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绕组的磁动势。以上两点都可使得电动机在起动时能产生一个接近圆形的旋转磁动势,得到较大的起动转矩。3由于启动绕组电流和工作绕组电流接近90度电角度,合成的线电流比较小,所以电容分相起动的单相异步电动机的起动电流较小,起动转矩却比较大。这种电动机的起动绕组是按短时工作设计的,在起动绕组回路中也串接了一个起动开关,所以当电动机转速达75%-80%同步转速时,起动开关动作,起动绕组和起动电容器C就在离心开关S的作用下自动退出工作,使起动绕组脱离电源。这时电动机就在工作绕组单独作用下运行。在转子转速上升的过程中,起动绕组电流加大,电容器的端电压会升高,起动开关及时动作可以降低对电容器耐压的要求。电容分相起动单相异步电动机改变转子转向的方法同电阻分相起动单相异步电动机一样。
(3)单相异步电动机的选择
当电动机输出功率大于250W时,最好采用电容起动和运转电动机,也可选用电容起动或电阻起动电动机。具体选择哪一种?可从价格和起动性能方面权衡利弊来选用。对于大于550W的电动机,可选用电容起动电动机。因为在大功率范围内电阻起动电动机的起动电流太大。 4.2.2.固体继电器
固体继电器(亦称固态继电器)英文名称为Solid State Relay,简称SSR。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件,单相SSR为四端有源器件,其中两个输入控制端,两个输出端,输入输出间为光隔离,输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后,输出端就能从断态转变成通态。
(1)SSR优缺点及使用场合
固体继电器具有如下主要特点:
A.控制功率小只需输入很小的工作电流,SSR 便能正常工作,并能方便地与 TTL、DTL、HTL 和 CMOS 集成电路相配合,广泛应用于各种电子设备中。其输出部分采用大功率晶体管或可控硅元件来控制、接通或断开负载和电源,具有很大的功率放大作用。
B.可靠性高由于 SSR 无触点,接触电阻小,因而工作可靠性高。它采用绝缘防水材料浇铸,适合在潮湿和有腐蚀性气体的场合使用。SSR 内部没有可动部件,因而具有耐振动和抗冲击的能力。
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C.抗干扰能力强SSR 对系统的干扰小,同时自身抗干扰能力也强。它没有接点跳动,消除了因火花导致的电磁干扰。另外,由于交流型 SSR 采用了过零触发技术,具有零电压、零电流断开的特性,从而能有效地降低线路中的 dv/dt和 di/dt,使得它对外界的电磁干扰降到最低限度。此外,由于SSR 在输入与输出之间采取了光电隔离等措施,其抗干扰能力也相 应明显提高。
D.动作快SSR 由电子元件组成,响应快,对直流 SSR,响应时间小于几十微秒,比电磁继电器的速度提高近千倍。对过零交流 SSR,其转换时间
也不大于市电周期的一半(即十毫秒)。
E.寿命长SSR 属于永久性或半永久性电子器件,若使用得当,其寿命比普通电磁继电器使用寿命要高得多。
F.能承受的浪涌电流大SSR 能承受的浪涌电流可为其额定值的 6 ---- 10 倍。
G.对电源电压的适应范围广交流型 SSR 的工作电压可以在 30---- 220V 内任意选择。
H.耐压水平高SSR 输入与输出之间的介质耐压可达 2.5kV 以上。需要指出的是,尽管 SSR 有上述众多优点,但与传统的机电式继电器相比,仍有不足之处,如漏电流大,接触电压大,触点单一,使用温度范围窄,过载能力差及价格偏高等。
固体继电器目前已广泛应用于计算机外围接口装置,电炉加热恒温系统,数控机械,遥控系统、工业自动化装置;信号灯、闪烁器、照明舞台灯光控制系统;仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机;自动消防,保安系统,以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等,另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。
(2)SSR的分类
交流固体继电器按开关方式分有电压过零导通型(简称过零型)和随机导通型(简称随机型);按输出开关元件分有双向可控硅输出型(普通型)和单向可控硅反并联型(增强型);按安装方式分有印刷线路板上用的针插式(自然冷却,不必带散热器)和固定在金属底板上的装置式(靠散热器冷却);另外输入端又有宽范围输入(DC3-32V)的恒流源型和串电阻限流型等。
A.SR为电流驱动型
在逻辑电路驱动时应尽可能采用低电平输出进行驱动,以保证有足够的带负载能力和尽可能低的零电平。
