变频器安装时要配备相应的控制电路才能正常工作，其控制电路是根据具体应用情况而设计的。本节主要介绍一些在变频器控制电路中的一些基本电器。
（一）主令开关
主令电器属于控制电器，是用来发出指令的低压操作电器。主令电器的种类很多，除控制按钮、行程开关外，还有十字开关、主令控制器、接近开关和光电开关等。
1.按钮 按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。在低压控制电路中，用于发布手动控制指令。控制按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触点和外壳组成，其结构示意图如图9-4所示。按钮在外力作用下，首先断开动断（又称常闭）触点，然后再接通动合（又称常开）触点。复位时，动合触点先断开，动断触点后闭合。
目前应用较多的产品有LA18、LA19、LA20、LA25和LAY3等系列。其中LA25系列为通用型按钮的更新换代产品，采用组合式结构，可根据需要任意组合其触点数目，最多可组合6个单元，LAY3系列是根据德国西门子公司技术标准生产的产品，规格品种齐全，其结构型式有按钮式、紧急式、钥匙式和旋转式等，有的带有指示灯，适用于工作电压660V（AC）或440V（DC）以下，额定电流10A的场合。
图9-4 按钮结构图
1—按钮帽 2—复位弹簧 3—动触点 4—动断触点 5—动合触点
按钮要根据使用场合，选择结构型式、触点数目及按钮的颜色等。一般以红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮。通常所选用的规格为交流额定电压500V、允许持续电流5A。控制按钮的图形及文字符号如图9-5所示。
图9-5 按钮图形及文字符号
a）动合触点 b）动断触点 c）复合触点
2.行程开关 行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用主要是限定运动部件的行程。
行程开关的种类很多，常见的有LX、HL、WL等系列。有单滚轮、双滚轮等结构。图9-6a所示是行程开关的外形图。行程开关是自动复位式组合电器，内装有微动开关。微动开关是一种反应很灵敏的开关，只要它的推杆有微量位移，就能使触点快速动作，图形符号如图9-6b。行程开关主要根据应用场合所需的触点数、触点形式和操作方法进行选择。
3.接近开关 接近开关是一种无触点开关，它既有行程开关、微动开关的特性，又具有传感性能，且动作可靠、性能稳定、频率响应快、应用寿命长、抗干扰能力强，并具有防水、防振、耐腐蚀等特点。接近开关能在一定的距离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号，而不像机械式行程开关那样，需要施加机械力。它给出的是开关信号（高电平或低电平）。多数接近开关具有较大的负载能力，能直接驱动中间继电器。
接近开关的核心部分是“感辨头”，它必须对正在接近的物体有很高的感辨能力。多数接近开关已将感辨头和测量转换电路做在同一壳体内，壳体上多带有螺纹或安装孔，以便于安装和调整。
图9-6 行程开关
a）外形 b）图形符号
图9-7 电涡流接近开关结构图
1—电涡流感应线圈 2—开关壳体 3—安装调节螺纹 4—元件安装电路板 5—安装锁紧螺母 6—电源指示灯 7—阈值指示灯 8—输出电缆 9—电缆插头 10—填充树脂
（1）电涡流式接近开关：电涡流接近开关结构如图9-7所示。传感元件是一只电涡流感应线圈，俗称为电涡流探头。由于激励源频率较高（数万赫兹至数兆赫兹），所以圈数不必太多。一般为扁平空心线圈。有时为了使磁力线集中，可将线圈绕在直径和长度都很小的高频铁氧体磁心上。成品电涡流探头的结构十分简单。其核心是一个扁平“蜂巢”线圈。线圈用多股绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封。电涡流感应线圈和与之并联的电容组成谐振电路，在没有金属靠近探头时，电路处于谐振状态，开关没有输出。当有金属靠近探头，电涡流感应线圈的磁力线穿过金属而在金属中产生感应涡流，使电涡流感应线圈的损耗增加，Q值下降而使电路停振。开关输出关断信号。
电涡流接近开关是将探头和测量转换电路都安装在探头的壳体中。它输出的是直流（直流电压或电流）开关信号，可驱动中间继电器。电涡流接近开关的感辨材料必须是金属。
（2）电容式接近开关：电容式接近开关结构如图9-8所示。接近开关的核心是以单个极板作为检测端的电容器。由图中可见，检测极板设置在接近开关的最前端，测量转换电路安装在接近开关壳体内，并用介质损耗很小的环氧树脂充填、灌封。其工作原理为：
图9-8 电容式接近开关结构图
1—检测极板 2—充填树脂 3—测量转换电路 4—外壳 5—灵敏度调节电位器 6—工作指示灯 7—信号电缆
检测极板与大地构成电容器，其电容量C非常小，它与电感L构成高品质因数的LC振荡电路。当没有物体靠近检测极时，电路处于振荡状态，开关没有输出。
当被检测物体为地电位的导电体（例如与大地有很大分布电容的人体、液体等）时，检测极板对地电容C增大，LC振荡电路的Q值下降，导致振荡器停振，开关输出开关信号。
当不接地的、绝缘的被测物接近检测极板时，由于检测极板上施加有高频电压，在它附近产生交变电场，被检测物体就会受到静电感应，而产生极化现象，正负电荷分离，使检测极板的对地等效电容量增大。使LC振荡电路的Q值降低。对介质损耗较大的介质（例如各种含水有机物）而言，它在高频交变极化过程中是需要消耗一定能量的（转为热量），该能量由LC振荡电路提供，必然使LC振荡电路的Q值进一步降低，振荡减弱，振荡幅度减小。当被测物体靠近到一定距离时，振荡器的Q值低到无法维持振荡而停振。
