3.1 導(dǎo)線與電纜的選擇

本部分還可以見于專門討論載流量的原創(chuàng)文章《怎樣正確計(jì)算導(dǎo)線的載流量》。

一、導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)

學(xué)過(guò)物理學(xué)的人都知道，導(dǎo)體流過(guò)電流時(shí)，有一個(gè)著名的效應(yīng)，我們也叫做趨膚效應(yīng)。

趨膚效應(yīng)：電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電荷將向?qū)w外表面集中并定向流動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象就叫做趨膚效應(yīng)。

二、導(dǎo)線與電纜的選擇及載流量核算

（一）導(dǎo)線的選擇要考慮哪些因素

我們重點(diǎn)關(guān)注選擇“低壓絕緣導(dǎo)線”的三個(gè)原則。

1、承受最低的機(jī)械強(qiáng)度要求。如進(jìn)戶線，銅線用截面積不小于10mm2，鋁線不小于16 mm2。

2、滿足負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)正常工作最大電流的需要。

3、導(dǎo)線上的電壓降不超過(guò)規(guī)定的允許電壓降。國(guó)標(biāo)限定為5%。

圖3-2：導(dǎo)線選擇的一般性原則（引用）

導(dǎo)線和電纜的選用除了根據(jù)以上原則外，還要考慮如下安裝條件：

1、普通導(dǎo)線一般用在電柜、橋架、金屬管內(nèi)安裝，電纜根據(jù)防護(hù)等級(jí)，可以在不同環(huán)境下直接明敷。

2、盤內(nèi)固定線路可以用硬導(dǎo)線，活動(dòng)部分（如柜內(nèi)盤面到門的過(guò)線）必須用軟導(dǎo)線。

3、敷設(shè)橋架、穿管用軟導(dǎo)線，而不能使用硬導(dǎo)線。

4、穿管導(dǎo)線通常規(guī)定不小于1.5，實(shí)際我們使用經(jīng)驗(yàn)最低不要小于0.75，必須有一定的強(qiáng)度，防止拉斷。并且國(guó)標(biāo)要求導(dǎo)線穿管面積不超過(guò)40%。

5、往復(fù)移動(dòng)要使用高柔性電纜。

6、根據(jù)不同使用環(huán)境，要選擇對(duì)應(yīng)的專用電纜。如野外作業(yè)或拖地的臨時(shí)電源線，必須使用橡皮電纜。而且要穿鋼管或槽鋼保護(hù)，或者架空處理。架空高度室內(nèi)2.5m，室外4.5m，道路上方6.5米。設(shè)備臨時(shí)電源即用即拆，在不影響安全情況下可以適當(dāng)放寬。

（二）導(dǎo)線（電纜）的載流量的計(jì)算

一汽傳統(tǒng)的算法——導(dǎo)線16mm2以下，可以按照6A/ mm2計(jì)算載流量。這個(gè)算法曾經(jīng)誤導(dǎo)了一代人，它一度成為考試的“經(jīng)典”，并被錯(cuò)誤地?cái)U(kuò)大化引用。有人甚至放大到電力電纜，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的過(guò)載事故。

對(duì)銅導(dǎo)體，我們依據(jù)趨膚效應(yīng)，即考慮載流量和導(dǎo)線截面的周長(zhǎng)成正比，并用統(tǒng)計(jì)的方法，得到一個(gè)近似的計(jì)算方法。

我們工作和生活中估算載流量的情況很多，正確的估算方法是：

在沒(méi)有條件查閱手冊(cè)的情況下，我們可以忽略絕緣介質(zhì)的影響，大致計(jì)算出載流量：

1．誤差不超過(guò)20%的算法：

載流量=導(dǎo)體截面積的平方根*21（A）

2．誤差不超過(guò)10%的算法：

（1）50平方毫米（含）以下：

最大載流量=導(dǎo)體截面積的平方根*23（A）

（2）50平方毫米以上：

最大載流量=導(dǎo)體截面積的平方根*19（安培）

但需要注意的是，無(wú)論計(jì)算還是查表的結(jié)果，都是指最大承載能力，實(shí)際使用中，要適當(dāng)考慮留出一定余量。同時(shí)，要考慮向產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格靠攏。

課堂練習(xí)：

現(xiàn)在再回頭看看，假如600A的自動(dòng)線，假如負(fù)荷率是60%，那我們應(yīng)該選擇多大的導(dǎo)線？

同學(xué)們不妨試試看，你能算出來(lái)嗎？

最小截面=（600*60%/21）2=130（mm2）

按照導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，考慮一定余量，選取150mm2的導(dǎo)線應(yīng)該夠了。

