2.1低壓電器簡介2.2常用低壓電器2.3電子電器思考題與習(xí)題第2章常用低壓電器

主要內(nèi)容：

(1)掌握各種低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理，特別是掌握繼電器和接觸器的工作原理。

(2)熟悉各種常用控制線路原理。

(3)掌握控制系統(tǒng)的初步設(shè)計方法。在各種生產(chǎn)機械中，電力拖動的自動控制或者手動控制設(shè)備被廣泛使用。其中大多數(shù)運動部件是由電動機來驅(qū)動的。所以，要保證生產(chǎn)過程中各生產(chǎn)機械部件按照生產(chǎn)要求進行順序動作，滿足生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程的要求，就需要對電動機進行順序啟動、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動等控制，這些控制系統(tǒng)很多是由低壓電器組成的，如繼電器、按鈕和接觸器等，通常稱為繼電器接觸器控制系統(tǒng)。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中還廣泛使用著繼電器接觸器控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過機械觸點的斷續(xù)控制(開關(guān)動作，包括各種元件的斷續(xù)閉合和斷開)，來實現(xiàn)控制目標。為了更好地掌握繼電器接觸器控制系統(tǒng)，必須掌握其原理和特點。

要懂得一個控制系統(tǒng)的原理和特點，就必須知道各種電器元件的結(jié)構(gòu)、工作原理和作用，從而去控制它們工作。任何控制系統(tǒng)，無論其復(fù)雜與否，都是由一些基本的單元電路組成的，所以本章主要介紹各種常用電器和其控制原理。

低壓電器指工作在交流1000V或者直流1200V額定電壓以下的電路中的電器，其作用是實現(xiàn)對電路或非電對象的通斷切換、控制、檢測、保護、變換和調(diào)節(jié)等。低壓電器分為手動電器和自動電器兩種。隨著電子技術(shù)、自動控制和計算機技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)對控制要求的不斷提高，自動電器不斷增多，出現(xiàn)了用很多的電子線路來取代低壓電器的控制。但是，在所有的工業(yè)電氣控制中，即使是以計算機為主的工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中，繼電器和接觸器仍然占有相當重要的地位，所以學(xué)習(xí)低壓電器是必需的。2.1低壓電器簡介2.1.1低壓電器的分類

低壓電器的種類繁多，按其用途、操作方式、執(zhí)行機構(gòu)的不同，可以有不同的分類方式，現(xiàn)分別做一介紹。

1.按用途分類

按用途的不同，可將低壓電器分為低壓配電電器、低壓控制電器、低壓主令電器、低壓保護電器和低壓執(zhí)行電器等。

(1)低壓配電電器是用于供電系統(tǒng)中進行電能的輸送和分配的電器，主要有低壓斷路器(俗稱空氣開關(guān))、隔離開關(guān)、刀開關(guān)和自動開關(guān)等。對低壓配電電器的主要技術(shù)要求是分斷能力強，限流效果好，動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好等。

(2)低壓控制電器是用來控制電路和控制系統(tǒng)的電器，主要有接觸器、繼電器、啟動器和各種控制器。對低壓控制電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，操作頻率高，電器和機械壽命長等。

(3)低壓主令電器是用來發(fā)送控制指令的電器，主要有控制按鈕、主令開關(guān)、行程開關(guān)和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)等。對低壓主令電器的技術(shù)要求是操作頻率較高，抗沖擊，機械壽命長等。

(4)低壓保護電器是用來保護電路或者各種電器設(shè)備的電器，主要有熔斷器、熱繼電器、電壓繼電器和電流繼電器等。對低壓保護電器的主要技術(shù)要求是有一定的通斷能力，可靠性要高，反應(yīng)要靈敏。

(5)低壓執(zhí)行電器主要指執(zhí)行元件，是用來完成既定的動作或者傳遞能量的電器，主要有電動機、燈、電熱絲、電磁鐵和電磁離合器等。

2.按操作方式分類

按操作方式的不同，可將低壓電器分為自動電器和手動電器。

(1)自動電器主要是在外來信號或者本身的參數(shù)變化下自動完成其功能。如接觸器和繼電器在電信號的作用下吸合或者分離；熱繼電器在通過大電流的情況下自動動作，切斷電路；熔斷器在過電流的情況下熔斷而保護電路等。

(2)手動電器主要通過人力的作用來完成其切換動作。常用的手動電器有控制按鈕、刀開關(guān)和組合開關(guān)等。

3.按執(zhí)行機構(gòu)分類

按執(zhí)行機構(gòu)的不同，可將低壓電器分為有觸點電器和無觸點電器。

(1)有觸點電器主要通過觸點的動作來執(zhí)行信號，如接觸器和繼電器等。

(2)無觸點電器主要是利用晶閘管等電力電子器件的導(dǎo)通和截止來反映信號。無觸點電器具有壽命長和干擾小等優(yōu)點。2.1.2低壓電器的發(fā)展過程

自從發(fā)明了電以后，人類就開始了對電器的研究。隨著生產(chǎn)的需要，從簡單的按鈕、刀開關(guān)和熔斷器開始，低壓電器的種類和型號不斷增多，出現(xiàn)了電子電器及其成套的電器設(shè)備。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機和低壓電器相結(jié)合而產(chǎn)生的可編程控制器也在不斷發(fā)展。改革開放以來，我國的低壓電器技術(shù)在原有的基礎(chǔ)上飛速發(fā)展。我國根據(jù)IEC

(InternationalElectroTechnicalCommission)標準制定了國家標準，生產(chǎn)的產(chǎn)品如CJ20系列接觸器、RJ20系列熱繼電器和

