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新型低压控制电器开关技术发展与国际标准化

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  目前,机械式开关设备的发展已相当成熟,低压电器的发展趋势是向着智能、环保、安全的方向发展。因此,IEC60947-5(低压开关设备和控制设备,控制电路电器和开关元件)系列产品标准又增添了新的产品技术内容,标准分别是IEC60947-5-8:使能开关和IEC60947-5-9:流速开关。目前此两项标准的新工作项目提案已在IEC/SC17B分技术委员内通过立项,SC17B的工作小组将按照IEC标准的制修的制修订程序开展此两项标准的制定工作,标准所涉及的两类新型控制类电器产品的技术要素如下:
1、使能开关
在各种工业场所(如机器人技术、工作母机、半导体设备)中对确保操作者安全的要求已大大提高,许多国际标准已涉及使用三位(OFF-ON-OFF)使能装置的要求。两位(OFF-ON)控制开关的结构要求和紧急制动装置已在IEC60947-5-1和IEC60947-5-5中规定,但没有标准来规定三位使能开关的要求。但自动化程度很高的系统中依然存在工人直接操作机器的情况。许多人工操作如安装、程序转换、故障查询、维修、清洁、维护等都需要操作人员置身于潜在的危险环境中,因此确保操作者的人身安全是非常重要的。
使能开关是一个附加手动操作的控制器件,它与起动控制和连接起动控制连同使用,允许机械可以运行。三位使能开关状态:在施力时在ON状态,释放时在OFF状态,当进一步紧握时也转换至OFF状态。在面临危险境地时,一个惊慌失措的操作人员无论是释放操作还是紧握操作能够终止遥控设备动作。

三位使能装置工作原理:
三位使能开关的转换状态是:当释放时开心处于OFF位置(位置1),当轻握开关时转换至ON位置(位置2),然后用力紧握转换至OFF位置(位置3)或释放转换至OFF位置(位置1),当紧握后释放,开关将从位置3直接返回位置1状态,而并不经过ON位置(位置2)。开关的机械机构要求开关在再次转换至ON位置(位置2)之前必须先返回至释放后的OFF位置(位置1)这样就确保了机器的内在安全性和预期再启动功能。

当操作人员释放或紧握开关时,使能装置必须无故障终止机器动作,因此这种装置必须预防如触头焊接不牢、短路等故障发生,一般使能装置必须具有对偶电路,以保持线路不被损坏,当其他线路发生故障时开关依然能够终止机器动作。使能装置还必须具有一个不均衡度检测电路,当检测到两电路之间的不均衡度时能够终止机器动作。

同时考虑到操作人员长时间操作遥控设备,精力过于集中,操纵力也许会时紧时松,在这种情况下,三位使能开关必须具有以下特征:
(1)在位置2(开关在ON状态)轻施力;
(2)开关在位置2转换至位置3时施力有明显不同。

从操作人员对危险情况的反应来讲,紧急制动开关和三位使能开关可一起使用。在危险情况下,操作人员可操作使能开关使机器停止动作,同时紧急制动开关也能为操作人员提供附加保护,以进一步确保机器动作可靠终止。因紧急制动开关仅在操作人员意识到停止机器后的一段时间内能够终止机器动作,三位使能开关即使在操作人员意识到停止机器的瞬间就能够使机器不动作。因此在自动操作盘上同时安装使能开关和紧急制动开关可大大提高操作者的人身安全。

2、流速开关
测量不同介质流速的开关主要用于加工业,随着这种产品的不同种类在市场上出现,制定本产品的标准化工业要求十分必要。
流速开关主要由流速传感器和半导体开关元件构成,它能够感应气体、液体或粒状固体等流质,如果流质的流速超过预定值,开关会改变其输出状态从而达到通断目的。此开关可以独立安装,内部配有半导体开关元件,连接至电路时其额定电压交流不超过250V(50/60Hz)、直流不超过300V。

此流速开关可以根据流速传感器的感应范围、流质的流向等进行调节,同时可以根据感应方式、结构形式、开关元件功能、输出类型和连接方式进行分类。结构方面的设计主要考虑材料、载流部件及其连接、接线端子等内容;性能方面的设计主要考虑开关工作条件、温升、介电性能、正常和非正常条件下的接通和分数断能力、限制短路电流及EMC性能等内容,以上两方面的内容部分参考IEC60947-1和IEC60947-5-2的规定,国内制造商可以参照国标GB/T14048.10-1999《低压开关设备和控制设备 控制电路电器和开关元件 第2部分 接近开关》(等同IEC60947-5-2)和GB/T14048.1-2000《低压开关设备和控制设备 第1部分 总则》(等效IEC60947-1)的规定自行设计。

以上两种开关均为控制电器范畴,使能开关是基于确保电器设备操作人员的人身安全的目的而提出的,可实施性较强;流速开关主要是满足国际加工业的需求应运而生,制定此两项产品标准有助于符合目前的标准化工业要求,也保障了低压开关设备和控制设备在安全规范的前提下发展,同时对我国低压电器行业也提供了类似产品的研发依据。

发表时间:2005年8月19日   中国中小企业信息网

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