什么是开关?什么是不同类型的开关?

在本教程中,我们将学习什么是开关,什么是不同类型的开关,机械开关,电子开关,它们的符号和更多关于开关的东西。

什么是开关?

开关是一种设备,用于中断电路中的电流。简单地单词,开关可以制造或打破电路。每种电气和电子应用程序使用至少一个开关来执行设备的开启和关闭操作。

因此,开关是控制系统的一部分,没有开关,就无法实现控制操作。开关有两种功能,即完全接通(闭合触点)和完全断开(断开触点)。

当开关的触点关闭时,开关为电流创建闭合路径,以便流动,因此负载消耗来自源的电力。当开关的触点打开时,负载不会消耗电源,如下图所示。

交换机基本操作

开关的另一个重要功能是转移电路中的电流。考虑下面的电路。当开关在A位置时,灯1打开;当开关在B位置时,灯2打开。

开关的应用非常广泛,广泛应用于家庭、汽车、工业、军事、航空航天等领域。在家庭和办公室应用中,我们使用简单的摇杆开关来开启和关闭电灯、电脑、风扇等电器。在某些应用中,采用多路开关(如建筑布线),连接两个或多个开关,从多个位置控制电气负载,例如双向开关。

交换机特性

在进一步研究不同类型的交换机之前,让我们看看交换机特性的一些要点。

  • 开关的两个重要特征是它的杆和掷。一个杆代表一个接触,一个抛出代表一个接触到接触的连接。用杆数和投数来描述一个开关。
  • 某些标准数量的极点和抛出单(1杆或1次),双(2极或2个开关)。
  • 如果投掷杆数大于2,则通常直接使用杆数。例如,一个三杆六掷开关通常表示为3P6T。
  • 交换机的另一个重要特征是其动作即,它是否是瞬间或锁定的动作。瞬时开关(例如按钮)用于制作瞬间接触(对于短时间内或长时间按下按钮)。
  • 手上的锁存开关,保持触点直到它被强迫到另一个位置。

交换机的类型

基本上,switch可以有两种类型。它们是:

  • 机械的
  • 电子

机械开关是物理开关,必须通过移动,按压,释放或触摸其触点来物理上物理上被活化。

另一方面,电子开关不需要任何物理接触来控制电路。这些是由半导体作用激活的。

机械开关

根据驱动方式(手动、极限和过程开关)、触点数量(单触点和多触点开关)、极点和投掷数量(SPST、DPDT、SPDT等)、操作和构造(按钮、拨动、旋转、操纵杆等)等因素,机械开关可以分为不同类型。基于状态(瞬时和锁定开关)等。

通过功能配置交换机

基于极点的数量和抛出,交换机分为以下类型。杆表示可以切换的各个电源电路的数量。设计的大部分开关都有一个,两杆或三个杆,并被指定为单极,双极和三极杆。

抛出的次数代表了当前可以通过交换机的状态的数量。大多数开关都设计成具有一两次投掷,该投掷被指定为单掷和双掷开关。

单刀单掷开关(SPST)

单刀单掷开关符号及形象

单刀单掷开关使用实例

  • 这是基本的ON和OFF开关,由一个输入触点和一个输出触点组成。
  • 它切换单个电路,它可以制作(开)或断裂(关闭)负载。
  • SPST的触点可以是常开或常闭配置。

单杆双掷开关(SPDT)

单刀双掷开关符号及形象

单杆双掷开关例

  • 该开关有三个端子:一个是输入接触,其余两个是输出触点。
  • 这意味着它在位置和一个OFF位置构成了两个。
  • 在大多数电路中,这些交换机用作转换,以连接两个输出选择之间的输入。
  • 默认连接输入端的触点为常闭触点,在ON操作时连接的触点为常开触点。

双极单掷开关(DPST)

双极单掷开关符号和图像

双极单掷切换器示例

  • 该开关由四个端子组成:两个输入触点和两个输出触点。
  • 它的行为类似于两个独立的SPST配置,同时操作。
  • 它只有一个位置,但它可以同时启动两个触点,使得每个输入触点将连接到其相应的输出触点。
  • 在关闭位置,两个交换机处于打开状态。
  • 这种类型的开关用于同时控制两个不同的电路。
  • 而且,该开关的触点可以是常开或正常闭合的配置。

双刀双掷开关(DPDT)

双刀双掷开关符号及形象

双刀双投开关示例

  • 这是一个由两个位置组成的双开/关开关。
  • 它有六个端子,两个是输入接点,其余四个是输出接点。
  • 它表现得像两个单独的SPDT配置,同时操作。
  • 两个输入触点连接到一个位置和另一个位置的一组输出触点,在另一个位置,输入触点连接到另一组输出触点。

按钮开关

按钮符号和图像

  • 它是一个瞬间接触开关,只要施加压力(或当按钮被按下),就可以使或断开连接。
  • 一般来说,这种压力是由手指按下的按钮提供的。
  • 一旦压力消除,这个按钮就返回到正常位置。
  • 内部弹簧机构操作按钮的这两种状态(按下和释放)。
  • 由静止和可移动触点组成,其中固定触点与待切换的电路串联连接,同时可移动触点附接有按钮。
  • 按钮主要分为常开、常闭和双作用按钮,如图所示。
  • 双作用按钮一般用于控制两个电路。