DZ20系列塑殼斷路器等都符合國家標準甚至符合IEC標準。同時，通過技術(shù)引進和合作，我國的低壓電器產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。目前，我國在不斷提高低壓電器的技術(shù)性能和參數(shù)的同時，大力開發(fā)電子電器，如固態(tài)繼電器和固態(tài)接觸器、光電開關(guān)等。

低壓電器的發(fā)展方向是高性能、高可靠性、多功能、小型化、使用方便等。

2.2.1刀開關(guān)

1.刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)和安裝

刀開關(guān)俗稱“閘刀”，是用來接通和斷開電源的一種手動電器。其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可用于控制容量小于7.5kW的電機的啟動和停止。2.2常用低壓電器刀開關(guān)由手柄、觸刀、觸點座和底座組成，如圖2-1(a)所示。通過對手柄的操作可控制觸點的結(jié)合和斷開。其形式有單極、雙極和三極等，選擇時應(yīng)根據(jù)其額定電壓和電流進行選擇，對于電機控制應(yīng)選用大于或等于電機額定電流3倍的刀開關(guān)。在安裝時，手柄要朝上，不得平行安裝或者朝下安裝。這是因為要防止在重力作用下自動結(jié)合。刀開關(guān)的文字符號為Q或QS，其圖形符號如圖2-1(b)所示。

圖2-1刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(a)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)圖形符號國內(nèi)的刀開關(guān)主要有HD系列板用刀開關(guān)和HS系列刀形轉(zhuǎn)換開關(guān)。板用刀開關(guān)可以用來接通或者斷開負載電路；刀形轉(zhuǎn)換開關(guān)是用來隔離電流的隔離開關(guān)。

刀開關(guān)型號的含義如圖2-2所示。

圖2-2刀開關(guān)型號的含義

2.刀開關(guān)的技術(shù)參數(shù)

刀開關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下：

(1)額定電流：在規(guī)定的條件下，其長期工作能夠承受的最大電流。

(2)額定電壓：在規(guī)定的條件下，其長期工作能夠承受的最大電壓。

(3)通斷能力：在額定電壓和其他規(guī)定的條件下，能接通和斷開的最大電流值。

(4)電壽命：在規(guī)定的條件下，無維修時操作的循環(huán)次數(shù)。

選用刀開關(guān)時，可以按照其技術(shù)參數(shù)進行選擇；要求在小于其額定電流和額定電壓下工作，其極數(shù)和位置等可以按照實際情況選擇；在負載較小時需要注意其通斷能力。相關(guān)技術(shù)參數(shù)可查閱有關(guān)手冊。2.2.2熔斷器

1.熔斷器的結(jié)構(gòu)和工作原理

熔斷器俗稱“保險絲”或者“保險管”等，是一種結(jié)構(gòu)簡便、使用方便、控制有效的短路保護電器。熔斷器主要由熔體(或熔絲，俗稱保險絲)和安裝熔體的熔管(或支架)組成,在使用中常和其他開關(guān)電器組合實現(xiàn)短路保護。熔斷器的核心是熔體，一般由熔點較低的鉛、錫、銅、銀及其合金等材料制成，形狀為絲狀或片狀。熔斷器的熔體和其被保護的電路串聯(lián)，當電路正常工作時，熔體允許流過一定大小的電流而不熔斷；當電路短路或有故障時，由于電流超過其額定電流，使其產(chǎn)生的熱量達到熔體的熔點，熔體熔斷，切斷電路，從而達到了保護電器和電路的目的。

熔斷器的文字符號為FU，其類型和圖形符號如圖2-3所示。

圖2-3熔斷器的類型和圖形符號

(a)管狀熔斷器；(b)插式熔斷器；(c)螺旋式熔斷器；(d)圖形符號根據(jù)電路基本定律可知，電流流過熔體時產(chǎn)生的熱量與電流的平方和電流通過的時間成正比，即

Q=I2Rt

所以熔斷器的熔斷時間和電流有關(guān)，我們稱其為熔斷器的安秒特性，如圖2-4所示。

圖2-4熔斷器的安秒特性

2.熔斷器的參數(shù)

(1)熔斷器熔體的額定電流是熔斷器最主要的參數(shù)。只有準確地選擇熔體的額定電流，熔斷器才能起到應(yīng)有的保護作用；否則，不但不能起到保護作用，反而會影響到用電設(shè)備的正常工作。

對于電阻負載或者其他無沖擊電流負載，熔體的額定電流應(yīng)略大于或等于負載電流。

(2)保護一臺電動機時，為了防止電動機啟動時電流過大而將熔斷器的熔體燒斷，應(yīng)按照下式計算熔體的額定電流：

(3)保護多臺電動機時，可按下式粗略估算熔體的額定電流：

熔斷器的額定電流有4A、6A、10A、15A、20A、25A、60A、80A、100A、125A、160A、200A、225A、260A、300A、350A、430A、500A和600A等多種。

【例2-1】如圖2-5所示是一個用刀開關(guān)直接控制的小功率電動機的運行控制。其中QS為刀開關(guān)，F(xiàn)U為熔斷器。當?shù)堕_關(guān)合上時，電動機開始運行；當?shù)堕_關(guān)斷開時，電動機停止運行。

圖2-5刀開關(guān)直接控制電動機運行2.2.3控制按鈕

控制按鈕通常用來接通或者斷開控制電路，通過控制按鈕的電流是很小的，通常僅用來提供信號。通過控制按鈕可控制接觸器、繼電器等電器的動作，進而控制電器設(shè)備或者電動機等的運行。

