MA-EQT Training material 基本基本电电气元件介气元件介绍绍 Alex 2006-02-17 AUO Proprietary & Confidential 开关 日常生活中可以看到很多开关，例如电视，收音机，冰箱，电脑等都有开关。 开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路。常作为电路的电源开关，或用于局部照明电路的控制及小容量电动机的起动、停止和正反转控制等。 开关分类 开关的功能十分多开关的功能十分多样样，种，种类类也很多。按功能分大致有两大也很多。按功能分大致有两大类类： 一一.操作信号用操作信号用 由人下命令的手由人下命令的手动动操作，比如各种按操作，比如各种按钮钮开关，刀开关等。开关，刀开关等。 二二.检检出信号用出信号用 物体物体检检知知/ 液位液位侦测侦测/ 温度温度/ 压压力力检检知；如微知；如微动动开关，光开关，光电电开关等。开关等。 操作盘 操作开关 手动操作盒 液位液位检检测测开关开关 马达 行程开关行程开关 具体类型 ?按按钮钮开关开关 行程开关行程开关 自自动动开关开关 接触器接触器 继电继电器器 熔断器熔断器 光光电电开关开关 接近开关接近开关 按钮开关 ? 用途用途 按按钮钮又称控制按又称控制按钮钮或按或按钮钮开关，是一种手开关，是一种手动动控制控制电电器。它只能短器。它只能短时时接通或接通或分断分断5A以下的小以下的小电电流流电电路，向其它路，向其它电电器器发发出指令性的出指令性的电电信号，控制其它信号，控制其它电电器器动动作。由于按作。由于按钮载钮载流量小，不能直接用于控制主流量小，不能直接用于控制主电电路的通断。路的通断。 ? 结构及工作原理 ? 符号 SB SB SB b）常闭触点 c）复合触点 a）常开触点 ? 注意事注意事项项 选择选择使用使用时应时应从使用从使用场场合、所需触点数及按合、所需触点数及按钮钮帽的帽的颜颜色等因素考色等因素考虑虑。一般一般红红色表示停止，色表示停止，绿绿色表示起色表示起动动，黄色表示干，黄色表示干预预。 按钮的结构及工作原理 ? 结构 ? 工作原理工作原理 在按下按在按下按钮钮帽令其帽令其动动作作时时，首先断开，首先断开动动断触点，再通断触点，再通过过一定行程后才接通一定行程后才接通动动合触点；松开按合触点；松开按钮钮帽帽时时，复位，复位弹弹簧先将簧先将动动合触点分断，通合触点分断，通过过一定行程后一定行程后动动断断触点才触点才闭闭合。合。 行程开关 ? 用途 行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产产机械运机械运动动部件的碰撞，使部件的碰撞，使其内部触点其内部触点动动作，分断或切作，分断或切换电换电路，从而控制生路，从而控制生产产机械行程、位置或改机械行程、位置或改变变其其运运动动状状态态。 ? 结构 ? 符号 SQ SQ a）常开触点 b）常闭触点 自动开关 ?用途用途 它集控制和多种保它集控制和多种保护护功能于一身，除能完成接通和分断功能于一身，除能完成接通和分断电电路外，路外，还还能能对电对电路或路或电电气气设备发设备发生的短路、生的短路、过载过载、失、失压压等故障等故障进进行保行保护护。 ?原理图 工作原理 脱扣器是自脱扣器是自动动开关的主要保开关的主要保护护装置，包括装置，包括电电磁脱扣器（作短路保磁脱扣器（作短路保护护）、）、热热脱扣器脱扣器（作（作过载过载保保护护）、失）、失压压脱扣器以及由脱扣器以及由电电磁和磁和热热脱扣器脱扣器组组合而成的复式脱扣器等种合而成的复式脱扣器等种类类。