第4章電接觸件與保護元件ppt課件

1、u定義：利用機械力或電信號的作用，使電路產(chǎn)生接通，定義：利用機械力或電信號的作用，使電路產(chǎn)生接通，u 斷開或轉接等功能的元件，稱為機電元件。斷開或轉接等功能的元件，稱為機電元件。u特點：電子產(chǎn)品中的開關，接插件及繼電器都屬于機特點：電子產(chǎn)品中的開關，接插件及繼電器都屬于機u 電元件，機電元件工作原理及結構較為直觀簡電元件，機電元件工作原理及結構較為直觀簡u 明，容易為設計及整機制造者所輕視。實際上，明，容易為設計及整機制造者所輕視。實際上，u 機電類元件對電子產(chǎn)品的安全性、可靠性及整機電類元件對電子產(chǎn)品的安全性、可靠性及整u 機水平關系很大，而且是故障多發(fā)點。這類元機水平關系很大，而且是故障多

2、發(fā)點。這類元u 件一般是串聯(lián)在電路中，是通過金屬觸點的閉件一般是串聯(lián)在電路中，是通過金屬觸點的閉u 合、開啟而工作的，其最突出的問題是接觸不合、開啟而工作的，其最突出的問題是接觸不u 良，而且還易引起噪聲。統(tǒng)計結果表明，由于良，而且還易引起噪聲。統(tǒng)計結果表明，由于u 插接件的存在，機器一半以上的故障均出自插插接件的存在，機器一半以上的故障均出自插u 接件之類。接件之類。 緣由：造成故障的主要原因是溫度、潮濕、鹽霧、工業(yè)氣緣由：造成故障的主要原因是溫度、潮濕、鹽霧、工業(yè)氣 體及機械振動等。體及機械振動等。 高溫可影響彈性材料的機械性能，使應力松弛、氧化，使高溫可影響彈性材料的機械性能，使應力松弛

3、、氧化，使 電阻增大，也會使絕緣性能變差。電阻增大，也會使絕緣性能變差。 潮濕、鹽霧及工業(yè)廢氣都使金屬觸點加速被腐蝕。潮濕、鹽霧及工業(yè)廢氣都使金屬觸點加速被腐蝕。 動作過多，電流過大，會損壞鍍層，造成接觸不良。動作過多，電流過大，會損壞鍍層，造成接觸不良。 開關的主要功能就是接通、斷開和電路轉換，其種類繁開關的主要功能就是接通、斷開和電路轉換，其種類繁多，其常見分類方法如下：多，其常見分類方法如下：一、開關分類一、開關分類 1. 按結構分按結構分 可分為：旋轉開關、按鈕開關、鈕子開關、雙列直插可分為：旋轉開關、按鈕開關、鈕子開關、雙列直插 開關和滑動開關。開關和滑動開關。 2. 按用途分按用途

4、分 可分為：鍵盤開關、微動開關、電子開關、電源開關、可分為：鍵盤開關、微動開關、電子開關、電源開關、 波段開關、多位開關、轉換開關、撥碼開關波段開關、多位開關、轉換開關、撥碼開關 及控制開關。及控制開關。 3. 按驅動方式按驅動方式 可分為手動、機械控制、聲、光、磁等控制?？煞譃槭謩?、機械控制、聲、光、磁等控制。二、二、 開關的基本概念開關的基本概念 我們所說的開關，已不再是習慣中手動開關。我們所說的開關，已不再是習慣中手動開關。像壓力控制，光電控制，超聲控制等具有控制作像壓力控制，光電控制，超聲控制等具有控制作用的開關，實際已不再是一個簡單的開關，而是用的開關，實際已不再是一個簡單的開關，而

5、是包括較復雜的電子控制單元，對于我們常說的電包括較復雜的電子控制單元，對于我們常說的電子開關，則主要是指利用晶體管，可控硅等器件子開關，則主要是指利用晶體管，可控硅等器件的開關特性構成的控制電路單元，從范圍劃分上，的開關特性構成的控制電路單元，從范圍劃分上，它們不屬于機電元件的范疇，但由于功能上與開它們不屬于機電元件的范疇，但由于功能上與開關相同，所以也常將它們列入開關行列，我們本關相同，所以也常將它們列入開關行列，我們本節(jié)主要介紹的是機械開關。節(jié)主要介紹的是機械開關。 開關的“極和“位是了解開關類型必須掌握的概念。所謂的“極指的是開關的活動觸點。（習慣上也常叫“刀”）。“位則是指開關的靜止觸