3.2 輸入型控制器件

所謂輸入型控制器件，是指給控制系統(tǒng)發(fā)指令的器件，由于沒(méi)有功率要求，只用于控制邏輯條件，一般不關(guān)注電流。

一、按鈕

用于手工按壓操作，接通或分?jǐn)嚯娦盘?hào)發(fā)出指令的元件。

典型的按鈕一般都至少有一對(duì)常開（動(dòng)合，即動(dòng)作后接通）、一對(duì)常閉（動(dòng)斷，即動(dòng)作后斷開）觸點(diǎn)。

圖3-4：按鈕觸點(diǎn)動(dòng)作示意圖

電流一般不超過(guò)5安，是邏輯元件，不適宜控制大功率負(fù)載，選擇時(shí)一般不關(guān)注電流。一般考慮如下指標(biāo)：

1、觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)及數(shù)量；

2、安裝外徑；

3、顏色；

4、是否有蘑菇頭（用于要求快速反應(yīng)的操作）；

5、是否帶指示燈。

二、鈕子開關(guān)

一般用于選擇通/斷電信號(hào)或小功率的單相電源。

這種鈕子開關(guān)大部分用于儀器儀表，在機(jī)床面板上很少使用。

鈕子開關(guān)一般至少有一常開、一常閉觸點(diǎn)。

圖3-6：鈕子開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作示意圖

它電流小，多數(shù)為5-10A。

選擇時(shí)要考慮的參數(shù)：

1、電流大??；

2、安裝尺寸。

三、船型開關(guān)

一般用于接通小功率的單相電源。

一般至少有一常開、一常閉觸點(diǎn)，并共用一個(gè)公共點(diǎn)。動(dòng)作結(jié)構(gòu)與鈕子開關(guān)類似。

同樣船型開關(guān)電流也不大，多數(shù)為5-10A。安裝時(shí)要使導(dǎo)線穿孔后焊接。

選擇時(shí)要考慮的參數(shù)：

1、電流大小；

2、安裝尺寸。

這種船型開關(guān)通常用于儀器儀表、插座盒，在機(jī)床面板上一般不使用。

四、主令開關(guān)

用于選擇工作方式，如自動(dòng)/手動(dòng)/維修。有2、3、4位之分。

觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)為一個(gè)公共點(diǎn)對(duì)多路輸出。

圖3-9：主令開關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作示意圖

一般選擇參數(shù)：

1、可選檔位數(shù)；

2、安裝尺寸。

由于是邏輯型元件，不關(guān)注電流。

還有一種帶鑰匙的主令開關(guān)，用于控制安全性高的場(chǎng)合，如控制電源送電、維修方式等。

五、波段開關(guān)

用于選擇模擬量的有級(jí)檔位控制，或多工作方式（3種以上）的選擇。

這種器件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不適合頻繁操作，比較容易損壞。它一般由多層結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸、動(dòng)片、定片、撥桿等組成。

下面是其結(jié)構(gòu)原理示意圖：

圖3-10：波段開關(guān)結(jié)構(gòu)原理圖

這也是一種邏輯器件，無(wú)須關(guān)注電流，只注意選擇如下指標(biāo)：

1、可選檔位數(shù)；

2、安裝尺寸。

波段開關(guān)大多數(shù)用在儀器儀表面板，輸出為BCD代碼。

六、機(jī)械行程開關(guān)

用于通過(guò)和運(yùn)動(dòng)體接觸，感知機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特定位置，當(dāng)位置到達(dá)時(shí)發(fā)出信號(hào)的元件。

這類開關(guān)主體結(jié)構(gòu)是純機(jī)械式的，它同樣是邏輯型元件，不能通過(guò)大的電流。

其觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和按鈕類似，區(qū)別只是按鈕用手驅(qū)動(dòng)，行程開關(guān)由機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。

主要參考參數(shù)：

1、安裝結(jié)構(gòu)；

2、開關(guān)動(dòng)作形式：有單頭擺桿、雙頭擺桿、壓合式等多種。

開關(guān)的安裝位置、觸碰距離、偏轉(zhuǎn)角度都有要求，不恰當(dāng)?shù)陌惭b會(huì)損壞開關(guān)。

七、接近開關(guān)

用于通過(guò)電磁感應(yīng)的非接觸方式感知運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特定位置是否到達(dá)的元件。