电电磁脱扣器的磁脱扣器的线线圈串圈串联联在主在主电电路中，若路中，若电电路或路或设备设备短路，主短路，主电电路路电电流增大，流增大，线线圈磁圈磁场场增增强强，吸，吸动衔铁动衔铁，使操作机构，使操作机构动动作，断开主触点，分断主作，断开主触点，分断主电电路而起到短路保路而起到短路保护护作用。作用。电电磁脱扣器有磁脱扣器有调节调节螺螺钉钉，可以根据用，可以根据用电设备电设备容量和使用条件手容量和使用条件手动调节动调节脱扣器脱扣器动动作作电电流流的大小。的大小。 热热脱扣器是一个双金属片脱扣器是一个双金属片热继电热继电器。它的器。它的发热发热元件串元件串联联在主在主电电路中。当路中。当电电路路过载过载时时，过载电过载电流使流使发热发热元件温度升高，双金属片受元件温度升高，双金属片受热热弯曲，弯曲，顶动顶动自自动动操作机构操作机构动动作，断作，断开主触点，切断主开主触点，切断主电电路而起路而起过载过载保保护护作用。作用。 ?符号 QF 自动开关原理图 、9弹簧 2触点 3锁键 4搭钩 5轴 6过电流脱扣器 7杠杆 8、10衔铁 11欠电压脱扣器 12双金属片 13电阻丝 1接触器 ? 用途用途 接触器是一种用来接触器是一种用来频频繁接通和断开交、直流主繁接通和断开交、直流主电电路路 及大容量控制及大容量控制电电路的自路的自动动切切换电换电器。它具有低器。它具有低压释压释放保放保护护 功能，可功能，可进进行行频频繁操作，繁操作，实现远实现远距离控制，是自距离控制，是自动动控制控制线线 路中使用最广泛的路中使用最广泛的电电器元件。器元件。 ? 结构及工作原理 ? 接触器外部接点介接触器外部接点介绍绍 ? 符号符号 KM KM KM KM KM a）线圈 b）常开主触点 c）常闭主触点 d）常开辅助触点 e）常闭辅助触点 交流接触器的结构和工作原理 ? 结结构构 交流接触器的主要部分是交流接触器的主要部分是电电磁系磁系统统、触点系、触点系统统和和灭灭弧装置，其外形和弧装置，其外形和结结构如构如图图所示所示 ? 工作原理工作原理 结构示意图 交流接触器有两种工作状交流接触器有两种工作状态态：得：得电电状状态态（动动作状作状态态）和失）和失电电状状态态（释释放状放状态态）。接触器主触）。接触器主触头头的的动动触触头头装在与装在与衔铁衔铁相相连连的的绝缘连绝缘连杆上，杆上，其静触其静触头则头则固定在壳体上。当固定在壳体上。当线线圈得圈得电电后，后，线线圈圈产产生磁生磁场场，使静，使静铁铁心心产产生生电电磁吸力，将磁吸力，将衔铁衔铁吸合。吸合。衔铁带动动衔铁带动动触触头动头动作，使常作，使常闭闭触触头头断开，常断开，常开触开触头闭头闭合，分断或接通相关合，分断或接通相关电电路。当路。当线线圈失圈失电时电时，电电磁吸力消失，磁吸力消失，衔衔铁铁在反作用在反作用弹弹簧的作用下簧的作用下释释放，各触放，各触头头随之复位。随之复位。 交流接触器接点介绍交流接触器接点介绍 主回路输入端主回路输入端 1).A1，A2为电磁线圈的输入接点为电磁线圈的输入接点,两组输入点并联两组输入点并联 后接到电磁线圈上后接到电磁线圈上.一般会在一般会在A1,A2之间并接一个电之间并接一个电 阻和一个电容串联成的灭弧装置阻和一个电容串联成的灭弧装置. 2) A1，A2接通控制电压时，带有主触点的衔铁接通控制电压时，带有主触点的衔铁 在电磁力的作用下吸合带动主触点闭合在电磁力的作用下吸合带动主触点闭合,主回路接主回路接 通通,同时辅助接点也随之动作即常开的触点闭合同时辅助接点也随之动作即常开的触点闭合,常常 闭的触点断开闭的触点断开. 1.)接点接点1，3，5为主回路输入端，接点为主回路输入端，接点2，4，6为主为主 回路输出端（输出端直接接马达等负载，或接过电回路输出端（输出端直接接马达等负载，或接过电 流保护器）流保护器） 2).接点接点13,14 为一对常开的触点（为一对常开的触点（Normal Open） 3).