控制按鈕由按鈕帽、彈簧、靜觸點和動觸點等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-6(a)所示。其中動觸點和按鈕軸固定，當按鈕帽沒有被按下時，動觸點和靜觸點1閉合，同時和靜觸點2斷開；當按下按鈕帽時，動觸點和靜觸點2閉合，同時和靜觸點1斷開。動作前接觸的觸點是常閉觸點(靜觸點1)，斷開的觸點是常開觸點(靜觸點2)。當按鈕帽動作后，常閉觸點斷開，常開觸點閉合?？刂瓢粹o的圖形符號如圖2-6(b)所示。有的控制按鈕只有一對常開觸點或者常閉觸點，也有的有兩對常開觸點或者常閉觸點，有的有多對觸點。在設(shè)計和工程實踐中，控制按鈕的常開觸點和常閉觸點的使用應(yīng)靈活，實際上，通常把兩個或者多個控制按鈕單元做成一體，組成雙聯(lián)、三聯(lián)或者多聯(lián)按鈕，以滿足電動機的啟停、正反轉(zhuǎn)或其他復(fù)雜控制的需要。

圖2-6控制按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號

(a)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)圖形符號在使用多個控制按鈕時，為了區(qū)分不同的控制按鈕的作用，避免誤操作，通常使用不同顏色按鈕帽的按鈕。按鈕帽的顏色有紅、白、黑、綠、藍、灰、黃等。當使用不同顏色按鈕帽的按鈕時，必須符合GB4025(指示燈和按鈕的顏色)的規(guī)定。如“啟動”按鈕為綠色，“停止”按鈕為紅色等。控制按鈕的種類很多，國內(nèi)常用的按鈕有LA系列和引進的LAY系列。對按鈕的要求為通斷可靠、動作精度高、電器性能良好和壽命長等。在設(shè)計過程中，可選擇一些具有造型新穎，手感好，功能齊全及安裝、更換方便等特性的按鈕。

常用的控制按鈕有自保持和自復(fù)位兩種。自復(fù)位按鈕在外力釋放后，按鈕在彈簧的作用下將恢復(fù)原位；自保持按鈕內(nèi)部有電磁或者機械結(jié)構(gòu)，當按下后，在撤去外力時按鈕不會自行復(fù)位，繼續(xù)保持。控制按鈕的型號含義如圖2-7所示。

圖2-7控制按鈕的型號含義

表2-1控制按鈕的分類2.2.4接觸器

接觸器是一種應(yīng)用廣泛的開關(guān)電器，它主要用于頻繁接通或分斷交、直流主電路和大容量的控制電路。接觸器種類繁多，按照使用電路的不同分為直流接觸器和交流接觸器；按照驅(qū)動方式的不同分為電磁式、氣動式和液壓式等接觸器；按滅弧介質(zhì)的不同分為空氣式、油浸式和真空式接觸器。接觸器上通過的電流很大，用來驅(qū)動執(zhí)行單元(如電動機、電熱絲等功率器件)。在工業(yè)生產(chǎn)中，使用量最大的是電磁式交流接觸器，簡稱為交流接觸器。下面主要介紹空氣式交流接觸器。

交流接觸器用來接通或者斷開主電路、電機和大容量的控制電路，在工業(yè)中，其主要控制對象是電機或者其他大容量的負載，如電熱器、電焊機和變壓器等。交流接觸器每小時可開閉幾百次，所以用來頻繁地接通和斷開負載，同時其可實現(xiàn)遠距離控制，從而被廣泛使用。交流接觸器在結(jié)構(gòu)上主要由電磁鐵和觸點兩部分組成。如圖2-8(a)所示，當給線圈提供額定電壓后，在電磁力的作用下，銜鐵向下運行，從而使觸點接觸，線路導(dǎo)通。當電壓較低時，將會導(dǎo)致電磁力下降或者消失，此時銜鐵在彈簧的作用下釋放，觸頭復(fù)位，實現(xiàn)了低壓保護功能。交流接觸器的鐵芯由硅鋼片疊成，這樣可以減小鐵損。另外，選用了短路環(huán)來消除鐵芯的振動和噪音。接觸器的文字符號為KM，其圖形符號如圖2-8(b)所示。在繪制接觸器原理圖時，線圈和各個觸點可根據(jù)應(yīng)用繪制在不同的位置，但是文字符號必須一致，以表明是同一個接觸器。根據(jù)用途的不同，接觸器的觸點分為主觸點和輔助觸點。主觸點可通過其額定電流，通過的電流較大，用在主電路中，可驅(qū)動電動機和電焊機等功率器件；輔助觸點的電流較小，用來提供控制電路的信號。

圖2-8交流接觸器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號

(a)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)圖形符號主觸點在斷開期間由于電場的存在，使得觸頭表面的自由電子大量溢出，同時在高熱和強電場的作用下，電子運動撞擊空氣分子，使空氣電離而產(chǎn)生電弧，為了防止電弧燒壞觸點或者使切段時間拉長，在交流接觸器上采用了滅弧措施。

滅弧措施要求快速拉大電弧的長度，從而使得單位長度上的電弧的電壓降低，散熱面積增大，冷卻速度加快，使自由電子和空穴復(fù)合運動速度加快；另外，常使用強制冷卻的方式來加快復(fù)合運動。常用的滅弧裝置有以下兩種：

(1)吹?。喝鐖D2-9(a)所示，利用電動力或者其他方式，在觸點斷開瞬間將電弧吹開，一方面使得電弧拉長，單位電弧上的電壓降低；另一方面，在吹開電弧的同時也對觸點進行了強制冷卻。

(2)柵片滅?。涸谟|點側(cè)面設(shè)置有多組薄鋼片，稱為滅弧柵片，它們之間彼此絕緣，如圖2-9(b)所示。當觸點斷開時，電動力會將電弧吹入滅弧柵片中，此時電弧被柵片分成了一個個小的短弧，柵片也就成了短弧的電極，使得每一段短弧上的電壓達不到燃弧電壓。同時每兩個滅弧柵片上都有150～250V的絕緣強度，使電弧電壓很難維持。另外，滅弧柵片本身具有冷卻能力，所以能夠快速滅弧。在結(jié)構(gòu)上，交流接觸器的觸點均做成一邊一個觸點的橋式結(jié)構(gòu)(如圖2-9(c)所示)，兩個觸點可以使其在斷電期間快速斷開，電弧也快速熄滅。