圖3-14：接近開關(guān)電氣原理圖

該器件屬于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件，同樣是邏輯元件，電流比較小。

主要注意的參數(shù)有：

1、電源電壓：110VAC/24VDC等；

2、結(jié)構(gòu)形式與安裝尺寸：如外徑，常用的有12、18等規(guī)格；

3、NPN或PNP；

4、線數(shù)：有2線、3線之分。

5、感應(yīng)距離。從幾毫米到幾十毫米都有；

6、漏電流。

反案例：注意質(zhì)量不好的開關(guān)，漏電流足以讓PLC誤動(dòng)作！PLC的額定工作電流在10mA左右，如樓電流達(dá)到幾個(gè)mA，就可能造成誤觸發(fā)。

八、光電開關(guān)

通過(guò)感光的方式感知運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特定位置或檢測(cè)物品存在的半導(dǎo)體元件。

參數(shù)主要選擇：

與接近開關(guān)類似。

其接線方式類似接近開關(guān)，原理不在這里敘述。

圖3-16：光電開關(guān)的接線（引用）

九、干簧管開關(guān)

用玻璃管式內(nèi)裝觸點(diǎn)，感應(yīng)汽缸活塞位置的器件，由活塞上的磁環(huán)感應(yīng)動(dòng)作。

該器件多數(shù)和汽缸配套供應(yīng)。

圖3-17：干簧開關(guān)（引用，不涉廣告）

這種開關(guān)容易磁化，造成觸點(diǎn)粘連。市場(chǎng)幾元錢就能買到，盡量別直接換汽缸！

十、壓力開關(guān)

用于測(cè)量固定壓力（水、油、氣等）點(diǎn)，并在壓力到達(dá)時(shí)給出開關(guān)通斷信號(hào)。

參數(shù)選擇一般看壓力可測(cè)量（調(diào)整）范圍。

凡是安裝壓力開關(guān)的設(shè)備，該點(diǎn)的壓力值應(yīng)定期進(jìn)行整定。壓力報(bào)警不一定要窮究供氣壓力，在合理范圍內(nèi)可以通過(guò)調(diào)整壓力開關(guān)解決。

十一、流量開關(guān)

用于測(cè)量固定流量（水、油等）點(diǎn)，并在流量到達(dá)時(shí)給出開關(guān)通斷信號(hào)。

參數(shù)選擇一般看流量可測(cè)量（調(diào)整）范圍。

凡是安裝流量開關(guān)的設(shè)備，該點(diǎn)的流量值應(yīng)定期進(jìn)行點(diǎn)檢。尤其是潤(rùn)滑，更要關(guān)注。

反案例：發(fā)傳中心磨床主軸報(bào)廢事故。由于潤(rùn)滑不良，過(guò)濾網(wǎng)堵塞，造成40萬(wàn)主軸報(bào)廢，生產(chǎn)凸輪軸廢品700件。

十二、液位開關(guān)

用于測(cè)量固定液位（水等）點(diǎn)，并在液位到達(dá)時(shí)給出開關(guān)通斷信號(hào)。

參數(shù)選擇一般看液位可測(cè)量范圍。

凡是安裝液位開關(guān)的設(shè)備，該點(diǎn)的液位控制有效性應(yīng)定期進(jìn)行點(diǎn)檢。

3.3 輸出型控制器件

所謂輸出型控制器件，是指電路在經(jīng)過(guò)邏輯計(jì)算后，由電路邏輯被動(dòng)驅(qū)動(dòng)的器件。

一、接觸器/功率控制元件

用于接受電路的邏輯判斷結(jié)果，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)、加熱器等大功率設(shè)備。

接觸器由勵(lì)磁線圈得電后驅(qū)動(dòng)鐵心，推動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。

由于它要控制大功率器件，因此觸點(diǎn)對(duì)電流有要求，即主觸點(diǎn)（三對(duì)常開）必須滿足一定的電流要求。另外它還要反饋控制，因此也要輸出邏輯控制觸點(diǎn)，即輔助觸點(diǎn)（一般為一常開一常閉）。

圖3-22：接觸器的接線原理圖

為保證良好的電流通過(guò)能力，主觸點(diǎn)普遍采用銀合金。

主要參數(shù)：

1、線圈電壓：有交流24V、36V、48V、110V、220V、380V等；也有直流接觸器，但很少使用。我們?cè)O(shè)備上較普遍使用的是110VAC。

2、主觸點(diǎn)電流：有10、20、40、60、80、100安培等。如西門子3TF 40系列，額定電流9～400A。

建議觸點(diǎn)電流比較大的（幾十尤其是百安以上），負(fù)載感性強(qiáng)的要在年度計(jì)劃中增加接觸器觸點(diǎn)檢查，用細(xì)砂紙磨平觸點(diǎn)。

