电气控制与工程第七章-开关器件及其应用课件.ppt

1、a)行程开关c)脚踏开关b)转换开关图7-0 各种开关器件7.1操控器件7.1.1按钮l按钮是一种手动可自复位的主令电器。其结构简单，用途广泛，是手动和自动控制设备的重要元件。按钮由以下几部分组成：标牌、按钮帽、触点单元，如图71所示。1.标牌标牌l标牌用来标明按钮在电路中功能。例如：标牌可标明“启动”、“停止”、“上下”、“ON/OFF”、“复位运行”。红色字体常用来表示“停止”、“OFF”、“急停”等；其他的功能都用黑底白字。触点标牌按钮帽图71按钮的组成7.1.1按钮2.按钮帽按钮帽l按钮帽按操作方式可分为按下、推上或旋转等。按钮帽可以有多种颜色、形状和尺寸。红色的按钮帽常用于“停止”、

2、“OFF”回路中；绿色的按钮帽常用于“ON”、“启动”回路；黄色的按钮帽用于“手动干预”和“复位”回路。标准的按钮帽主要包括平钮式、半保护式、凸钮式、蘑菇头式、旋钮式和钥匙式等。不同的按钮帽适用于不同的应用场合，如图72所示。图72 按钮帽 平钮式 蘑菇头式 钥匙式半保护式旋钮式2.2.按钮帽按钮帽（1）平钮式：平钮式有一个与按钮帽齐平的保护环，常用于需要防止误操作的场合。（2）半保护式：半保护式的保护环低于按钮帽表面，常用于既要防止误操作，又要便于戴手套的操作者进行操作的场合。（3）凸钮式：凸钮式常用于一些不影响安全的场合，例如开启照明电路等。（4）蘑菇头式：蘑菇头式按钮帽通常尺寸较大、颜色

3、明显，任意角度都操作方便。常用于急停、电机紧急停止、阀门紧急关闭等。3.3.触点单元触点单元l触点单元分为常开触点和常闭触点，也可以是既有常开也有常闭的复合式触点。常开式触点在按钮帽按下后接通电路，通常用于“启动”和“ON”功能；常闭触点在按钮帽按下后断开电路，通常用于“停止”和“OFF”功能。如图73所示。触点单元操作员 1常开 1常闭 1常开1常闭图73 触点单元2常开2常闭7.1.1按钮l按钮安装在按钮盒或操作台上，按钮盒或操作台能保护触点，能避免灰尘、水汽、腐蚀性液体的侵蚀。按钮盒或操作台的外形尺寸多样，表面开孔，安装条件必须符合国家的有关标准。组合式按钮盒如图74所示。图74 组合式

4、按钮盒7.1.1按钮l按钮在操作台面上的位置必须便于操作且符合安全规则。按钮还经常用于环境恶劣场合，例如有灰尘、油污、高振动、有腐蚀性物质、温度湿度超标或其他的危害因素存在的场合，对于在这些场合使用的按钮必须选用有特殊防护措施的元件。4.4.按钮的电气符号和型号含义按钮的电气符号和型号含义设计序号 常开触点个数常闭触点个数K-开启式S-防水式J-紧急式X-旋钮式 L A -图7-5 按钮的电气符号和型号含义 常开 常闭 复合式 a)电气符号b)型号含义 5.5.按钮的颜色含义按钮的颜色含义颜 色含 义举 例红处理事故紧急停机扑灭燃烧“停止”或“断电”正常停机停止一台或多台电动机装置的局部停机切

5、断一个开关带有“停止”或“断电”功能的复位绿“启动”或“通电”正常启动启动一台或多台电动机装置的局部启动接通一个开关装置（投入运行）黄参与防止意外情况参予抑制反常的状态避免不需要的变化（事故）蓝上述颜色未包含的任何指定用意凡红、黄和绿色未包含的用意，皆可用蓝色黑、灰、白无特定用意除单功能的“停止”或“断电”按钮外的任何功能6.6.按钮的维护和故障处理按钮的维护和故障处理按钮的日常检查和维护内容有：l检查按钮的安装位置是否妥当，要求各按钮之间的距离不能小于50mm。l检查接线是否牢固，对于使用于振动场合的按钮，要定期紧固螺丝。l对用于环境较差的按钮，要定期清理，以防故障。l检查触头的磨损程度和弹