圖2-9滅弧原理圖

(a)電動力吹弧示意圖；(b)柵片滅弧示意圖；(c)交流接觸器的觸頭形式交流接觸器主要根據(jù)主電器的電壓和電流來選擇。還要根據(jù)控制電路來選擇其觸點數(shù)量、電磁線圈的額定電壓和工作頻率等。其主要技術(shù)參數(shù)有：

(1)額定電壓：指主觸點的額定工作電壓。此外，還有輔助觸點的額定電壓和電磁線圈的額定電壓。

(2)額定電流：在額定電壓和操作頻率等規(guī)定的條件下，主觸點的額定工作電流低于額定電流工作是保證接觸器正常工作的條件。

(3)約定發(fā)熱電流：在接觸器非封閉條件下，按照規(guī)定條件進行試驗，接觸器各部件連續(xù)工作８小時，其溫升小于極限值所能承受的最大電流。

(4)通斷和分斷能力：在規(guī)定條件下，能在給定電壓下接通和分斷的預(yù)期電流值。要求在此電流下，接觸器分斷和接通時，不發(fā)生熔焊、飛弧和過分磨損等情況。

(5)機械壽命和電壽命：機械壽命指接觸器在無負載和無維修的條件下所能操作的循環(huán)次數(shù)；電壽命指在正常條件下，無維修時的操作循環(huán)次數(shù)。

(6)操作頻率：指每小時允許操作的次數(shù)。該參數(shù)是一個重要的指標，其影響接觸器的電壽命、滅弧室的工作條件和線圈溫升等。

(7)工作制：有短時工作制、斷續(xù)工作制、不間斷工作制和8小時工作制四種。

我國常用的交流接觸器有CJ系列和CJX系列。圖2-10所示是CJ20系列交流接觸器的型號含義。

圖2-10CJ20系列交流接觸器的型號含義常用的交流接觸器的額定電流有5

A、10

A、20

A、40

A、75

A、120

A等。線圈的額定電壓一般為工頻220V和380V交流電。

直流接觸器的工作原理與結(jié)構(gòu)類似于交流接觸器，常用的有CZ系列。

【例2-2】

圖2-11為利用控制按鈕和接觸器實現(xiàn)電動機遠程控制的控制電路。其中SB1為啟動按鈕，SB2為停止按鈕。當?shù)堕_關(guān)閉合后電路得電，若按下SB1，則接觸器吸合，電動機得電運轉(zhuǎn)。同時接觸器的副觸點(和SB1并聯(lián)使用)閉合，當SB1復(fù)位后，電動機保持運行，這種方式稱為啟動保持。和SB1等串聯(lián)的停止按鈕SB2一旦被按下，將會使得控制電路斷電，接觸器復(fù)位，電動機停止運轉(zhuǎn)，整個控制電路復(fù)位。

圖2-11啟動、保持、停止電路2.2.5繼電器

繼電器和接觸器的主要區(qū)別在于，接觸器的主觸點可以通過大電流，驅(qū)動各種功率元件，而繼電器的觸點只能通過小電流，所以，繼電器只能用于控制電路中提供控制信號，當然對于小功率器件(數(shù)十瓦)，如燈泡、信號燈、小電機等，可以直接使用適當?shù)睦^電器來驅(qū)動。繼電器是一種根據(jù)外界輸入信號(電量或非電量)來控制電路自動切換的電器，用來實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換、傳輸和放大。這些輸入信號可以是電流、電壓和功率等電信號，也可以是溫度、時間、速度和壓力等非電量信號，而在這些信號的作用下，其輸出均為繼電器的觸點的動作(閉合或者斷開)。所以，繼電器在控制電路中起控制、放大和保護等作用。由于通過繼電器觸點的電流很小，故繼電器一般無滅弧裝置，在結(jié)構(gòu)上也是通過單觸點閉合來實現(xiàn)閉合狀態(tài)的，而接觸是用一對觸點來實現(xiàn)滅弧的。

繼電器的種類很多，按照其輸入信號可分為電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、時間繼電器、速度繼電器、熱繼電器、溫度繼電器和壓力繼電器等；按照繼電器的動作原理可分為電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動式繼電器、電子式繼電器和熱繼電器等。

1.中間繼電器

中間繼電器是在控制電路中傳輸或者轉(zhuǎn)換信號的一種元件。其作用主要是增加觸頭數(shù)量和中間的放大作用，其實是一種電磁式繼電器，特點為觸頭數(shù)量較多。中間繼電器對動作參數(shù)無具體要求，但要求在電壓為零時能可靠地釋放，所以中間繼電器無調(diào)節(jié)裝置。中間繼電器的工作原理和接觸器相同，其種類繁多，除了專用的中間繼電器之外，額定電流小于5

A的接觸器通常也被作為中間繼電器來使用，但是中間繼電器一般只用于控制電路中。中間繼電器的文字符號為KA，其圖形符號如圖2-12所示。

國內(nèi)目前常用的中間繼電器有JZ7、JZ8交流系列和JZ14、JZ15、JZ17等交直流系列。圖2-13所示的是JZ11系列中間繼電器的型號含義。

圖2-12中間繼電器的圖形符號

圖2-13中間繼電器的型號含義

2.電流繼電器和電壓繼電器

電流繼電器和電壓繼電器均是電磁式繼電器，其工作原理和結(jié)構(gòu)與接觸器相似。其觸點電流較小，體積較小，動作靈敏，無滅弧裝置，觸點的數(shù)量和種類比較多。