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B、SSR输入端的串并联
多个SSR的输入端可以串、并联,但应满足每个SSR高电平时,过零型触发电流大于5mA,随机型大于10mA,低电平电压小于1V。也即并联驱动电流应大于多个SSR的输入电流之和;串联时驱动电压应大于多个开启电压(以4V计算)之和。
(3)固体继电器电压等级的选取及过压保护
当加在固体继电器交流两端的电压峰值超过SSR所能承受的最高电压峰值时,固体继电器内的元件便会被电压击穿而造成SSR损坏,选取合适的电压等级和并联压敏电阻可以较好地保护SSR。
A、交流负载为220V的阻性负载时可选取220V电压等级的SSR。 B、交流负载为220V的感性负载或交流负载为380V的阻性负载时可选取380V电压等级的SSR。
C、交流负载为380V的感性负载时可选取480V电压等级的SSR(480V等级的SSR还具有更高的静态dv/dt指标);其他要求特殊、可靠性要求高的场合如电力补偿电容器切换、电动机正反转等均须选取480V电压等级的SSR。
D、交流负载的电压小于100VAC以下场合时,选择固体继电器最好向我公司咨询定制。
SSR过压的保护:除SSR内部本身有RC吸收回路保护外,还可以采取并联金属氧化物压敏电阻(MOV),MOV面积大小决定吸收功率,MOV的厚度决定保护电压值。一般220V系列SSR可选取500V-600V的压敏电阻,380V系列SSR可选取800V-900V的压敏电阻,480V系列SSR可选取1000V-1100V的压敏电阻。
(4)固体继电器电流等级的选取及过流保护
过流(最严重的情况为负载短路)是造成SSR内部输出可控硅永久性损坏的最主要原因。快速熔断器和空气开关是过流保护方法之一,小容量SSR也可选用保险丝;许多负载在接通瞬间会产生很大的浪涌电流,由于散热不及,浪涌电流与过流一样也是造成SSR内部输出可控硅损坏的最主要原因之一。因此选取固体继电器时,保证一定的电流余量是极其重要的。
A、阻性负载时,选取SSR的电流等级宜大于等于2倍的负载额定电流。
B、负载为交流电动机时,选取SSR的电流等级须大于等于6-7倍的电动机额定电流。
C、交流电磁铁、中间继电器线保、电感线圈等负载时,选取SSR的电流等级宜大于等于4倍的负载额定电流,变压器时要求大于等于5倍变压
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器初级额定电流,特种感性、容性负载则应根据实际经验还须放大SSR的电流余量。
D、电力补偿电容器类负载时,选取SSR的电流等级须大于5倍的负 载额定电流。
(5)SSR的发热与散热:
单相SSR在导通时的最大发热量按实际工作电流×1.5W/A来计算,在散热设计时,应考虑到环境温度,通风条件(自然冷却、风扇冷却)及SSR安装密度等因素。
(6)电网频率:
SSR应用于50Hz或60Hz的工频电网上,不宜于低频或高次谐波分量大的场合,如变频器输出端有多组负载需要分别切换,采用SSR作为开关则可能由于高次谐波使其不能可靠关断,并且高次谐波还可能使SSR内部的RC吸收回路因过热而炸裂。
固体继电器两交流端无极性。
SSR 24V DC 220V AC —
图4.2.2 SSR接线图 4.2.3 低压断路器
低压断路器俗称自动空气开关,是低压配电网中的主要电气开关之一,它不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流,而且可以接通和分断短路电流。主要用在不频繁操作的低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用,并对线路、电器设备及电动机等实行保护,当它们发生严重过电流、过载、短路、断相、漏电等故障时,能自动切断线路,起到保护作用,应用十分广泛。较高性能型万能式断路器带有三段式保护特性,并具有选择性保护功能。高性能万能式断路器带有各种保护功能脱扣器,包括智能化脱扣器,可实现计算机网络通信。低压断路器具有的多种功能,是
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以脱扣器或附件的形式实现的,根据用途不同,断路器可配备不同的脱扣器或继电器。脱扣器是断路器本身的一个组成部分,而继电器(包括热敏电阻
保护单元)则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器或分离脱扣器的动作控制断路器。
4.2.4整流、滤波
负载总电阻按100欧计算,变压器副边有效值
U=U0/1.2=24/1.2=20V
二极管承受的最高反向电压
UDRM=2U=28V
由RC=5*T/2=5*
1502=0.02S知 C=0.05/R=500?F
选用35V470uF
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