電接觸件與保護(hù)元件課件

定義：利用機(jī)械力或電信號(hào)的作用，使電路產(chǎn)生接通，斷開(kāi)或轉(zhuǎn)接等功能的元件，稱(chēng)為機(jī)電元件。特點(diǎn)：電子產(chǎn)品中的開(kāi)關(guān)，接插件及繼電器都屬于機(jī)電元件，機(jī)電元件工作原理及結(jié)構(gòu)較為直觀簡(jiǎn)明，容易為設(shè)計(jì)及整機(jī)制造者所輕視。實(shí)際上，機(jī)電類(lèi)元件對(duì)電子產(chǎn)品的安全性、可靠性及整機(jī)水平關(guān)系很大，而且是故障多發(fā)點(diǎn)。這類(lèi)元件一般是串聯(lián)在電路中，是通過(guò)金屬觸點(diǎn)的閉合、開(kāi)啟而工作的，其最突出的問(wèn)題是接觸不良，而且還易引起噪聲。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，由于插接件的存在，機(jī)器一半以上的故障均出自插接件之類(lèi)。第4章電接觸器件與保護(hù)元件原因：造成故障的主要原因是溫度、潮濕、鹽霧、工業(yè)氣體及機(jī)械振動(dòng)等。高溫可影響彈性材料的機(jī)械性能，使應(yīng)力松弛、氧化，使電阻增大，也會(huì)使絕緣性能變差。潮濕、鹽霧及工業(yè)廢氣都使金屬觸點(diǎn)加速被腐蝕。動(dòng)作過(guò)多，電流過(guò)大，會(huì)損壞鍍層，造成接觸不良。4.1開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)的主要功能就是接通、斷開(kāi)和電路轉(zhuǎn)換，其種類(lèi)繁多，其常見(jiàn)分類(lèi)方法如下：一、開(kāi)關(guān)分類(lèi)1.按結(jié)構(gòu)分可分為：旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、按鈕開(kāi)關(guān)、鈕子開(kāi)關(guān)、雙列直插開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)開(kāi)關(guān)。2.按用途分可分為：鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、電子開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)、波段開(kāi)關(guān)、多位開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)及控制開(kāi)關(guān)。3.按驅(qū)動(dòng)方式可分為手動(dòng)、機(jī)械控制、聲、光、磁等控制。

開(kāi)關(guān)的“極”和“位”是了解開(kāi)關(guān)類(lèi)型必須掌握的概念。所謂的“極”指的是開(kāi)關(guān)的活動(dòng)觸點(diǎn)。（習(xí)慣上也常叫“刀”）?！拔弧眲t是指開(kāi)關(guān)的靜止觸點(diǎn)（習(xí)慣上也常叫“擲”）。如平常說(shuō)的，單極單位開(kāi)關(guān)，是指只能接通或斷開(kāi)一條電路；雙極雙位開(kāi)關(guān)，可選擇接通（或斷開(kāi)）兩條電路中的一條。（5）三極三位開(kāi)關(guān)（1）單極單位開(kāi)關(guān)（3）雙極單位開(kāi)關(guān)（2）單極雙位開(kāi)關(guān)（4）雙極雙位開(kāi)關(guān)或：三、開(kāi)關(guān)的符號(hào)常用的各種開(kāi)關(guān)的電路符號(hào)及外形4.絕緣電阻開(kāi)關(guān)不相接觸的各導(dǎo)電部分之間的電阻值。如兩個(gè)電極之間的電阻，此值越大越好，一般開(kāi)關(guān)在100MΩ以上，好的應(yīng)達(dá)到500MΩ。5.耐壓，又叫抗電強(qiáng)度指開(kāi)關(guān)不相接觸的導(dǎo)體之間所能承受的電壓值。一般在安全電壓下使用的開(kāi)關(guān)耐壓應(yīng)大于100V，而對(duì)于電源開(kāi)關(guān)，要求耐壓不小于500V。6.工作壽命開(kāi)關(guān)在正常工作條件下，使用次數(shù)，一般開(kāi)關(guān)為5000—10000次，要求較高的開(kāi)關(guān)可達(dá)5×104～5×105次。

