接近开关应用

关键词： 接近 位移 开关 传感器

接近开关应用（精选十篇）

接近开关应用 篇1

在各类开关中, 能够对接近它的物件有“感知”能力的元件称为位移传感器。而利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通断目的开关为接近开关。接近开关是一种新型集成化的开关, 是理想的电子开关量传感器。它除了具有体积小、频率响应快、电压范围宽、抗干扰能力强、复定位精度高、操作频率高、工作可靠、寿命长、功耗低、耐腐蚀、耐振动以及能适应恶劣的工作环境等特点外, 还有使用过程中无磨擦、不会增加各被感应元件的力矩等优点。

1 接近开关的种类、工作原理、性能特点

因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成, 而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同, 所以常见的接近开关有以下几种:

1.1 无源接近开关

这种开关不需要电源, 通过磁力感应控制开关的闭合状态。当磁质或者铁质触发器靠近开关磁场时, 由开关内部磁力作用控制闭合。特点:不需要电源, 非接触式、免维护、环保。

1.2 涡流式接近开关

这种开关也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场的接近开关时, 使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关, 使开关内部电路参数发生变化, 由此识别出有无导电物体移近, 进而控制开关的通断。

1.3 电容式接近开关

这种开关的测量头构成电容器的一个极板, 而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时, 不论它是否为导体, 由于它的接近, 总要使电容的介电常数发生变化, 从而使电容量发生变化, 使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化, 由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象, 不限于导体, 也可以是绝缘的液体或粉状物等。

1.4 霍尔接近开关

利用磁敏元件—霍尔元件做成的开关, 叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时, 开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化, 由此识别附近有磁性物体存在, 进而控制开关的通断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。

1.5 光电式接近开关

利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有被检测物体的反光面接近时, 光电器件接收到反射光后便在信号端输出, 由此便可“感知”有物体接近。

1.6 热释电式接近开关

用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上, 当有与环境温度不同的物体接近时, 热释电器件的输出便变化, 由此即可检测出有物体接近。

1.7 其它型式的接近开关

当观察者或系统对波源的距离发生改变时, 接近到的波的频率会发生偏移, 这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时, 接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移, 由此可以识别出有无物体接近。

1.8 接近开关的动作距离

接近开关的动作距离与被检测体的材质有关系, 在相同厚度与感应面积的情况下, 其动作距离之间的关系为S铁>S不锈钢>S黄铜>S铝>S铜;在被检测体材质相同时, 接近开关的动作距离与被检测体的厚薄和面积大小有一定关系。

2 接近开关的安装、选型、检测、接线

2.1 接近开关的安装

在金属上安装接近开关时应预留一定空间, 以避免该开关受到被检测物体之外的其他金属干扰而产生误动作。与感应面平行的金属应在距离感应面三倍的检测距离之外;在接近开关轴线方向四周的金属应在以接近开关轴线为圆心, 以三倍的接近开关直径为高的圆柱体以外。

在同时安装两个或两个以上接近开关时为防止任意二者间相互干扰, 开关对置安装时应使两感应面在轴线方向的距离大于五倍的检测距离;并列安装时外圆柱面之间距离应大于三倍接近开关直径的长度, 若开关直径大小不等, 应按较大接近开关的直径计算。

2.2 接近开关的选型、检测

1) 对于不同的材质的检测体和不同的检测距离, 应选用不同类型的接近开关, 以使其在系统中具有高的性能价格比, 为此在选型中应遵循以下原则:

当检测体为金属材料时, 应选用高频振荡型接近开关, 该类型接近开关对铁镍、钢类检测体最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体, 其检测灵敏度就低。

当检测体为非金属材料时, 如:木材、纸张、塑料、玻璃和水等, 应选用电容型接近开关。

金属和非金属要进行远距离检测和控制时, 应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。

对于检测体为金属时, 若检测灵敏度要求不高时, 可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。

2) 在一般工业生产场所, 通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境条件要求较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时, 一般都选用涡流式接近开关, 因为它的响应频率高、抗干扰性能好、应用范围广、价格较低;若所测对象是非金属 (或金属) 、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低, 但稳定性好;若被测物为导磁材料或者为了区别和它一起运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时, 应选用霍尔接近开关, 它的价格最低;在环境条件比较好、无粉尘污染的场合, 可采用光电接近开关, 光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影响。有时为了提高识别的可靠性, 上述几种接近开关往往被复合使用。

3) 无论选用哪种接近开关, 都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。

4) 接近开关的检测

无论是二根线、三根线的还是其它种类的, 按接近开关上面简图正确接线即可, 检测到物体时, 接近开关指示灯就会亮, 其信号线输出状态就会有变化, 有的是高有效输出, 有的是低有效输出, 有信号和无信号输出时用万用表测量输出端电压有无差别。另外有的接近开关是集电极开路输出形式, 此种情况在输出端的电源正极之间接个10K电阻才可以测量输出线的电压。

2.3 接近开关的接线

1) 以常用的的两线制和三线制接近开为例, 三线制接近开关又分为NPN型和PNP型, 它们的接线是不同的。请见下图所示:

两线制接近开关的接线较简单, 接近开关与负载串联后接到电源即可。

三线制接近开关的接线:红 (棕) 线接电源正端;蓝线接电源0V端;黄 (黑) 线为信号, 应接负载。

接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或PLC的数字量输入模块。

如果“负载”是PLC的输入, 则具体接线依照PLC的逻辑不同而不同。根据负载是何种逻辑决定如何并接电阻, 并接电阻的原则就是让所并接的电阻“分流”掉一部分电流, 因此实际接线时要查看PLC的输入部分的内部电路再决定如何接线。

2) 接近开关与PLC数字输入模块的型式选择、接线问题。

接近开关要区分NPN与PNP型号, 接线方式也不一样, 另外要看PLC的输入是否对NPN或PNP输入均支持, 如果不支持, 必须选相对应的接近开关, 如支持NPN输入就要选NPN型的接近开关, 支持PNP输入就要选PNP型的接近开关。PLC数字量输入模块一般可分为两类:一类为SOURCE源型其公共输入端为电源负极, 电流从输入模块流入 (欧洲模式) , 此时, 一定要选用PNP型接近开关;另一类为SINK漏型其公共输入端为电源正端, 电流流出输入模块, 即阱式输入 (日本模式) , 此时, 一定要选用NPN型接近开关, 选错了是无法工作的。

两线制接近开关受工作条件的限制, 导通时开关本身产生一定压降, 截止时又有一定的剩余电流流过, 选用时应予考虑。三线制接近开关虽多了一根线, 但不受剩余电流之类不利因素的困扰, 工作更为可靠。

有的厂商将接近开关的“常开”和“常闭”信号同时引出, 或增加其它功能, 此种情况, 请按产品说明书接线。

二线制接近开关有两根线, 一根为电源24V+, 另一根为开关信号输出, 与PLC接线时要保证电源24V+的参考点位DC0V接至PLC的M端子, 然后将接近开关的信号线接至PLC的DI接口即可。但要注意极性, 不要接反了!接反了即使无检测物接近开关指示灯也会亮, 有信号输出。

虽然两线制比三线制接近开关接线简单, 在外部连接上又少了一根线, 但是现在还大量采用三线制接近开关的原因为两线制接近开关的“剩余电流”比较大, 有些可达1m A甚至更大, 与PLC“输入OFF电流”的值比较接近, 如三菱FX1N的“输入OFF电流”的临界值为1.5m A, 在两者相差不多的情况下, PLC可能误认为接近开关已导通, 而发出错误信息。但对三线制接近开关来说, 输出截止时, 漏电流极小, 几乎可以忽略不计。从这一点来说, 三线制比两线制接近开关工作更可靠。

对于接近开关进PLC分为NPN和PNP, 但如果不进入PLC时, 必须用继电器进行控制, 接近开关是不在控制回路中直接用的!

