第二章 新型低压电器简介-2013-12-26

1、现代低压电器及控制现代低压电器及控制上海大学上海大学新型低压电器简介接近开关接近开关1电子式软启动器电子式软启动器2可编程通用逻辑控制继电器可编程通用逻辑控制继电器3固体继电器固体继电器4接近开关无触点行程开关，功能是某物体与之接近达到一定无触点行程开关，功能是某物体与之接近达到一定距离是就发出动作信号距离是就发出动作信号优点：优点： 接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲接近开关与被测物不接触、不会产生机械磨损和疲劳损伤、工作寿命长劳损伤、工作寿命长; ; 响应快响应快; ; 无触点、无火花、无噪声无触点、无火花、无噪声; ; 防潮、防尘、防爆性能较好防潮、防尘、防爆性能较好; ; 输

2、出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便；输出信号负载能力强、体积小、安装、调整方便； 缺点：缺点：触点容量较小、输出短路时易烧毁触点容量较小、输出短路时易烧毁。接近开关v多数接近开关具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器。v接近开关的触点一般不用来带动力，电流0.5-1A左右，最好通过接触器或固态继电器带负载。接近开关可感知非磁性物体可感知非磁性物体：电容式、光电式、微波：电容式、光电式、微波式、超声波式式、超声波式不可感知非磁性物体不可感知非磁性物体：电感式、霍尔式：电感式、霍尔式接近开关额定动作距离额定动作距离: :开关刚好动作时感辨头与检测体之开关刚好动作时感辨头与检测体之间的距离；

3、间的距离；工作距离：在实际使用中被设定的安装距离；工作距离：在实际使用中被设定的安装距离；重复精度：多次测量时被测物体每次接近时的动作重复精度：多次测量时被测物体每次接近时的动作距离是否一致的指标。距离是否一致的指标。操作频率：每秒最高操作次数；操作频率：每秒最高操作次数；复位行程：开关从动作到复位的位移距离；复位行程：开关从动作到复位的位移距离；技术指标技术指标 接近开关电感式接近开关原理电感式接近开关原理 接近开关德国西门子公司产品德国西门子公司产品 电感式电感式性能非常可靠，重复精性能非常可靠，重复精度极高，具有很长的工度极高，具有很长的工作寿命作寿命工作距离工作距离0.6 75 mm具

4、有圆柱型和方形设计具有圆柱型和方形设计 IP68防护等级，适用于苛刻环境条件防护等级，适用于苛刻环境条件可用于潜在爆炸危险的环境中可用于潜在爆炸危险的环境中 接近开关识别断裂的钻头识别断裂的钻头 检查速度和方向检查速度和方向识别阀的位置识别阀的位置 识别罐和盖子识别罐和盖子 接近开关超声波式超声波式德国西门子公司产品德国西门子公司产品 检测不同材料、外形、颜色或浓度的物体，具有极佳检测不同材料、外形、颜色或浓度的物体，具有极佳的精确性、灵活性和可靠性。其应用范围非常广泛。的精确性、灵活性和可靠性。其应用范围非常广泛。接近开关尺寸测量尺寸测量 材料堆积高度测量材料堆积高度测量接近开关接近开关接近

5、开关接近开关光电式光电式德国西门子公司产品德国西门子公司产品 防护等级防护等级IP68 感应范围可调感应范围可调快速准确，即使是长距离，也表现出高性能快速准确，即使是长距离，也表现出高性能结构小巧，外壳紧凑，小型传感器结构小巧，外壳紧凑，小型传感器(K20/K21)即使在极小空即使在极小空间也可进行可靠测量间也可进行可靠测量 接近开关检测不同颜色检测不同颜色使用光纤导体使用光纤导体 后向反射型后向反射型 直通光束直通光束接近开关日本欧姆龙公司产品日本欧姆龙公司产品 电感式电感式电容式电容式超声波式超声波式电子式软起动器 是一种集电机是一种集电机软起动、软起动、软停车、轻载节能和多软停车、轻载节

6、能和多种保护功能于一体种保护功能于一体的新的新颖电机控制装置。颖电机控制装置。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶三相反并联晶闸管及其电子控制电路闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的晶闸管的导通角导通角，使被控电机的，使被控电机的输入电压输入电压按不同的要求而变按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。化，就可实现不同的功能。电子式软起动器v本实用新型涉及一种交流电机固态节能起动器，其特征在于设计一个恒流软起动器。其由反相电路、负载电阻和恒流软起动器组成。它插接在电流取样器和电平调节器