五、常用開(kāi)關(guān)1.單極單位、雙極雙位、多極多位常用的有：旋轉(zhuǎn)式開(kāi)關(guān)、推動(dòng)式開(kāi)關(guān)、扭子開(kāi)關(guān)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等。扭子式、旋轉(zhuǎn)式推拉式手動(dòng)操作2.按紐開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)、有簧片式、導(dǎo)電橡膠式及薄膜式等。3.按鍵類(lèi)開(kāi)關(guān)有單鍵、多鍵、自鎖、互鎖、無(wú)鎖等。

按扭開(kāi)關(guān)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)一、連接器的分類(lèi)

1.按頻率分類(lèi)（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(jié)構(gòu)上需要考慮高頻電場(chǎng)的泄漏，反射問(wèn)題，一般采用同軸帶屏蔽的結(jié)構(gòu)，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(shè)備的連接。（2）矩形連接器：主要用于同一機(jī)殼內(nèi)各功能單元間的連接。（3）條形連接器：主要用于印制板之間，印制板與導(dǎo)線之間的連接。（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(jī)板上用。（5）IC連接器：主要用于元器件與印制板的連接。（6）導(dǎo)電橡膠連接器：主要用于液晶顯示屏與印制板的連接。

3.按用途分（1）電纜連接器：連接多根電纜導(dǎo)線，并由固定的配對(duì)器組成（如：插頭、插座）。（2）機(jī)柜連接器：由固定配對(duì)的連接器組成。（3）音視頻設(shè)備連接器。（4）電源連接器：常稱(chēng)電源插頭、插座。（5）射頻同軸連接器：也稱(chēng)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(zhuān)用連接器：如儀器儀表、辦公設(shè)備、汽車(chē)電器等專(zhuān)用設(shè)備連接器。2.矩形連接器矩形連接器體積較大，電流容量也大，且能夠充分利用空間位置，被廣泛用于印刷線路板上大電流（安培級(jí)）信號(hào)的互連。本類(lèi)插頭座，可分插針式和雙曲線簧片式；有帶外殼和不帶外殼的，有鎖緊式和非鎖緊式。接點(diǎn)數(shù)目、電流、電壓均有多種規(guī)格，應(yīng)根據(jù)電路要求選用。

3.印制板連接器用于直接連接印制電路板，結(jié)構(gòu)形式有直接型、繞接型、間接型等，目前常見(jiàn)的有單排、雙排兩種，引線從7—100

多線不等。計(jì)算機(jī)主板上用的最多，顯卡、聲卡就是通過(guò)這種插座與主機(jī)板實(shí)現(xiàn)連接的，連接器的簧片有鍍金、鍍銀之分，要求較高的一般用鍍金的。4.D形連接器具有非對(duì)稱(chēng)定位和連接鎖緊機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的連接點(diǎn)數(shù)為9、

15、25、37等幾種，可靠性高，定位準(zhǔn)確，廣泛用于各種產(chǎn)品機(jī)內(nèi)及機(jī)外連接。6.AV連接器AV是英文Audio(音頻)與英文Ｖideo（視頻）的縮寫(xiě)，叫音視頻連接器，用于各種音響、錄放像設(shè)備、CD、VCD等，以及多媒體計(jì)算機(jī)聲卡、圖象卡等部件的連接，其種類(lèi)有：（1）音頻連接器主要指我們常說(shuō)的耳機(jī)插頭座，規(guī)格有φ2.5、3.5、6.35三種，微型耳機(jī)用φ2.5，φ3.5用于便捷式，φ6.35用于臺(tái)式設(shè)備，一般使用屏蔽線與插頭連接。工作電壓在30V、電流在50mA以下。不宜用于電源連接。

（2）直流電源連接器是一種用于小型電器產(chǎn)品與外用直流電源的連接器，其規(guī)格是以插頭外經(jīng)×內(nèi)孔直徑區(qū)分的，有3.4×1.35、5.5×2.5和5.5×2.1三種規(guī)格，選用時(shí)注意與插座配套，傳輸電流一般在2A以下。（3）同心連接器俗稱(chēng)蓮花插頭座，常用于傳輸音視頻信號(hào)。一般使用屏蔽線，芯線與插頭座中心電極相接，工作電壓一般為50V（AC），電流0.5A，壽命100次。4.3繼電器繼電器是一種常用的機(jī)電元件，它是利用小電流去控制高電壓或大電流的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)。廣義上，可將它定義為：是一種由輸入?yún)⒘浚?、磁、光、聲等物理量）控制的開(kāi)關(guān)。在電路中具有自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)操作、安全保護(hù)和監(jiān)測(cè)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)等功用。一、繼電器的命名、分類(lèi)及參數(shù)