1)電流繼電器

電流繼電器反映的是電流信號，當其線圈中通過的電流達到一定的值時開始動作(電磁力使得帶有觸點的銜鐵動作，觸點結(jié)合或者斷開)；當電流較小時，電磁力無法抗拒彈簧的彈性力，銜鐵釋放，繼電器復(fù)位。

電流繼電器分為欠流繼電器和過流繼電器，其文字符號為KI，圖形符號如圖2-14所示。國內(nèi)目前常用的過電流繼電器有JL—15、JL—18等系列，其中JL—18系列為通用繼電器，可用作欠電流繼電器。JL系列電流繼電器的型號含義如圖2-15所示。圖2-14電流繼電器的圖形符號

圖2-15電流繼電器的型號含義

2)電壓繼電器

電壓繼電器反映的是電壓信號，當電壓達到一定值時，開始動作，其原理和電流繼電器的相同。電壓繼電器分為欠壓繼電器和過壓繼電器，如D—L20C、D—L30系列電壓繼電器，用于電機、變壓器及輸電線的過負荷和短路的繼電保護線路中，或者用于電機、變壓器和輸電線的電壓升高(過電壓保護)或電壓降低(低電壓閉鎖)的繼電保護線路中，作為啟動元件。其型號含義如圖2-16所示。

圖2-16電壓繼電器的型號含義電壓繼電器的文字符號為KV，圖形符號如圖2-17所示。以上兩種繼電器原理相同，區(qū)別為線圈，電流繼電器的線圈匝數(shù)較少且導(dǎo)線很粗，和控制電路串聯(lián)工作；電壓繼電器的線圈匝數(shù)較多且導(dǎo)線較細，和控制電路并聯(lián)工作。

圖2-17電壓繼電器的圖形符號

3.時間繼電器(具有延時功能)

在控制線路中，有時我們需要一定的延時，延時繼電器就具有這種功能，當給其通上電壓或者電流后，需要經(jīng)過一定的時間(可調(diào)節(jié))，觸點才能吸合或者斷開。時間繼電器的應(yīng)用范圍很廣，特別是在電力拖動和自動控制系統(tǒng)中，需要按照一定的時間順序來進行接通或者斷開相應(yīng)的電器或電機，完成相應(yīng)的功能。

時間繼電器的文字符號為KT，其圖形符號如圖2-18所示。

圖2-18時間繼電器的圖形符號時間繼電器的類型繁多，常見的有電磁阻尼式、空氣阻尼式、電動機式和電子式等時間繼電器。按照延時方式，時間繼電器分為通電延時型和斷電延時型兩種。通電延時型時間繼電器為通入信號經(jīng)過一段時間，觸點才有動作；當輸入信號消失時，觸點立即復(fù)原。斷電延時型時間繼電器為斷電一段時間后觸點動作，通電時瞬時動作。電磁阻尼式時間繼電器具有延時時間短(如常用的JT3型延時為0.3～5.5s)，延時精度差，穩(wěn)定性低等缺點；但其結(jié)構(gòu)簡單，造價低，壽命長，能適應(yīng)較惡劣的場合。同步電動機時間繼電器利用機械減速來完成延時功能，其延時時間范圍很大，可從數(shù)秒到數(shù)十小時，同時可通過指針指示；但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，壽命短。下面通過對空氣阻尼式和電子式時間繼電器的介紹來認識時間繼電器。

1)空氣阻尼式時間繼電器

空氣阻尼式時間繼電器利用空氣阻尼作用達到延時目的，其具有延時范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，價格低廉和應(yīng)用較為廣泛等優(yōu)點，但也具有延時精度差，受周圍環(huán)境影響大的缺點，可用在對精度要求較低的場合。圖2-19所示為通電延時型空氣阻尼式時間繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖。當電磁線圈得電后，銜鐵迅速吸合。在彈簧的作用下，活塞桿拖動活塞向下運行，活塞上方只有一個微小的進氣孔，所以對活塞的移動產(chǎn)生阻尼作用，使得活塞緩慢向下運行。當活塞運行到一定位置時，在杠桿的作用下使得觸點動作。延時時間就是從電磁線圈通電到觸點動作的時間間隔。當電磁線圈失電時，銜鐵在彈簧的作用下迅速向上運動，此時，活塞組件間迅速形成單向閥，活塞桿得以快速復(fù)位。微動開關(guān)在通電和斷電瞬間由于機械結(jié)構(gòu)的原因均可迅速

動作。

圖2-19空氣阻尼式時間繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖國內(nèi)目前常用的空氣阻尼式時間繼電器有JS7、JS16、JS23等系列。其中JS7系列時間繼電器的型號含義如圖2-20所示。

圖2-20JS7系列時間繼電器的型號含義

2)電子式時間繼電器

由于利用阻尼來實現(xiàn)延時要受到各種因素的影響，如空氣阻尼式要受到空氣濕度、氣壓等的影響，因此其精確度都比較差，一般適用于要求不高的生產(chǎn)中。對于現(xiàn)代機械，特別是機電一體化產(chǎn)品，對精度要求是很高的，所以必須使用精度很高的電子式時間繼電器或者計算機控制。電子式時間繼電器由執(zhí)行繼電器(機械式)和電子定時部件組成，也可以全由電子元件組成。由于采用了電子元件來延時，因此電子式時間繼電器具有精度高、體積小、延時范圍大、調(diào)節(jié)范圍寬、控制功率小、壽命長和可靠性高等優(yōu)點。

電子式時間繼電器利用了電容對電壓變化的阻尼作用實現(xiàn)了延時，可通過改變電阻值的大小來改變定時時間。

4.熱繼電器(做熱過載保護)