二、直流繼電器/邏輯、功率控制元件

用于驅(qū)動(dòng)小功率單相設(shè)備，或做中間隔離、邏輯變換。

繼電器也是由勵(lì)磁線圈得電后驅(qū)動(dòng)鐵心，推動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作。

圖3-23：直流繼電器 圖3-24：直流繼電器接線原理

它一般提供4套常開觸點(diǎn)和4套常觸點(diǎn)。

大部分直流繼電器電流能力為2-10A，元件體積較小，也用于邏輯元件。

參數(shù)關(guān)注：

1、線圈電壓：6、12、24VDC等；

2、觸點(diǎn)電流：在用于驅(qū)動(dòng)單相負(fù)載時(shí)要關(guān)注。直流繼電器帶電流能力比較小，一定要多留余量（40%以上）。

三、交流繼電器/邏輯、功率控制元件

用于驅(qū)動(dòng)小功率單相設(shè)備，或中間隔離、邏輯變換。

除了勵(lì)磁線圈使用交流外，其它原理、接線方法、用途都與直流繼電器類似。

這種繼電器體積、電流都比直流繼電器大些，用于驅(qū)動(dòng)時(shí)一般可以用到10-16A，也用于邏輯控制。

參數(shù)關(guān)注：

1、線圈電壓：常用110、220、380VAC（老設(shè)備）；

2、觸點(diǎn)電流：用于驅(qū)動(dòng)單相負(fù)載時(shí)要關(guān)注。

四、固態(tài)繼電器/功率控制元件

固態(tài)繼電器是用半導(dǎo)體功率元件代替機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器器件。

原理上，它通過(guò)施加固定電壓驅(qū)動(dòng)晶體管（相當(dāng)與勵(lì)磁線圈），然后用功率管作為開關(guān)管來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這種器件使用方法和直流繼電器幾乎相同，但接通狀態(tài)時(shí)，器件“觸點(diǎn)”（實(shí)際上是功率管開關(guān)）有零點(diǎn)幾伏的壓降。

圖3-26：固態(tài)繼電器 圖3-27：固態(tài)繼電器原理示意圖

固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)可以有直流和交流。

案例：總裝車間燒干油箱事故。由于晶體管被擊穿，開閉無(wú)法受油溫控制，晚上一箱機(jī)油被蒸發(fā)，險(xiǎn)釀火災(zāi)事故。

五、時(shí)間繼電器/邏輯元件

用于進(jìn)行時(shí)間控制的器件，它的觸點(diǎn)可以在設(shè)定時(shí)間后動(dòng)作。

早期的時(shí)間繼電器都是空氣阻尼式元件，純機(jī)械式，延時(shí)作用的產(chǎn)生是通過(guò)氣囊阻尼，緩慢釋放氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)代普遍使用的是半導(dǎo)體式時(shí)間繼電器，由阻容電路充放電來(lái)產(chǎn)生延時(shí)作用，時(shí)間控制長(zhǎng)度和精度都大幅度提升。

除了觸點(diǎn)是延時(shí)動(dòng)作外，其它用法和繼電器類似。

參數(shù)關(guān)注：

1）線圈電壓：24VDC、110、220VAC；

2）時(shí)間范圍：可調(diào)整時(shí)間從幾秒到幾十個(gè)小時(shí)不等。

六、電磁閥/功率元件

控制油路、氣路、水路的通斷的器件。

它在在電磁線圈驅(qū)動(dòng)下，拉動(dòng)閥芯以切換油、氣、水路的通斷。

氣、水閥一般都是兩位的，即通與斷，由一個(gè)電磁線圈控制。

液壓閥有兩位、三位之分；三位閥的通路包含正向、反向和中位（關(guān)斷），需要由兩個(gè)勵(lì)磁線圈來(lái)控制正、反向。

參數(shù)：

1、線圈電壓：常用的有24VDC、110VAC等。即分直流、交流兩種。

2、線圈電流：一般在幾百毫安到2A之間，關(guān)注它的目的是為了合理設(shè)計(jì)機(jī)床控制回路保護(hù)，如保險(xiǎn)、空開的大小。