无论NPN型、PNP型接近开关可以和任何PLC连接, 只是针对NPN和PNP, PLC的接法不同。归根结底就是低电平有效和高电平有效的道理。如果是初步设计时, 一定切记采用PNP接近开关, 这种类型接近开关适合PLC的输入高电平有效的接线方式, 因为我们设计PLC的输入端都是采用高电平有效的接线方式;与PLC接线时, PNP接近开关的输出端接入PLC输入点, 电源负极端接入输入共地极COM端。也就是高电平有效的方式;如果采用了NPN接近开关, 0V是不能接入COM端的, 接入的是电源端VCC端, 这就要求其他所有输入点的接线方式调整过来, 也就是低电平有效的方式, 非常繁琐。

3 使用过程中应注意事项

被检测体不应接触接近开关, 以免因摩擦及碰撞而损伤接近开关。

用手拉拽接近开关引线会损坏接近开关, 安装时最好在引线距开关10厘米处用线卡固定牢固。

开关使用距离应设定在额定距离的2/3以内, 以免受温度和电压影响, 温度和电压的高低都将影响接近开关的灵敏度。

4 在布线及接线时应注意的问题

电力线、动力线应尽量远离接近开关引线, 无法避免时应将金属管套在外部并接地, 以防开关损坏或误动作。

严禁通电接线, 并应按接线输出回路原理图接线。

最好不要用两个接近开关的输出线控制同一个继电器的同一个线圈, 否则将无法辨认动作的来源, 有时甚至产生误动作。

5 结束语

接近开关种类繁多, 用途也越来越广泛, 但是应根据实际控制要求, 选好、用好高灵敏度、高稳定度、高精确度、抗干扰能力强、低价格、低功耗的接近开关, 与PLC等其他控制设备一起在恶劣的环境下共同快速、准确地实现现场控制任务。

摘要：接近开关又称为无触点行程开关, 它除可以完成行程控制和限位保护外, 还是一种非接触型的检测装置, 接近开关不仅在航空、航天技术以及工业生产中的自动控制、测量方面的恶劣环境中广为应用, 而且在日常生活中也随处可见。本文就接近开关的种类、性能以及应用和需要注意的问题进行一番论述。

关键词：接近开关,性能,应用,接线

参考文献

[1]武昌俊.自动检测技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.

饱和电感及其在开关电源中的应用 篇2

开关电源中尖峰干扰主要来自功率开关管和二次侧整流二极管的开通和关断瞬间。具有容易饱和，储能能力弱等特点的饱和电感能有效抑制这种尖峰干扰。将饱和电感与整流二极管串联，在电流升高的瞬间，它呈现高阻抗，抑制尖峰电流，而饱和后其饱和电感量很小，损耗小。通常将这种饱和电抗器作为尖峰抑制器。

在图2所示电路中，当S1导通时，D1导通，D2截至，由于可饱和电感Ls的限流作用，D2中流过的反向恢复电流的幅值和变化率都会显著减小，从而有效地抑制了高频导通噪声的产生。当S1关断时，D1截至，D2导通，由于Ls存在着导通延时时间Δt，这将影响D2的续流作用，并会在D2的负极产生负值尖峰电压。为此，在电路中增加了辅助二极管D3和电阻R1。

2.2磁放大器

磁放大器是利用可控饱和电感导通延时的物理特性，控制开关电源的占空比和输出功率。该开关特性受输出电路反馈信号的控制，即利用磁芯的开关功能，通过弱信号来实现电压脉冲脉宽控制以达到输出电压的稳定。在可控饱和电感上加上适当的采样和控制器件，调节其导通延时的时间，就可以构成最常见的磁放大器稳压电路。

磁放大器稳压电路有电压型控制和电流型控制两种。图3所示为电压型复位电路，它包括电压检测及误差放大电路，复位电路和控制输出二极管D3，它是单闭环电压调节系统。

图4所示为移相全桥ZVS?PWM开关电源磁放大器稳压器[2]。全桥开关电路变压器二次双半波整流各接一个磁放大器SR，其铁心绕有工作绕组和控制绕组。在正半周，当某输出整流管正偏(另一输出整流管反偏)，变压器副边输出的方波脉冲加在相应的工作绕组上，使SR铁心正向磁化(增磁);在负半周，该输出整流管反偏，和控制绕组串联的二极管D3正偏导通，在直流控制电流Ic的作用下，使该SR的铁心去磁(复位)。

控制电路的工作原理是：开关电源输出电压与基准比较后，经误差放大控制MOS管的栅极，MOS管提供与输出电压有关的磁放大器SR的控制电流Ic。

2.3移相全桥ZVS?PWM变换器

移相全桥ZVS?PWM变换器结合了零电压开关准谐振技术和传统PWM技术两者的优点，工作频率固定，在换相过程中利用LC谐振使器件零电压开关，在换相完毕后仍然采用PWM技术传送能量，控制简单，开关损耗小，可靠性高，是一种适合于大中功率开关电源的软开关电路。但当负载很轻时，尤其是滞后桥臂开关管的ZVS条件难以满足。

将饱和电感作为移相全桥ZVS?PWM变换器的谐振电感[3]，能扩大轻载下开关电源满足ZVS条件的范围。将其应用于弧焊逆变电源中[4]，可减少附加环路能量和有效占空比的损失，在保证效率的基础上，扩展了零电压切换的负载范围，提高了软开关弧焊逆变电源的可靠性。

将饱和电感与开关电源的隔离变压器二次输出整流管串联，可消除二次寄生振荡，减小循环能量，并使移相全桥ZVS?PWM开关电源的占空比损失最小。

除此以外，将饱和电感与电容串接在移相全桥ZVS?PWM开关电源变压器一次[5]，超前臂开关管按ZVS工作;当负载电流趋近于零时，电感量增大，阻止电流反向变化，创造了滞后臂开关管ZCS条件，实现移相全桥ZV?ZCSPWM变换器。

2.4谐振变换器

采用串联电感或饱和电感的串联谐振变换器[6]如图5所示。当谐振电感电流工作在连续状态时，开关管为零电压/零电流关断，但开通是硬开通，存在开通损耗。反并联二极管为自然开通，但关断时有反向恢复电流，因此，反并联二极管必须采用快恢复二极管。为了减小开关管的开通损耗，实现零电流开通，可以使开关管串联电感或饱和电感。开关管开通之前，饱和电感电流为零。当开关管开通时，饱和电感限制开关管的电流上升率，使开关管电流从零慢慢上升，从而实现开关管的零电流开通，同时改善了二极管的关断条件，消除了反向恢复问题。

2.5逆变电源[7]

逆变电源以其控制性能好，效率高，体积小等诸多优点，被广泛用于自动控制，电力电子及精密仪器等各个方面。它的性能与整个系统的品质息息相关，尤其是电源的动态性能。由于逆变电源自身的特点，其动态特性一直不够理想。

采用PWM和PFM控制的逆变电源，其工作原理决定了要得到平滑的电流电压波形，必须在其输出电路上加续流电感，而该电感正是影响逆变电源动态性能的主要因素。对于恒压源，电感电流与负载完全成反比关系;对于可控恒流源，要使电感电流由小变大，必然要以小的负载值作为前提，尽管不是完全的对应关系，但可以说电流的变化在某种程度上反映了负载的变化。

因此，采用随电流增大而减小的电感作为逆变电源的输出电感，可有效地改变电源输出电路的时间常数T，使其完全与R成反比(T=L/R)，进而在负载变化范围内维持在一个相对较小的数值上，这样自然会提高动态性能。

