低压电器基础知识解读.docx
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低压电器基础知识解读
低压电器基础知识，各种低压电器（包括低压开关、熔断器、低压断路器、安全继电器、常用继电器、接触器、启动器、漏电保护器及电子电器）的主要特性、技术参数及技术数据，各种低压电器的选用、维护及故障的分析和处理。
目录
1控制按钮在比较大型的机床设备中，为了操作方便，常要求能在多个地点进行控制。
实现多地点控制的方法是：
将分散在各个操作站上的起动按钮引线并联连接，停止按钮的引线作串联连接。
数控机床的控制面板及按钮功能介绍
本期讲座将主要介绍数控机床的控制面板卜各种按钮开关的功能。
这部分内容主要是供数控机床实际操作人员参考。
由于不同类型的数控机床用户，根据各自生产的产品、生产规模及工艺流程，对于数控机床操作工的要求是不完全相同的。
而这里介绍的只是一般通用的数控机床上一些常用控制按钮所具备的功能，因此，如同在前儿讲中反复强调的，这里介绍的内容绝不能代替每台机床本身的产品说明书，以及数控机床供应商所提供的培训。
操作人员必须根据自己的工作性质及具体要求，通过仔细阅读机床产品说明书，以及实际的动手操作，来详细了解和真正掌握自己所操作的数控机床上各个按钮开关的具体功能。
数控机床控制面板按钮（开关）一般分为两个组成部分——控制部分与操作部分。
下面即分别介绍这两类按钮的功能。
1．数控机床控制功能按扭介绍
控制部分按钮的基本任务是通过显示屏进行数据处理。
例如：
直接输入加工程序；编辑或改动储存在控制器内的程序；输入及调整刀具修正值，等等。
另外，通过控制部分面板中的按钮，可以在显示屏上显示各种机床的状态数据，例如各运动轴的即日寸位置，主轴卜的刀具号以及控制系统的其他参数。
下面列出—些属于控制功能部分的按钮，并简单介绍一下其功能：
控制面板上的电源开关按钮。
注意，此按钮仅为控制器的电源开关。
机床本身有一个总电源开关，但不在控制面板上。
需将总开关接通后，控制器电源开关才能起作用。
【POSITION】——“位置”按钮。
按动此钮，显示屏上显示各运动轴的即时位置。
包括“机器坐标”和“加工坐标”值。
【PROGRAM】——“程序”按钮。
将正在执行的加工程序显示在显示屏上。
可用于编辑和改动程序。
也可用于自动运转过程中监视程序。
【OFFSET】——“修正值”按钮。
将修正值数据页面显示在显示屏上。
操作人员可以输入或调整修正值。
【INPUT】——“输入”键。
将数据输至控制器，相当于普通电脑的“回车’’键。
【REST】——“重置”键。
若在编辑程序时，按动此键，将使光标回到程序起始点；若在程序执行期间按动此键，将终止执行程序，所有正在执行的指令将被立即取消。
【A】-【Z】——字母键。
输入字母用。
其功能与一般电脑键盘相同（但通常无小写）。
【1】-【O】——数字键。
输人数字用。
←↑↓→——光标控制键。
通过按动相应键，可移动显示屏上光标的位置。
2．数控机床操作部分按钮（开关）功能介绍
通过操作部分按钮（开关），可以对数控机床作直接的机械调整，以改变其工作状态。
例如，在许多数控机床控制面板上有类似于手动机床上的摇手柄及选择运动轴及其方向的开关，并且可以快速移动各运动轴。
另外，也可以通过按钮来启动主轴顺时针或逆时针转动和调整转速。
控制面板上的操作部分按钮又可以分为三部分，分别介绍如下。
（1）模式选择按钮
【EDIT】——“编辑”模式。
在输入或修改加工程序时，必须选择此模式。
【IMEMORY】或【AUTO】——“执行”模式。
只有在选择了此模式后，所要执行的程序才能被启动。
【MDI】——“人工输人数据” （ManualDataInout） 模式。
此模式允许操作人员将程序指令单独地，直接由键盘输入控制器，并独立执行该指令。
【MANUAL】或【JOG】——“手动操作”模式。
在此模式下，数控机床能够如同手动机床一样操作。
【TAPE】——“穿孔带”操作模式。
这种模式已不常见。
它用于直接执行老式的穿孔纸带所储存的程序。
现已很少使用。
（2）操作功能按钮（开关）部分
【CYCLESTART】——“程序起动”键。
按动此键，程序开始执行（运转）。
【ZERORETURN】——“回零”键。
用于机床启动时，将各运动轴回零。
【FEEDHOLD】——“运动暂停”按钮。
在程序的执行过程中，—旦按动此按钮，所有运动轴都将暂停移动，而其他功能将照常运转。
【FEEDRATEOVERRIDE】——“进给速度”人工控制旋钮。
操作人员可通过该旋钮人为改变程序指令所规定的移动速度（G01）。
一般变化间隔为10％，控制范围从0％～200％。
【RAPIDTRAVERSEOVERRIDE】——“快速移动速度”人工控制旋钮。
操作人员可通过该旋钮人为改变程序指令所规定的快速移动速度（GOO）。
一般变化间隔为10％，控制范围从0％—200％。
【EMERGENCYSTOP】——“紧急制动”按钮。
一旦按动此按钮，相当于总电源被切断，机床所有运动及正在执行的功能将被立即停止。
（3）执行条件选择开关部分：
这部分开关有“开／关”两种状态。
“开”为该条件被执行，而“关”则为不执行。
【DRY—RUN】——“干运转”条件。
所谓“干运转”，指的是程序在机器不装载被加工件的条件下运转。
此条件一般用于程序试运转（Debug）阶段。
【SINGLEBLOCK】——“单语句运转”条件。
当此条件被执行时，操作人员每按一次“程序启动（CycleStart）”键，控制器只执行一条程序指令语句。
只有在程序再次启动后，控制器才会执行下一条语句。
此条件一般用于程序试加工阶段。
【MACHINELOCK】——“机器锁住”条件。
当此选择开关处于“开”的状态时，机床所有运动轴将被“锁住”，无轴向移动。
而其他功能仍照常运转。
此条件一般用于程序试运转（Debug）阶段。
【OPTIONALBLOCKSKIP】——“程序语句选择性省略”条件。
在数控加工程序中，这是一个常用的条件功能。
当程序语句前端加有斜线“／”时，该语句就成为“可省略（跳过）”的语句。
当“程序语句选择性省略”开关处于“开”的位置时，程序在执行过程中，将
不执行（跳过）带有“／”的语句；若此开关处于“关”的位置时，则带有“／”的语句仍被正常执行。
【OPTIONALSTOP】——“选择性暂停”条件。
在前述内容中已经提到， “M01”是“选择性暂停’’指令。
这里指的就是，当“选择性暂停”开关处于“开’’的位置时，程序在执行过程中，将在“M01”处暂停；若此开关处于“关”的位置，则程序将跳过“M01”，连续运转
2开关电源
收起
编辑本段控制按钮
控制按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器，是用来段时间接通或短开小电流电路的手动主令电器.