電磁閥的閥芯不能發(fā)卡，否則容易發(fā)熱，燒毀線圈。

七、指示燈

用于指示設(shè)備狀態(tài)的燈具。

有的指示燈和按鈕是一體的，用于顯示按鈕的狀態(tài)。這樣的按鈕一般是保持型的，按下去燈亮，再按一次按鈕恢復(fù)并熄滅指示燈。

指示燈有很多顏色選擇，用于表達(dá)不同的含義。如紅色、綠色、黃色、蘭色、白色等。紅色多用于故障報(bào)警，綠色用于正常狀態(tài)。

關(guān)注的常用參數(shù)：

1、電壓：燈絲型關(guān)注電壓，一般為6.3、12、24VDC等；

2、電流：發(fā)光二極管關(guān)注電流，電流幾毫安到幾十毫安；

3、安裝尺寸：決定面板上的安裝孔大小，及面板尺寸、布置。

八、塔燈

組裝成柱裝的多個(gè)指示燈，用于特殊需要顯目警示場(chǎng)合的指示。

這種燈一般用在主電柜頂部，指示設(shè)備的主要狀態(tài)，如運(yùn)行、停機(jī)、故障等。

九、計(jì)數(shù)器

用于計(jì)算工作電源被開關(guān)次數(shù)，并在次數(shù)到達(dá)時(shí)輸出輔助觸點(diǎn)控制。

現(xiàn)在的計(jì)數(shù)器都是半導(dǎo)體器件，由電子電路來(lái)完成功能設(shè)計(jì)，甚至可以植入單片計(jì)算機(jī)，功能越來(lái)越強(qiáng)。

主要參數(shù)：

1、線圈電壓：常用24VDC、110VAC等；

2、計(jì)數(shù)范圍：可設(shè)置的計(jì)數(shù)范圍。

十、電熱器件

這類器件包含電阻絲、電阻器等專門用于發(fā)熱的器件，多數(shù)用于加熱、烘干、制動(dòng)等。

電熱器件可以單相使用，也可以組合成三相使用。

主要參數(shù)要關(guān)注：

1、功率：以滿足需要的熱量或溫度要求；

2、電流：用于設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮保護(hù)元件的大小。

十一、蜂鳴器

用于聲音報(bào)警。根據(jù)不同需要可選擇范圍很多：

主要參數(shù)：

1、線圈電壓：如12、24VDC等；

2、音量大?。喝Q于功率（瓦數(shù)）、電流等。

十二、用于機(jī)床的部分民用電器

設(shè)備上也使用部分民用電器，如風(fēng)扇、空調(diào)、照明燈具等。

風(fēng)扇、空調(diào)用于電柜通風(fēng)或局部風(fēng)冷，照明燈用于機(jī)床控制柜內(nèi)維修照明或操作工的工作照明。

這些設(shè)備由于在生活中也用于民用，是大家非常熟悉的，不再贅述。

3.4 保護(hù)、安全器件

一、保險(xiǎn)器（熔斷器）

用于電路的短路保護(hù)的器件。

常見形式有玻璃管、管式、瓷瓶式幾種。

它的作用是在下級(jí)電路發(fā)生短路時(shí)，能夠快速熔斷，切斷電源，以保護(hù)下級(jí)電路器件不被損壞。

主要參數(shù)：

熔斷電流：常用的如0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100安培等。

反案例：使用中，非常忌諱使用相同熔斷電流的銅絲代替保險(xiǎn)絲，原因是保險(xiǎn)絲選擇的材料是能夠快速熔斷的，銅絲熔斷速度慢，將延長(zhǎng)下級(jí)電路的短路時(shí)間，造成器件損壞。而且，這也是在國(guó)家安全法規(guī)中明令禁止的。如果臨時(shí)使用，要做好監(jiān)控，并在備件到貨后及時(shí)替換。

二、熱繼電器

用于三相電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)的器件。

圖3-35：熱繼電器 圖3-36：熱繼電器工作原理圖

這種器件是通過(guò)不同的金屬發(fā)熱系數(shù)不同，使兩種變形系數(shù)相差較大的金屬片粘合在一起，在通過(guò)較大電流發(fā)熱時(shí)形成彎曲變形，進(jìn)而推動(dòng)輔助觸點(diǎn)動(dòng)作來(lái)發(fā)出過(guò)載信號(hào)。

過(guò)載的特點(diǎn)是電流雖然超出額定負(fù)荷，但相對(duì)短路電流小得多，作用時(shí)間卻比較長(zhǎng)。短路保護(hù)可能在幾秒之內(nèi)造成損壞，而過(guò)載卻可能幾十秒才造成損壞。