电容式接近开关的检测距离与被测物体的材料性质有很大关系，当被测物是接地导电物体或者虽然未接地，但与大地之间有较大分布电容时，LC振荡电路很容易停振，所以灵敏度最高。
当被测物为介质损耗较大的绝缘体（例如含水的有机物等）时，必须依靠极化原理来使LC振荡电路的Q值降低，所以灵敏度较差。
电容式接近开关使用时必须远离金属物体，即使是绝缘体对它仍有一定的影响。它对高频电场也十分敏感，因此两只电容式接近开关也不能靠得太近，以免相互影响。(www.zuozong.com)
对金属物体而言，不必使用易受干扰的电容式接近开关，而应选择电感式接近开关。
（3）磁性干簧管接近开关：干簧管是干式舌簧开关管的简称，它是一个充有惰性气体（如氮、氦等）的小型玻璃管，在管内封装两支用导磁材料制成的弹簧片，其触点部分镀金，当有磁铁靠近干簧管时，两弹簧片互相吸引而吸合，使触点接通，当磁场减弱到一定程度时，触点跳开。干簧管如果用电流控制，将干簧管放入空心线圈中，如图9-9所示。干簧管可用于水位控制、电梯的“平层”控制等。
（4）接近开关的特点：与机械开关相比，接近开关具有如下特点：
非接触检测，不影响被测物的运行工况；不产生机械磨损和疲劳损伤，工作寿命长；响应快，一般响应时间可达几毫秒或十几毫秒；采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作可靠性强；无触点、无火花、无噪声，所以适用于要求防爆的场合（防爆型）；输出信号大，易于与计算机或可编程序控制器（PLC）等接口连接；体积小，安装、调整方便。接近开关的缺点是触点容量较小，输出短路时易烧毁。
通用的接近开关一般有3根引出线端：电源（POWER）、0V（GND）和信号输出（OUT），电源一般是DC5V、12V和24V，而有的适用电压在DC5～30V，比如KOYO等。
图9-9 干簧管结构
（二）断路器
1.断路器
（1）断路器外形及功能：断路器是一种手动通断电器。是集控制和保护功能于一身的低压电器，它除能完成接通和分断电路外，还可以在发生短路、严重过载及欠电压等情况下对电路或电气设备进行保护。断路器外形如图9-10a所示，其内设有过电流脱扣机构、欠电压脱扣机构和过载脱扣机构，当线路严重过电流、电压低落和较长时间的过载，会自动跳闸，切断电源。
图9-10 断路器外形及使用符号
a）外形 b）使用符号
断路器在变频器电路中主要起隔离作用，控制总电路的通断，而不用于变频器的起动或停止。
（2）断路器的选择：选择断路器时应满足以下条件。
1）断路器的额定电压和额定电流不低于电路的额定电压和计算电流（计算电流是指在同一供电电路中有多台设备时，根据设备的台数和工作时间再乘以相关系数得出的电流值）。
2）热脱扣机构的整定电流与所控制电动机的额定电流或负载的额定电流一致。
3）断路器瞬时或短延时脱扣器整定电流应大于负载的尖峰电流。对于电动机保护电路，当动作时间大于0.02s时可按不低于1.35倍起动电流的原则确定；当动作时间小于0.02s时则应增加为不低于起动电流的1.7～2倍。
2.接触器 接触器是一种应用广泛的自动切换电器，它通过电磁力作用下吸合、反向弹簧力作用下释放来使触点闭合或分断，从而控制电路的接通与断开。
接触器分为直流和交流两大类，结构基本相同。下面以交流接触器为例，介绍接触器的组成和选用。
（1）结构与工作原理：图9-11所示为交流接触器外形和结构图，图9-12为接触器图形符号。
接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置和其他部分组成。电磁机构主要包括铁心、吸引线圈和衔铁等，铁心与吸引线圈固定不动，衔铁可以移动。其工作原理为：当电磁线圈通电，铁心吸引衔铁向下移动，将动合触点接通；当电磁线圈断电，铁心失去磁力，衔铁在反向弹簧的作用下复位，将动断触点闭合。
触点系统包括3对主触点和4对辅助触点。3对主触点接在主电路中，起接通和断开主电路的作用，允许通过较大的电流。辅助触点接在控制电路中，只允许通过小电流，可完成一定的控制要求（如自锁、互锁等）。辅助触点还分为动合和动断两种。当线圈未接通时，处在相互断开状态的触点叫动合触点（旧称常开触点），处在相互接触状态的触点叫动断触点（旧称常闭触点）。动合和动断触点是联动的：当线圈通电时，所有的动断触点分断，所有的动合触点闭合；当线圈断电后，在释放弹簧的作用下，所有的触点都恢复为原来状态。
在20A以上的交流接触器中通常设有陶瓷灭弧罩，它的作用是迅速切断触点分断时所产生的电弧，以免发生触点灼伤和熔焊。
（2）接触器的选择：交流接触器国内常用型号有CJ20、CJ24、CJX1、CJX2等。CJ20系列主要用于三相异步电动机的起动、停止等；CJ24系列主要用于冶金、矿山及起动设备上的绕线转子电动机的起动、停止和转子电阻电路的切换。在变频器电路中接触器容量的选择一般按变频器的容量选择即可。
图9-11 接触器外形和结构
1—电磁线圈端子 2—主触点接线端子 3—主触点 4—辅助触点 5—灭弧罩
图9-12 接触器图形符号
a）线圈 b）主触点 c）动合辅助触点 d）动断辅助触点
3.中间继电器中间继电器的结构和工作原理与接触器基本相同。与接触器比较，其体积小、动作灵敏、不需要灭弧装置。中间继电器的触点数量多，在电路中主要用作触点对数和容量的放大及转换。
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