固态继电器作为电子开关,其通断无机械接触部件,较普通电磁继电器工作可靠、开关速度快、无噪声与火化,加上控制电流小,能与一般的CMOS电路兼容。因此,在日常的电子制作与电子产品的开发中,多用固态继电器代替普通的电磁继电器。固态继电器一般由输入恒流控制部分、光电耦合器隔离部分及输出功率开关部分组成。当然,在已知输入电压变化范围不大时,我们可以将恒流部分省略掉。根据实际应用中负载供电电源是交流还是直流,在制作时可选用不同类型的光电耦合器及功率开关元件。在供电电源为直流时,光电耦合器可以选用4N系列(受光器件为光敏三极管),功率开关元件用晶体三极管或达林顿复合管;供电电源为交流时,光电耦合器可选用MOC306x系列(受光器件可看作光控的双向触发二极管),功率开关元件用单向晶闸管或双向晶闸管。
工作原理
图1为交流固态继电器的原理图。由R1、R2、VT1、VT2构成恒流电路,保证控制电压大范围内变动时,光电耦合器可靠地工作。控制端加上电压时,电流流过R1使VT2导通,则VT1也导通,VT1发射极与基极间电压保持在0.6V左右,即R2两端电压约为0.6V,所以流过R2的电流为0.6/R2,则流过光电耦合器的电流也为0.6/R2,基本不随控制电压的变化而变化。实测得,在R1=47Ω,控制电压在3~30V之间变化时,VT2的集电极电流维持在11mA左右,变化量不超过±1mA。光电耦合器实现了以光为介质的信号传输,使输入/输出端可靠隔离,隔离带耐压1kV以上。功率开关选用双向晶闸管,R3为触发限流电阻,R4与C串联用来吸收瞬间的高电压。
元器件选择
恒流部分按图中的参数选取元件,均无特殊要求。图1中的光电耦合器分别选用了4N25与MOC3063等便于购买的型号。这两种光耦均采用双列直插六脚封装,外形如图2所示,图1中标注了内部结构对应的引脚排列。功率三极管或晶闸管的选取决定了固态继电器的带负载能力,图1中T选用BT136、BCR3AM时,负载电流大为3A;选用BCR10AM时,大电流为10A。若负载电流小于1A,T可用MAC97A6等型号的小管,这将使制成的成品体积大大减小。如果负载电流较大,必要时需要给VT4和T加装一定大小的散热器。在负载电源为220V时,C的耐压值不小于400V。笔者用的是彩电开关电源用的耐压1kV的安规电容。
制作步骤
整个电路十分简单,可以在一小块多孔板上完成制作。制作时要注意输入端与输出端要尽量远离,特别是用于负载电源为交流220V时。笔者按图1电路焊好的小板如题图所示,大小为30mm(长)×18mm(宽)×20mm(高)。留出了输入/输出端4个引脚。为了便于区分,输入端采用了较细的引线,且正极留得较长;输出端采用较粗的引线,且两根一样长,见图3。这样无需任何标示便可以根据引线对引脚排列一目了然。焊好的小板经测试无误后可以用热熔胶将其封成一个整体,或者用大小适当的绝缘外壳装起来。制作好的固态继电器便可以在电路中取代电磁继电器使用了。这种固态继电器的工作下限电压低于3V,上限电压高于30V,因此通用性很强。在本刊2008年第4期《DIY声控流水彩灯》中,将10个发光二极管换成这种固态继电器来控制10组白炽彩灯(当然,此时完全可以将恒流部分省略),应该有不错的效果。
在建筑电气安装工程中,配电箱和配电柜的安装虽然仅仅占了整个建筑工程的很小一部分,然而它却是整个建筑的动力。配电箱的用途如同人的心脏一般重要,建筑工程中通过它来将电气能源分配、保护和传送到各个使用点,从而确保整个项目得到安全运转,其安装质量的好坏,以及接线是否整齐和牢固,直接影响整个分部工程的质量,终影响到工程的功能使用与电力安全。
