1.开关

1)电子产品中常用开关的分类

开关是在电子设备中用于接通或切断电路的广义功能元件,种类繁多。常见开关的外形图如图2-42 所示。

图2-42　常见开关的外形图

传统的开关都是手动式机械结构,由于构造简单、操作方便、廉价可靠,使用十分广泛。随着新技术的发展,各种非机械结构的电子开关,例如气动开关、水银开关以及高频振荡式、感应电容式、霍尔效应式的接近开关等,正在不断出现。但它们已经不是传统意义上的开关,往往包括了比较复杂的电子控制单元。

2)电子开关的主要技术参数

①额定电压:正常工作状态下所能承受的最大直流电压或交流电压有效值。

②额定电流:正常工作状态下所允许通过的最大直流电流或交流电流有效值。

③接触电阻:一对接触点连通时的电阻,一般要求≤20 MΩ。

④绝缘电阻:不连通的各导电部分之间的电阻,一般要求≥100 MΩ。

⑤抗电强度(耐压):不连通的各导电部分之间所能承受的电压,一般开关要求≥100 V,电源开关要求≥500 V。

⑥工作寿命:在正常工作状态下使用的次数,一般开关为5 000～10 000 次,高可靠开关可达到5×104～5×105次。

2.继电器

继电器是根据输入电信号变化而接通或断开控制电路、实现自动控制和保护的自动电器,它是自动化设备中的主要元件之一,起到操作、调节、安全保护及监督设备工作状态等作用。从广义的角度说,继电器是一种由电、磁、声、光等输入物理参量控制的开关。

1)继电器的型号命名与分类

继电器型号命名不一,部分常用继电器的型号命名如表2-22 所示。

表2-22　部分常用继电器的型号命名法

(www.daowen.com)

继电器的种类繁多,分类方法也不一样。按功率的大小可分为微功率、小功率、中功率、大功率继电器。按用途的不同可分为控制、保护、时间继电器等。

电磁式继电器的主要参数如下。

①额定工作电压:继电器正常工作时加在线圈上的直流电压或交流电压有效值。它随型号的不同而不同。

②吸合电压或吸合电流:继电器能够产生吸合动作的最小电压或最小电流。为了保证吸合动作的可靠性,实际工作电流必须略大于吸合电流,实际工作电压也可以略高于额定电压,但不能超过额定电压的1.5 倍,否则容易烧毁线圈。

③直流电阻:指线圈绕组的电阻值。

④释放电压或电流:继电器由吸合状态转换为释放状态,所需的最大电压或电流值,一般为吸合值的1/10～1/2。

⑤触点负荷:继电器触点允许的电压、电流值。一般情况下,同一型号的继电器触点的负荷是相同的,它决定了继电器的控制能力。

此外,继电器的体积大小、安装方式、尺寸、吸合释放时间、使用环境、绝缘强度、触点数、触点形式、触点寿命(工作次数)、触点是控制交流还是直流信号等,在设计时都需要考虑。

2)几种传统继电器

(1)电磁继电器。

电磁继电器是各种继电器中应用最广泛的一种,它以电磁系统为主体构成。图2-43 是电磁继电器的结构示意图。

图2-43　电磁继电器结构示意图

当继电器线圈通过电流时,在铁芯、轭铁、衔铁和工作气隙δ 中形成磁通回路,使衔铁受到电磁吸力的作用被吸向铁芯,此时衔铁带动的支杆将板簧推开,断开常闭触点(或接通常开触点)。当切断继电器线圈的电流时,电磁力失去,衔铁在板簧的作用下恢复原位,触点又闭合。

电磁继电器的特点是触点接触电阻很小,结构简单,工作可靠。缺点是动作时间较长,触点寿命较短,体积较大。

(2)舌簧继电器。

舌簧继电器是一种结构简单的小型继电器,具有动作速度快、工作稳定、机电寿命长以及体积小等优点。常见的有干簧继电器和湿簧继电器两类。

(3)固态继电器。

固态继电器是由固体电子元器件组成的无触点开关,简称SSR(Solid State Relay)。从工作原理上说,固态继电器并不属于机电元件,但它能在很多应用场合作为一种高性能的继电器替代品。对被控电路优异独特的通断能力和显著延长的工作寿命,让它的使用范围迅速从继电器的范畴扩大到电源开关的范畴,即直接利用它控制灵活、工作可靠、寿命长、防爆耐振、无声运行的特点来通断电气设备中的电源。