接点接点21,22 为一对常闭的触点（为一对常闭的触点（Normal Close） 4)NC和和NO点为辅助触点一般用来控制点为辅助触点一般用来控制PLC输入信输入信 号等号等. 主回路输出端主回路输出端 继电继电器器 ? 定定义义 继电继电器：是一种根据器：是一种根据电电量（量（电电流、流、电压电压）或非）或非电电量（量（时间时间、速度、温度、速度、温度、压压力等）的力等）的变变化自化自动动接通和断开控制接通和断开控制电电路，以完成控制或保路，以完成控制或保护护任任务务的的电电器。器。 ? 与接触器的区与接触器的区别别 ? 继电继电器可以器可以对对各种各种电电量或非量或非电电量的量的变变化作出反化作出反应应，而接触器只有在一定，而接触器只有在一定 的的电压电压信号下信号下动动作。作。 ? 继电继电器用于切器用于切换换小小电电流的控制流的控制电电路，而接触器路，而接触器则则用来控制大用来控制大电电流流电电路，路，因此，因此，继电继电器触器触头头容量容量较较小（不大于小（不大于5A），且无），且无灭灭弧装置。弧装置。 ? 分分类类 ? 按反按反应应的参数可分的参数可分为为：电压继电电压继电器、器、电电流流继电继电器、中器、中间继电间继电器、器、热继电热继电器、器、时间继电时间继电器和速度器和速度继电继电器等。器等。 ? 按按动动作原理可分作原理可分为为：电电磁式、磁式、电动电动式、式、电电子式和机械式等。子式和机械式等。 常用常用继电继电器器 常用的继电器 ? 热继电器 ? 插入式插入式继电继电器器 热继电器 ?用途用途 热继电热继电器是利用器是利用电电流的流的热热效效应应原理工作的保原理工作的保护电护电器，在器，在电电路中用作路中用作电动电动机的机的过载过载保保护护。 ?结结构构 ?工作原理工作原理 主双金属片与加主双金属片与加热热元件串接在接触器元件串接在接触器负载负载端，（端，（电动电动机机电电源端）的主回源端）的主回路中。当路中。当电动电动机正常运行机正常运行时时，热热元件元件产产生的生的热热量量虽虽能使双金属片弯曲，但能使双金属片弯曲，但还还不不足以使足以使继电继电器器动动作。当作。当电动电动机机过载时过载时，流，流过热过热元件的元件的电电流增大，流增大，热热元件元件产产生的生的热热量增加，使双金属片量增加，使双金属片产产生的弯曲位移增大，主双金属片推生的弯曲位移增大，主双金属片推动导动导板，并通板，并通过补过补偿偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线线圈回路的圈回路的热继电热继电器常器常闭闭触点）分触点）分开，以切断开，以切断电电路保路保护电动护电动机。机。 ?接点介接点介绍绍 ?符号符号 FR a）热元件 b）常闭触点 热继电器的结构 ?热继电热继电器种器种类类很多，很多，应应用最广泛的是基于双金属片的用最广泛的是基于双金属片的热继电热继电器，其外形及器，其外形及结结构如构如图图所示，主要由所示，主要由热热元件、双金属片和触元件、双金属片和触头头三部分三部分组组成。成。热继电热继电器的器的常常闭闭触点串触点串联联在被保在被保护护的二次回路中，它的的二次回路中，它的热热元件由元件由电电阻阻值值不高的不高的电热丝电热丝或或电电阻片阻片绕绕成，串成，串联联在在电动电动机或其他用机或其他用电设备电设备的主的主电电路中。靠近路中。靠近热热元件的元件的双金属片，是用两种不同膨双金属片，是用两种不同膨胀胀系数的金属用机械系数的金属用机械辗压辗压而成，而成，为热继电为热继电器的器的感感测测元件。元件。 1主触头 2主双金属片 3热元件 4推动导板 5补偿双金属片 6常闭触头 7常开触头 8复位调节螺钉 9动触头 10复位按钮 11偏心轮 12支撑件 13弹簧 热继电热继电器外部接点介器外部接点介绍绍 接接触器器输出端接接触器器输出端 过载指示窗过载指示窗,若过载会有若过载会有”T”显示显示 过载复位按钮过载复位按钮Reset 手动停止按钮手动停止按钮Stop 电流调电流调节旋钮节旋钮 1.