6、點習慣上也常叫“擲”）。如平常說的，單極單位開關，是指只能接通或斷開一條電路；雙極雙位開關，可選擇接通或斷開兩條電路中的一條。 常用的各種開關的電路符號及外形常用的各種開關的電路符號及外形 1. 按頻率分類 （1低頻接插件：通常指在100MHz以下頻率工作的連 接器。 （2高頻接插件：通常指在100MHz以上頻率工作的連 接器。高頻接插件在結構上需要考慮高頻電場的泄 漏，反射問題，一般采用同軸帶屏蔽的結構，也叫 同軸連接器。 2. 按外形分 （1圓形連接器：主要用于系統(tǒng)間設備的連接。 （2矩形連接器：主要用于同一機殼內(nèi)各功能單元間的 銜接。 （3條形連接器：主要用于印制板之間，印制板與導線 之

7、間的連接。 （4印制板連接器：主要用于印制板互聯(lián)。如聲卡、 顯卡等微機板上用。 （5IC連接器：主要用于元器件與印制板的連接。 （6導電橡膠連接器：主要用于液晶顯示屏與印制板的 銜接。 3. 按用途分 （1電纜連接器：連接多根電纜導線，并由固定的配對器 組成如：插頭、插座）。 （2機柜連接器：由固定配對的連接器組成。 （3音視頻設備連接器。 （4電源連接器：常稱電源插頭、插座。 （5射頻同軸連接器：也稱高頻連接器，用于射頻、視頻 及脈沖電路。 （6光纖光纜連接器 （7其它專用連接器：如儀器儀表、辦公設備、汽車電器 等專用設備連接器。電壓均有多種規(guī)格，應根據(jù)電路要求選用。電壓均有多種規(guī)格，應根據(jù)

8、電路要求選用。間的電氣連接幾乎全部使用這種接插件。間的電氣連接幾乎全部使用這種接插件。 （4射頻同軸連接器 用于射頻信號和通訊、網(wǎng)絡等數(shù)字信號的傳輸，與專用射頻同軸電纜連接，其中卡口式插頭座通稱Q9型）,也用于示波器信號的傳輸。 7. 條形連接器 主要用于印制板與導線的連接。在各種電子產(chǎn)品中被廣泛應用。按插針間距有2. 54和3. 96mm兩種，工作電壓為250V，工作電流1. 2A2. 54）、3A3. 96），此種連接器插頭與導線一般采用壓接，機械壽命約30次。u繼電器型號命名不是單一的，常用的命名方法是分繼電器型號命名不是單一的，常用的命名方法是分五五u 部分部分線圈線圈玻璃管玻璃管舌簧

9、片舌簧片充惰性氣體充惰性氣體NS線圈線圈舌簧片舌簧片玻璃管玻璃管舌簧片舌簧片充惰性氣體充惰性氣體NS舌簧片舌簧片永久磁鉄永久磁鉄單相固態(tài)繼電器單相固態(tài)繼電器 單相固態(tài)繼電器單相固態(tài)繼電器 三相固態(tài)繼電器三相固態(tài)繼電器 三相固態(tài)繼電器三相固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器uSSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類，它們分別在交流或直流電源上做負載的開關；按工作功能分直流別在交流或直流電源上做負載的開關；按工作功能分直流輸入輸入-交流輸出型、直流輸入交流輸出型、直流輸入-直流輸出型、交流輸入直流輸出型、交流輸入-交流交流輸出型、交流輸入輸出型、交流輸

10、入-直流輸出型；按安裝方式有裝置式面直流輸出型；按安裝方式有裝置式面板安裝），線路板安裝式；按元件分普通型和增強型。板安裝），線路板安裝式；按元件分普通型和增強型。uSSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與由于是全固態(tài)電子元件組成，與“線圈線圈簧片觸點式簧片觸點式”u 繼電器簡稱繼電器簡稱MER相比，它沒有任何可動的機械部件，相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作；工作中也沒有任何機械動作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn)實現(xiàn)“通和通和“斷的開關功能，沒有電接觸點，因而它斷的開關功能，沒有電接觸點，因而它有一系列有一系列MER所不具備的優(yōu)點：所不具備的優(yōu)點：u（1