3结语

带负荷作业中旁路开关的应用 篇3

带负荷作业作为10KV配网带电作业的一种先进作业法，真正意义上实现带电作业的全覆盖，无论是主线还是支线，都不会受到停电的影响。然而带负荷作业作为一种较高技术含量的项目，一直以来由于：工作危险点预控难、作业难度高、工作量大、工作强度大、地形装置限制多等问题制约了此类项目的开展。本文就是通过采用旁路开关带负荷更换熔断器，来体现带负荷作业中旁路开关的应用。有效借助的旁路开关的特性、降低带负荷作业难度、强度。提高了作业的安全性。有利于该项目的常态化、普及化发展。

【关键词】

带电作业；带负荷作业；旁路开关； 作业安全

0 前言

近年来，随着地方经济不断发展，特别是高温天气的持续加剧，电力供需矛盾依旧严峻，可持续供电更显的尤为重要。新形势下的电力发展对10千伏配网带电作业提出了更高的要求。2012年，浙江省电力公司配网带电作业工作会议中强调：要努力提升技术水平和作业次数，积极拓展作业项目和范围，积极推进第三类作业项目的开展。在这样的背景下，我供电公司经过不断的时间总结，创新性提出《采用旁路开关带负荷更换刀闸、熔断器的建议》。该项目申报后，即被评为年度国家电网公司优秀合理化建议。随后，经过半年多的准备和模拟训练，最终完成了从理论到实践的蜕变。本文主要以带负荷更换跌落式熔断器为实操范例，分析采用旁路开关带负荷作业的特点、优点、技术难点以及作业步骤。以此拓展旁路开关应用，推进三类项目开展。

1 旁路作业介绍

旁路作业法是采用专用设备将待检修或施工的设备进行旁路分流继续向用户供电的一种作业方法。旁路作业时先将旁路设备接入线路，使之与待检修设备并列运行，然后将待检修色别从线路中脱离进行作业，此时由旁路设备继续向用户供电，检修完毕后将设备重新接入线路中，再将旁路设备撤除。（图1）

2 旁路作业优点

2.1传统带负荷作业存在的问题

2.1.1 工作危险点较多，如过电流保护、不同相位搭接误操作、引流线拆装过程中对人员应同步同相操作配合要求高。造成危险点预控难度较大，安全隐患多。

2.1.2 由于传统作业需2辆绝缘斗臂车配合。工作具有较大局限性、如线路装置，地形等因素。

2.1.3 作业难度高，作业人员劳动强度大，对人员配置数量较多也是造成此类工作不能常态化开展的重要约束。

2.2使用旁路开关带负荷作业的优点

2.2.1 由于旁路开关具有核相和分、合功能。避免了传统作业中安装搭接引流线时，两边相位不一致引起的相间短路。

2.2.2 避免传统作业中引流线一端已搭接（此时引流线带电）的情况下另一组作业人员操作不当，导致引流线失去控制，从而引发接地短路或相间短路。

2.2.3 避免当被更换的刀闸（熔断器）在断开引流线瞬间损坏的情况下，会引起作业人员带负荷断引流线，从而引起强烈电弧造成人员伤亡、发生电网设备事故。

2.2.4 使用旁路开关，避免了带负荷搭接引流线。在更换完毕后断开旁路开关，在保证被更换刀闸（熔断器）运行良好的情况下，拆除旁路设备

2.2.5 避免传统方法，2组作业人员在安装或拆除措施时、作业动作过大，引起不同相导线异向晃动引发短路，或与异电位作业的人员接触引发事故。

2.2.6 采用旁路开关带负荷更换刀闸、熔断器作业。只需要一辆作业斗臂车，使该项工作更加清晰便捷，不存在同步同相要求。从而减少装置、场地等各类制约因素，且提高作业安全性

2.2.7 旁路开关具有过电流保护装置，使用过程中避免了过电流超出引流线额定限度。造成设备烧毁，人身伤亡事故的发生。

采用旁路开关带负荷更换刀闸、熔断器大大降低了该项目的作业难度、强度。并且提高了作业的安全性。有利于该项目的常态化、普及化发展。同时提高工作效率，减少用户停电，提高电力企业供电可靠性。

3 旁路作业所需工器具

工器具出库时应进行外观检查，并确定是在合格的试验周期内。

个人安全防护用具包括：绝缘安全帽、绝缘披肩（或绝缘服）、绝缘手套（防护手套）等；

常备器具包括：防潮垫、绝缘电阻测试仪、风速仪、温、湿度计、对讲机、安全遮栏、标示牌、干燥清洁布、电流测量仪等；

绝缘遮蔽工具包括：绝缘毯、绝缘跳线管、导线绝缘遮蔽罩、绝缘挡板、熔断器挡板、电杆遮蔽罩、绝缘操作杆等；

其他工具设备包括：绝缘斗臂车、旁路开关、旁路引线电缆、个人工具、跌落式熔断器、接地线等。

4 旁路作业简要流程分析

4.1设置绝缘遮蔽、安装旁路开关及附件

此过程需要注意的事项有：

4.1.1 旁路开关必须处于断开状态，旁路开关需接地、接地棒埋深必须满足0.6m；

4.1.2 绝缘电缆引线挂设施应该保持合适的距离，给后面更换跌落式熔断器留下充分的作业空间。

4.1.3绝缘电缆引线搭接时线夹必须拧紧，使用后备保护绳。

4.1.4 测流及核相。测流的主要时段和目的有；装设开关前支线测流，确保该线路电流是旁路开关允许承受范围内、相位核对无误后合上旁路开关后再次测流，确保旁路设备已分流。

4.1.5 采用导线遮蔽罩，不要采用套管。这样在遮蔽、拆搭头过程中可以更加简便、安全。

4.2更换跌落式熔断器

此过程需要注意的事项有：

4.2.1用绝缘操作杆拉开三相跌落式熔断器，此时跌落式熔断器上、下桩头依然都带电。避免工作人员在作业过程中由于思维定势，认为熔断器下桩头不带电。

4.2.2 测流：三相跌落式熔断器更换完毕后，用绝缘操作杆合上三相跌落式熔断器。然后进行测流，确保支线分流正常

4.3拆除遮蔽、撤离杆塔

5 总结

通过理论分析和实际操作。采用旁路开关带负荷作业的特点、优点比较显而易见。同理，旁路开关也适用于带负荷更换隔离刀闸，真空开关。采用旁路开关带负荷作业的推广，可以拓展旁路开关应用，推进三类项目开展。

同时可以尝试把旁路开关放到地面，将绝缘电缆引线加长。这样在开展此类工作中又可以大幅度降低工作人员作业强度。当然此时需要验证，导线承重力是否足够。

【参考文献】

[1]史兴华.配电线路带电作业技术与管理.中国电力出版社， 2010.

[2]王嘉明.10KV线路带电作业及发展方向[R].输配电线路技术论文选编，2001.

接近开关监测皮带运转的应用实践 篇4

一、接近开关的简介

在各类开关中, 有一种对接近它物件有感知能力的元件——位移传感器。利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的, 这就是接近开关。当有物体移向接近开关, 并接近到一定距离时, 位移传感器才有感知, 开关才会动作。通常把这个距离叫检出距离。不同的接近开关检出距离也不同。有时被检测物体是按一定的时间间隔, 一个接一个地移向接近开关, 又一个一个地离开, 这样不断地重复。不同的接近开关, 对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为响应频率。接近开关种类繁多, 不同类型具有不同的特性, 利用它的开关特性于皮带运输过程管理中, 监视它的失速状态。

二、选用电感特性的元件

1. 选用电感特性的元件。要求现场安装容易接近磁钢获得感应较强的信息。电感特性的元件, 即电感式接近开关, 它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时, 使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关, 使开关内部电路参数发生变化, 由此识别出有无导电物体移近, 进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。因为无触点, 其常开还是常闭关系不需过于探究。两线制, 还是三线制的选择是, 两线制最好, 现场接线方便。适用于电压:DC24V较AC220V更安全, 视所用PLC控制器的输入要求而定。