參數(shù)關(guān)注：

脫扣電流：即保護(hù)電流的調(diào)整范圍。

三、空氣開關(guān)

用于短路、過(guò)載、缺相、失壓等保護(hù)的器件；基本器件只有短路、過(guò)載保護(hù)。

空氣開關(guān)的過(guò)載保護(hù)原理與熱繼電器類似，過(guò)流保護(hù)是靠一組電磁線圈在短路時(shí)產(chǎn)生較大吸引力來(lái)推動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)使觸點(diǎn)動(dòng)作。

有些特殊用途的空氣開關(guān)，還集成了缺相、失壓等保護(hù)。

主要參數(shù)關(guān)注：

1、脫扣電流：即過(guò)載、短路保護(hù)電流等保護(hù)值的設(shè)定范圍；

2、相數(shù)：有單、兩、三相空氣開關(guān)之分別，分別用于單相、兩相、三相電源或負(fù)載保護(hù)。

四、電壓（過(guò)壓、欠壓）繼電器

用于過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)。這種器件使用比較少。

有些特定場(chǎng)合對(duì)電源電壓有要求，不能太高或不能太低的場(chǎng)合，可以使用這種器件。

這類器件有機(jī)電式和半導(dǎo)體式，通過(guò)檢測(cè)電壓，并設(shè)定在特定電壓范圍內(nèi)輸出輔助觸點(diǎn)動(dòng)作。

參數(shù)關(guān)注：

1、線圈電壓：即繼電器的工作電源電壓；

2、保護(hù)電壓：可調(diào)整的動(dòng)作電壓范圍。

五、過(guò)流、欠流繼電器

用于過(guò)電流、欠電流保護(hù)。這種器件使用比較少。

有些特定場(chǎng)合對(duì)工作電流有要求，不能太高或不能太低的場(chǎng)合，可以使用這種器件。如平面磨床的吸盤，靠電流產(chǎn)生磁力來(lái)吸住工件，電流太低時(shí)可能造成吸不住工件而飛件，就設(shè)計(jì)了這種保護(hù)。

這類器件有機(jī)電式和半導(dǎo)體式，通過(guò)檢測(cè)電流，并設(shè)定在特定電流范圍內(nèi)輸出輔助觸點(diǎn)動(dòng)作。

參數(shù)關(guān)注：

1、線圈電壓：即繼電器的工作電源電壓；

2、保護(hù)電流：可調(diào)整的動(dòng)作電流范圍。

六、安全繼電器

用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)等安全運(yùn)行的繼電器。

它特別設(shè)計(jì)用于設(shè)備安全控制。通過(guò)多繼電器組合，在器件發(fā)生異常時(shí)，仍能確保安全動(dòng)作。

PILZ PNOZ X3安全繼電器圖紙及應(yīng)用方法如下圖：

圖3-41：PILZ PNOZ X3安全繼電器圖紙及應(yīng)用方法

幾個(gè)要點(diǎn)：

a) UB的A1/A2、B1/B2相當(dāng)于繼電器線圈電壓，分別接入交、直流電源。

b) 輸入回路S11/S12、S21/S22、S31/S32常態(tài)為短接，表示沒(méi)有急停輸入，斷開時(shí)為急停。

c) 復(fù)位回路S13/S14、S33/S34常態(tài)為斷開，接通為急停復(fù)位。

d) Y31/Y32為繼電器狀態(tài)的晶體管輸出端。

e) 安全觸點(diǎn)：13/14、23/24、33/34用于連接負(fù)載（可接三相）電源，在出現(xiàn)急停時(shí)可以立即切斷這些負(fù)載電源。

f) 輔助控制觸點(diǎn)：41/42，用于控制電路的輔助邏輯控制。

參數(shù)關(guān)注：

1、線圈電壓：工作電源電壓；

2、安全觸點(diǎn)電流：安全觸點(diǎn)可以通過(guò)的電流值。

七、安全光柵、光幕

保護(hù)區(qū)域內(nèi)的人物干涉的器件，當(dāng)人員進(jìn)入或通過(guò)時(shí)輸出保護(hù)信號(hào)，以選擇性停止設(shè)備運(yùn)行。

主要參數(shù)：

1、輸入電壓：常用0-24VDC、110-260VAC；

2、光軸間距：光束之間的間距；

3、感應(yīng)距離：光柵的有效感應(yīng)距離等；

4、保護(hù)高度：可保護(hù)高度范圍；

5、輸出形式：NPN、PNP、繼電器等。

八、安全地毯

用于敷設(shè)在地面，防止人員誤進(jìn)入特定危險(xiǎn)區(qū)域的器件；一旦人員踩踏，即發(fā)出控制信號(hào)。

安全地毯實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)常閉開關(guān)，一旦受到一定壓力，該“開關(guān)”斷開。