接点接点97 ,98 为一对常开的触点（为一对常开的触点（Normal Open） 2.接点接点95 ,96 为一对常闭的触点（为一对常闭的触点（Normal Close） 3.输入端接接触器的输出端，输出端直接接马达输入端接接触器的输出端，输出端直接接马达等负载等负载 4.正常工作时，会直接输出正常工作时，会直接输出. 5.应用：可以利用应用：可以利用95，96 接点来控制上位接触器接点来控制上位接触器的输入的输入A1，A2通断通断(过载时，接点过载时，接点95，96断开，断开，A1，A2即断开即断开,接触器主回路断开接触器主回路断开.） 97，98 接点可作为接点可作为PLC等控制信号的输入控等控制信号的输入控制制. 输出端输出端 插入式继电器 ?用途用途 一般一般应应用在用低用在用低压压（24V）控制高）控制高压压（220V ）的）的控制回路中。控制回路中。 ?工作原理工作原理 同交流接触器相似都是用同交流接触器相似都是用线线圈控制圈控制动动触点来触点来实现实现常开接点的接通或常常开接点的接通或常闭闭接点的接通等。接点的接通等。 ? 接点介绍接点介绍 继电器触点介绍 四组常闭的触点四组常闭的触点 触点触点1-4 触点触点5-8 触点触点9-12 控制接点控制接点13.14 1.触点 1，5，9为一组，其中 1和9常闭，5和9常开 2.触点 2，6，10为一组，其中 2和10常闭，6和10常开 3.触点 3，7，11 为一组，其中 3和11 常闭，7和11 常开 4.触点 4，8，12为一组，其中 4和12常闭，8和12常开 5.触点 13 ，14为线圈的电源（ 24V ），当线圈通电时， 绿色的发光二级管亮，同时继电器吸合 继电器吸合，即原先常闭的触点变为常开，原先常开 的触点闭合 故障排除时： 1.量测线圈是否通电（触点 13，14之间是否有电压） 2.检查原先闭合的触点有没有断开？ 原先断开的触点有没有闭合？ 熔断器 ?用途 主要用作短路保主要用作短路保护护。 ?结构 熔断器主要由熔体（俗称保熔断器主要由熔体（俗称保险丝险丝）和安装熔体的熔管两部分）和安装熔体的熔管两部分组组成。熔体由易熔金属材料成。熔体由易熔金属材料铅铅、锡锡、锌锌、银银、铜铜及其合金制成，通及其合金制成，通常做成常做成丝丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸绝缘钢纸或或玻璃玻璃纤维纤维制成，在熔体熔断制成，在熔体熔断时时兼有兼有灭灭弧作用。弧作用。 ?工作原理 熔断器的熔体与被保熔断器的熔体与被保护护的的电电路串路串联联，当，当电电路正常工作路正常工作时时，熔，熔体允体允许许通通过过一定大小的一定大小的电电流而不熔断。当流而不熔断。当电电路路发发生短路或生短路或严严重重过过载时载时，熔体中流，熔体中流过过很大的故障很大的故障电电流，当流，当电电流流产产生的生的热热量达到熔体量达到熔体的熔点的熔点时时，熔体熔断切断，熔体熔断切断电电路，从而路，从而实现实现保保护护目的。目的。 ?分类 插入式、螺旋式、封插入式、螺旋式、封闭闭管式管式 、快速熔断式、快速熔断式 ?符号 FU 光电开关工作原理 什么是什么是红红外外线线： 红外线属于一种电磁射线，其特性等同于无线电或X射 线。人眼可见的光波是380nm-780nm，发射波长为780nm-1mm 的长射线称为红外线。 工作原理：工作原理：红外线光电开关（光电传感器）属于光电接近开关的简称，它是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。 