开关基础知识:使用篇
额定值
额定值是开关的特性及保证基准,表示接点可以通过的最大电流值。因电压大小和负载种类而异。
规定开关接点可以施加的电压及其负载可以通过的最大电流值。
一般来说电压越低,可以通过的电流越大。
冲击电流
冲击电流是指刚打开开关使负载工作时产生的远大于恒定值的电流。
电机之类的电动机负载、白炽灯泡之类的灯泡负载会产生冲击电流。
1. 冲击电流
阻性负载
打开电源后电流始终保持恒定。
灯泡负载
刚打开电源时产生约10倍于恒定值的冲击电流,之后保持恒定。
2. 冲击电流和额定值
如果像“电动机负载”、“灯泡负载”一样标明了不同负载的额定值,可以根据该值来判断能否使用开关。如果只标明了阻性负载,则粗略计算所用负载的冲击电流,判断是否超过了额定值。
例:
加热器 | → | 阻性负载 | 恒定电流<阻性负载额定值 |
---|---|---|---|
白炽灯 | → | 灯泡负载 | 恒定电流×10<阻性负载额定值 |
电机 | → | 电机负载 | 恒定电流×6<阻性负载额定值 |
额定值中也请对冲击电流加以考量。
直流电路
电弧是指开关断开电路时在接点之间产生的火花。
电流越大越容易发生,切换接点的速度越快,持续时间越长。持续时间长会导致接点剧烈消耗。
直流电路的开关动作
在电流的流动方向会发生改变的交流电路中,电压每次变为0V时电弧都会熄灭。而在直流电路中,电流的流动方向恒定,电弧持续时间长会导致接点消耗,耐久性降低。而且还会发生接点移转现象,在接点上产生凹凸,因卡住无法分离而导致误动作。
而且还会发生接点移转现象,在接点上产生凹凸,因卡住无法分离而导致误动作。
新利官方网站-新利(中国)备有配备磁吹机构的直流电流专用微动开关型X系列。
操作速度
抖动是开关处于ON状态,但接点因外部振动等影响而临时分离,重复ON/OFF的现象。
震荡是指刚操作开关后,接点因切换造成的冲击而发生跳动,重复ON/OFF的现象。
1. 操作速度极慢时
接点的接触不稳定,发生抖动。
发出错误信号或因电弧而导致接点劣化。
2. 操作速度极快时
振动、冲击导致接点发生震荡。
发出错误信号或因机械应力而导致破损。
微小负载
微小负载是指为了获得向配备MCU等的电子新利官方网站-新利(中国)输入的信号用脉冲而对电流为数mA的电路进行开关时的负载。
1. 微小负载用开关
微小负载无法获得破坏接点面的氧化膜或硫化膜的能量,可能会导致接触不良。建议使用配备材质不易生成膜的金类接点、交叉形状接点的微小负载型开关。微动开关的主要机型都备有微小负载型新利官方网站-新利(中国)。
2. 微小负载的使用
为了避免接触不良,还需要确认开关规定的电流-电压的使用范围。
例如,
额定值 | DC30V | 0.1A |
---|---|---|
最小适用负载 | DC5V | 1mA |
使用这种开关时,使用范围在右图的梯形之内。
最小适用负载以N水准为参考值(JIS C5003)。
这表示工作200万次会因电阻不稳定而发生1次偶发故障。
请使用微小负载用开关,确认使用条件在其使用范围内。
请设置CR电路等吸收电路,防止震荡和抖动所导致的噪声和脉冲缺失。
对于开关时会产生冲击电流的负载,请插入接点保护电路,以免导致耐久性降低。
耐久性
耐久性(寿命)是指在使用开关的过程中,动作特性或性能从保证值到偏离保证值期间可执行开关动作的次数。
耐久性分为机械耐久性(寿命)和电力耐久性(寿命)共2种。
1. 机械耐久性(寿命)
指开关不通电状态下、按指定操作频率和行程执行动作时的耐久性能。
随着开关接点次数的增加,会发生接点磨损(*1)等。
*1 接点磨损:接点因摩擦而损耗。
2. 电力耐久性(寿命)
指将负载连接于开关、施加额定电流/电压后按指定操作频率和行程使其执行动作时的耐久性能。
伴随接点的开关,会产生接点磨损(*2)等。
*2 接点磨损:因电弧等而导致接点材料溶化、飞散。
操作行程
操作行程是指传动杆在操作件的作用下发生的移动。
- 通常情况下,请务必使传动杆位于自由位置(FP)。(操作件与传动杆分离)
- 请切勿使操作件在开关的动作位置(OP)及复位位置(RP)附近停止移动。
- 设计操作件的动作反转位置(开关的正确推入量)时,请根据开关的过行程(OT)标准值,使操作件和开关的推入量可调。
- 在装置上组装开关时,请将操作件的动作反转位置(TTP)设定在开关动作位置(OP)到动作限制位置(TTP)范围的60~90%。
故障
主要故障及其原因/对策
故障状况 | 推测原因 | 对策 | |
---|---|---|---|
电力特性不良 | 接触不良 | 接点附着异物 | 使用密封型开关防止异物侵入。 |
接点表面上生成膜 | 使用具有摩擦闭合效果的金类接点开关。 | ||
行程设定错误导致接点接触力不足 | 设定合理行程。 | ||
误动作 | 振动/冲击导致接点闭合(震颤) | 使用接点接触力较大(动作力OF高)的开关。 | |
熔敷 | 超出接点开关容量 | 使用高容量开关。增设接点保护电路。 | |
绝缘老化 | 电弧导致接点飞散 | 使用高容量开关。 | |
机械特性不良 | 动作不良 | 行程设定错误、过大负载或冲击动作导致机构损坏 | 设定正确的行程,以合理的动作速度、负载等执行操作。 |
异物侵入并附着于机构或接点 | 使用密封型开关防止异物侵入。 | ||
外部损坏 | 挡块、凸轮形状或不合理的操作方法导致向传动杆施加过大负载 | 更改挡块、凸轮设计,执行合理操作。 |