2. 磁钢的位置和距离。监测皮带失速, 接近开关一般放在机尾滚筒轴座附近。接近开关元件安装在机尾滚筒布斯座附近, 与皮带机尾滚筒幅板外侧, 焊接的大小约圆周1/3, 厚度约6 mm的钢板, 之间距离可调约8～10 mm, 在滚筒旋转时, 焊接铁板横扫接近开关端面, 使接近开关输出约1周/s的动断、动合的脉冲信号。钢板不能安装在主驱动滚筒上, 或其他导向滚筒上, 因为皮带压带, 或者打滑, 机尾滚筒最易获得失速停转的信息。

三、控制程序的编制满足条件

1. 在集中控制屏面上, 设置有可以灵活启用、或关闭的打滑监测开关, 供集控内操人员轻松选择旋钮的关、开, 以便使接近开关也可介入, 也可弃用, 检查、判断它的可靠性。

2. 程序中介入本机运行接点, 做到皮带开启、正常运行, 运行信息返回时, 接近开关才介入监控程序中。保证只有皮带运行时, 才进行监测, 皮带不运行, 接近开关无论处于打开状态, 还是闭合状态, 均能保证皮带的启动。

3. 为保证皮带的正常启车, 防止接近开关的监测过程中的误动, 需要设置运行时间。这样, 就需在PLC编程时, 设置时间功能块, 在时间上设置8 s (或者自选, 一般不要小于3 s) , 即无论处于开点、还是闭点, 可在超出设置时间 (8 s) , 进入失速停机状态, 由EN至DN位, 起到失速保护停机的功能, 停车报警。同时方便集控操作人员, 得到保护停车信息时, 通知电气人员及时到现场排查处理故障。

四、模拟程序编制

1. 地址编码 (以301皮带为例) 。地址编码见表1。

2. 基本控制电路程序。控制电路程序如图1所示。

3. 符号诠释。

D301.S_U为集控人机界面控制旋钮, 操作之可介入或弃用打滑保护。

D301.DI_R为皮带启动运行, 运行后即可进入监控状态, 开始检测。

D301.DI_U, 为失速 (接近开关) , 皮带运行时成为约1周/s的脉冲动闭、动合信号;当机尾滚筒失速停转后, 无论出现开、闭状态, 均可使后续时间功能块出现一个完成位, 接通D301.A_U (L) 失速报警, 达到报警连锁停车的保护功能。

五、效益分析

应用接近开关监测皮带打滑, 达到运行皮带的失速停车保护。通过实践应用表明, 接近开关安装简单, 调试便利, 功能可靠。一个接近开关比一般速度传感器要便宜得多, 现场使用反映失速性能检测灵敏, 无论瞬时堆煤压带, 还是超载打滑均能及时停机, 确保事故不致扩大化, 使得现场操作人员非常满意。

六、接近开关的扩展

如上所述, 接近开关介入皮带失速保护, 是基于接近开关与旋转的机尾滚筒上焊接的近距离的铁板, 不停的产生了动合、动断的脉冲, 而进行皮带运行的监测, 一旦机尾滚筒停止转动, 即失速, 接近开关与铁板产生的脉冲形成障碍, 就进入了停机报警状态。为了充分发挥接近开关的多功能作用, 本文, 笔者提出以下保护的应用。

1. 皮带的堆煤保护。利用接近开关与磁钢距离, 产生开、关的特性, 可以将接近开关安装在皮带卸载滚筒受煤溜槽处, 当煤堵塞, 压迫挡皮, 推移磁钢, 接近接近开关时, 实现堆煤停车。

2. 阀门的开度监测。即在洗煤工艺管道控制煤泥水的阀门上, 安装接近开关, 通过电控气动操作, 实现对阀门开度大小的控制, 进而实现煤泥水量的控制。

3. 压滤机的自动化。现在, 几乎所有选煤厂, 其煤泥水的处理是依靠板框式压滤机来处理的。过去, 压滤机的拉板, 卸饼, 去位板等控制, 完全采用机械式的限位开关, 一旦煤泥水污染, 机械式限位开关就会发生不动或误动, 常常因其问题影响压板数, 造成煤泥水浓度过高, 影响洗煤入洗量。当采用接近开关代替后, 控制器灵活好用, 又方便, 大大提高了工作效率, 降低了员工的劳动强度。

七、接近开关的实例

在古书院矿选煤厂作堆煤保护的电气应用中, 无论是刮板机运输机机头, 还是皮带运输机机头的溜煤筒, 常因煤湿、粘或有杂物等原因造成溜煤筒堵眼。时常会有巡岗人员不能及时发现, 造成电机仍在事故状态下运行, 导致电机负荷不断增大, 常造成烧毁电机。针对此情况, 在全厂所有运输机机头的溜煤筒来煤方向的侧面、距离溜煤筒上口约300～400 mm处, 开个大小为200 mm×300 mm的矩形口, 用较薄的铁板, 割一块比开口大的矩形铁板, 用一个圆柱形钢做轴, 做成一个可活动的门与框, 在框的左右两边的中间部位用薄扁铁焊接一个U形框, 长度略大于门的宽度, 其高度为50～60 mm, 在长度的中间部位开个口, 用于固定接近开关, 在接近开关两边, 在扁铁上固定两条螺丝, 螺丝长度要超出接近开关面1～2 mm, 用于限位, 以防“门帘”碰坏接近开关。这样在堆煤事故的情况下, 堆起的煤将“门帘”打开, 接近安装在“门帘”外的常闭点接近开关, 切断电机的二次回路电源, 电机停止, 避免烧电机。接近开关选用电压为交流220 V的常闭点、二根线的规格。这样安装既简单, 又省时省材料。

接近开关应用 篇5

摘要：长期以来，农村电网，特别是农村低压电网，网架结构薄弱，年久失修，倒杆断线、烧配电变压器事故频发，供电的安全、经济、可靠性很差，人身触电伤亡事件也时有发生。

关键词：漏电开关 配电网络 应用

1、前言

漏电保护开关在我国是从80年代新兴发展的一种保护电器。由于该保护开关体积小、造价低、便于维护和安装，能有效地保护人身及设备的安全等特点，引起了广大电力同行和用户的关注和青睐，掀起了一场低压配电网络安全保护的技术革命。本文试图通过我局在农网改造过程中对漏电保护开关的应用分析，探讨漏电保护开关的正确安装、维护和使用方法，以供同行及用户参考。

2、漏电保护开关在农网改造中的推广应用

长期以来，农村电网，特别是农村低压电网，网架结构薄弱，年久失修，倒杆断线、烧配电变压器事故频发，供电的安全、经济、可靠性很差，人身触电伤亡事件也时有发生。3月以来，延安市一区两县(宝塔区、洛川县、黄陵县)农村电网建设改造工程被列为国家、陕西省电力公司的示范工程，半年时间里完成全部工程投资1.7亿元。这次改造中，安装配电台区低压漏电保护开关2138台，家用漏电保护开关99058台，达到了台区有总保、户户有家保，健全了低压网络的防护体系，基本上杜绝了人身触电伤亡及设备损坏等事故的`发生。例如：延安市宝塔区南泥湾乡桃宝峪村村民常宝玉，在给牛棚接灯时，不慎触及带电导线，事后他发现家中新安装的家保器动作跳闸，断开了电源，保全了性命，他逢人便说：“是家保器救了咱的命。”像类似事件，在我市广大农村不胜枚举，不少农民把漏电保护器视作“保命器”，据不完全统计：我局所辖一区两县从19下半年未发生人身触电伤亡及烧配电变压器等事故，年减少直接经济损失达100万元以上。