6、簧是否失效，检查是否有炭化现象的按钮，如情况严重，应及时更换。l按钮的常见故障和处理方法如表72所示。表72 按钮常见故障和处理方法序序 号号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1按钮有触电的感觉（1）按钮的防护金属外壳与连接导线接触（2）按钮帽的缝隙充满金属屑，使其与导电部分形成回路（1）检查按钮内连接导线（2）清扫按钮2停止按钮失灵，不能断开电路（1）接线错误（2）线头松动或搭在一起（3）金属屑过多使常闭触头短路（4）胶木烧焦短路（1）重新接线（2）检查接线（3）清扫按钮（4）更换按钮3按下停止按钮，再按启动按钮，被控电器不动作（1）停止按钮的复位弹簧损坏（2

7、）按钮接触不良（1）更换复位弹簧（2）清理按钮触头7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关是旋转式、多档位、多触点的主令电器，我国常用的转换开关有HZ5、HZ10、HZ15系列和LW系列等，外形如图76所示。图76 转换开关7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关可以是多位置的，但是以两位和三位转换开关居多。两位转换开关是二选一的电气元件，如图77所示的加热控制电路中的“手动”和“自动”选择。当转换开关档位转向“手动”的位置时，手动按钮可以控制加热接触器接通或断开；当档位转向“自动”的位置时，加热接触器由温度开关控制。两位开关通常用于选择“ON/OFF”、“左右”、“手动自动”、“

8、快慢”、“运行停止”、“正转反转”和“点动运行”等。图77两位转换开关的加热控制线路7.1.27.1.2转换开关转换开关l三位转换开关是三选一的电气元件。例如，加热控制电路中的“手动”、“自动”和“停止”选择。只要开关打在“停止”位，即使误操作了手动或自动加热开关，也不会使接触器得电，减少了误动作的发生。三位开关通常用于选择“手动停止自动”、“加热停止冷却”、“前进停止后退”、“点动停止运行”等等，如图78所示。图78三位转换开关的加热控制线路7.1.27.1.2转换开关转换开关l转换开关的触点接通位置可以用真值表或图形符号表示。如表73所示，在真值表里每对触点用“12”等字母表示，每个手柄位

9、置用角度表示。真值表写在开关的附近，要明确的表示出每对触点在每个位置的情况。表中“”表示在此位置此对触点接通，“O”表示在此位置触点断开。图79 三位转换开关电气符号触点手柄位置左450右4512OO34OO表73 三位转换开关真值表表74 转换开关常见故障和处理方法序号序号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1外部连接点放电、烧灼或断路（1）开关固定螺栓松动（2）旋转操作过于频繁（3）导线连接处松动（1）拧紧螺栓（2）适当减少操作次数（3）处理导线连接处，压紧螺丝2接点位置改变，控制失灵开关内部轴上的弹簧松软或断裂更换弹簧3内部触头起弧或烧灼（1）开关动静触头接

10、触不良（2）负载过重（1）修正触头表面（2）减轻负载或更换大一级的开关4开关漏电或炸裂使用环境恶劣，受潮汽或导电介质的侵入。改善环境，加强维护7.1.3 操纵杆l常见的操纵杆如图711所示。操纵杆从中心到上下、左右共有8个运动方向，对应8个可选位置，如图712所示。最常用的操纵杆一般为四个可选方向。操纵杆可以方便操作人员边观察被控物体，边用一只手进行多方向操作。图711 操纵杆位 置触 点1-23-45-67-8上OOO下OOO左OOO右OOO触点位置三位两位四位八位 操纵杆表75 操纵杆真值表图712 操纵杆的触点位置7.1.3 操纵杆l例如在操作起重机时，操作员必须观察物体的同时，用操纵杆

11、来进行“上下左右停止”的操作，十分方便。如图713所示，控制左右移动电机的接触器KM1、KM2，和控制上下移动电机的接触器KM3、KM4，共用一个操纵杆SA控制，能够保证每次只有单个电机的一个运动方向得电，避免误操作。操纵杆的触点接通位置可以用在图形符号上打实心圆点的办法表示，也可以用真值表的方式来表示，如表75所示。图13 操纵杆控制起重机线路图7.1.4 脚踏开关l脚踏开关常用于需要附加控制点或者操作者手部还要进行其他操作的场合。例如，缝纫机、钻床、车床等。常见的脚踏开关如图714所示。两位脚踏开关有足尖位和停止位两个位置。三位脚踏开关有足尖位停止位足跟位。停止位均使用弹簧复位，脚踏开关的