1、配电箱的安装
1.1 施工准备
1.1.1 施工作业条件
随土建结构预留好暗装配电箱的安装位置;预埋铁架或螺栓时,墙体结构应弹出施工水平线;安装配电箱盘面时,抹灰、喷浆及油漆应全部完成。
1.1.2 材料要求
(1)铁制配电箱:箱体应有一定的机械强度,周边平整无损伤,油漆无脱落,二层底板厚度不小于1.5mm,但不得采用阻燃型塑料板做二层底板,箱内各种器具应安装牢固,导线排列整齐,压接牢固、应为两部定点厂产品,并有产品合格证。
(2)塑料配电箱:箱体应有一定的机械强度。周边平整无损伤,塑料二层底板厚度不应小于5mm,并有产品合格证。
(3)木制配电箱:应刷防腐、防火涂料,木制板盘面的厚度不应小于20mm。
(4)镀锌材料有角钢、扁铁、铁皮、机螺丝、木螺丝、螺栓、垫圈、圆钉等。
(5)绝缘导线:导线的型号规格必须符合设计要求,并有产品合格证。
(6)其它材料:电器仪表,熔丝(或熔片)、端子板、绝缘嘴、铝套管、卡片框、软塑料管、木砖射钉、塑料带、黑胶布、防锈漆、灰油漆、焊锡、焊剂、电焊条(或电石、氧气)、水泥、砂子。建设工程教育网
1.2 施工操作工艺
1.2.1 配电箱的安装要求
(1)配电箱应安装在安全、干燥、易操作的场所。配电箱安装时,其底口距地一般为1.5m;明装时底口距地1.2m;明装电度表板底口距地不得小于1.8m。在同一建筑物内,同类盘的高度应一致,允许偏差为10mm。
(2)安装配电箱所需的木砖及铁件等均应预埋。挂式配电箱应采用金属膨胀螺栓固定。铁制配电箱均需先刷一遍防锈漆,再刷灰油漆二道。
(3)配电箱配线排列整齐,并绑扎成束,在活动部位应固定。
(4)配电箱的盘面上安装的各种刀闸和自动开关,当处于断路状态时,刀片可动部分均不应带电(特殊情况除外)。垂直装设的刀闸和熔断器等电器上端接电源,下端接负荷。横装者左侧(面对盘面)接电源,右侧接负荷。配电箱上的电源指示灯,其电源应接至总开关的外侧,并应装单独熔断器(电源侧)。盘面闸具位置应与支路相对应,其下面应装设卡片框,标明路别及容量。
(5)照明配电箱(板)应安装牢固,平正,其垂直偏差不应大于3mm;安装时,照明配电箱(板)四周应无空隙,其面板四周边缘应紧贴墙面,箱体与建筑物,构筑物接触部分应涂防腐漆。 1.2.2 配电箱位置的确定
根据设计要求找出配电精位置,并按照箱的外形尺寸进行弹线定位;弹线定位的目的是对有预埋木砖或铁件的情况,可以更准确的找出预埋件,或者可以找出金属胀管螺栓的位置。
通常配电箱的设置应根据设计图样要求确定,或者依照上面的弹线定位法,当设计图样无明确要求时,一般按以下原则确定:(1)配电箱应安装在靠近电源的进口处,以使电源进户线尽量短些,并应在尽量接近负荷中心的位置上,配电箱的供电半径一般为30m左右;(2)配电箱应装在清洁、干燥、明亮、不宜受损、不易受振、物腐蚀性气体及便于抄表、维护和操作的地方;(3)配电箱不宜设在建筑物的纵横墙交接处,建筑物外墙内侧,楼梯踏步的侧墙上,散热器的上方,水池或水门的上、下侧。如果必须安装在水池、水门的两侧时,其垂直距离应保持在1m以上,水平距离不得小于0.7m。
1.2.3 配电箱的固定
(1)铁架固定配电箱