由此可见，漏电保护开关的安装应用既有可观的经济效益，又有其广泛的社会效益，这是因为：

(1)建立了一个确保人身触电伤亡的保护屏障，基本上杜绝了人身触电伤亡事故的发生。

(2)能有效地切断漏电电流、短路电流等引起的火灾，烧配电变压器等设备事故的发生。

(3)促进了农村电气化水平的发展和提高。漏电保护开关的应用对线路及家户室内布线提出了较高的要求，经过改造的户内、外低压线路更有利于家用电器的使用和农村电力市场的发展壮大。

(4)减少了私拉乱接、违章用电等现象引起的不明损失电量，提高了经济效益。

(5)促进了农村用电管理水平的提高。

3、漏电保护开关在低压网络中的配置方式初探

我市农村低压电网线长、点多、面广，受复杂地理位置限制，低压电网布局极为困难，针对农村低压电网事故多发生在低压分支线、下户线及室内配线这一特点，笔者认为，农村低压电网宜采用三级保护，即：

(1)一级低压总保。该保护安装于配电变压器出线侧，主要保护低压主干线，并作为二、三级保护的后备保护。

(2)二级低压分保。该保护介于一、三级保护中间，主要保护低压各分支线、下户线，并作为三级保护的后备保护。

(3)三级低压家保。该保护安装于电表出线侧，主要用于室内配线及家用电器的保护。

以上三级漏电保护的动作电流及动作时间应协调配合，合理计算。

漏电保护开关的选择主要由所保护的范围及人体安全电流来决定，一级保护一般漏电动作电流宜选择在100mA以上，动作时间0.5s以上。

二级保护一般选择动作电流在50～100mA，动作时间0.3～0.5s.

三级保护一般选择动作电流在10～30mA，动作时间为0.1s左右。

目前我局所辖范围大多采用一、三两级保护，其缺点主要是一组家保越级，造成总保动作，使低压主干线停电频繁。

4、存在的问题及建议

综上所述，漏电保护开关在人身安全、设备安全、电气火灾等多方面起到了积极的保障作用，同时在安装、使用的过程中仍存在不少问题及误区。

误区一：把漏电保护开关当作万能的“保命器”。在农村，一些人一旦安装了保护开关，认为不论怎么摆弄电器，总不会有性命之忧，可以随意私拉乱接了，其实这是十分危险的想法。现运行的漏电开关有一定的保护死区，一是由于触电保护与漏电保护混合运行，在灵敏度及保护范围上难以顾全;二是漏电器生产厂家众多，鱼目混杂，个别生产厂家产品质量低劣，使不少漏电器不能正确可靠动作;三是不少漏电器(如鉴相式)，不能作相与相、相与零之间的触电保护。

误区二：有了漏电保护开关可以不进行接地保护。

误区三：为了省事，索性退出保护开关。在农村不少地方仍存在私拉乱接现象，户外线路虽经改造，而户内配线则混乱不堪，加之鼠害等影响，导致了漏电开关频繁动作。一些人为了图方便，私自退出漏电开关，其实这也是非常危险的做法。

问题一：由于总、分、家保之间的配置方式不当，导致低压线路频繁跳闸，不少地方的低压网络时常处于停电状态，不得不退出保护。

问题二：大多数漏电保护器属无法调整的一次性产品，加之目前还没有对此进行安装前、运行中的检测。即便试验，也只能是进行按钮式的简单动作试验，因此，大大影响了保护的可靠动作率。

问题三：接线错误时有发生，由于个别安装人员业务素质低而导致错误接线，轻则保护投不上，重则烧毁保护器或使保护造成假运行状态，危及安全。

对此，笔者建议对漏电保护开关的安装使用应加强以下管理：

(1)广泛深入地开展农村安全用电宣传教育活动，普及漏电保护开关有关知识，让广大用户正确认识和使用漏电保护器。

(2)加强线路和设备的运行管理，提高线路及设备的绝缘水平。

(3)科学合理的进行各级保护配置，力求各级保护在其保护范围内可靠动作。

(4)研制并配置保护器现场校验装置，坚持对保护器作定期试验。

(5)推广应用漏电保护开关方面的新技术、新产品，力求在一个区域内使用统一产品。

(6)以台区为单位建立漏电保护器运行台帐。

(7)在县一级供电部门应有专人负责此项工作的推广应用及安装检修培训等技术工作，建立必要的工作制度。

(8)漏电开关在保护范围内发生电击伤亡事故，应迅速找电工处理以免扩大事故范围，同时，应检查漏电保护器动作情况，保护现场、分析原因、配合保险、供电、司法等部门作进一步的调查和勘察。

汽车电气系统中电子功率开关的应用 篇6

【关键词】电气系统；电子功率；利弊交加

汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。

一、汽车电气系统中电子功率开关的内涵

（一）电气系统的概念

电气系统即为电源，用电设备和一些中间装置，通俗来讲也就是汽车里与电有关的所有东西。它大体包括打火器、照明灯，车内空调、音响电路、防盗系统等等。电气系统在整部车内占有很重要的位置，它牵动着整部车的运作，关系着一部车的质量性能的提升。而我们都知道，对于任何一部车来说，无论它的品牌多么强大，如果没有质量，同样是汽车中的残次品，得不到大众的认可。而一旦得不到大众的认可，这部汽车的设计无疑是失败的。所以，汽车电气系统的设计理念及方式，对于整体汽车的性能和销售量，是有非常大的决定作用的，务必要引起注意。

（二）电子功率开关的概念

关于功率的概念我们大都不陌生，也就是物体在单位时间内所做的功的快慢，即为一个速度的衡量，做的多我们就说速度快，少即为慢。功率应用在我们生活的角角落落，家庭中的电器，工厂中的机器等，这里我们所说电子功率是应用于交通运输汽车里的电子功率开关，所以说汽车电气系统中电子功率开关就是控制汽车的电气系统中各部分电流运动量的多少，从而控制电气系统各部分的工作

二、汽车电气系统中各部分的设计原则

（一）实用性

汽车除了核心的发动机以外，其他的配备也都遵循了实用性的原则。汽车照明，这样可以保证汽车的使用时间不受限制。汽车防盗系统增加了汽车的安全性能，另外还有汽车空调，汽车音响，这些都给消费者带来方便，很是实用。这些功能解决了之前老式汽车的不足，也让汽车变得越来越家庭化。解决了很多因为时间，气候带来的麻烦，也让消费者越来越偏爱汽车，大大的促进了汽车行业发展。

（二）安全性

汽车各部分的设计理念首要考虑的就是必须要加强这部汽车的安全系数。所以说汽车电气系统的各部分设计里都包含着一点，汽车发动机的线头各部分的连接，照明灯的连接，以及其他部分的连接。整部车的电气总的功率必须控制在发电机的应用范围内，这是首当其冲的，也是安全的必要保障，如果汽车性能高，配置齐全，那么，发电机的选择就应该是功率相对大点的。电气系统中各部分的线路连接也要遵循安全准则，如果一旦各个部分出现线路问题，很有可能会影响整部车的运作，也会大大的减少车的使用寿命，也会给消费者带来不必要的麻烦。

（三）牢固性

如果汽车电气系统总是松动的话，那会给我们的使用带来很多麻烦，所以，无论哪一部分，我们都要做到牢固耐用。汽车的照明灯，汽车的安全系统都要加固，这样才可以提高汽车的使用寿命。如果，我们只图一时的省时省力，忽略了某一个部位的安全固定，很有可能会造成严重的车辆问题，所以，在汽车的安全中必须要加固各个部分

（四）多样性

随着人们生活的质量提高，人们对于汽车性能的要求也普遍提高，面对高温，我们安装车内空调，从而为消费者解决了夏暑问题。面对形形色色的偷车贼，我们安装了防盗系统，一旦有人触碰车辆，报警系统就会发生，这样就可以保证车辆在无人的情况下的安全性，可以保证我们的财产安全，也为我们的出行带来很多的选择性，不用局限于只能停在一个安全的封闭空间。现在，人们也越来越偏向于享受型，一个人开车时难免会无聊，尤其是跑长途的司机师傅，为此，我们研制了收音机，音响，这样就可以在行车过程中放松心情，也可以愉悦氛围，使得旅程变得更加有意思。还有现在有的高档车还加入了电话系统等，随着人们需求的增加，汽车的电气系统也在不断地增加，功能性越来越多，性能越齐全，人们的生活也更加丰富多彩。