7、之间，将交流电机的起动电流从电流取样器取得作为恒流软起动的控制信号，转变为与起动负载有关的直流电平信号送至电平调节器后至比较器，输出一个反映电机起动负载大小的电流信号，使电机的起动电流为一恒定值，且可根据负载特性来设定。该装置减少了电机的起动冲击电流，保护晶闸管不易受损，同时该装置具有电机轻载节能之功能。 电子式软起动器v晶闸管习惯上称可控硅(整流元件)，英文名为Silicon Controlled Rectifier， 简写为SCR.这是一种大功率的半导体器件。它既有单向导电的整流作用,又有可以控制的开关作用.利用它可用较小的功率控制较大的功率。在交、直流电动机调速系统，调功系统，随动系统和

8、无触点开关等方面均获得广泛的应用。如图所示，它的外部有三个电极：阳极A、阴极C、控制极（门极）G。电子式软起动器v与二极管不同的是当两端加上正向电压而控制极不加电压时，晶闸管并不导通，其正向电流很小，处于正向电流阻断状态；当加上正向电压，且控制极上（与阴极间）也加上一个正向电压时，晶闸管便进入导通状态，这时管压降很小（1V左右），这时即使控制电压消失仍能保持导通状态。所以控制电压没有必要一直存在。通常采用脉冲形式, 以降低触发功耗。它不具有自关断能力。要切断负载电流,只有使阳极电流减小到维持电流以下,或加上反向电压实现关断。若在交流回路中应用，当电流过零和进入负半周时，自动关断，为了使其再次导

9、通, 必须重加控制信号。电子式软起动器v 二、双向控制开关晶闸管应用于交流电路控制时，如图所示，采用两个器件反并联，以保证电流能够沿正反两个方向流通。如果把两只反并联的SCR制作在同一块硅片上，便构成双向可控硅，控制极共用一个，使电路大大简化，其特性如下：控制极G上无信号，A1，A2之间呈高阻抗，管子截止。V1.5V时，不论极性如何，便可利用G触发电流控制其导通。v A1A2工作于交流电时，当每一半周交替时，纯电阻负载一般能够恢复截止；但在感性负载情况下，电流相位落后于电压。电流过零，可能反向电压超过转折电压，使管子反向导通。所以要求管子能够承受这种反向电压，而且一般要加上RC吸收回路。A1，

10、A2可以调换使用，触发极性可正可负，但触发电流有差异。双向可控硅经常用做交流电调压,调功，调温和无触点开关。过去其触发脉冲一般都用硬件电路产生。故检测和控制都不够灵活，而在单片机控制应用系统中则经常可以利用软件产生触发脉冲。 电子式软起动器 工作原理示意图工作原理示意图工作原理工作原理控制三相反并联晶闸管控制三相反并联晶闸管的导通角，控制电机端的导通角，控制电机端电压从零开始，按预设电压从零开始，按预设的函数关系逐渐上升，的函数关系逐渐上升，直到达到要求的起动转直到达到要求的起动转矩矩电子式软起动器 斜坡恒流升压起动斜坡恒流升压起动脉冲阶跃起动脉冲阶跃起动适用于风机、泵类负载起动适用于风机、泵

11、类负载起动 适用于重载起动适用于重载起动 v软启动器的启动方式：v1）斜坡恒流软启动v启动初始阶段,启动电流按设定的上升速率（斜率）逐渐增大,到达设定值后,保持恒流状态直至启动完毕。启动电流的上升率可根据负载需要进行调整,电流上升速率高,则启动转矩大,启动时间短。一般启动转矩在额定转矩的5% 90%之间调整,启动时间可在230 s之间调整。该启动方式适用于风机、泵类负载,是实际应用最多的软启动方式（井下6 kV高压排水泵采用该启动方式）v2.脉冲恒流启动。在启动初始阶段,晶闸管在很短时间内以较大电流导通一定时间后下降,再按原设定速率上升,进入恒流启动,其特性曲线如图1b所示。这种启动方式适用于

12、需要冲击转矩助推方能正常启动的重载场合。电子式软起动器 电流上升速率可调电流上升速率可调不受电网电压波动影响不受电网电压波动影响减速软停控制，停车时间根据需要调整减速软停控制，停车时间根据需要调整节能功能节能功能制动功能制动功能可编程通用逻辑控制继电器 楼梯照明、室外照明、遮楼梯照明、室外照明、遮阳篷、百叶窗、商店橱窗阳篷、百叶窗、商店橱窗照明等照明等门控制系统、空调系统、门控制系统、空调系统、雨水泵雨水泵 用于温室中的特殊控制系统、控制信号的处理用于温室中的特殊控制系统、控制信号的处理, ,实现实现机器和工艺的分布式本地控制。机器和工艺的分布式本地控制。 不带操作面板和显示单元的特殊型号用于