11、工作可靠性高、壽命長，開關次數(shù)多；工作可靠性高、壽命長，開關次數(shù)多；u（2無動作噪聲；無動作噪聲；u（3耐振、耐機械沖擊；耐振、耐機械沖擊；u（4安裝位置靈活無限制；安裝位置靈活無限制；u（5體積小，很容易用絕緣、防水材料灌封做成全密封形體積小，很容易用絕緣、防水材料灌封做成全密封形u 式，而且具有良好的防潮、防霉、防腐性能；式，而且具有良好的防潮、防霉、防腐性能；u（6在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳；u 此外，此外，SSR還有能承受在數(shù)值上可達額定電流十倍左還有能承受在數(shù)值上可達額定電流十倍左右右u 的浪涌電流的特點。的浪涌電流的特點。n 下面以交

12、流型的下面以交流型的SSR為例來說明它的工作原理，下圖是它為例來說明它的工作原理，下圖是它的工作原理框圖。的工作原理框圖。 圖中部件圖中部件- -構成交流構成交流SSRSSR的主體，從整體結構上看，的主體，從整體結構上看，SSRSSR只有兩個輸入端只有兩個輸入端(A(A和和B)B)及兩個輸出端及兩個輸出端(C(C和和D)D)，是一種四，是一種四端器件。工作時只要在端器件。工作時只要在A A、B B上加上一定的控制信號，就可上加上一定的控制信號，就可以控制以控制C C、D D兩端之間的兩端之間的“通和通和“斷斷”，實現(xiàn)，實現(xiàn)“開關的開關的功能。功能。n SSR中各個組成部分的功能如下：中各個組成

13、部分的功能如下：n 耦合電路：其功能是為耦合電路：其功能是為A、B端輸入的控制信號端輸入的控制信號提供一個輸入提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開斷開SSR中輸入端和輸出端之間的電聯(lián)系，中輸入端和輸出端之間的電聯(lián)系， 以防以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器光耦合器”，它動作靈敏、響應速度高、輸入，它動作靈敏、響應速度高、輸入/輸出端間的絕緣輸出端間的絕緣(耐壓耐壓)等級高；由于輸入端的負等級高；由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使得載是發(fā)光二極管，這使得SSR的輸入端很容易做的輸入端很容易做

14、到與輸入信號電平相匹配，從而可直接與計算機到與輸入信號電平相匹配，從而可直接與計算機輸出接口相接，即受輸出接口相接，即受“1與與“0的邏輯電平控的邏輯電平控制。制。 u觸發(fā)電路：其功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅動開觸發(fā)電路：其功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅動開關電路關電路任務，但由于開關電路在不加特殊控制電路時，任務，但由于開關電路在不加特殊控制電路時，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰脈沖等污染電網(wǎng)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰脈沖等污染電網(wǎng)，為此特設為此特設“過零控制電路過零控制電路”。所謂。所謂“過零是指，當加過零是指，當加入控制信號交流電壓過零時，入控制信號交流電壓過零時，SSR

15、SSR即為通態(tài)；而當即為通態(tài)；而當斷開控制信號后，斷開控制信號后，SSRSSR要等待交流電的正半周與負半周要等待交流電的正半周與負半周的交界點的交界點( (零電位零電位) )時，時，SSRSSR才為斷態(tài)。這種設計能防止才為斷態(tài)。這種設計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。u吸收電路：其功能是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌電吸收電路：其功能是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌電壓等紋波成分對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾壓等紋波成分對開關器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至甚至誤動作誤動作)而設計的，一般是用而設計的，一般是用“R-C串聯(lián)吸收電路或非線串聯(lián)吸收電路或非線

16、性電阻性電阻(壓敏電阻器壓敏電阻器)。u直流型的直流型的SSR與交流型的與交流型的SSR相比，無過零控制電路，也相比，無過零控制電路，也不必設置吸收電路，開關器件一般用大功率開關三極管。不必設置吸收電路，開關器件一般用大功率開關三極管。直流型直流型SSR在使用時應注意：在使用時應注意：u負載為感性負載如直流電磁閥負載為感性負載如直流電磁閥u 或電磁鐵時，應在負載兩端并或電磁鐵時，應在負載兩端并u 聯(lián)一只二極管，極性如圖所示。聯(lián)一只二極管，極性如圖所示。uSSR工作時應盡量把它靠近負載，工作時應盡量把它靠近負載，u 其輸出引線應滿足負荷電流的需要。其輸出引線應滿足負荷電流的需要。u當電源是交流降

