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开关的不同类型和应用

454398 来源:网络整理 作者:网络整理 2019-12-06 14:47 次阅读

什么是 SWITCH ?开关仅是用于打开和关闭设备的设备。该设备很可能是风扇,电视等电气设备。要使电流从电路中流过,必须需要一条闭合路径(环路)。如果开关为OFF,则表示电路断开,电流不能流过导体,并且设备已断电(OFF状态)。为了使其充满能量,我们必须打开开关,使其形成完整的电路并闭合路径。因此,电流可以流经设备,并且可以导通。因此,开关的功能是使(开关接通)和断开(开关断开)电路。

控制系统工程中,开关起着重要的作用。 主要有两种类型的开关:机械开关和电气开关。机械开关需要与开关进行物理或手动接触才能进行操作。电气开关不需要物理或手动接触,它具有执行操作的能力。电气开关在半导体的作用下工作。

机械开关:

机械开关进一步分为不同类型开关的数量(取决于极数和直通数)。极数是指开关可用的输入电路(电源电路)的数量。掷是指开关可用的输出电路数(电流可以流过的路径数)。

单刀单掷(SPST)

单刀双掷(SPDT)

双刀单掷(DPST)

双刀双掷(DPDT)

两刀六掷(2P6T)

瞬时操作开关/瞬时控制开关

按钮

压力开关

温度开关

拨动开关

旋转开关

在机械开关中,两个金属板相互接触以完成电流

1)单刀单掷(SPST): 此开关由两个端子组成;一个输入端子称为极,一个输出端子称为掷。因此,此开关的名称为 单刀单掷。 此开关是最简单的开关示例。通常,此开关用于单回路,意味着电路只需要控制一个闭合路径。单刀单掷开关的符号如图1a所示。如图1b所示,此开关与设备,信号源或元件串联。

开关的不同类型和应用

2)单刀双掷(SPDT): 一个输入端子(极)和两个输出端子(投掷),如图2a所示。通过使用此开关,我们可以为两个环路提供电流或信号,如图2所示。有时,此开关称为选择器开关。

3)双刀单掷(DPST): 此开关由四个端子组成;如图3a所示,两个输入端子(极)和两个输出端子(投掷)。此开关与两个SPST开关非常相似。两个开关均与单个肝脏相连,因此,两个开关可同时运行。这些开关在我们希望同时控制两个电路时使用,如图3b所示。

4)双刀双掷(DPDT): 两个输入端子(极),每个极两个端子,因此总共有四个输出端子(掷),如图4a所示。此开关的操作类似于两个单独的SPDT开关同时操作。在此开关中,输入(极点)的两个端子在开关的位置1与一组输出(掷1)的一组(两个)连接。如果我们更改开关的位置,它将将该输入与第二组输出(端子2)连接,如图4b所示。如示例所示,假设电动机在顺时针方向旋转在位置1,如果更改为位置2,则电动机将在逆时针方向旋转。

5)两极六掷(2P6T): :该端子由14个端子组成;两个输入端子(极),每个极六个端子,因此总共有十二个输出端子(掷),如图5a所示。通常,这种开关类型用于与公共输入端子进行电路转换。

6)瞬时操作开关:

按钮开关: 按下开关时,开关触点闭合,使电路闭合以流过电流;当您从按钮上取下压力时,开关触点断开,并断开电路。因此,该开关是瞬时接触开关,能够通过接通和断开其接触来控制电路。在按钮开关中,当您从开关上释放压力时,会布置弹簧以断开触点。

压力开关: 开关由C形隔膜组成。根据压力,该隔膜指示压力。在工业应用中,这些开关用于感测空气,水或油的压力。当系统压力从设定值升高或降低时,此开关便会运行。

温度开关: 这种类型的开关由温度感应装置组成,例如RTD(电阻温度设备)。此开关根据测得的温度值进行操作。

拨动开关: 这种类型的开关通常在家庭应用中用于接通和断开电气电器。

旋转开关: 该类型的开关用于连接设备。一行与许多行之一。通信设备中的万用表旋钮,通道选择器,范围选择器计量设备频段选择器就是此类开关的示例。该开关与单刀多掷开关相同。但是此开关的布置不同。

电气开关:

电气开关不过是什么而已是半导体器件。这些开关因其低成本,小尺寸和可靠性而更加有用。在此开关中,使用了诸如硅(Si),锗(Ge)等半导体材料。通常,这种类型的开关用于集成电路IC),电动机驱动器,HVAC应用,并且也广泛用于用作控制器的数字输出(DI)。

继电器

双极晶体管

功率二极管

MOSFET

IGBT

SCR

TRIAC

DIAC

GTO

1)继电器: 继电器按照机电原理工作,因此此开关也称为机电开关。当电流通过线圈时,它将在线圈周围产生磁场。磁场的量取决于通过线圈的电流量。触点的布置方式是,如果电流随着窗帘限位而增加,则触点将通电并改变其位置。有时,出于安全目的,继电器使用双金属条来检测温度。继电器具有广泛的电压和电流范围。在电力系统中,继电器在故障识别中起着重要的作用。在工业中,继电器也被用作保护装置。