光电开关分类 按检测方式分： 1.漫反射式光电开关。 2.镜面反射式光电开关。 3.对射式光电开关。 4.槽式光电开关。 光电开关分类-漫反射式光电开关 漫反射式光电开关： 漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式。 工作原理： 引起理想漫反射的光度分布 局部较强漫反射时的光度分布 应用举例：可应用于一般要求的物体检知场所，如MA CV等 光电开关分类镜面反射式光电开关 镜面反射式光电开关： 镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号 工作原理: 应用举例：一般应用于较长距离的物体检知场所，如 Lifter 的凸出 检知等，使用时接线比较简单。 光电开关分类对射式光电开关 对射式光电开关： 对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 工作原理： 应用举例：可应用于可靠度要求较高的物体检知或精确 定位场所，如IAS 升降平台定位Svensor ，FI CV检知Sensor 等。 光电开关分类槽式光电开关 槽式光电开关： 槽式光电开关通常是标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了检测到的开关量信号。槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 工作原理： 应用举例：可应用于检测精度要求较高的物体检知和 检测高速变化的物体位置，如AMHS 的RGV 和Crane 的走行定位和升降定位的感知。 接近开关 用途： 接近开关广泛应用于机械，矿山，造纸，烟草，塑料，化 工，治金，轻工，汽车，电力，保安，铁路，航天等各个行业，运用于限位，检测，记数，测速，液面控制，自动保护等，也可连接计算机，可编程序控制器（ PC 机）等作传感头用。特别是电容式接近开关还可适用于对多种非金属，如纸张，橡胶，液体，木材及人体进行检测。应用范围极广。 分类： 分为电感式接近开关和电容式接近开关。 电感式接近开关 基本原理： 电感式接近开关由高频振荡器和放大器组成。振 荡器的线圈在开关的作用表面产生一 个交变磁场，当金属物体接近此作用表面时，金属中产生涡流而吸收了振荡器的能量，使震荡器减弱以至停振。振荡器之振荡及停振这两个信号由整形放大器转换成二进制的开关信号，从而起到“开”，“关”的控制作用。 不同材料的金属检测物对电感式接近开关动作距离的影响： 材料材料 Material 铁铁 Fe37 镍铬镍铬合金合金 Chrome Nickel Alloy 不不锈钢锈钢 Stainless Steel 黄黄铜铜 铝铝 Brass 铜铜 Aluminu Copper n 动动作距离作距离 Distance 100% 90% 85% 30-45% 20-35% 15-30% 电容式接近开关 基本原理： 电容式接近开关由高频振荡器和放大器组成，当无物体接近开关作用表面时，带浮动电极的高频振荡器并不振荡，当有物体（金属或非金属）接近开关作用表面时，使浮动电极产生的电场变化，高频振荡器产生振荡，振荡器的振荡和停振这两个信号，由整形放大器转换成二进制的开关信号， 从而起到“开”，“关”的控制作用。 不同材料的非金属检测物对电容式接近开关动作距离的影响： 材料材料 水水 酒精酒精 玻璃玻璃 Material Water Alcohol 动动作距离作距离 100% Distance 85% 木材木材 纸纸 橡皮橡皮 特氟隆（尼特氟隆（尼龙龙） 石英晶体石英晶体 Teflon 20%_ 40% 20% 20%_20%_ 20%_ 40% _ 35% 35% 50%