17、壓整流所得時，其濾波電解電容應足夠當電源是交流降壓整流所得時，其濾波電解電容應足夠大。大。直流型的直流型的SSR 如圖如圖4A和和4B分別為三相異步電動機的開關控制電路和正反分別為三相異步電動機的開關控制電路和正反轉控制電路。圖轉控制電路。圖4A中，當控制電源電路接通時，即給中，當控制電源電路接通時，即給SSR的的端施加直流電壓時，端施加直流電壓時，SSR的的、端便猶如一根導線端便猶如一根導線導通了，從而把三相電源引入到電動機的定子電路中；圖導通了，從而把三相電源引入到電動機的定子電路中；圖4B中，電動機定子繞組的一相是直接加以火線中，電動機定子繞組的一相是直接加以火線S的，若要改的，若要改變

18、電動機的轉向，只要改變其相序即可，圖中，通過兩個變電動機的轉向，只要改變其相序即可，圖中，通過兩個SSR(for reverse rotation)將將R、T換接加到電動機的不同換接加到電動機的不同定子接入端進而實現(xiàn)電動機反轉的目的。定子接入端進而實現(xiàn)電動機反轉的目的。圖圖4A 三相異步電動機的開關控制電路三相異步電動機的開關控制電路 圖圖4B 三相異步電動機的正反轉控制電路三相異步電動機的正反轉控制電路 圖圖4C為計算機控制三相交流電機正反轉的接口及驅動電路，為計算機控制三相交流電機正反轉的接口及驅動電路，圖中采用了圖中采用了4個與非門與非門的邏輯作用是當輸入端只要出個與非門與非門的邏輯作用

19、是當輸入端只要出現(xiàn)低電平信號，輸出端便呈現(xiàn)高電平；電平的跳變是從低到高現(xiàn)低電平信號，輸出端便呈現(xiàn)高電平；電平的跳變是從低到高時為上升沿，從高到低為下降沿），用二個信號通道分別控制時為上升沿，從高到低為下降沿），用二個信號通道分別控制電動機的起動、停止和正轉、反轉電動機的起動、停止和正轉、反轉 。圖圖4C 計算機控制三相交流電機計算機控制三相交流電機正反轉的接口及驅動電路正反轉的接口及驅動電路u固態(tài)繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓固態(tài)繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用TTL或或CMOS等邏等

20、邏輯電平控制時，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅動，并輯電平控制時，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅動，并盡可能使盡可能使“0電平低于電平低于0.8 Vu如在噪聲很強的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小如在噪聲很強的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品 (如選接通電壓如選接通電壓為為8 V或或12 V的產(chǎn)品的產(chǎn)品)，這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈，這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈 。u 1. 額定輸出電壓額定輸出電壓u 它是指在特定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負載的最大允許它是指在特定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負載的

21、最大允許電壓有效值。如果受控負載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮電壓有效值。如果受控負載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時(冷熱轉換、靜動冷熱轉換、靜動轉換、感應電勢、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等轉換、感應電勢、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等) 所產(chǎn)生的最大所產(chǎn)生的最大合成電壓合成電壓 。2. 額定輸出電流額定輸出電流 額定輸出電流是指在給定條件下額定輸出電流是指在給定條件下(環(huán)境溫度、額定電壓、功率環(huán)境溫度、額定電壓、功率因素、有無散熱器等因素、有無散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠家都提

22、供熱降額曲線。如周圍溫度上升，應按曲線作降產(chǎn)廠家都提供熱降額曲線。如周圍溫度上升，應按曲線作降額使用。額使用。3. 浪涌電流浪涌電流 浪涌電流是指在給定條件下浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和室溫、額定電壓、額定電流和持續(xù)的時間等持續(xù)的時間等)不會造成永久性損壞所允許的最大非重復性峰不會造成永久性損壞所允許的最大非重復性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍倍(一個周一個周期期)，直流產(chǎn)品為額定電流的，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍倍(一秒一秒)。在選用時，如負。在選用時，如負載為穩(wěn)態(tài)阻性，載為穩(wěn)態(tài)阻性，SSR可全額或降額可全額或降額10%運用。運用。 單相線路板式固態(tài)繼電器單相線路板式固態(tài)繼電器單相線路板式固態(tài)繼電器單相線路板式固態(tài)繼電器單相交流固態(tài)繼電器單相直流固態(tài)繼電器二組輸入輸出固態(tài)繼電器一開一閉固態(tài)繼電器單相電壓型交流固態(tài)調(diào)壓器E12SE13E14SE15E16SE17SE18SE23E24光電開關光電開關光電耦合元件廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、光電耦合元件廣泛用于電氣絕緣、電平轉換、級間耦合、驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號驅動電路、開關電路、斬波器、多諧振蕩器、信號隔離、級間隔離隔離、級間