1.繼電器型號(hào)命名繼電器型號(hào)命名不是單一的，常用的命名方法是分五部分第一部分：主稱(chēng)，用J。第二部分：分類(lèi)，R—小功率；Z—中功率；Ｑ—大功率；Ｃ—電磁；V—溫度；S—時(shí)間；A—舌簧；M—脈沖；J—特種。第三部分：形狀，X—小型；C—超小型；Y—微型。第四部分：序號(hào)，用數(shù)字表示。第五部分：防護(hù)特性。F—封閉式；M—密封式。防護(hù)特性（字母）

序號(hào)（數(shù)字）形狀特征（字母）

產(chǎn)品分類(lèi)（字母）主稱(chēng)（J）2.繼電器分類(lèi)繼電器種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法也不一樣，按用途可分為控制、保護(hù)及時(shí)間繼電器。按功率可分為微功率、小功率、中功率、大功率繼電器。

3．電磁繼電器的主要參數(shù)（1）額定工作電壓繼電器工作時(shí)加在線圈上的電壓。額定工作電壓可以是交流電壓，也可以是直流電壓。（2）直流電阻指線圈的直流電阻?？捎萌f(wàn)用表測(cè)量。（3）吸合電壓或吸合電流。繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電壓或最小電流。使用時(shí)，實(shí)際電流必須大于吸合電流，吸合動(dòng)作才可靠。吸合電壓可略高于額定電壓，但不能超過(guò)額定電壓的1.5倍，否則易燒線圈。（4）釋放電壓或電流繼電器由吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為釋放狀態(tài)，所需的電壓或電流值。其值一般為吸合值的1/10－1/2。（5）觸點(diǎn)負(fù)荷繼電器觸點(diǎn)允許承受的電壓，電流值。二、幾種常用的繼電器1.電磁繼電器：是一種應(yīng)用較廣泛的小型繼電器，其構(gòu)造主要有鐵心，線圈、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)，返回彈簧組成。如下圖所示。符號(hào)為：返回彈簧線圈鉄芯動(dòng)合（常開(kāi)）靜觸點(diǎn)動(dòng)斷（常閉）靜觸點(diǎn)線圈接頭動(dòng)觸點(diǎn)銜鐵支架動(dòng)斷動(dòng)合動(dòng)觸點(diǎn)當(dāng)線圈中有電流流過(guò)時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，鐵芯被磁化，其磁力將銜鐵吸合，并帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)，使動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)。電磁繼電器一般分為交流和直流兩大類(lèi)。

2.舌簧繼電器舌簧繼電器又稱(chēng)干簧繼電器，其構(gòu)造是由線圈及導(dǎo)磁材料制成的舌簧片組成的。密閉的玻璃管內(nèi)充有惰性氣體。工作原理：當(dāng)線圈中流過(guò)電流時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，舌簧片被磁化、吸合、觸點(diǎn)接通。

線圈玻璃管舌簧片充惰性氣體NS線圈舌簧片也可用永久磁鐵代替線圈，叫干簧管繼電器，利用永久磁鐵的位置變化，控制繼電器的閉合。當(dāng)磁鐵與簧管對(duì)齊時(shí)觸點(diǎn)吸合，離開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)斷開(kāi)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏、動(dòng)作快、體積小，成本低。缺點(diǎn)：流過(guò)觸點(diǎn)電流小。玻璃管舌簧片充惰性氣體NS舌簧片永久磁鉄3.固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器是一種由固態(tài)半導(dǎo)體器件組成的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)器件，它是利用晶體管或晶閘管等元件的開(kāi)關(guān)特性，用微弱的信號(hào)對(duì)幾十安培以上的負(fù)載電路進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)接通和斷開(kāi)。具有體積小，功率小，快速，靈敏，無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)電火花干擾等。固態(tài)繼電器（SSR）依靠半導(dǎo)體器件和電子元件的電磁和光特性來(lái)完成其隔離和繼電切換功能。目前固態(tài)繼電器已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制，如電爐加熱系統(tǒng)，遙控機(jī)械，電機(jī)，電磁閥以及信號(hào)燈，閃爍器，舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)，醫(yī)療器械，消防保安系統(tǒng)等都有大量應(yīng)用。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