12、电气符号如图715所示。图714 脚踏开关图715 两位三位脚踏开关第七章 开关器件及其应用7.2 限位开关（行程开关）7.2 限位开关（行程开关）l当有物体碰到限位开关的操动头以后，开关内的触点发生动作，以控制其运动方向或位置。限位开关主要用于检测运动物体是否达到某一位置，也称行程开关，是主令电器。多数限位开关有一个常开触点和一个常闭触点。常用来控制机械设备的“启动”、“停止”、“前进”、“后退”、“低速高速”等。如图716所示。被检物体 限位开关图716 限位开关撞铁限位开关7.2 限位开关（行程开关）l限位开关在日常生活中的应用例子有：冰箱门上的门控灯开关、微波炉门上的安全开关（防止微波

13、外泄）和洗衣机上的衣物放置平衡检测开关等。在汽车上，控制车门打开时自动开灯的开关，车窗升降行程限位开关等。在工业生产上，机械行程限位用的开关，顺序操作控制用的开关，检测和监控移动物体位置用的开关，安全保护用的开关等。7.2.1限位开关的分类l限位开关按照其操动头的不同可分为摆杆式、叉杆式、直动式和摇杆式，如图717所示。小型限位开关的操动头是固定不可更换的，大型限位开关的操动头可以更换。摆杆式 叉杆式 直动式 摇杆式限位开关可更换操动头图717 限位开关的多种操动头操动头可调节7.2.1限位开关的分类l摆杆式行程开关在操动头末端装有降低磨损的滚轮，其检测臂长度可调节，通常被检物体只能从固定方向

14、向限位开关运动，典型应用如传送带上的物品检测。l叉杆式限位开关有两个操动臂，通常被检物体可以从两个方向推动限位开关动作，典型应用如磨床的往复运动行程检测。l直动式限位开关检测行程很短，被检物体的运动方向与限位开关相对。常用于超行程限位检测，如铣床和车床的工作面行程检测。l摇杆式行程开关几乎可以检测各个位移方向的物体，操动臂长度可调节，常用于需要进行各个方向检测的场合，如机械手等。7.2.2 限位开关的安装 l限位开关的安装位置与被检物体的运动方向要相配合，且不能超行程使用。按照国家标准GB14048.5-2001，限位开关的安装如图718所示，如果操动头的行程过小则触点无动作，行程过大则会损坏

15、触点。l图中 a操动头的预行程l b触头元件的预行程l c要求提供足够的最小开距l d触头元件的超行程l bcd触头元件的总行程l abcde操动头的总行程 图718行程开关的安装7.2.2 限位开关的安装l在使用时，触点额定电压、额定电流和极性必须符合生产厂家的说明书中的要求。当其负载电流超过触点的额定电流时，应使用继电器过渡。为减小电弧，每组触点在得电和断电的时候极性应保持一致，如图719所示。当触点间极性相反时，会在触点间产生电弧，当电弧过大时，会很快损坏行程开关的触点，增加了成本和维护工作量。图719 限位开关的极性触点极性相同，连接正确触点极性相反，产生电弧，连接错误+_+7.2.2

16、 限位开关的安装l某些场合可以使用厂家推荐的凸轮附件，凸轮可以使操动头缓放，减少滚轮反跳和磨损，提高重复精度，如图720所示。正确正确错误错误错误错误正确正确图720限位开关的凸轮附件 缓放摆杆式 凸轮防止反跳直动式7.2.2 限位开关的安装l直动式限位开关不允许超行程使用，如果检测过程有可能超行程的话，应选用摆杆式行程开关，摆杆式限位开关行程较长。在可能超行程时应安装挡板保护限位开关，如图721所示。错误错误正确正确超行程时开关不会损坏超行程时开关会损坏挡板超行程时开关不会损坏图721 限位开关的超行程情况限位开关限位开关超行程时开关会损坏正确正确错误错误操作人可能碰到限位开关挡板避免误动作

17、正确正确错误错误正确正确错误错误撞铁开关处于安全位置正确正确错误错误撞铁开关距热源近开关距热源远图722 正确安装限位开关钢屑会污染开关限位开关不要安装在容易引起人为误操作的位置，也不要安装在温度、湿度过高的场合，还要避免安装在有破坏因素的场合，如图722所示。设计序号 滚轮数常开数常闭数 JLXK -(a)直动式行程开关示意图(b)微动式行程开关示意图SQSQ滚轮弓型弹簧弹簧触点转杆(c)旋转式双向机械碰压限位开关示意图图形符号图形符号图723 限位开关的电气符号和型号含义 7.2.3限位开关的电气符号和型号含义7.2.4限位开关的日常维护和故障处理限位开关的日常检查和维护内容有：l检查限位