三、电子功率开关应用到电气系统中的优劣作用

（一）优势

随着电子功率开关的应用，汽车的安全性能在一定程度上也得到了提高，一旦电气系统中有某一部分电流量过大，电子功率开关就会闭合，从而保证汽车的行驶。电子功率开关的应用也使得更多的性能得以在汽车上应用，如音响，空调等，这样大大的增加了汽车的使用价值。随着电子功率开关的应用，电气系统也不断完善，这也大大增加了汽车的性能，从而给消费者也带来了更多的选择空间，也大大的促进了更多性能的开发和研制，使得汽车更加普遍，更加实用。

（二）劣势

随着汽车功能的不断增加，电子功率开关的应用，一旦汽车某一部位出现损坏，这样大大增加了汽车的故障概率，而且，现在很多的汽车修理厂不能够解决其中一部分性能的故障，如，修车厂无法修理汽车音响，汽车空调的故障，这也给很多的开车族带来困惑，有的最终还会把某些功能变成摆设。同时，随着性能的增加，汽车的成本也在变高，修车成本也随之飙升。另外，汽车性能的增加也带来了很多的安全隐患，像音响收音机的设计使用，像在很多的年轻消费者中，会把车内的音响开的声音很大，从而会导致很多时候后面车辆的按喇叭提醒听不到，从而引发很多的事故。

四、总结

总之，随着科技的进步，人们需求越来越大，汽车的使用越来越广。我们要合理的增加汽车的电气系统成员，合理的利用汽车电气系统中的电子功率开关，让汽车性能增加的同时，也要提高汽车的安全性，给人们的出行带来更大的便利。汽车的电气系统的电子功率开关应用越来越广，给我们的车辆市场带来越来越多的利益，从而也大大提高了社会的经济文化发展，带动了人们的消费水平。我们应该扬长避短，在借助电子功率开关的同时，也要不断地完善汽车的安全性能，我们不能只图一时的娱乐享受而忽视了整个车辆的安全，以及个人安全，社会安全稳定等。

电气系统的样式的增加，造成一些交通故障的发生，也希望在更好的应用这些功能的同时，减少事故的发生，可以利用汽车电气系统的电子功率开关研制一些提示系统，呼救系统，减少更多故障的发生，从而加强消费者的安全出行，使得汽车电气系统的电子功率开关得到更好的应用，从而造福更多的消费者，满足我们出行更多需求，也可以带动我们国家汽车制造产业以及汽车销售产业的发展，更好的带动我们国家人民的生活质量和生活品质的提升。

参考文献

[1]刘艳梅.电子技术在现代汽车上的发展与应用[J].中国科技信息，2006（1）.

[2]何玉军.国内外汽车电子技术应用现状[J].电子产品世界，2000（05）.

[3]陈春，王友龙.电子功率开关在汽车电气系统中的应用[J].汽车电器，2010（08）.

[4]何涌琦.电动汽车电气系统故障分析与可靠性提高方法[J].汽车电器，2013（12）.

接近开关应用 篇7

行程开关又称限位开关, 是一种常用的小电流主令电器, 它利用生产机械运动部件的碰撞, 使其触头动作来实现接通或分断控制电路, 达到一定的控制目的。通常被用来限制机械运动的位置或行程, 使其按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。接近开关又称无触点行程开关, 除了可以完成行程控制和限位保护外, 还是一种非接触型的检测装置, 我们常用的干簧管开关其实就是一种无源接近开关。近年来, 煤炭企业对安全生产方面的要求越来越严格, 行程开关和接近开关的使用也越来越普及, 下面简要分析它们在煤矿提升运输系统上的应用。

1 行程开关的应用

在我矿主井提升机房的弹性柱销联轴器的抱闸装置上安装了一套报警系统, 它主要是防止提升机抱闸减速后抱闸装置不自动松闸, 导致抱死联轴器造成机械损伤。安装了该报警系统后, 每当发生抱闸装置不动作, 在司机的操作台上都会有声光报警提示, 避免了故障的发生。这套报警系统是由限位开关SQ、时间继电器SJ (通电延时) 、继电器J1、24V电源模块、蜂鸣器和报警灯组成。当提升机减速抱闸时, 抱闸装置就会触碰到限位开关SQ, 从而使限位开关内部的常开触点闭合, 此时继电器J1线圈得电吸合, 时间继电器SJ也得以通电。在经过20s后, 抱闸装置完成抱闸动作应重新松闸, 限位开关SQ常开触点复位, 继电器J1和时间继电器SJ都将失电, 报警装置就不会报警。但此时若抱闸装置没有及时松闸, 时间继电器SJ就会吸合, 从而使警灯和蜂鸣器通电报警, 提示司机抱闸装置故障 (其电气原理如图1所示) 。

这套报警系统所使用的行程开关是YBLX19-001行程开关, 若是单独使用这种开关来控制该系统, 将无法满足抱闸装置延时报警的需求, 正是与时间继电器的配合使用, 才能让抱闸装置既有足够的松闸时间, 又能保证在规定时间内无法松闸时能及时报警。在煤矿的应用过程中, 行程开关与继电器、开关或其他装置的配合使用越来越多, 而不仅仅像以前的单独作为类似停止或启动按钮一样来使用, 这使得它们的作用得到更加全面的体现。

在井下皮带运输系统中, 为了防止皮带跑偏, 需安装防跑偏装置和跑偏调整装置。皮带防跑偏装置里用来收集信号的是一种安装在皮带托辊边缘的跑偏开关, 其原理就是一种行程开关。皮带机在运行过程中, 当皮带跑偏且与跑偏开关弹簧杆接触时, 挤压弹簧杆发生偏移。若皮带跑偏超过规定范围, 使弹簧杆偏转角度达到一级开关动作角度时, 输出报警信号, 如果此时没有及时将皮带调整回正常状态, 皮带继续跑偏, 角度超过二级开关动作的角度, 则输出停机信号。一级开关信号用于报警, 将此信号与跑偏调整装置相接, 即可实现在不停机状态下的跑偏自动调整。二级开关信号用于停机, 将此信号接在皮带机控制线路中, 即可实现重度跑偏状态下的自动停机。当故障排除后, 皮带正常运行时, 跑偏开关的弹簧杆自动复位。

2 接近开关的应用

接近开关种类繁多, 在煤矿中的应用也各有不同, 其中有一种用得较为频繁的是干簧管磁接近开关。其体积小、重量轻, 使得它们易于安装且不显眼, 同时由于开关元器件被密封于惰性气体中, 不与外界环境接触, 这样就大大减少了接点在开、闭过程中由于接点火花而引起的接点氧化和碳化, 并且能防止外界蒸气和灰尘等杂质对接点的侵蚀, 工作寿命长。正是由于这些优点, 使得它在煤矿这种工作环境相对恶劣的地方得到了较为广泛的应用。

在我矿副井提升机房电动罐笼门的改造过程中, 曾尝试使用普通的行程开关来对罐笼门的开和关进行限位控制, 但是在试验过程中发现其在长时间的持续工作后容易出现机械疲劳, 导致动作不灵敏的情况。经过细心研究比对后, 将原来的行程开关替换为CY-2型磁接近开关, 并将罐笼到位信号和检修信号这两个结点接入到了控制回路中。当提升机将罐笼提至井口水平位置后, 罐笼到位信号结点闭合, 继电器KA1得电吸合, 此时若井口安监工按下按钮QA1, 接触器线圈KM1得电吸合, 主回路通电, 电机启动执行开门动作。安装在每个罐笼门上方的永久性磁铁也随着门一起运动, 当门开到指定的最远位置时, 门上的磁铁正好在干簧管的下方, 磁铁产生的磁场会将干簧管内的簧片磁化, 簧片在磁力的作用下, 将触点打开, 从而使整个控制回路失电, 电机停转, 门就会停下来, 避免罐笼门撞上门柱 (其电气原理如图2所示) 。

