【導(dǎo)讀】在為電氣設(shè)計選擇開關(guān)時,許多人認(rèn)為只要元件的電流額定值高于電路中的最大負(fù)載電流,就可以使用任何開關(guān)。當(dāng)然,這種邏輯并不正確。如圖1所示的開關(guān)額定值所示,AC(交流)或DC(直流)電路能夠承載的電流有很大的不同。
這就是為什么設(shè)計師和工程師需要了解如何為他們的產(chǎn)品選擇合適開關(guān)的原因,而且這一點非常重要。
圖1:此開關(guān)的額定值說明相同額定電流下交流和直流額定電壓之間的顯著差異。
開關(guān)速度
雖然市場上有各種各樣的開關(guān),但它們大多數(shù)作用都相同:通過接通或斷開電氣連接來開啟或關(guān)閉電路。但這些開關(guān)如何做到這一點很重要。電路需要多快或多慢的開關(guān)取決于是交流電路還是直流電路。
如果是直流電路,可以在一個方向上具有穩(wěn)定的電流;而對于交流電路,電流的大小和方向都會發(fā)生變化。
假設(shè)有兩個電路,每個都承載著相同的電流,一個是交流電路,另一個是直流電路。在關(guān)閉交流電路的電源時,開關(guān)內(nèi)部會產(chǎn)生電壓火花(或電?。⒃谥笱杆傧?, 這是一種理想的情況。由于交流正弦波電流每個周期有兩次自然為零安培的機(jī)會,當(dāng)電源關(guān)閉時,電路的電源有50%的可能性不會處于峰值水平。
但如果是直流電路,其中電流和電壓都是恒定的,情況并非如此。在對直流電路關(guān)斷電源時,開關(guān)內(nèi)部的電壓電弧可能需要更長的時間才能自行消失。這就是為什么直流電路中開關(guān)速度(開關(guān)觸點打開和閉合的速度)非常重要的原因,最終的目的是在關(guān)閉電路電源時盡可能快地將開關(guān)觸點分開,以幫助實現(xiàn)電弧發(fā)展和熄滅的時間最小化。
開關(guān)開啟或斷開電路的時間越長,電弧的時間就越長,這可能導(dǎo)致開關(guān)觸點變得凹陷,或許導(dǎo)致過熱、過早的開關(guān)故障甚至火災(zāi)。
了解負(fù)載類型
除了開關(guān)速度之外,電氣負(fù)載的性質(zhì)對于確定開關(guān)是否合適也很重要。如果開關(guān)是用來開啟或關(guān)斷一個電感性或電阻性負(fù)載,這將影響開關(guān)必須要處理的電壓和電流。
先看一個電阻性(R)負(fù)載,加熱器或傳統(tǒng)的白熾燈泡都屬于這類負(fù)載。對于這些類型的負(fù)載,當(dāng)開啟電路時,電流會立即上升到穩(wěn)定狀態(tài),而不會先超過此電平之后再回落穩(wěn)定,而電壓在大部分時間都保持穩(wěn)定。
相反,對于變壓器或電動機(jī)等電感性(L)負(fù)載,在首次接通時,首先會有較大的“浪涌電流”,然后在幾秒鐘后恢復(fù)到負(fù)載的完全運行電流。此外,當(dāng)關(guān)斷電感性負(fù)載時,會在開關(guān)觸點上產(chǎn)生巨大的電弧電壓,該電弧電壓可能遠(yuǎn)高于開關(guān)額定值,這可能導(dǎo)致接觸點受到侵蝕,因而縮短開關(guān)壽命。選擇開關(guān)時,電流和電壓的這些峰值波動很重要。如果電氣額定值不合適,所選的開關(guān)會立即失效,或者會大幅度縮短開關(guān)的使用壽命。
對于相同的額定電流,開關(guān)上的額定直流電壓通常遠(yuǎn)低于其額定交流電壓。例如,一個交流250V下額定電流為15A的開關(guān)在直流電流15A時的額定電壓僅僅為 12V,唯一的區(qū)別在于是在處理交流還是直流。
選擇經(jīng)過認(rèn)證的開關(guān)
對于一個特定的應(yīng)用,無疑會有很多合適的開關(guān),但最好是要選擇那些經(jīng)過認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,這會確保開關(guān)在電氣和機(jī)械方面運行良好。在這方面,有兩個重要的標(biāo)準(zhǔn)化組織,分別是Underwriters Laboratories(UL)和Verband der Elektrotechnik,Elektronik und Informationstechnik(VDE)。
UL能夠為制造商、零售商、消費者、服務(wù)公司、以及決策者和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供一系列服務(wù),其服務(wù)項目包括安全認(rèn)證、測試、驗證、檢查和審核等等,它還提供各種培訓(xùn)和咨詢服務(wù)。
VDE可翻譯為電氣、電子和信息技術(shù)協(xié)會,是歐洲最大的科學(xué)和技術(shù)組織之一。
為了使認(rèn)證或認(rèn)可有效,認(rèn)可機(jī)構(gòu)的標(biāo)識或標(biāo)記通常會標(biāo)印在開關(guān)產(chǎn)品主體的某處,或在開關(guān)部件序列號的末尾有相應(yīng)的標(biāo)識符號。
正確選擇開關(guān)
綜上所述,這里做一下總結(jié)回顧。您是在創(chuàng)建一個交流電路還是直流電路?您正在為電感性或電阻性負(fù)載選擇開關(guān)?搞清楚這兩個關(guān)鍵問題將有助于您為設(shè)計選擇正確的開關(guān)。
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