13、小型机械不带操作面板和显示单元的特殊型号用于小型机械设备、电气装置、控制柜及安装工程等一系列应用。设备、电气装置、控制柜及安装工程等一系列应用。可编程通用逻辑控制继电器v输出能力大，阻性负载10A，感性负载3A，可以直接连接小型发电机、电磁阀、照明设备和通风设备v用于温室中的特殊控制系统、控制信号的处理以及通过连接通讯模块（如 ASi 模块）实现的机器和工艺的分布式本地控制。可编程通用逻辑控制继电器 通过集成的通过集成的8种基本功能和种基本功能和31种特殊功能可替种特殊功能可替代继电器、接触器等开关电器代继电器、接触器等开关电器输出能力大，阻性负载输出能力大，阻性负载10A，感性负载，感性负载

14、3A有很好的抗振性和电磁兼容性有很好的抗振性和电磁兼容性参数显示、设置方便参数显示、设置方便具备通讯能力的具备通讯能力的LOGO型号可作为型号可作为AS-i网络网络的一个远程的一个远程I/O使用使用可编程通用逻辑控制继电器 固体继电器SSR(Solid State Relay），），是由是由微电微电子电路，分立电子器子电路，分立电子器件，电力电子功率器件，电力电子功率器件件组成的无触点开关。组成的无触点开关。用用隔离器件隔离器件实现了实现了控控制端制端与与负载端负载端的隔离。的隔离。环氧树脂灌封型环氧树脂灌封型塑封型塑封型金属壳全密封型金属壳全密封型固体继电器分类分类1 1、按切换负载性质分、

15、按切换负载性质分直流和交流两种。直流和交流两种。2 2、按工作性质分、按工作性质分直流输入直流输入- -交流输出型、直流输交流输出型、直流输入入- -直流输出型、交流输入直流输出型、交流输入- -交流输出型、交流输入交流输出型、交流输入- -直流输出型。直流输出型。3 3、按输入与输出的隔离分、按输入与输出的隔离分光电隔离（其中包括光光电隔离（其中包括光电耦合和光控晶闸管等）和干簧继电器隔离。电耦合和光控晶闸管等）和干簧继电器隔离。4 4、按过零功能及控制方式分、按过零功能及控制方式分电压过零、电流过零、电压过零、电流过零、非过零型交流非过零型交流SSRSSR。5 5、按封装结构分、按封装结构

16、分塑封型、金属壳全密封型、环氧塑封型、金属壳全密封型、环氧树脂灌封型和无定型封装型。树脂灌封型和无定型封装型。 固体继电器具有电压过零功能的固体继电器工作原理图具有电压过零功能的固体继电器工作原理图 隔离隔离零电压检测零电压检测开启开启VS2VS2P固体继电器优点优点1、高寿命，高可靠，、高寿命，高可靠，SSR为为没有运动的机械零部件没有运动的机械零部件，没有运动的零部件，能在没有运动的零部件，能在高冲击、振动高冲击、振动的环境下工作。的环境下工作。2、灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好。固态继电、灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好。固态继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低可与大多数逻辑器的输

17、入电压范围较宽，驱动功率低可与大多数逻辑集成电路兼容，不需加缓冲器或驱动器。集成电路兼容，不需加缓冲器或驱动器。3、快速转换。固态继电器因为采用固体器件，所以切、快速转换。固态继电器因为采用固体器件，所以切换速度可从几毫秒至几微秒。换速度可从几毫秒至几微秒。4、电磁干扰小。、电磁干扰小。大多数交流输出固态继电器在零电压大多数交流输出固态继电器在零电压处导通，零电流处关断，减少了开关瞬态效应处导通，零电流处关断，减少了开关瞬态效应。固体继电器1、导通后的管压降大。导通后的管压降大。2、半导体器件关断后仍有数微安至数毫安的漏电流，、半导体器件关断后仍有数微安至数毫安的漏电流，因此因此不能实现理想的电隔离不能实现理想的电隔离。3、功耗和发热量也大功耗和发热量也大，大功率固态继电器的体积远，大功率固态继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。远大于同容量的电磁继电器，成本也较高。4、电子元器件的温度特性和电子线路的、电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差较差，耐辐射能力也较差，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、固态继电器对过载有较大的敏感性固态继电器对过载有较大的敏感性，必须用快速，必须用快速熔断器或熔断器或RC阻尼电