拨动开关

ToggleSwitch

  • 拨动开关由机械手柄、杠杆或摇动机构手动启动(或向上或向下推)。这些通常用作光控开关。
  • 大多数开关配有两个或更多的杠杆位置,在版本的SPDT, SPST, DPST和DPDT开关。这些用于开关高电流(高达10 A),也可以用于开关小电流。
  • 这些具有不同的额定值,尺寸和样式,并用于不同类型的应用。ON条件可以是其级别位置中的任何一个位置,但是,通过“惯例”向下是关闭或位置。

限位开关

限制开关符号和图像

  • 限位开关的控制方案如图所示,其中有四种限位开关。
  • 一些开关通过存在物体或通过物体的存在或通过机器的运动而不是人类手动操作来操作。这些交换机称为限位开关。
  • 这些开关由一个由物体驱动的保险杠式手臂组成。当这个保险杠臂被启动时,它使开关触点改变位置。

浮子开关

浮动开关符号

  • 浮动开关主要用于根据罐或贮槽的液体或水控制DC和AC电动机泵。
  • 当浮子(或漂浮物)根据水箱内的水位向下或向上移动时,该开关就开始工作。
  • 杆或链组件和配重的这种浮动运动导致电气触点的开启或关闭。浮子开关的另一种形式是水银灯泡型开关,它不包括任何浮子杆或链条安排。
  • 这个灯泡由水银触点组成,当液位上升或下降时,触点的状态也会发生变化。
  • 浮球开关符号如图所示。这些浮动开关可以是常开型或常闭型。

流量开关

流量开关的象征

  • 这些主要用于检测液体或空气流过管道或管道的运动。空气流量开关(或微动开关)由捕捉动作构成。
  • 该微动开关连接到金属臂。至于该金属臂,连接薄塑料或金属片。
  • 当大量的空气通过金属或塑料件时,它导致金属臂的运动,从而操作开关的触点。
  • 液体流动开关设计有桨叶,该桨叶插入管中的液体流动。当液体流过管道时,施加在桨叶上的力改变了触点的位置。
  • 上图显示了用于气流和液体流动的开关符号。开关上的标志符号表示桨叶,其感测液体的流动或运动。
  • 这些交换机再次常开或常闭型配置。

压力开关

  • 这些开关通常用于工业应用,以感知液压系统和气动装置的压力。
  • 根据所测压力的范围,这些压力开关分为膜片式压力开关、金属波纹管式压力开关和活塞式压力开关。
  • 在所有这些类型中,压力检测元件操作一组触点(可以是双极或单极触点)。
  • 该开关符号由连接到平坦部分表示隔膜的线的半圆组成。这些开关可以是常开或常闭的配置。

温度开关

温度开关的象征

  • 最常见的热敏元件是基于热膨胀原理工作的双金属条。
  • 双金属条带有两个不同的金属(具有不同的热膨胀率)并彼此粘合。
  • 当温度导致带钢弯曲或缠绕时,开关触点就会工作。另一种操作温度开关的方法是使用水银玻璃管。
  • 当灯泡被加热时,管中的汞将膨胀,然后产生压力以操作触点。

操纵杆开关

操纵杆开关标志

  • 操纵杆开关是一种手动控制装置,主要用于便携式控制设备中。
  • 它由一个杠杆组成,该杠杆在多个运动轴上自由移动。
  • 根据杠杆推动的移动,致动一个或多个开关触点。
  • 这些非常适合降低,提高和触发左右运动的运动。
  • 它们用于建筑机械、电缆控制和起重机。操纵杆的符号如下所示。

旋转开关

旋转开关的象征

  • 这些是用来把一条线连接到许多线中的一条。
  • 这些开关的示例是电气计量设备中的范围选择器,通信设备中的通道选择器和多频段无线电中的频带选择器。
  • 它包括一个或多个移动触点(旋钮)和多于一个固定接触。
  • 这些开关具有不同的触点安排,如单极12路、3极4路、2极6路和4极3路。

电子开关

电子开关通常称为固态开关,因为没有物理移动部件,因此没有物理触点。大多数设备由例如电动机驱动器和HVAC设备等半导体开关控制。

在今天的消费者,工业和汽车市场上有不同类型的固态开关,具有不同的尺寸和评级。这些固态开关包括晶体管、可控硅、mosfet、可控硅和igbt。

双极晶体管

晶体管允许电流通过或阻止电流与正常开关的工作相似。

在开关电路中,晶体管工作在截止模式下(OFF或current blocking),工作在饱和模式下(ON)。晶体管的有源区不用于开关应用。

BJT作为交换机NPN和PNP

当提供足够的碱基电流时,将操作或接通,并且当提供足够的基流电流时,操作或接通。当小电流流动虽然由驱动电路提供的基本端子(在基座和发射器之间连接)时,它导致晶体管打开收集器发射极路径。

当基极电流被移除,基极电压降低到一个轻微的负值时,它被关闭。即使它利用小的基极电流,它也能够通过集电极-发射极路径携带高得多的电流。

功率二极管

二极管可以在其高电平和低状态阻抗状态之间执行切换操作。硅和锗等半导体材料用于构建二极管。

通常情况下,功率二极管为了在更高的电流和更高的结温下操作设备,都是用硅制成的。它们是通过将p型和n型半导体材料连接在一起形成PN结而构成的。它有两极,即阳极和阴极。

当阳极相对于阴极为正时,通过施加大于阈值的电压,PN结正向偏置并开始导电(像ON开关)。当阴极端相对于阳极为正时,PN结反向偏置并阻断电流流动(类似于OFF开关)。

Mosfet.

