立電子器件，電力電子功率器件，電力電子功率器件件組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。組成的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。用用隔離器件隔離器件實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了控控制端制端與與負(fù)載端負(fù)載端的隔離。的隔離。環(huán)氧樹脂灌封型環(huán)氧樹脂灌封型塑封型塑封型金屬殼全密封型金屬殼全密封型固體繼電器分類分類1 1、按切換負(fù)載性質(zhì)分、

15、按切換負(fù)載性質(zhì)分直流和交流兩種。直流和交流兩種。2 2、按工作性質(zhì)分、按工作性質(zhì)分直流輸入直流輸入- -交流輸出型、直流輸交流輸出型、直流輸入入- -直流輸出型、交流輸入直流輸出型、交流輸入- -交流輸出型、交流輸入交流輸出型、交流輸入- -直流輸出型。直流輸出型。3 3、按輸入與輸出的隔離分、按輸入與輸出的隔離分光電隔離（其中包括光光電隔離（其中包括光電耦合和光控晶閘管等）和干簧繼電器隔離。電耦合和光控晶閘管等）和干簧繼電器隔離。4 4、按過(guò)零功能及控制方式分、按過(guò)零功能及控制方式分電壓過(guò)零、電流過(guò)零、電壓過(guò)零、電流過(guò)零、非過(guò)零型交流非過(guò)零型交流SSRSSR。5 5、按封裝結(jié)構(gòu)分、按封裝結(jié)構(gòu)

16、分塑封型、金屬殼全密封型、環(huán)氧塑封型、金屬殼全密封型、環(huán)氧樹脂灌封型和無(wú)定型封裝型。樹脂灌封型和無(wú)定型封裝型。 固體繼電器具有電壓過(guò)零功能的固體繼電器工作原理圖具有電壓過(guò)零功能的固體繼電器工作原理圖 隔離隔離零電壓檢測(cè)零電壓檢測(cè)開啟開啟VS2VS2P固體繼電器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、高壽命，高可靠，、高壽命，高可靠，SSR為為沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零部件沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零部件，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的零部件，能在沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的零部件，能在高沖擊、振動(dòng)高沖擊、振動(dòng)的環(huán)境下工作。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、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(dòng)功率低可與大多數(shù)邏輯器的輸

17、入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)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(dòng)器。集成電路兼容，不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)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、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。換速度可從幾毫秒至幾微秒。4、電磁干擾小。、電磁干擾小。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器在零電壓大多數(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)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。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，、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，因此因此不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離不能實(shí)現(xiàn)理想的電隔離。3、功耗和發(fā)熱量也大功耗和發(fā)熱量也大，大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)，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。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、電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，工作，如不采取有效措施，工作可靠性低。可靠性低。5、固態(tài)繼電器對(duì)過(guò)載有較大的敏感性固態(tài)繼電器對(duì)過(guò)載有較大的敏感性，必須用快速，必須用快速熔斷器或熔斷器或RC阻尼電