熱繼電器是一種保護電器，如圖2-21(a)所示，當在雙金屬片上的線圈中流過一定的電流時，因熱元件產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生變形，從而使觸點開始動作。由于熱元件具有熱慣性，因此熱繼電器在電路中不能作為瞬時過載保護，更不能用于短路保護。其用途為電器的長期過載保護，如電機的長時間過載等。也正是因為熱慣性，使得電動機在啟動或者短時過載時，熱繼電器不會動作，從而保證了電動機的正常運行。

熱繼電器的文字符號為FR，圖形符號如圖2-21(b)所示。

圖2-21熱繼電器的工作原理和圖形符號

(a)工作原理；(b)圖形符號國內(nèi)目前常用的熱繼電器有JR0、JR15、JR16、JR20等系列。

熱繼電器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1)熱繼電器額定電流：在額定電壓下，熱繼電器所能正常工作的電流值，即熱元件的最大整定電流值。

(2)熱元件額定電流：熱元件整定電流的調(diào)節(jié)范圍的最大電流值。

(3)整定電流：熱元件能夠在長期通過而不致引起熱繼電器動作的最大電流值。該值和負載的額定電流值相當。

熱繼電器的應(yīng)用較廣泛，比如日常生活中的電熱水器、電冰箱的壓縮機熱保護裝置和電動機的熱保護等。熱繼電器JRS1系列的型號含義如圖2-22所示。

圖2-22熱繼電器JRS1系列的型號含義

5.速度繼電器

速度繼電器是用來反映電機等旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。速度繼電器通常和接觸器等配合來實現(xiàn)電動機的反接制動控制，所以也稱為反接制動繼電器。速度繼電器的工作原理如圖2-23(a)所示。速度繼電器由永磁轉(zhuǎn)子、線圈短路的定子組成，工作時轉(zhuǎn)子和電機等旋轉(zhuǎn)機械的旋轉(zhuǎn)部分相連接。轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下形成了旋轉(zhuǎn)磁場，線圈短路的定子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁力大于彈簧反作用力時(轉(zhuǎn)速比較高)，在和定子相連的杠桿作用下，使相應(yīng)的觸點動作。由于有限位的作用，因此杠桿和定子只能轉(zhuǎn)動一定的角度。當轉(zhuǎn)速較低時，彈簧力大于電磁力，觸點復(fù)位。當轉(zhuǎn)向反轉(zhuǎn)時，杠桿和定子向相反方向旋轉(zhuǎn)，使得另一對觸點動作。所以速度繼電器可以感知一定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。

圖2-23速度繼電器的工作原理和圖形符號(a)工作原理圖；(b)圖形符號調(diào)節(jié)螺釘?shù)奈恢每梢哉{(diào)節(jié)彈簧的反作用力大小，從而可以用來反應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速。一般速度繼電器的動作轉(zhuǎn)速不低于120r/min。復(fù)位轉(zhuǎn)速大約在100r/min以下。

速度繼電器的文字符號為KS，圖形符號如圖2-23(b)所示。2.2.6組合開關(guān)

組合開關(guān)也稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，可實現(xiàn)多組觸頭的組合。它可在機床中作為不帶負載的接通或者斷開電源，供轉(zhuǎn)換之用；也可在小容量電機中控制電機的啟動、停止和正反轉(zhuǎn)，或者直接作為電源開關(guān)。在局部照明中也使用它來進行控制。

組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖2-24(a)所示，它由許多分別裝在多層絕緣件內(nèi)的動觸片和靜觸片組成。其中靜觸片固定在外殼上，動觸片裝在固定于手柄軸的絕緣體上。當轉(zhuǎn)動手柄時，動觸片改變位置，進而和靜觸片閉合或者斷開，實現(xiàn)了狀態(tài)的改變。組合開關(guān)是一種多觸點、多位置式的轉(zhuǎn)換開關(guān)。

組合開關(guān)的文字符號為SCB，圖形符號如圖2-24(b)所示。圖2-24組合開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號

(a)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)圖形符號組合開關(guān)有單極、雙極和多極三大類，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小和操作方便等優(yōu)點。組合開關(guān)根據(jù)接線方式的不同分為以下幾種通斷方式：同時通斷、兩位轉(zhuǎn)換、三位轉(zhuǎn)換和四位轉(zhuǎn)換等。組合開關(guān)的技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、操作頻率和極數(shù)等。其中額定電流有10A、25A、60A和100A等幾個等級。2.2.7低壓斷路器

低壓斷路器也稱為空氣開關(guān)或者自動開關(guān)，為了符合IEC標準，現(xiàn)在統(tǒng)一使用低壓斷路器這個名稱，簡稱斷路器。

當電路正常時，斷路器可以用來分斷或者接通正常的負載電流；當電路發(fā)生故障時，其主要作用是保護電路，當其保護的控制電路嚴重過載或者短路時，低壓斷路器能夠自動地斷開電路。所以低壓斷路器是一種可恢復(fù)的保護電路。低壓斷路器相當于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，是一種既能進行手動操作，又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的控制電器。常見的低壓斷路器為塑料外殼式的斷路器，其操作方式多為手動。

低壓斷路器由觸點、滅弧系統(tǒng)、各種可供選擇的脫扣器(如過電流脫扣器、欠電壓脫扣器等)、操作機構(gòu)和自由脫扣機構(gòu)等組成。自由脫扣機構(gòu)指電路發(fā)生故障時，無論操作機構(gòu)在何位置，觸點均可迅速自動切斷。低壓斷路器的工作原理如圖2-25(a)所示。主觸點的閉合常常是通過手動來實現(xiàn)的，如果電壓和電流正常，則所有脫扣器都不動作。如果電路發(fā)生斷路、過流、失壓和欠壓，則相應(yīng)的脫扣器將發(fā)生動作，進而使鎖扣脫開，主觸點在彈簧的作用下快速分離。從圖中可以看出，當過流或者發(fā)生短路時，電流線圈中的電流產(chǎn)生電磁力，使得鎖扣脫開；當失壓或者欠壓時，電壓線圈產(chǎn)生的電磁力降低，在彈簧的作用下，脫扣器動作，使得鎖扣脫開。只有在電壓和電流正常時，斷路器才能用手動復(fù)位工作，實現(xiàn)過流和欠壓保護作用。