将角钢调直,量好尺寸,画好锯口线,锯断煨弯,钻孔位,焊接。煨弯时用方尺找正,再用电(气)焊,将对口缝焊牢,并将埋注端做成燕尾,然后除锈,刷防锈漆。再按照标高用水泥砂浆将铁架燕尾端埋注牢固,埋入时要注意铁架的平直程度和孔间距离,应用线坠和水平尺测量准确后再稳往铁架。待水泥砂浆凝固后方可进行配电箱的安装。
(2)金属膨胀螺栓固定配电箱
采用金属膨胀螺栓可在混凝土墙或砖墙上固定配电箱。其方法是根据第15.4.2条弹线定位的要求找出准确的固定点位置,用电钻或冲击钻在固定点位置钻孔,其孔径应刚好将金属膨胀螺栓的胀管部分埋入墙内,且孔洞应平直不得歪斜。
1.2.4 配电箱的加工
配电箱盘面可采用厚塑料板、包铁皮的木板或钢板。以采用钢板做盘面为例,将钢板按尺寸用方尺量好,画好切割线后进行切割。切割后用扁锉将棱角锉平。盘面的组装配线如下:
(1)实物排列:将盘面板放平,再将全部电具、仪表置于其上,进行实物排列。对照设计图及电具、仪表的规格和数量,选择佳位置使之符合间距要求,并保证操作维修方便及外型美观。
(2)加工:位置确定后,用方尺找正,画出水平线,分均孔距。然后撤去电具、仪表,进行钻孔(孔径应与绝缘嘴吻合)。钻孔后除锈,刷防锈漆及灰油漆。
(3)固定电具:油漆干后装上绝缘嘴,并将全部电具、仪表摆平、找正,用螺丝固定牢固。
(4)电盘配线;根据电具、仪表的规格、容量和位置,选好导线的截面和长度,加以剪断进行组配。盘后导线应排列整齐,绑扎成束。压头时,将导线留出适当余量,削出线芯,逐个压牢。但是多股线需用压线端子。如立式盘,开孔后应首先固定盘面板,然后再进行配线。
2、配电箱的接线
接线施工时,需要依照美观大方的原则进行:先将每个配电回路的三根导线头,用标签注明其名称、用途;接着把导线理顺、拉直,不得呈现弯弯曲曲的现象;然后进行分组、分层次走线,将零线、火线、地线分别集中;再按横平竖直的原则走线到零线排、分开关、地线排;量好到接线位置的长度,剪断导线,剥去接线位置的绝缘皮,后把导线的导体部分插入到接线位置,压紧,但不要压到绝缘皮,不能裸露导体;注意接线时,一个压线孔只压一根线,不得一孔压多线。
3、配电箱的质量和成品保护
3.1 成品保护
配电箱(盘)安装后,应采取成品保护措施,避免碰坏、弄脏电具、仪表。安装箱(盘)面板时(或贴脸),应注意保持墙面整洁。土建二次喷浆时,注意不要污染配电箱(盘)。
3.2 质量保护措施
(1)配电箱(盘)的标高或垂直度超出允许偏差,是由于测量定位不准确或者是地面高低不平造成的,应及时进行修正。
(2)在安装铁架之前未进行调直找正,或安装时固定点位置偏移造成的铁架不方正,应用吊线重新找正后再进行固定。
(3)盘面电具、仪表不牢固、平正或间距不均,压头不牢、压头伤线芯,多股导线压头未装压线端子。闸具下方未装卡片框。螺丝不紧的应拧紧,间距应按要求调整均匀,找平整。伤线芯的部分应剪掉重接,多股线应装上压线端子,卡片框应补装。
(4)配电箱(盘)缺零部件,如合页、锁、螺丝等,应配齐各种安装所需零部件。配电箱体周边、箱底、管进箱处、缝隙过大、空鼓严重、应用水泥砂浆将空鼓处填实抹平。
(5)木箱外侧无防腐,内壁粗糙木箱内部应修理平整,内外做防腐处理,并应考虑防火措施。铁箱内壁焊点锈蚀,应补刷防锈漆。铁箱不得用电(汽)焊进行开孔,应采用开孔器进行开孔。
(6)配电箱内二层板与进、出线配管位置处理不当,造成配线排列不整齐,在安装配电箱时应考虑进出线配管管口位置应设置在二层板后面。
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