18、开关是否适合使用的环境。若环境恶劣，应选用带防护措施的开关。l检查安装是否牢固，螺丝是否松动。l定期清洁油污灰尘。l经常检查限位开关动作是否灵活可靠。l检查接线螺丝是否牢固。l检查撞铁是否作用力过大，或行程超长。限位开关的常见故障和处理方法如表76所示。表76 限位开关常见故障和处理方法序序 号号故故 障障 现现 象象可可 能能 原原 因因处处 理理 方方 法法1限位开关控制失灵（1）安装不当，行程超长或作用力过大（2）安装螺丝松动（3）开关损坏，或有污物使机械卡阻（4）触点接触不良（1）调整安装（2）及时紧固螺丝（3）修复或更换行程开关（4）清洁触点2限位开关不能复位（1）同第1条第3项（2

19、）弹簧弹力减弱（3）长期不用，行程开关机械卡阻（4）撞铁长期压迫行程开关，使弹簧失去弹性（1）同第1条第3项（2）更换弹簧（3）用汽油或煤油清洗限位开关，加干油润滑（4）改变设计，不要使限位开关长期受压3限位开关可以复位，但是触点不能正常工作（1）触点损坏（2）同第1条第4项（3）弹簧失去弹性（4）弹簧卡住（1）更换触点（2）同第1条第4项（3）更换弹簧（4）清除杂物，重新装配4操动杆偏转，但触点不动作（1）工作行程不足（2）机械卡阻（3）触点变形损坏（4）接线松脱（1）调整行程开关或撞铁位置（2）清除杂物，加干油润滑（3）修理、更换触点（4）紧固接线螺丝第七章 开关器件及其应用7.3 物位开

20、关、压力开关、温度开关、流量开关7.3.1物位开关 在很多工业应用中需要检测和控制容器内的物料位置。物位开关可以用来检测液体和固体（一般不能检测气体）的物位。1.如何正确的选择物位开关：如何正确的选择物位开关：选择物位开关应考虑下面诸因素：l震荡：液面震荡会使触点频繁接通；l腐蚀性：选用不锈钢、铜质或塑料等材料制成的物位开关，避免被物料腐蚀；1.1.如何正确的选择物位开关：如何正确的选择物位开关：l密度：每种固体的密度是一定的，不同的电容性物位开关只能检测一定密度的材料；l物理状态：温度不同，物料的物理状态也不同，所以在选用物位开关时应与使用温度对应；l粘滞性：粘滞性的物料长时间处于固定的位置

21、，会使物位开关被粘住；l导电性：电导型物位开关是依靠金属探针浸没在导电液体里来检测物位的；l磨损：在物料研磨性高的场合应使用非接触的物位开关。不同型号的物位开关其检测距离、检测方式、触点形式均不同，在选用时应根据应用实际情况、成本、使用寿命等因素从多方面考虑。2 2物位开关的分类物位开关的分类 物位开关根据据检测原理不同可分为机械式、磁式、电导式、电容式、微波式、超声波式等。（1）机械式物位开关l机械式物位开关是最常用的检测液位的开关元件，它使用浮子随液位变化来检测液位高度，当液位到达设定点后，开关触点动作。此种液位开关只适合在无明显波浪的场合使用，不适用于油漆等粘滞性物料。如图724所示，使

22、用两个液位开关分别用于检测高、低液位，控制水泵的启停。泵图724液位开关控制水泵出口液位过高报警液位过高溢流入口高低液位开关罐2 2物位开关的分类物位开关的分类（2）磁性物位开关 磁性物位开关由浮子、移动磁铁、干簧开关组成。浮子内安装有永久磁铁随液位升降，在需要控制的液位高度处安装有干簧开关，当浮子到达干簧开关处时，在磁场的作用下，干簧开关触点闭合。如图725所示，多液位开关控制泵的自动启、停。图725 磁性物位开关控制液位报警器真空密封的干簧开关永久磁铁浮子控制器中液位 高液位 低液位泵触点磁场2 2物位开关的分类物位开关的分类（3）电导式物位开关l电导式液位开关是利用液体的导电性来进行液位

23、检测的开关元件，供电电压一般小于24v，液体必须具有一定的导电性，液体电阻应小于25 k。为了增加液体导电性，可以给液体中适当的加盐或酸。常见的电导式液位开关如图726所示。l电导式物位开关一般有三种方式：两电极等长型用于单一液位高度检测，两电极不等长型，使用容器壁作为地，可以检测高低两个液位。三电极不等长型，其中最低位的电极作为地使用（容器壁为绝缘体）。如图727所示。a)两电极等长型 b)两电极不等长型 c)三电极不等长型 容器壁作为地 最低电极为地电极电极电极导电液体电极图727 电导式物位开关的三种使用方式设定高度导电液体导电液体导电液体接地2 2物位开关的分类物位开关的分类（4）电容