關(guān)注參數(shù)：

1、表面材料：根據(jù)工況、環(huán)境腐蝕條件、耐磨要求選擇；

2、厚度：地毯厚度；

3、激活力度：產(chǎn)生信號(hào)的壓力大??；

4、允許負(fù)載：最大允許承受的負(fù)載；

5、出線形式：一般為兩芯電纜。

3.5 變壓、變流、電源器件

一、機(jī)床變壓器

用于電源電壓的數(shù)值變換，一般是由高壓到低壓。分單相、三相兩類。

單相變壓器用于“控制電源”電壓的變換，而三相變壓器一般用于機(jī)床電源的整體變換。

區(qū)別于供電電網(wǎng)的電力變壓器，前者用于機(jī)床，后者用于廠房的整體供電。

單相變壓器有原副邊共用鐵心和分用鐵心兩種，比較好的是后一種，不易燒損。

還有一種叫做自耦變壓器的，副邊由原邊繞組抽頭得到不同的電壓，這種變壓器一般不采用，其使用安全性不易控制。

參數(shù)關(guān)注：

1、輸入電壓：如460、380、220、110VAC等；

2、輸出電壓：220、110、36、27、6.3VAC等；

3、視在功率：變壓器的總功率，單位KVA。

拓展思考：

1、美國(guó)460/115V變壓器（原邊為雙繞組串聯(lián)），如何改造成220/110V變壓器？

2、三個(gè)單相變壓器是否可以組合成三相變壓器？為什么？

二、電流互感器：

用于交流電流變換，一般是把大電流轉(zhuǎn)換為小電流，用于儀表檢測(cè)。

電流互感器不允許開路，不然會(huì)在送電瞬間產(chǎn)生高壓，燒毀線圈。

使載流導(dǎo)體穿過(guò)電流互感器線圈，在互感器中將感應(yīng)出與載流導(dǎo)體電流成正比的感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流被用于儀表檢測(cè)。

電流互感器參數(shù)關(guān)注：

1、電流變比：即原、副邊的電流變比；

2、輸入電流：測(cè)量電流范圍。

三、電壓互感器：

用于交流電壓變換，一般是把大電壓轉(zhuǎn)換為小電壓，用于儀表檢測(cè)。

圖3-46：電壓互感器

電壓互感器不允許短路，不然會(huì)在送電時(shí)產(chǎn)生過(guò)電流，燒毀線圈。

使互感器原邊接在檢測(cè)交流電壓的兩端，在互感器中將感應(yīng)出與檢測(cè)電壓成正比的感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電壓被用于儀表檢測(cè)。

電壓互感器參數(shù)關(guān)注：

1、電壓變比：即原、副邊的電壓變比；

2、輸入電壓：測(cè)量電壓的范圍。

電壓互感器嚴(yán)禁做升壓使用。

四、直流電源

（一）傳統(tǒng)的串聯(lián)型電源

這種電源曾經(jīng)在20世紀(jì)后幾十年時(shí)間內(nèi)被廣泛使用，是最早的半導(dǎo)體電源。

串聯(lián)型電源由一個(gè)變壓器把交流電壓（如220V/110V）變換為較低的交流電壓（幾到幾十伏），再通過(guò)晶體管電路轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。其功率受變壓器的限制，由于有一個(gè)比較大的變壓器，電源顯得比較笨重，體積較大。

由于串聯(lián)型電源屬于模擬型電源，電子電路工作在放大狀態(tài)，因此電壓比較平穩(wěn)，且沒(méi)有脈動(dòng)，這是其優(yōu)點(diǎn)。

但由于其體積大、笨重的缺點(diǎn)，和替代產(chǎn)品——開關(guān)型電源技術(shù)的日益發(fā)展，目前串聯(lián)型電源已經(jīng)基本被淘汰。

（二）開關(guān)電源

開關(guān)電源沒(méi)有大的變壓器，系統(tǒng)通過(guò)把交流電源通過(guò)變壓、整流、濾波，送入開關(guān)管高頻電路處理，再轉(zhuǎn)換為直流穩(wěn)定電壓。

這類電源比較輕便，但缺點(diǎn)是由于工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，因此有紋波。但隨著技術(shù)的日益發(fā)展，開關(guān)電源已經(jīng)相當(dāng)普及。