类似的接近开关的应用还有很多, 例如在提升机的闸间隙保护装置中用于测量闸瓦间隙的位移传感器, 它也是一种磁性接近开关。位移传感器安装在盘形闸两侧距制动盘0.75~1.5mm范围内。传感器周围没有铁磁物体时, 流过传感器内感应线圈的电流为恒定的初始电流。当有铁质物体靠近时, 根据电磁感应原理, 铁质物体处在传感器线圈电磁场中, 内部被磁化, 产生涡流, 吸收了传感器线圈中的一些电磁能量, 使得流过线圈中的电流变小。当铁质物体离传感器越近, 流过传感器线圈中的电流越小, 再加上一些电路补偿, 基本上可以做到流过线圈的电流大小同线圈与铁质物体的间隙成正比关系。正是利用这种原理, 位移传感器能准确的测量出盘形闸与制动盘之间的微小距离。

3 结语

煤矿的现代化水平正在逐渐提高, 越来越多的新技术、新产品正悄悄的改变着这个原本十分落后的产业面貌。行程开关与接近开关虽然不比一些大型开关或保护装置重要, 但也在测量、监控、限位保护等方面扮演着十分重要的角色, 为煤矿的安全生产提供了可靠的技术保障。

参考文献

[1]张富正.行程开关中的结构应用[J].中国新技术新产品, 2012 (24) .

[2]周睛, 李文旭.接近开关的原理及应用[J].电子元器件应用, 2007 (6) .

[3]武昌俊.自动检测技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[4]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.

试述接近开关在机床改造中的应用 篇8

关键词：接近开关,机床改造,应用

近年来, 国内企业的旧机床故障较多, 一旦将旧机床淘汰, 购置新机床的费用便会超出企业财务预算的范围, 对企业造成经济压力, 不利于资金的正常运转。因此, 许多企业致力于研究旧机床的数控化改造技术, 使旧机床可以重新发挥作用, 不仅节约了企业采购新设备的成本, 还促进了旧机床的废物利用。

1 系统结构原理

接近开关是一种新型的电子开关量化传感器, 具有体积小、响应速度快、频率高、抗干扰能力强等特点, 对工作环境要求较低, 可以在各种恶劣的环境下进行工作, 尤其是在机床改造的中作用十分明显。接近开关在使用过程中不会增加各被感应元件的力矩, 也不会与其他元件产生摩擦。本次机床改造实验的对象是一台进口的大型加工中心, 该设备在主轴位置上的反馈原件已经彻底损坏, 若要安装主轴编码器, 在空间上略微拥挤。因此, 无法实现刀库的自动换刀, 如果不对该设备进行更换, 就必须使用数控化的改造技术, 对旧设备进行改造, 使其可以重新发挥作用。由于本次实验的目的在于研究接近开关在机床改造中的应用, 因此, 采用在主轴上安装一个接近开关的方法, 间接实现了主轴的精确定位, 达到刀库自动换刀的目的。如图1所示:

此图1就是接近开关在机床改造中应用的原理图, 电动机通过自身的运动拖动主轴产生运动, 接近开关则安装早主轴的另一端, 主轴的每次旋转都会使进阶开关输出一次信号, 系统可以根据接近开关输出的信号, 来决定刀库换刀的位置。

2 接近开关输出信号改进

虽然, 接近开关在使用的过程中优势较为明显, 是一种理想的电子开关量传感器。但是, 接近开关在数控机床改造的应用中, 还是存在着明显的不足。例如:开关相应的频率、定位精度等方面。因此, 必须要对接近开关的信号输出系统进行技术改进, 使其工作电压、响应频率以及信号的稳定性方面都可以满足实际工作的要求。接近开关在信号传输系统改进后的特征如下:

首先, 接近开关要采用三线制, 其中两根电线接DV24V的电源, 第三根电线接伺服驱动单元, 用来输出信号。接近开关在工作的过程中, 工作电流不能大于50Ma。其次, 接近开关信号感应的距离在2~3mm之间, 感应面的直径和宽度不能超过12mm。接近开关的信号输出系统, 可以以NPN或者是PNP两种型号的信号进行输出, 参数可以灵活的进行选择。最后, 在调试接近开关信号传输的稳定性时, 由于接近开关输出信号链接了伺服驱动单元, 因此, 减少了其对伺服驱动单元的干扰, 进一步对接近开船的传输信号进行了滤波和调理, 确保信号输出的稳定性。

3 接近开关改进信号实验

(1) 实验方法。本次实验的目的在于研究接近开关改进信号的方法, 实验使用了虚拟仪器软件平台和配套的数据采集板卡、信号调理设备等实验器材, 以实现对改进信号的测试。实验中, 以一个电动机带动一个普通的光电编码器, 而接近开关便是连接在这台普通的光电编码器上, 通过编码器的转动, 近接开关将编码器转动产生的信号发送给测试平台, 与此同时, 测试平台也会受到编码器传来的信号, 通过这个虚拟仪器软件平台, 记录它们在不同的速度、旋转方向下的信号特征, 并将其进行比较。如图2所示。从图2中我们可以看出, PA、PB、PZ是编码器传出的信号, 而IO则是改进后的接近开关传出的信号, 将它们同时输入上位机测试系统进行测试实验, 系统分别将PA、PB的数值以及PZ、IO的信号上升沿与下降沿间的数值进行了记录, 用来确定改进后的接近开关, 在信号输出方面的一致性与稳定性。

(2) 测试结果。此次测试实验, 分别按照顺时针以及逆时针的两个方向, 以四种不同的速度进行了测试。并记录下编码器输出信号PA、PB运行一圈的上升沿与下降沿的个数, 以及PZ和改进后接近开关输出信号IO的计数值。以及IO信号自身两个沿间PA、PB的计数值。数值记录完成以后, 虚拟测试平台又分别在不同的转速以及运行方向下, 分别记录下不同的波形, 并以次为依据对测试结果展开了分析。

(3) 结果分析。从实验结果来看, 接近开关输出信号和编码器一圈信号间的计数值受电动机转速及运动方向的影响较小, 最大脉冲数量可以达到六个。在对接近开关进行改造以后, 信号自身的最大脉冲偏差数为五个, 考虑到此次实验使用的编码器属于普通编码器。因此, 可以适当的方框定位偏差, 但必须保证其高于普通机床所用编码器的定位精度。如此一来, 改造后的接近开关信号传输的质量与稳定性方面效果都不错。作为一款用于改造的数控机床, 其作用在与满足客户对定位精度及重复定位精度的要求, 使刀库的自动换刀工作得以实现。

(4) 接近开关的改良。在机床改造中使用接近开关, 虽然实现了机床的数控化改造, 使旧机床重新投入到生产一线中, 大大提高了加工中心的生产效率。但是, 接近开关在使用中还是存在着一定的缺陷与问题。例如:在使用的过程中, 接近开关会时常发生故障, 导致信号响应方面出现问题;由于接近开关缺乏保护装置, 生产中的粉尘或油污也会对接近开关的使用造成一定的影响。为了排除接近开关在使用中存在的问题, 除了使用实验测试中的方法以外, 还可以通过减少接近开关磨损的方法对接近开关进行使用, 确保其使用质量及寿命。

4 总结

综上所述, 通过对接近开关在机床改造中应用的研究实验, 证明了使用接近开关实现旧机床数控化改造的可能性。针对实验测试中, 接近开关存在的问题与缺陷, 对接近开关进行了改良, 使其在使用的过程中, 效果更佳。实践证明, 接近开关可以在机床改造中进行使用, 大大提高了加工中心的生产效率, 具有广泛的应用意义。

