自动化技术基础知识点串讲 - 图文

之饱和导通，从而使SCR可控硅门极触发电压UGT被 箝在低电位而处于关断状态，最终导致BTA双向可控硅在门极控制端R6上无触发脉冲而处于关断状态。

当IC1光敏三极管导通时（控制端有信号输入时），SCR可控硅的工作状态由交流电压零点检测三极管V1来确定其工作状态。如电源电压经R2与R3分压，A?处电压大于过零电压时（VA＞VBE1），V1处于饱和导通状态，SCR、BTA可控硅都处于关断状态；如电源电压经R2与R3分压，A处电压小于过零电压时（VA＞VBE1）V1处于截止状态，SCR可控硅通过R4获得触发信号而导通，从而使BTA在R6上也获得触发信号，也呈导通状态，对负载电源进行关断控制。如果此时控制端信号关断后，负载电流也随之减小至BTA双向可控硅的维持电流IH时，可自行关断，切断负载电源。

交流过零型固态继电器，因其电压过零时开启，负载电流过零时关断的特性，它的最大接通、关断时间是半个电源周期，在负载上可得到一个完整的正弦波形。也相应地减少了对负载的冲击。而在相应的控制回路中产生的射频干扰也大大减少。 （2）直流固态继电器原理分析： 直流固态继电器原理图如图7.3所示。

在输入控制回路中，电阻R1串接在IC1光电耦合器输入端对其发光管进行限流保护，发光管LED对输入控制信号给予指示，VD1对输入端的反偏电压进行保护。当控制端无信号输入时，IC1光电耦合器中的光敏三极管呈截止高阻状态，V1通过R2获得基极电流使之饱和导通，从而导致V2、V3、V4均处于截止状态，使其固态继电器呈关断状态。

图7.3 直流固态继电器原理图

当控制端有信号输入时，IC1中光敏三极管导通，使V1呈截止状态，从而使?V2、V3、V4导通，使其固态继电器呈接通状态，并将电源加至负载上，直流固态继电器的输出端随着输入端信号的加入而导通、信号的消失而关断。

另外，大功率、低电压的直流固态继电器的输出开关普遍采用功率场效应管来替代功率三极管，以此来降低输入功率。 3. 各种负载浪涌特性对SSR的选择

许多被控负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流，由于热量来不及散发，很可能使SSR内部可控硅损坏，所以用户在选用继电器时应对被控负载的浪涌特性进行分析，然后再选择继电器。使继电器在保证稳态工作的前提下能够承受该浪涌电流，选择时可参考表7.1中各负载的降额系数（常温下）。

表7.1 负载类型与降额系数参考表

负载类型 降额系数 电阻 1 电热 0.8 白炽灯 0.5 交流电磁铁 0.5 变压器 0.5 电机 0.2 如所选用的继电器需在工作较频繁、寿命以及可靠性要求较高的场合工作时，则应在表7.1的基础上再乘以0.6以确保工作可靠。

一般在选用时遵循上述原则，在低电压且要求信号失真小时，可选用场效应管作输出器件的直流固态继电器；如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样可延长负载和继电器的寿命，也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时，应选用随机型固态继电器。

4. 电磁阀概述

电磁阀是过程控制中的主要器件之一。用于通过电力的方式远动控制气路、水路、油路等过程介质的通断，或通过其控制介质通过过程通道的流量比例。电磁阀属于执行器，并不限于液压、气动。电磁阀用于控制液压流体的流动方向，大型机械的机械执行装置一般都由液压缸控制驱动，所以就会用到电磁阀。

电磁阀是由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。电磁阀的电磁部件由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成；阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。电磁线圈被直接安装在阀体上，阀体被封闭在密封管中，构成一个简洁、紧凑的组合。生产中常用的电磁阀有二位三通、二位四通、二位五通等。

电磁阀的一般工作原理如下：

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，

腔中间是阀，两面是两块电磁铁，阀体就会被吸引到通电的磁铁线圈那一边，通过控制阀体的移动来挡住或露出不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置运动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。

电磁阀从原理上分为三大类：直动式、分步直动式、先导式，而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类：直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。

5. 电磁阀选型要领

电磁阀选型首先应该依次遵循安全性、可靠性、适用性、经济性四大原则，其次是根据六个方面的现场工况，即管道参数、流体参数、压力参数、电气参数、动作方式、特殊要求进行选择。

（1）根据管道参数选择电磁阀的通径规格（即DN）、接口方式。 ① 按照现场管道内径尺寸或流量要求来确定通径（DN）尺寸。

② 接口方式，一般DN＞50要选择法兰接口，DN≤50则可根据用户需要自由选择。 （2）根据流体参数选择电磁阀的材质、温度组。

① 腐蚀性流体：宜选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢；食用超净流体：宜选用食品级不锈钢材质电磁阀。

② 高温流体：要选择采用耐高温的电工材料和密封材料制造的电磁阀，而且要选择活塞式结构类型的。

③ 流体状态：大致有气态、液态或混合状态，特别是口径?DN大于25，订货时一定要区分开来。

④ 流体黏度：通常在?50?cSt?以下可任意选择，若超过此值，则要选用高黏度电磁阀。

（3）根据压力参数选择电磁阀的原理和结构品种。

① 公称压力：这个参数与其他通用阀门的含义是一样的，是根据管道公称压力来定的。

② 工作压力：如果工作压力低，则必须选用直动或分步直动式原理；最低工作压差在0.04?MPa以上时直动式、分步直动式、先导式均可选用。

（4）电气选择：电压规格应尽量优先选用AC 220?V、DC 24?V较为方便。 （5）根据持续工作时间长短来选择常闭、常开或可持续通电。

① 当电磁阀需要长时间开启，并且持续的时间大于关闭的时间，则应选用常开型。 ② 若开启的时间短或开和关的时间不多时，则选常闭型。

③ 有些用于安全保护的工况，如炉、窑火焰监测，则不能选常开型，应选可长期通电型。

（6）根据环境要求选择辅助功能：防爆、止回、手动、防水雾、水淋、潜水。 ① 爆炸性环境：必须选用相应防爆等级的电磁阀。

② 当管内流体有倒流现象时，可选择带止回功能的电磁阀。

③ 当需要对电磁阀进行现场人工操作时，可选带手动功能的电磁阀。

④ 露天安装或粉尘多的场合应选用防水、防尘品种（防护等级在?IP54以上）。

⑤ 用于喷泉必须采用潜水型电磁阀（防护等级在IP68以上）。

6. 直流电机的构造

直流电机由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子。定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

直流电机的原理示意图如图7.7所示，定子是凸极结构，磁极上有一个或多个励磁线圈，励磁绕组中通过励磁电流时产生磁通，旋转的电枢绕组与旋转的换向器和静止的电刷相连接。为了简单起见，通常采用图?7.8?所示的电路符号。直流电机的剖面结构如图7.9所示。直流电机横截面示意图如图7.10所示。