低壓斷路器的文字符號為QF，其圖形符號如圖2-25(b)所示。

圖2-25低壓斷路器的工作原理和圖形符號

(a)工作原理；(b)圖形符號低壓斷路器具有體積小、重量輕、價格低廉等優(yōu)點，同時兼有刀開關(guān)和熔斷器等保護器的功能，所以廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)和民用電器中，逐漸地替代刀開關(guān)和熔斷器組。低壓斷路器的技術(shù)參數(shù)如下：

(1)額定電壓：斷路器正常工作的電壓值。

(2)額定電流：在額定電壓下，工作電流應(yīng)小于此參數(shù)。

(3)殼架等級額定電流：同一規(guī)格的斷路器中能裝的最大脫扣器額定電流。

(4)額定極限短路分斷能力(ICN)：在規(guī)定的條件下，斷路器的短路分斷的極限電流值。它可以用預(yù)期的短路電流來表示。

(5)額定運行短路分斷能力(ICS)：在規(guī)定的條件下，斷路器的一種比額定極限短路分斷能力小的電流值?？刹殚喯嚓P(guān)手冊。低壓斷路器的選用原則如下：

(1)工作電壓和電流均應(yīng)小于額定電壓和額定電流。

(2)熱脫扣器的整定電流和負載的額定電流相一致。

(3)斷路器的瞬時或短延時脫扣器的整定電流應(yīng)大于負載電路尖峰電流。對于電動機保護電路，當動作時間小于0.02s時，整定電流應(yīng)不低于1.7～2倍的啟動電流；當動作時間大于0.02s時，應(yīng)不低于1.35倍的啟動電流。

國內(nèi)常用的塑殼斷路器有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20等系列。DZ15型斷路器的型號含義如圖2-26所示。

圖2-26DZ15型斷路器的型號含義2.2.8位置開關(guān)

在自動控制系統(tǒng)中，需要控制或檢測運動器件的位置，此時常用一系列的位置開關(guān)作為檢測元件。位置開關(guān)按照其結(jié)構(gòu)有機械式和電子式兩種。機械式位置開關(guān)有行程開關(guān)和微動開關(guān)；電子式位置開關(guān)有接近開關(guān)、光電開關(guān)等，為非接觸測量，壽命長，靈敏度好。

1.行程開關(guān)和微動開關(guān)

行程開關(guān)裝在運動機械的某一位置上，當運動部件到達既定的位置時，其上所安裝的撞塊會碰上行程開關(guān)，在機械的作用下，行程開關(guān)動作。行程開關(guān)和控制按鈕的原理相似，區(qū)別是行程開關(guān)的推桿或其他機械裝置是在機械的碰撞下動作，而控制按鈕是在人的手動作用下動作。行程開關(guān)的種類很多，機械式的有直桿式、直桿滾動式、轉(zhuǎn)臂式等。圖2-27所示為直桿式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)原理圖，原理請讀者自行分析。圖2-27行程開關(guān)(a)工作原理；(b)圖形符號國內(nèi)目前常用的行程開關(guān)有LX19、JLXK1、LX32等系列。

通常把尺寸很小的行程開關(guān)稱為微動開關(guān)。微動開關(guān)體積小，動作靈敏，常用在定位精度比較高的場合，在家用電器和辦公設(shè)備中有很多微動開關(guān)。國內(nèi)常用的微動開關(guān)有LXW5、LXW31等系列。

2.接近開關(guān)

接近開關(guān)利用電感、電容來感應(yīng)靠近的金屬體，或利用超聲波來感知靠近的物體，或者采用光電效應(yīng)來感應(yīng)物體的位置。其工作原理將在2.3.2節(jié)介紹。

自1948年普通晶體管的出現(xiàn)，半導(dǎo)體器件逐漸被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如計算機、通信等產(chǎn)業(yè)。1958年，美國通用電氣公司成功地研制出了第一個工業(yè)用的普通晶閘管，極大地擴展了半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍，使其逐漸進入了工業(yè)控制領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體器件具有頻率高、可靠性高、壽命長和容易維護等優(yōu)點，特別是可以實現(xiàn)連續(xù)控制(模擬量控制)和節(jié)約能源，可以將算法成功地運用到控制電路中，因此其得到了飛速的發(fā)展。2.3電子電器電子電器是其全部或者部分由電子元件構(gòu)成的電器。目前，電子電器在很多領(lǐng)域取代了繼電器和接觸器等元件，或者混合使用。下面主要結(jié)合繼電器接觸器控制電路來介紹常見的幾種電子電器。2.3.1固態(tài)繼電器

固態(tài)繼電器(SolidStateRelay，SSR)于20世紀70年代出現(xiàn)，由于它的無觸點工作特性，故使其在許多領(lǐng)域的控制及計算機控制方面得到了日益廣泛的應(yīng)用。它是一種無觸點通斷電子開關(guān)，利用電子元件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體器件)的開關(guān)特性可達到無觸點、無火花地接通和斷開電路的目的。固態(tài)繼電器為四端有源器件，其中兩個端子為輸入控制端，另外兩個端子為輸出受控端。為實現(xiàn)輸入與輸出之間的電氣隔離，器件中采用了高耐壓的專業(yè)光電耦合器。當施加輸入信號后，其主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時呈阻斷狀態(tài)。整個器件無可動部件及觸點，可實現(xiàn)相當于常用電磁式繼電器一樣的功能。其封裝形式也與傳統(tǒng)電磁式繼電器的基本相同。固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-28所示。