24、式物位开关 l电容式物位开关是通过电容两极间电介质的变化来检测物位的。常用来检测固体、颗粒（如沙砾、糖、谷物等）和部分液体（高压、高温和危险区域中的液体）、浆料、粉末、颗粒状介质的物位。通常介电常数越大的物料越容易检测。如图728所示，在谷仓需要进行料位检测的的位置侧面安装两个电容式物位开关，可以进行卸料控制。图728 电容式物位开关极板物料NNSS浮筒(a)液位继电器（传感器）示意图SLSLSLSL(b)图形符号图729 液位开关的电气符号3液位开关的电气符号7.3.2压力开关l压力垂直而均匀地作用在容器壁上。在国际单位制中，压力（强）的单位是帕斯卡，简称帕，代号为Pa，1Pa1Nm2。低压

25、力也可以用相应的液柱高度来表示。压力开关可以用来检测正压、负压（真空）和压差，当压力达到设定值时，触点动作，如图730所示。图中压力开关常闭触点SP1 监视系统压力，超限停机；常开触点SP2实现压力过高报警。压力开关触点压力开关大气压气源负压高压低压b)负压式负压式c)压差式压差式常闭触点常开触点出口 电机压缩机气罐大气压压力开关触点触点图730 压力开关控制空压机压力开关压力开关a)正压式正压式启动扳钮 启动扳钮1.1.压力开关的分类压力开关的分类l根据检测元件的不同压力开关可分为三种：隔膜式、波纹管式、活塞式。隔膜式、波纹管式压力开关适用于检测低压，活塞式压力开关适用于检测高压，如图731

26、所示。1）隔膜式l隔膜式压力开关一端为压力，另一端为出口直接排大气。当入口压力增大时，隔膜移动克服弹簧力，带动触点动作。压力设定点可以用弹簧来调节。此种压力开关适宜检测低于15kg/cm2的压力。1.1.压力开关的分类压力开关的分类2）波纹管式l波纹管式压力开关具有可伸缩的气囊。气囊一端封闭，另一端是压力入口。当入口压力增大时，波纹管压缩克服弹簧力，带动触点动作。压力设定值可以用弹簧来调节。此种压力开关适宜检测高于40kg/cm2的压力。3）活塞式l活塞式压力开关常用不锈钢活塞在压力的作用下前后移动克服弹簧力，带动触点动作。压力设定值可以用弹簧来调节。活塞式压力开关适宜检测高于750kg/cm

27、2的压力。图7-31a)薄膜式图7-31 b)波纹管式 图7-31 c)活塞式2.2.死区（返回系数或回差）死区（返回系数或回差）l当压力增大使得触点动作后，如果压力减小，理想情况下触点应立即复位，但是在实际应用中只有压力减小到一定程度触点才能复位。死区就是表示从设定压力点到触点复位之间的压力值。如图732所示。例如：压力开关触点在压力增加至12kg/cm2断开，在压力减少至9kg/cm2 时闭合，其压力差即为3kg/cm2。2.2.死区（返回系数或回差）死区（返回系数或回差）l死区对于压力开关、温度开关、流量开关来说都是本身固有的。死区有利有弊，如果没有死区或死区过小，触点会在设定值附近频繁

28、地接通断开，容易损坏触点；死区过大，则开关反应不够灵敏，还会影响开关的精度。有些开关的死区是可以调节的，可根据实际情况选用。图732 死区开关闭合 开关打开 开关闭合 开关打开启动扳钮压力开关热继电器空压机接触器复位点时间设定点死区系统压力(a)压力继电器（传感器）示意图微动开关PPSPSP(b)图形符号滑杆调压螺母调压弹簧橡皮膜压力入口3.压力开关的电气符号图733 压力开关的电气符号4.压力开关的应用l压力开关常用于维持容器或蓄水池的压力恒定，也用于液压缸、气缸的回程压力检测，如图734所示。当启动按钮按下时，两位四通单向阀的电磁铁得电，同时与之并联的继电器线圈得电，自锁。气缸向下运动处于