2)双极晶体管: 双极结型晶体管有三个端子;基极,发射极和收集极。晶体管工作在三个区域。截止,饱和和有效区域。晶体管的符号如图6所示。出于切换目的,不使用活动区域。如果在基极端子上有足够的电流可用,则晶体管进入饱和区域,电流将流过集电极-发射极路径,并且晶体管将充当导通开关。如果基极电流不足,电路将断开,电流将无法流经集电极-发射极,并且晶体管会进入截止区域。在该区域中,晶体管充当OFF开关。晶体管在电子应用中用作放大器,它也用于制作与门(与门),而不是数字电路中的晶体管,晶体管也用作集成电路中的开关器件。晶体管在大功率应用中没有用,因为与MOSFET相比,它的电阻损耗更大。

3)功率二极管: 功率二极管有两个端子。阳极和阴极。二极管由p型和n型半导体材料组成,并形成pn结,即二极管。功率二极管的符号如图7所示。当二极管处于正向偏置时,电流可以流过电路,而在反向偏置时,电流会阻塞。如果阳极相对于阴极为正,则二极管为正向偏压并充当开关ON。类似地,如果阴极相对于阳极为正,则二极管处于反向偏置状态并充当开关OFF。功率二极管用于功率电子应用,例如整流器,电压倍增器电路和电压钳位器电路等。

4)MOSFET: :MOSFET-金属氧化物半导体场效应晶体管。 MOSFET具有三个端子。栅极,漏极和源极。 MOSFET有两种基本形式:耗尽类型和增强类型。如果栅极-源极电压(V GS )不足,则MOSFET用作耗尽型,并且MOSFET的耗尽模式类似于OFF开关。如果栅极-源极电压(V GS )足够,则MOSFET用作增强类型,并且MOSFTE的增强模式类似于ON开关。 MOSFET的开关范围是数十氖至几百微秒。用于线性稳压器,斩波器和音频功率放大器等的MOSFET。请在此处检查MOSFET电路。

5)IGBT: :IGBT绝缘栅双极晶体管。 IGBT是BJT和MOSFET的组合。 IGBT具有高输入阻抗和高开关速度(MOSFET的特性)以及低饱和电压(BJT的特性)。 IGBT具有三个端子。门,发射极和收集极。 IGBT可以使用栅极端子进行控制。可以通过触发和禁用其栅极端子来打开和关闭它。 IGBT可以阻止与GTO相同的正负电压。 IGBT用于逆变器,牵引电机控制,感应加热和开关模式电源

6)SCR: SCR-可控硅整流器。可控硅有三个接线端子。门,阳极和阴极。 SCR的工作原理与二极管相同,但是SCR在正向偏置(阴极为负极,阳极为正极)时开始导通,并且栅极也需要正时钟脉冲。在正向偏置中,如果门的时钟脉冲为零,则通过强制换向使SCR截止,而在反向偏置中,SCR保持与二极管相同的截止状态。 SCR用于电机控制,功率调节器和灯的调光。

7)TRIAC: TRIAC与两个SCR反向并联且与连接的闸极相同。 TRIAC是双向设备。 TRIAC具有三个终端;主端子1(MT),主端子2(MT2)和门。 MT1和MT2端子与我们要控制的电路连接,并且栅极可通过正电压或负电压触发脉冲。当MT2端子相对于MT1端子处于正电压并且栅极也被正触发时,则TRIAC的SCR-1触发。当MT1端子相对于MT2端子处于正电压并且栅极也被正触发时,则TRIAC的SCR-2触发。 TRIAC可同时用于交流和直流电源,但通常,TRIAC用于交流应用,例如电机控制,照明开关(工业和家用)等。请在此处查看三端双向可控硅开关调光器电路。

8)DIAC: DIAC-二极管交流开关。 DIAC有两个终端。该开关可以双向操作。 DIAC的符号如图12所示。 DIAC在两个地区开展工作;正向阻塞或反向阻塞区域以及雪崩突破区域。当施加的电压小于击穿电压时,DIAC将在正向阻塞或反向阻塞区域工作。在该区域,DIAC用作OFF开关。当施加的电压大于击穿电压时,雪崩击穿发生,DIAC充当ON开关。与TRIAC和SCR相比,DIAC无法在低压和低电流应用中急剧切换。 DIAC用于调光,通用电机控制和热控制电路。

9)门极关断晶闸管: 门,阳极和阴极。顾名思义,该设备可以通过栅极端子关闭。在GTO的符号中,栅极端子上包括两个箭头,该箭头表示电流通过栅极端子的双向流动。该器件可以通过施加较小的正栅极电流来导通,而可以通过来自栅极端子的负脉冲来截止。 GTO用于逆变器,AC和DC驱动器,感应加热器和SVC(静态VAR补偿)。没有缓冲电路的帮助,GTO无法用于关闭电感性负载。


责任编辑:wv

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