圖2-28固態(tài)繼電器

1.固態(tài)繼電器的組成

固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離(耦合)和輸出電路。按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路、交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。

2.固態(tài)繼電器的工作原理

SSR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作負載的開關(guān)，不能混用。交流SSR的工作原理如圖2-29(a)所示。圖中的部件1～4構(gòu)成了SSR的主體，從整體上看，SSR只有兩個輸入端(A和B)及兩個輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時只要在A、B上加上一定的控制信號，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實現(xiàn)“開關(guān)”的功能。其中耦合電路使用的是光電耦合器，其功能是為A、B輸入端的控制信號提供一個輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，其動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高。由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用過程中可直接與計算機輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。

圖2-29交流SSR的工作原理及觸發(fā)電路

(a)工作原理；(b)觸發(fā)電路圖2-29(b)為觸發(fā)電路，其功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路4工作。但由于開關(guān)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等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)過零控制電路。所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，SSR即為通態(tài)；而當斷開控制信號后，SSR要等待交流電的正半周與負半周的交界點(零電位)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向晶閘管的沖擊和干擾(甚至誤動作)而設(shè)計的，一般用“RC”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，無過零控制電路，也不必設(shè)置吸收電路，開關(guān)器件一般用大功率開關(guān)三極管，其他工作原理相同。

固態(tài)繼電器(SSR)與電磁式繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與電磁式繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件，它利用電子元器件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管、功率場效應(yīng)管、單向晶閘管和雙向晶閘管等器件的開關(guān)特性，來實現(xiàn)無觸點、無火花地接通和斷開被控電路。由于固態(tài)繼電器由固態(tài)電子元件組成，其既無觸點也沒有線圈和機械動作，故固態(tài)繼電器具有工作可靠、壽命長、靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好、快速轉(zhuǎn)換和電磁干擾小等優(yōu)點。同時，固態(tài)繼電器和電磁式繼電器相比也有很多缺點，如導(dǎo)通后的管壓降大，關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此不能實現(xiàn)理想的電隔離，對過載有較大的敏感性。固態(tài)繼電器的技術(shù)參數(shù)包括輸入電壓范圍和輸入電流、接通電壓和關(guān)斷電壓、反極性電壓、額定輸出電流和額定輸出電壓等。選用固態(tài)繼電器時需要注意其特性參數(shù)，包括輸入和輸出參數(shù)。

3.固態(tài)繼電器的應(yīng)用

如圖2-30(a)所示為穩(wěn)定性負載，圖中RL為限流電阻。圖2-30(b)為非穩(wěn)定性負載或感性負載，在輸出回路中附加一個RC瞬態(tài)抑制電路的目的是保護固態(tài)繼電器；另一個常用的措施是在繼電器輸出端接入具有特定鉗位電壓的電壓控制器件，如雙向穩(wěn)壓二極管或壓敏電阻(MOV)。圖2-30(b)

中ZL為負載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和。另外，如果輸出端電流上升變化率(di/dt)很大，則可以在輸出端串聯(lián)一個具有高磁導(dǎo)率的軟化磁芯的電感器加以限制。

圖2-30固態(tài)繼電器與負載的連接

(a)穩(wěn)定性負載；(b)非穩(wěn)定性負載或感性負載；(c)常閉式SSR通常SSR均設(shè)計為“常開”狀態(tài)，即無控制信號輸入時，輸出端是開路的，但在自動化控制設(shè)備中經(jīng)常需要“常閉”式的SSR，這時可在輸入端外接一組簡單的電路，如圖2-30(c)所示，即為常閉式SSR。

圖2-31所示為計算機控制三相交流電動機正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動電路。圖中采用了4個與非門，用兩個信號通道分別控制電動機的啟動、停止和正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。當改變電動機轉(zhuǎn)動方向時，給出指令信號的順序應(yīng)是“停止—反轉(zhuǎn)—啟動”或“停止—正轉(zhuǎn)—啟動”。其中，RD1、RD2、RD3為熔斷器，R1～R4為限流電阻。

利用SSR還可以組成很多電路，如三相負載控制電路、三相感應(yīng)電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路等。

圖2-31計算機控制的三相交流電動機正反轉(zhuǎn)的接口及驅(qū)動電路由前述可以看到SSR的性能與電磁式繼電器相比有很多的優(yōu)點，特別易于實現(xiàn)計算機的編程控制，因此使得控制的實現(xiàn)更加方便、靈活。但它也存在一些缺點，如導(dǎo)通電阻(幾歐姆至幾十歐姆)、通態(tài)壓降(小于2V)、斷態(tài)漏電流(5～10mA)等的存在，易發(fā)熱損壞；截止時存在漏電阻，不能使電路完全分開；易受溫度和輻射的影響，穩(wěn)定性差；靈敏度高，易產(chǎn)生誤動作；在需要聯(lián)鎖、互鎖的控制電路中，保護電路的增設(shè)，使得成本上升、體積增大。因此，對于SSR具有的獨特性能，必須正確地理解和謹慎使用，方能發(fā)揮其獨特的性能，并確保SSR無故障地工作。2.3.2電子開關(guān)

1.電容式接近開關(guān)

電容式接近開關(guān)由兩個極板組成，其電容量的大小與極板面積和介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與極板的距離成反比，所以可通過電容容量的變化得到其極板之間的距離。電容式接近開關(guān)屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是物體本身，當物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。這種接近開關(guān)的檢測物體并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體，在檢測較低介電常數(shù)ε的物體時，可以通過對放大電路的調(diào)節(jié)來增加感應(yīng)靈敏度，如圖2-32所示。

圖2-32電容式接近開關(guān)的工作原理

2.電感式接近開關(guān)

與電容式接近開關(guān)相似，電感式接近開關(guān)亦屬于一種有開關(guān)量輸出的位置傳感器。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)測頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的