29、正行程；当设定压力到时，压力检测开关的常闭点打开，使电磁铁和线圈断电，两位四通阀在弹簧的作用下阀芯返回，此时气缸处于回程，直到再次按下启动按钮。压力的设定点可以根据实际需要调节。使用压力开关代替停止按钮的优点是可以保证每次的工作压力相同。也可以在控制回路中增加手动紧急停止按钮。电磁铁失电入口出口出口电磁铁得电入口入口出口两位四通阀压力开关图734 压力开关用于液压缸回程压力检测电磁铁失电继电器失电电磁阀失电继电器失电电磁阀失电继电器得电电磁阀得电继电器得电电磁阀得电继电器失电电磁阀失电压力到设定点开关打开4.压力开关的应用l使用压力开关检测物料的连续性，如图735所示。在一个连续物料传送带上，

30、安装一个低压的压缩空气喷头，向物料连续喷气，当物料连续时，物料下部的压力开关检测不到压缩空气；当物料有破损时，压缩空气可以穿过物料，使压力开关动作。压缩空气除了可以作压力源外，还具有冷却、烘干、清洁的作用，而且价格便宜。l常见的气压开关如图7-36所示。图7-36 气压开关压缩空气物料压力开关孔洞图735 压力开关检测物料的连续性接收头7.3.3温度开关l温度是表示物体冷热程度的物理量。从热力学的观点来看，温度是物体内部分子无规则热运动剧烈程度的标志，温度高的物体，其内部分子平均动能大；温度低的物体，其内部分子的平均动能小。l测量温度的方法:接触式:基于体积受热膨胀的膨胀式 基于导体、半导体电

31、阻值变化的电阻式 基于热电效应的热电偶式非接触式:光电高温传感器 红外辐射温度传感器 光纤高温传感器7.3.3温度开关l温度开关是反映温度变化的控制设备。常用于加热系统、火灾报警、过程控制和设备保护系统中。在加热系统中通常反映的是降温的过程，在火灾报警、过程控制和设备保护系统中常常反映的是升温的过程。1 1接触式温度开关的分类接触式温度开关的分类l根据监测头的不同，接触式温度开关可分为四种形式：双金属式、毛细管式、热敏电阻式、热电偶式。双金属式双金属式l当温度上升时，双金属片会因为两种金属热膨胀系数的不同而发生弯曲，弯曲的双金属片会触动常开触点闭合、常闭触点打开，很多热继电器就是利用这种原理工

32、作的。为了提高温度开关的性能，还可以将发条型双金属片顶端安装玻璃泡，玻璃泡内填充水银。当双金属片弯曲时，水银流动将金属触点浸没，因为水银是电的良导体，能够使触点快速接通。b)毛细管式c)热敏电阻式d)热电偶式a)双金属式图737 温度开关的检测头形式触点触点毛细管受热上移水银泡发条型双金属片波纹管1 1接触式温度开关的分类接触式温度开关的分类毛细管式毛细管式l当温度升高时，毛细管内填充的液体（对温度非常敏感）压力会随之升高，温度下降时，压力随之降低。压力的变化会传递至波纹管，波纹管伸缩使电气触点动作。1 1接触式温度开关的分类接触式温度开关的分类热敏电阻热敏电阻 如图如图738所示，热敏电阻按

33、温度特性可分为：所示，热敏电阻按温度特性可分为：负温度系数热敏电阻，简称NTC，在工作温度范围内，电阻随温度上升而非线性下降，温度系数为-(16)%/，如图中曲线1所示。临界负温度系数热敏电阻：简称CTR，CTR是一种开关型NTC，在临界温度附近，阻值随温度上升而急剧减小，如图中曲线4所示。正温度系数热敏电阻：简称PTC，在工作温度范围内，其电阻值随温度上升而非线性增大。曲线2为缓变型，其温度系数为0.5%/8%/，曲线3为开关型，在居里点附近的温度系数可达10%/60%/。图738 热敏电阻的外形和分类a)外形b)分类热敏电阻检测空气温度热敏电阻检测固体表面温度蒸发器冷凝器压缩机热敏电阻检测

34、制冷剂温度电动机图7-39 热敏电阻可检测固态、液态、气态物体的温度1 1接触式温度开关的分类接触式温度开关的分类热电偶式热电偶式l热电偶的工作原理基于热电效应,如图740。图中，将两种不同导体A、B两端连接在一起组成闭合回路，并使两端处于不同的温度环境，在回路中会产生热电动势而形成电流，这一现象称为热电效应。这样的两种不同导体的组合称为热电偶，相应的电动势和电流称为热电动势和热电流，导体A、B称为热电极，置于被测温度（T）的一端称为工作端，另一端（T0）称为参考端(冷端)。常见热电偶如图741所示。图740 热电偶式温度开关图741 热电偶热电偶式热电偶式 关于热电偶的安装，在产品说明书中均