固態(tài)繼電器SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開(kāi)關(guān)；按工作功能分直流輸入-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；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(qiáng)型。SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器（簡(jiǎn)稱(chēng)MER）相比，它沒(méi)有任何可動(dòng)的機(jī)械部件，工作中也沒(méi)有任何機(jī)械動(dòng)作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換實(shí)現(xiàn)“通”和“斷”的開(kāi)關(guān)功能，沒(méi)有電接觸點(diǎn)，因而它有一系列MER所不具備的優(yōu)點(diǎn)：（1）工作可靠性高、壽命長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)次數(shù)多；（2）無(wú)動(dòng)作噪聲；（3）耐振、耐機(jī)械沖擊；（4）安裝位置靈活無(wú)限制；（5）體積小，很容易用絕緣、防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮、防霉、防腐性能；（6）在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳；

此外，SSR還有能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點(diǎn)。固態(tài)繼電器的工作原理下面以交流型的SSR為例來(lái)說(shuō)明它的工作原理，下圖是它的工作原理框圖。圖中部件①-④構(gòu)成交流SSR的主體，從整體結(jié)構(gòu)上看，SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能。SSR中各個(gè)組成部分的功能如下：

耦合電路：其功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的電聯(lián)系，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高；由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使得SSR的輸入端很容易做到與輸入信號(hào)電平相匹配，從而可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路：其功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，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(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當(dāng)加入控制信號(hào)（交流電壓）過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài)；而當(dāng)斷開(kāi)控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路：其功能是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌電壓等紋波成分對(duì)開(kāi)關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的，一般是用“R-C”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。直流型的SSR與交流型的SSR相比，無(wú)過(guò)零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開(kāi)關(guān)器件一般用大功率開(kāi)關(guān)三極管。直流型SSR在使用時(shí)應(yīng)注意：①負(fù)載為感性負(fù)載（如直流電磁閥或電磁鐵）時(shí)，應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管，極性如圖所示。②SSR工作時(shí)應(yīng)盡量把它靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿(mǎn)足負(fù)荷電流的需要。③當(dāng)電源是交流降壓整流所得時(shí)，其濾波電解電容應(yīng)足夠大。直流型的SSR固態(tài)繼電器的應(yīng)用舉例如圖4A和4B分別為三相異步電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)控制電路和正反轉(zhuǎn)控制電路。圖4A中，當(dāng)控制電源電路接通時(shí)，即給SSR的③④端施加直流電壓時(shí)，SSR的①、②端便猶如一根導(dǎo)線導(dǎo)通了，從而把三相電源引入到電動(dòng)機(jī)的定子電路中；圖4B中，電動(dòng)機(jī)定子繞組的一相是直接加以火線S的，若要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，只要改變其相序即可，圖中，通過(guò)兩個(gè)SSR(forreverserotation)將R、T換接加到電動(dòng)機(jī)的不同定子接入端進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的目的。圖4A三相異步電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)控制電路

圖4B三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路圖4C為計(jì)算機(jī)控制三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路，圖中采用了4個(gè)與非門(mén)（與非門(mén)的邏輯作用是當(dāng)輸入端只要出現(xiàn)低電平信號(hào)，輸出端便呈現(xiàn)高電平；電平的跳變是從低到高時(shí)為上升沿，從高到低為下降沿），用二個(gè)信號(hào)通道分別控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。圖4C計(jì)算機(jī)控制三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動(dòng)電路固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)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TTL或CMOS等邏輯電平控制時(shí)，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動(dòng)，并盡可能使“0”電平低于0.8V如在噪聲很強(qiáng)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(如選接通電壓為8V或12V的產(chǎn)品)，這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈。

1.額定輸出電壓它是指在特定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負(fù)載的最大允許電壓有效值。如果受控負(fù)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(shí)(冷熱轉(zhuǎn)換、靜動(dòng)轉(zhuǎn)換、感應(yīng)電勢(shì)、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等)所產(chǎn)生的最大合成電壓。2.額定輸出電流額定輸出電流是指在給定條件下(環(huán)境溫度、額定電壓、功率因素、有無(wú)散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠家都提供熱降額曲線。如周?chē)鷾囟壬仙?，?yīng)按曲線作降額使用。3.浪涌電流浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續(xù)的時(shí)間等)不會(huì)造成永久性損壞所允許的最大非重復(fù)性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個(gè)周期)，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時(shí)，如負(fù)載為穩(wěn)態(tài)阻性，SSR可全額或降額10%使用。

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(kāi)一閉固態(tài)繼電器

單相電壓型交流固態(tài)調(diào)壓器

E12S

E13