也许最流行和最常用的半导体开关器件是MOSFET。金属氧化物半导体场效应晶体管(Mosfet.)是单极和高频开关装置。它是最常用的开关装置是电力电子应用。它有三个终端,即漏极(输出),源(公共)和门(输入)。

它是一种电压控制器件,即通过控制输入(栅极到源极)电压,控制漏极和源极之间的电阻,从而进一步决定器件的ON和OFF状态。

MOSFET符号n频道和p沟道

mosfet可以是p沟道或n沟道器件。n沟道MOSFET是通过施加一个正V调谐ONGS.(只要VGS.应该大于阈值电压)。

P沟道MOSFET以类似的N通道MOSFET操作,但它使用电压的反极性。V.GS.和VDD.对于源是源于接通P沟道MOSFET的源极值。

IGBT

IGBT(绝缘栅双极晶体管)结合了双极结功率晶体管和功率MOSFET的优点。像MOSFET一样,它是一个电压控制设备,具有更低的ON状态电压降(小于MOSFET,更接近功率晶体管)。

它是一种三端半导体高速开关器件。这些端子是发射极、集电极和栅极。

类似于MOSFET,可以通过在栅极和发射器之间施加正电压(大于阈值电压)来打开IGBT。可以通过将栅极 - 发射器两端的电压降低至零来关闭IGBT。在大多数情况下,它需要负电压,以减少关闭损耗并安全关闭IGBT。

可控硅

硅控制整流器(可控硅)是电源控制应用最广泛使用的高速开关装置之一。它是单向设备作为二极管,由三个端子组成,即阳极,阴极和栅极。

可控硅通过控制其栅极输入和阳极和阴极端子的偏置条件来开启和关闭。SCR由四层交替的P层和N层组成,每一层的边界形成J1, J2和J3结。

可控硅符号和集成电路

双向可控硅

双向可控硅(或交流)开关是一种双向开关装置,是两个背对背可控硅连接在一个门端上的等效电路。

其控制交流电源电压波形的正峰和负峰的能力经常使这些设备被用于电机速度控制器,调光器,压力控制系统,电机驱动器和其他交流控制设备。

皮肤

一个皮肤(或交流开关)是双向开关装置,并且由两个端子组成,其不是作为阳极和阴极的名称,因为它是双向装置,而不是无论终端识别如何以任一方向操作。这表明DIAC可以在任一方向上使用。

双向开关二极管符号

除非施加电压在DIAC上施加电压时,否则施加电压小于断层电压,否则其在正向阻塞或反向阻挡模式下操作。一旦电压增加超过破坏电压,就会发生雪崩破解,并且设备开始进行。

门关闭晶闸管

GTO(门关闭晶闸管)是双极半导体开关装置。它有三个终端:阳极,阴极和栅极。顾名思义,该开关设备能够通过门终端关闭。

GTO通过施加一个小的正栅极电流打开,触发传导模式。它可以通过一个到门的负脉冲来关闭。GTO符号由门端上的双箭头组成,表示电流通过门端的双向流动。

栅极关闭晶体管符号

结论

这是一个关于开关的简单教程,不同类型的开关,开关的特性,机械开关,电子开关,所有开关的电路符号,以及重要开关的示例电路(或连接)。

12的反应

  1. 我有一个问题。

    在我的拖车中,照明集群包含卤素点和多个led。投掷开关有一个ON和一个OFF位置,但有三种ON状态,通过它循环:1)卤素,2)LED, 3)卤素加LED。

    这种交换机如何概念化?骑自行车的行为是否可以改变?

  2. 主席先生,你讨论了大量重要的主题,我对你的神奇字印象深刻。因为所有时间给你最强大的信息。
    非常感谢

  3. 尊敬的先生,请告诉我们开关的工作原理,以及它是如何连接电线的……大多数学生不会被吓到,然后他会给我们一个电击,然后告诉我们如何连接.....

  4. 嗨,即使这篇文章非常好。缺乏一种罕见但非常重要的机械开关类型。3个位置切换交换,但是一个非常不寻常的交换架构。
    所描述的开关称为DPDT (ON-ON-ON)开关。我真的很想在这里看到这样的描述,因为我们中的绝大多数人都不知道内部切换是如何工作的,在网上几乎找不到任何解释,对于我来说,我就是不能。我找不到一个官方的标志(表示这种开关)。所以我可以自己创建一个使用PCB创建软件(I.E. Diptrace等),谢谢

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