35、有介绍，应仔细阅读，在此仅介绍其要领。（1）注意插入深度：一般热电偶的插入深度，对金属保护管应为直径的1520倍；对非金属保护管应为直径的1015倍。对细管道内流体的温度测量应尤其注意。（2）如果被测物体很小，安装时应注意不要改变原来的热传导及对流条件。（3）含有大量粉尘气体温度的测量，最好选用铠装电偶。图742温度开关的电气符号2温度开关的电气符号温度开关的电气符号3 3温度开关的应用温度开关的应用加热系统加热系统l如图743所示，在加热系统中，当环境温度下降时，温度开关ST闭合，控制加热器的接触器线圈KM得电，KM触点闭合，使加热器EH开始升温，当达到设定温度时，温度开关ST的常闭点打开，

36、控制加热器断电。因为温度开关的触点的额定电流通常都在5A以下，而加热器的电流都较大。所以不能用温度开关直接控制加热器，而是需要用继电器或接触器过渡。热辐射加热器图743 温度开关在加热系统中的应用EH3 3温度开关的应用温度开关的应用制冷系统制冷系统l如图744所示，当环境温度上升时，温度开关ST闭合，控制制冷压缩机的接触器线圈KM1和风机的线圈KM2以及蒸发器的接触器线圈KM3同时得电，开始降温，当达到设定温度时，温度开关ST控制压缩机等断电。一般不直接用温度开关控制压缩机电机，而是用继电器或接触器过渡，同时接触器也可以控制冷却水循环阀，进行制冷。图744 温度开关在冷却系统中的应用蒸发器风

37、扇空调压缩机压缩机 风机 蒸发器 继电器3 3温度开关的应用温度开关的应用电动机过载保护电动机过载保护l电动机过载保护的热继电器如图745所示，三只特性相同的热敏电阻Rt1、Rt2、Rt3分别放置在电动机的三相绕组旁，串联起来作为三极管V的偏置电阻。电动机正常工作时其绕组温度较低，三极管V截止，继电器K不动作。当电动机过载或断相时，电动机绕组温度急剧上升，热敏电阻的阻值迅速减小，三极管立即导通，继电器K得电，其动断触点断开电动机控制电路，起到了保护电动机的作用。实践表明，这种热过载保护比双金属片热继电器效果更好。图745 热敏电阻在热过载保护中的应用 图746 流量开关7.3.4 流量开关 单

38、位时间内流过管道内某一截面的流体量，称为流量。很多过程控制系统中需要检测气体或液体的流量，当流量降低或者为零时，可能给系统造成很多问题。流量不正常产生的原因大部分源于管路堵塞、结冰或者错误的关闭了阀门，使用流量开关就可以检测流量，避免事故。常见的流量开关如图746所示。流量开关适用的场合：1.锅炉；2.冷却管；3.空调；4.水泵；5.食品加工机；6.机械设备；7.自动喷水灭火设备；8.水处理系统；9.加热控制；10.制冷系统；11.化工和精炼系统。1 1流量开关的分类流量开关的分类l目前流量检测的方法很多，下面主要介绍两种流量开关，一种是叶片式、一种是声波式。l叶片式流量开关将叶片安装在被检测

39、的管路中，当液体流速足够大时，叶片克服弹簧力使触点导通，触点可以是常开也可以是常闭。通过调节弹簧力可以改变预设的流量值。叶片式流量开关使用在冷却系统中，如图747所示。l声波式流量开关的原理是发射头在管内发射声波，当管内的液体流动时会吸收一定的声波，所以流量不同时，接收头接收到的声波量也不同。热水入口流量开关手动开关空气出口风扇冷却塔空气入口冷水回水叶片 流量开关水泵自动开关热水入口百叶窗冷水图747 流量开关在冷却系统中的应用2 2流量开关的电气符号流量开关的电气符号 7-48 流量开关的电气符号SL3 3流量开关的应用流量开关的应用 喷水浇灌系统喷水浇灌系统l如图749所示，在喷水浇灌系统

40、中，可以利用流量开关的常闭触点控制声音报警。当旋动启动旋钮SA，经过一定时间延时（KT），电磁阀YV得电，喷水浇灌系统自动喷水。l如果系统有问题，在管路里没有流量，则流量开关常闭触点SL保持闭合状态，使报警器得电报警；如果管路中有流量且足够大的话，流量开关的常闭触点SL断开，停止报警。图749 流量开关在喷水系统中的应用启动旋钮启动旋钮定时器定时器 电磁阀电磁阀 报警器报警器3 3流量开关的应用流量开关的应用 监测加热气体流量监测加热气体流量l如图750所示，流量开关检测加热气体通路流量。在进行气体加热的过程中，如果没有充足的空气供应，流量开关控制加热元件停止加热。加热元件 流量开关叶片热空气