编辑本段开关电源
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。
开关电源
百科名片
开关电源
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
目录
简介
主要用途
主要类型
基本组成
主要分类
发展方向
工作原理
工作条件
主要特点
工作模式
使用指南
输出计算
接地
保护电路
接线方法
维修方法
维修步骤
维修技巧
注意事项
常见故障
展开
简介
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
主要用途
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
主要类型
现代开关电源有两种:
一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。
开关电源内部结构
这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。
直流开关电源的核心是DC/DC转换器。
因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。
也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类:
一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器。
隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。
单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。
双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistorForwardConverter），双管反激式（DoubleTransistrFlybackConverter）、推挽式（Push-PullConverter）和半桥式（Half-BridgeConverter）四种。
四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-BridgeConverter）。
非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。
开关电源内部结构图
单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（BuckBoost）DC/DC转换器、CukDC/DC转换器、ZetaDC/DC转换器和SEPICDC/DC转换器。
在这六种单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。
双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。
四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-BridgeConverter）。
隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。
在功率开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。
所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。
非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具备的一些特性。
按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。
具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可以从负载侧向电源侧传输功率。
DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。
借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔（Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。
他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。
按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关（HardSwitching）
开关电源
和软开关（SoftSwitching）两种。
硬开关DC/DC转换器的开关器件是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switchingloss）。
当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。
软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，ZCS）。
这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造了条件。
功率场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。
它关断时，在外电压的作用下，其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。
为了减小或消除这种损耗，功率场效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。
绝缘栅双极性晶体管（Insu1atedGateBipo1artansistor，IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。
IGBT在零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。
谐振转换器（ResonantConverter，RC）、准谐振转换器（Qunsi-TesonantConverter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVSPWMConverter）、零电流开关PWM转换器（ZCSPWMConverter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。
电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。
基本组成
开关电源大至由主电路、
开关电源
控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。
1、主电路
冲击电流限幅:
限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。
输入滤波器:
其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。
整流与滤波:
将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。
逆变:
将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。
输出整流与滤波:
根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2、控制电路
一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。
3、检测电路
提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。
4、辅助电源
实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。
主要分类
人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，
320W单组开关电源
边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类。
微型低功率开关电源
开关电源正在走向大众化，微型化。
开关电源将逐步取代变压器在生活中的所有应用，低功率微型开关电源的应用要首先体现在，数显表、智能电表、手机充电器等方面。
现阶段国家在大力推广智能电网建设，对电能表的要求大幅提高，开关电源将逐步取代变压器在电能表上面的应用。
反转式串联开关电源
反转式串联开关电源与一般串联式开关电源的区别是，这种反转式串联开关电源输出的电压是负电压，正好与一般串联式开关电源输出的正电压极性相反;并且由于储能电感L只在开关K关断时才向负载输出电流，因此，在相同条件下，反转式串联开关电源输出的电流比串联式开关电源输出的电流小一倍。
发展方向
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。
另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET、变压器。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
开关电源
由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。
SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。
开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。
对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。
模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。
针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。
电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。
要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国国民经济的高速发展做出贡献。
工作原理
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
开关电源伯特图
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。
最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。
也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。
他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。
开关电源有两种主要的工作方式:
正激式变换和升压式变换。
尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。
工作条件
1、开关:
电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态
2、高频:
电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频
3、直流:
开关电源输出的是直流而不是交流
主要特点
1、体积小、重量轻:
由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20~30%。
2、功耗小、效率高:
功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转化效率高，一般为60~70%，而线性电电源只有30~40%。
工作模式
顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），
开关电源及电路图
通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
开关电源一般有三种工作模式:
频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。
前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。
另外，开关电源输出电压也有三种工作方式:
直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。
同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。
根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为:
串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。
其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成:
推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成:
正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分，还可以分成更多种类。
使用指南
输出计算
因开关电源工作效率高，一般可达到80%以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为:
Is=KIf
式中:
Is-开关电源的额定输出电流;
If-用电设备的最大吸收电流;
K-裕量系数，一般取1.5~1.8;
接地
开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电设备，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。
如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。
保护电路
开
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