开关类控制元件触点的分析

广西机电职业技术学院 覃勇崎 张 联

开关类控制元件触点的分析

广西机电职业技术学院 覃勇崎 张 联

分析开关类电器元件触点的工作特性，分析控制电路中触点工作形式对电路的影响，提出问题的解决方法，有现实意义。

触点工作特性；触点时间竞争

0 前言

工程应用当中，金属切削设备的车铣刨磨机床、建筑工程设备、热处理电阻炉等众多设备的电气控制电路常常用到电磁继电器、按钮、行程开关等有触点的低压电器，按一定的要求组成设备的电气控制系统。这些器件常直接针对设备的负载被控对象进行开关操作。根据多年的实际工作应用，感到触点的工作特性对电路有直接的影响，如不予以关注，有时电路系统并不能按预定的要求实现其功能。本文拟用几个实例对触点的影响进行分析。

1 电器元件的类别和触点工作特性

常用的带触点的低压电器有几大类：（1）是通过电磁力使得触点状态发生改变的电器（接触器、电磁继电器等）；（2）是通过物理信号产生机械力使得触点状态发生改变的电器（热继电器、压力继电器、速度继电器、时间继电器等）；（3）是通过碰压使得触点状态发生改变的电器（按钮、行程开关等）。

1.1 电磁类继电器的工作原理

我们知道电磁类继电器主要由线圈铁芯构成的电磁系统和触点组成（图1）；只要线圈通入足够的电流，就会使静铁芯吸引动铁芯（衔铁）克服弹簧的作用力吸合；带动动触点运动，使得原来闭合状态的常闭触点断开，使得原来断开状态的常开触点闭合。常闭、常开触点在状态的转换过程中，由于动触点行程的客观因素存在，常闭、常开触点转换时，触点的状态并不是同时发生的，总有一定的时间差，无论是电磁继电器的线圈通电吸合过程，还是已经通电的电磁继电器断电的释放过程，常闭、常开触点的转换都遵循“先断后合”这样的规律。

1.2 主令电器触点特性

图1 电磁式继电器工作原理示意图

对于主令电器-按钮来说，是通过人的操作而使得其常闭、常开触点状态发生改变的。但市场上的按钮有两种，一种是瞬动型，常闭、常开触点状态转换很快；另一种是缓动型，常闭、常开触点状态转换用时较长，明显缓慢。

图2 按钮开关原理示意图

2 电路中触点应用分析

由开关类电器元器件构成电气控制电路时，有时会发生触点的时间竞争现象，严重时，电路不能实现控制功能。元件多的电路系统，并且元件之间的关联紧密时尤其容易发生触点的时间竞争现象，使用时一定要设法消除影响。

【例1】图3所示为三相电动机点动与连续控制电路。

图4 自动循环工作控制电路

图3 三相电动机点动与连续控制电路

该电路中，SB1为停止按钮，SB2为连续工作按钮，SB3为点动调整按钮。KM接触器在控制电路中有一对辅助常开触点与SB3的常闭触点串联后与按钮SB2、SB3的常开触点并联，这是一对自锁触点，自锁触点的两端至按钮常开两端之间的线路称为自锁线，自锁线任意一端断开，自锁都将不能维持。

当按下SB2按钮时，KM线圈得电，辅助常开触点闭合-自锁，KM线圈持续得电，主触点持续闭合，所以三相电动机连续运转。

当按下SB3时，根据触点转换的“先断后合”原则，可以看出，SB3的常闭触点首先断开，切断了自锁线，然后SB3的常开触点才闭合，KM线圈得电，三相电动机得电运转；松开SB3时，同样根据触点转换的“先断后合”原则，SB3的常开触点先由被压闭合的状态转为断开的状态，SB3的常闭触点才由被压断开的状态转为接通的状态，只要时间充分，能保证KM线圈失电后，KM自锁触点在SB3的常闭触点恢复前断开，就可以用SB3实现点动控制功能。在这里，SB3触点和KM触点存在时间竞争，如果争不过，电路无法实现预定功能。

因此，瞬动型的按钮由于触点状态转换太快，没有足够的时间让KM完全断开，所以不能用作SB3按钮，图1电路SB3按钮必须是是缓动型的按钮才能实现，否则就要改进电路，增加继电器来消除触点的时间竞争。

【例2】图4为自动循环工作控制电路，用继电器逻辑电路设计实现。图中，KA5实现整个电路的失压欠压保护功能，KT、KA0构成脉冲信号源；KA1~KA3构成循环逻辑阵列；EL1~EL3为由KA1~KA3控制的组合逻辑负载电路。

可以分析出KT、KA0构成的脉冲信号源，由KA0输出，KA0的工作时间很短，只有KT、KA0两个电器的释放时间：按下SB2，KA5自锁，3号线得电，KT得电---延时---KA0得电---KT释放---KA0失电……不断循环。

因为KT两对触点分别为通电延时断开的常闭触点、通电延时闭合的常开触点，也同样遵循触点转换的“先断后合”原则，如果KT线圈工作时间很短，KT时间到达时常闭触点瞬间断开KT线圈，KT线圈将很快恢复到下一次的计时状态，KA0还来不及充分吸合，电源又断了，KA0将无法输出脉冲，系统也就无法正常工作。为此选用工作时间较长的空气阻尼式时间继电器，电路可以工作，但也并不可靠。

对图4电路进行改进，选用两个时间继电器相互协调工作，调试出稳定的工作脉冲。改进后的电路如图3所示。

图5中，KT1、KT2、KA0构成的脉冲信号源，可以分析出，3号线通电后，KT1先计时---时间到---KA0得电---KT2得电---KT2延时---时间到---KT1释放---KA0释放---KT2释放---KT1计时……进入循环，KA0得到稳定的脉冲信号。

由于加入了KT2，消除了仅有KT1、KA0构成电路时产生的时间竞争，所以电路的工作是稳定的。

图6为KT1、KT2、KA0构成的脉冲信号源时序图

图5 消除了时间竞争的自动循环控制电路

图6 KT1、KT2、KA0构成的脉冲信号源时序图

改进后的图5自动循环工作控制电路，对选用何种时间继电器的类型没有要求，并且脉冲宽度可调，电路设计合理可靠。

由这些例子可以看出，电器元件的触点工作状态对电路有很大的影响，决不可忽视。有的控制电路，由于工作年限长了，电器元件的弹簧，触点等发生了金属疲劳，软化或杂质污染等现象，使得电器元件触点的状态发生了改变，改变了电器元件响应的时间差，就有可能造成触点时间竞争，使得系统无法正常工作。故，电气控制系统在设计时一定要注意该问题，另外在运行久的设备，也要时常检查元器件的运行状态，及时发现有缺陷的元件，予以修整或更换，保证系统的正常运行。

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