為了便于使用，電源常被做成封閉模塊形式，又叫“一體化電源”。

電源參數(shù)一般關(guān)注：

1、輸入電壓：輸入交流電壓范圍，一般有220V、110V，或給定一個(gè)穩(wěn)壓范圍如90-250VAC等；

2、輸出電壓：輸出直流電壓，常見的有5V、12V、±15V、24V等；

3、輸出電流：輸出直流電流大??；

4、電源功率：電源消耗的額定功率大小。

五、交流電源

（一）凈化電源

凈化電源是一種高品質(zhì)的電源，是把電網(wǎng)中的干擾、浪涌、紋波等過(guò)濾掉了的。

這種電源一般為交流輸入，交流輸出，在對(duì)電源有特殊要求的場(chǎng)合可以選用。

參數(shù)和普通電源類似。

（二）不間斷電源UPS

這種電源已成為民用產(chǎn)品，供給計(jì)算機(jī)等防止系統(tǒng)電源突然中斷而使用。

其主要指標(biāo)是：功率和后備待機(jī)時(shí)間，待機(jī)時(shí)間一般不低于15分鐘。

六、穩(wěn)壓器

其實(shí)，前面介紹的直流電源和交流電源本身就具有穩(wěn)壓功能，但當(dāng)對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)有更高的要求時(shí)，也可以采用如下專業(yè)穩(wěn)壓設(shè)備。

（一）自耦調(diào)壓式穩(wěn)壓器

結(jié)構(gòu)類似于自耦變壓器，只是副邊接點(diǎn)是可滑動(dòng)的觸頭，通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。

這種穩(wěn)壓器的滑動(dòng)端是自動(dòng)控制的，可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。但由于機(jī)械滑動(dòng)觸頭會(huì)因?yàn)榛鸹▎?wèn)題造成電源波形的缺失，對(duì)電子電路往往造成致命的損害，因此除非是在純粹的繼電器電路場(chǎng)合，一般極少采用。

關(guān)注的參數(shù)有：

1、輸入電壓：輸入電源電壓范圍；

2、輸出電壓：輸出電壓調(diào)整范圍；

3、功率：變壓器的最大輸出功率；

4、原副邊電流：原副邊的工作電流大小。

（二）磁飽和式穩(wěn)壓器

這是靠變壓器磁路進(jìn)入磁飽和狀態(tài)，從而達(dá)到穩(wěn)壓效果的穩(wěn)壓設(shè)備。

主要參數(shù)：

1、可穩(wěn)定電壓范圍：可以達(dá)到穩(wěn)壓效果的輸入電壓范圍；

2、輸出電壓：輸出電壓大??；

3、視在功率。

（三）半導(dǎo)體式穩(wěn)壓器

利用半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的裝置。

原理一般是先利用半導(dǎo)體電路由交流整流成直流，在直流環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制，再轉(zhuǎn)換（逆變）為交流電源。

主要參數(shù)：

1、可穩(wěn)定電壓范圍：可以達(dá)到穩(wěn)壓效果的輸入電壓范圍；

2、輸出電壓：輸出電壓大小；

3、電流：可供應(yīng)負(fù)載的電流大小。

七、浪涌吸收器

（一）用于電源的浪涌吸收設(shè)備

為防止電網(wǎng)浪涌進(jìn)入設(shè)備微電子、計(jì)算機(jī)控制電路，一般都安裝這種設(shè)備，以抑制浪涌電流對(duì)電網(wǎng)的干擾。

這種裝置的選用，要看后端負(fù)載的大小，后端負(fù)載越大，其使用功率也越大。

（二）用于接觸器、繼電器的浪涌吸收器

在歐美的機(jī)床設(shè)備中，對(duì)電網(wǎng)品質(zhì)有非常高的要求，因此對(duì)繼電器、接觸器等的線圈都要求進(jìn)行浪涌吸收，以防止對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。

其選用同樣和保護(hù)的線圈功率有關(guān)，線圈功率越大，模塊吸收能力也要求越大。主要參數(shù)：

1、接入電壓范圍；

2、吸收電路的電阻和電容值。

八、就地補(bǔ)償裝置

就地補(bǔ)償裝置是用用電容補(bǔ)償器對(duì)比較大的電機(jī)進(jìn)行就地補(bǔ)償，以提高功率因素，和改善電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的影響。

主要參數(shù)：

1、千乏數(shù)：即可補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率；

2、電壓：可接入的電壓范圍。

審核編輯：湯梓紅