41、图750 流量开关监测气体流量风机冷空气过滤 定时器 加热器 无流量 接触器 报警器监测加热气体流量监测加热气体流量l在此电路图中使用了一个温度开关ST的常闭触点，当温度低于设定点时，控制加热元件的接触器KM闭合，开始加热。流量开关SL如果检测不到气流的话，则流量开关SL的常闭点保持闭合，此时启动了一个通电延时继电器KT，定时器设定时间到后如果还没有检测到流量时，说明风机电路有问题，或者风机本身损坏。应及时停止加热，检查设备。定时器的作用是避免风机刚刚启动时风量较小，需要一定的延时，以确保流量开关能正确检测。监测加热气体流量监测加热气体流量l此种控制也常见于空调和制冷系统中，当冰箱内结霜过多时

42、，空气流量就会减少，流量开关检测到后，就会自动开启除霜系统。3 3流量开关的应用流量开关的应用监测通风系统气流监测通风系统气流l如图751所示，流量开关用于监测通风系统的气流是否正常。在密闭的空间中，通风系统能保证空气的流通。当风机电路有问题或风机本身损坏时，通风系统的流量就会不足，空间中聚集过多的有毒、有害气体会损害人们的健康，此时流量开关SL1检测到流量小于设定值时，触点闭合，使报警器HA1得电报警。风机流量开关蒸汽图751 流量开关在通风系统中的应用风机报警器3 3流量开关的应用流量开关的应用监测过滤器气体流量监测过滤器气体流量l如图752所示，流量开关检测经过滤器的气体流量。当气体流量

43、减小到一定程度时，说明过滤棉已经很脏，流量开关触点SL闭合使定时器KT计时，计时到后电机M2启动，卷绕过滤棉，以保证气量充足。图中电机M1为通风机，M2为卷绕过滤棉电机，SB1为风机启动按钮，SB2为风机停止按钮。图752 检测过滤器气体流量 电机M1 电机M2 定时器电机M2气流流量开关 过滤棉灰尘第七章 开关器件及其应用7.4 烟雾开关、光感开关等7.4.1烟雾开关l烟雾开关常用于检测室内或某一容器内的气体成分，可用于火灾的早期报警。也可用于检测气体泄漏（如易爆气体）或检测有害气体（一氧化碳和氨气等）。烟雾传感器可检测某些指定的气体成分，而对另外一些气体不敏感。例如，有的只检测空气中丙烷和

44、丁烷的浓度，对一氧化碳和烟尘不作检测。有些检测头是可更换的，用户可以根据自己的需要更换检测头。烟雾开关如图753所示。保护盖检测头图753 烟雾开关7.4.2光感开关l光感开关可以用来控制照明灯，在黄昏时自动控制路灯打开，黎明时自动控制路灯关闭。l光感开关是利用光敏电阻的阻值根据光强变化而变化的原理制成的器件。光强越强，电阻值越低，控制继电器线圈的电流越大。当线圈电流足够大时，常闭触点打开，使被控路灯断电。光强减弱时，电阻值增加，使线圈电流变小，常闭触点闭合，被控路灯打开。如图754所示。光感应头图754 光感开关光感开关的检测头安装时要注意避开照明灯。大部分光感开关的灵敏度可以调节，而且为了

45、避免汽车灯的干扰，开关通常有一个30秒的延时。7.4.3声控开关l声光控自动灯开关是集现代声学、光学、自动控制技术为一体。白天或光线较强时，在光控电路作用下，开关自锁。音响不作用，照明灯不亮。在夜间或光线较暗时，开关自动进入声控状态。此时，有来人的脚步或拍手等响声时，开关自动接通，延时40秒左右关断。该开关无任何触摸部位，特别适用于楼梯过道、走廊的灯光控制。既避免了摸黑按开关的麻烦，又避免灯泡常明，节电率达90%。它是替代按纽式，机械式、触模式等开关理想产品。声控开关如图755所示。图7-55 声控开关思考题与实训课题：思考题与实训课题：1什么是开关的死区？死区的过大或过小对开关有什么影响？2直动型限位开关和摆杆式限位开关检测物体的运动方向有何不同？3如图7-56，是产品自动填充生产线，其中有多种开关的综合应用，请根据图示说明其控制过程和各种开关的作用。