参考文献

谈四极开关的应用 篇9

A.变压器低压总开关及联络开关采用了四极开关,当由其配出的TN-C-S系统中的PEN线又做了重复接地时,则使四极开关的第四极失去作用,见图1;

B.断开了N线,会因“断零”而可能导致烧坏单相用电设备,见图2;

C.断开了PEN线,相当于既断开了N线,又断开了PE线,增加了触电危险,见图3。

对于以上三种情况分别说明如下:

1)在建筑物内设置变电所,由此变电所采用三相四线,四芯电缆(TN-C-S系统)向建筑物二供电;在建筑物二内总配电室的电源进线处,将PEN线做重复接地及总等电位联结,见图1。此时,虽然图中的母联开关3Q及两台变压器的低压总开关1Q、2Q均采用了四极开关,但因为PEN线在建筑物二内重复接地,使图1中的c、d两点接在了一起,因此产生如下结果:

(1)当两台变压器分列运行时,其联络开关3Q第四极的两端a、b两点被短接,即3Q的第四极失去了作用。

(2)当2号变压器停电,由1号变压器供电时(开关1Q、3Q合闸、2Q断开),则使a点与e点被1Q的第四极短接,a点与b点被3Q的第四极短接,e点与f点经MEB接通,则b点与f点被接地连接线和1Q、3Q的第四极接通,在2Q未合闸的情况下,其第四极失去了作用。反之,当2Q合闸,则1Q的第四极同样失去了作用。由此可见,1Q、2Q、3Q不必采用四极开关。

2)在民用建筑中有许多的单相设备,且可随意使用,自由开、关。如果在TN-C-S及TN-S系统中采用了四极开关,见图2(a):当1Q-1、1Q-2、1Q-3及2Q-2、2Q-3均断开,而2Q-1、3Q-1、3Q-2、3Q-3均闭合时,如果出现中性线触头导电不良又未被察觉的情况,则额定电压为220V相电压的电气装置R2、R3将被串联连接到380V的线电压上,见图2(b)。此时装置R2上承受的电压变为约380V/4×3=285V,R2将因“断零”使其过电压而烧毁。

3)根据“民规”7.5.2条规定:“在TN-C系统中,严禁断开PEN导体,不得装设断开PEN导体的电器”(这符合国际电工委员会IEC的规定)。如果在TN-C系统中采用四级开关,万一中性线开关的触头导电不良又未被察觉,也就是断开了PEN线(即相当于断开了N线和PE线),使正在使用的单相设备外壳(见图3(a))上的a点对地电压为相电压(～220V),这时如果有人触摸到电器装置的外壳,就会触电,是十分危险的。因此《民用建筑电气设计规范》将此条规定列为强制性条文。如果在TN-C-S(无重复接地)系统中,采用了四级开关,当某相发生单相碰壳故障,见图3(b)上的b点,其危险程度与上述TN-C系统是相同的,也不应忽视。我们分析TN-C-S系统无重复接地的情况,是因为在IEC标准及我国的《供配电设计规范》GB50052-2009的TN-C-S系统的示意图中,其PEN线分为PE线和N线处没有画出重复接地的符号,应认为它是无重复接地的。

通过研究以上配电系统图(图1、2、3),可见应根据不同工程的不同配电系统情况,确定哪些需要选用四极开关,哪些应选用三极开关,才能做到既满足使用安全要求,又节约投资。

四极开关的应用及探讨 篇10

1.1 不必为中性线的过流而切断中性线

断开有关相线后,中性线上的电流也随之消失,中性线过流问题不复存在。在四极开关中,当3根相线被切断后,中性线上不存在电流,也就无法产生电弧来清除触头表面的化学腐蚀物、氧化物以及杂物等构成的一层电阻膜,触头的接触电阻会越来越大,最终导致断零,烧坏单相用电设备,因此尽量减少中性线上的触头或者开关的数量。

1.2 电气检修安全要求隔离中性线

电源直接接地正常情况下,中性线电位基本为大地的电位,但由于各种原因,中性线上可能带危险电压,如电源回路一相接地导致中性线对地电位升高,但因中性线有绝缘外皮,还不至于立即引起事故。为避免公用电网内大量低压用户停电,通常不跳闸,这就对电气检修人员构成了危险,因此在检修时,中性线应在相线隔离的同时进行隔离。但是并非所有建筑物电气装置都要求中性线和相线一起隔离才能保证检修安全,这需要根据接地系统类别和建筑物内是否有总等电位联结而定。

2 四极开关在各接地系统中的应用

2.1 TN-C系统严禁采用四极开关

在TN-C系统中,PEN线既有中性线的功能,也有PE线的功能,PE线作为保护线,是严禁断开的。当设备与PE线连接时,接地故障以及其它金属导体引来的对地危险电压都会通过PE线导入大地,从而减少或者消除对地危险电压。一旦PE线被断开,就会造成带电设备的外露导电部分与电力系统的接地点不相连,形成很大的事故隐患。因此在TN-C系统中严禁采用四极开关断开PE线及PEN线。

2.2 TN-S、TN-C-S系统通常不设四极开关

TN-S及TN-C-S系统的中性线及保护PE线连接在1个接地点上,中性线和PE线电位基本相同,而PE线又和总等电位连接,因此当发生单相接地故障时,N线电位升高达到50V(安全电压),此时即使触到中性线,危险也不大。因此,TN-S及TN-C-S系统可不安装四极开关。

2.3 TT系统的电源进线开关应采用四极开关

TT系统的中性线不与总等电位及PE线相连,虽然中性线与地绝缘,但是故障时,中性线与地之间存在对地电压,此危险电压将对电气检修人员造成电击伤害。因此必须在TT系统电源总进线和有需要的局部场所电源进线处将中性线与相线同时隔离。

2.4 IT系统有中性线引出时采用四极开关

IT系统不引中性线时,只有3根相线,因此不存在装设四极开关的问题。IT系统引出中性线后,中性线一旦接地,IT系统就相应地变为TT或TN系统,原来按IT系统设置的线路保护起不了作用,非常危险。因此IT系统引出中性线时,中性线上需装设过电流检测装置,用于过电流时使相应回路的所有带电导线断电,包括中性线在内。因此,有中性线引出的IT系统必须采用四极开关。

2.5 四极剩余电流开关的应用范围

国家电气设计规范及IEC标准规定:剩余电流开关必须断开保护回路的所有带电导线。在TN系统中,为保证PEN线为可靠地电位,应断开PE线。TT系统及有中性线引出的IT系统则必须装设四极开关。TN系统工程中,如能保证中性线为地电位且仅供三相平衡负荷时,可以装设三极开关,否则宜装设四极开关。但TN-C系统不能采用剩余电流开关,若必须采用,则须将TN-C系统转换为TN-C-S系统,使设备的外露导电部分在电源侧用PE线与PEN相连。

3 其它需要使用四极开关情况

不同接地系统间的电源,如TT系统与IT系统或电力系统电源与柴油发电机组的转换开关应采用四极开关。

为防止装设在电源转换开关外的漏电保护因中性线未被切断而误动和拒动,也需要装设四极开关。如果采用三极开关,不同系统的中性线电位漂移将使电流走向不一致或分流,造成剩余电流保护装置误动作。当双电源中的一个发生接地故障时,如果中性线不断开,故障电流可经另一个电源开关返回到电源,故障电流被分流,降低了漏电保护的灵敏度,也可能会造成拒动,因此,双电源也应装设四极开关。

单相回路内如果中性线开关触头导电不良,不会出现三相回路中因断零烧坏用电设备的问题,因此为了提高电气安全水平,单相双极开关应用较多。

4 注意事项