交换机的类型

在本教程中，我们将学习什么是交换机，什么是不同类型的交换机，机械开关，电子交换机，它们的符号以及关于开关的更多事物。

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，没有它，就无法实现控制操作。开关可执行两种功能，即全ON(闭合其触点)或全OFF(断开其触点)。

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。

开关的另一个重要功能是改变电路中的电流流动。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。

交换机有许多应用，在各种各样的领域中发现，如房屋，汽车，工业，军事，航空航天等。在家庭和办公应用中，我们使用简单的摇臂开关打开和关闭电器，如灯，计算机，风扇等。在某些应用中，采用多路切换（如建筑接线），其中两个或更多个开关连接到控制例如，来自多个位置的电负载，例如双向开关。

开关的特点

在继续进一步并查看不同类型的交换机之前，让我们在交换机的特性上看到一些重要点。

• 开关的两个重要特征是它的磁极和投掷。一个极代表一个触点，一个抛代表一个触点对触点连接。极点数和投掷数用来描述一个开关。
• 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）。
• 如果极点或抛出的数量大于2，则通常直接使用该数量。例如，三极六个投掷开关通常表示为3p6t。
• 开关的另一个重要特征是它的动作，即它是瞬间动作还是锁存动作。瞬间开关(如按钮)用于瞬间接触(短时间或只要按钮被按下)。
• 手上的锁定开关，保持联系，直到它被迫进入另一个位置。

类型的开关

基本上，开关可以有两种类型。它们是:

• 机械的
• 电子的

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激活。

另一方面，电子开关不需要任何物理接触以控制电路。这些由半导体动作激活。

机械开关

机械开关可以基于诸如致动方法（手动，限制和工艺开关），触点数（单触点和多触点开关），极数和投掷数量（SPST，DPDT，SPDT，等），基于状态（瞬时和锁定的开关）等，操作和施工（按钮，拨动，旋转，操纵杆等）。

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。

单杆单掷开关（SPST）

• 这是由一个输入触点和一个输出触点组成的基本开关。
• 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。

单刀双掷开关(SPDT)

• 该开关有三个端子：一个是输入接触，其余两个是输出触点。
• 这意味着它包含两个ON位置和一个OFF位置。
• 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。
• 默认连接到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。

双刀单掷开关(DPST)

• 该开关由四个端子组成：两个输入触点和两个输出触点。
• 它表现得像两个单独的SPST配置，同时操作。
• 它只有一个ON位置，但它可以同时驱动两个触点，这样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。

双极双掷开关（DPDT）

• 这是一个双ON/OFF开关组成的两个ON位置。
• 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

• 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，这种压力是由某人的手指按下的按钮提供的。
• 此按钮返回其正常位置，一旦压力被移除。
• 内部弹簧机构操作这两个状态（按下和释放）按钮。
• 它由静触点和动触点两部分组成，静触点与待开关电路串联，动触点附有按钮。
• 按钮主要分为常开，常闭和双作用按钮，如上图所示。
• 双作用按钮一般用于控制两个电路。

拨动开关

• 通过机械手柄，杠杆或摇摆机构手动致动（或向上或向上推动拨动开关。这些通常用作光控制开关。
• 大多数这些开关都有两个或更多的杠杆位置，在SPDT, SPST, DPST和DPDT开关的版本。这些用于开关大电流(高达10a)，也可以用于开关小电流。
• 这些有不同的等级，尺寸和风格，并用于不同类型的应用程序。ON条件可以是它们的任何水平位置，但是，按照惯例，向下的是关闭或ON位置。

限位开关

• 一种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缓冲器类型的手臂组成。当这个缓冲器臂被驱动时，它导致开关触点改变位置。

浮子开关

• 浮子开关主要用于控制直流和交流电机泵根据液体或水在油箱或水池。
• 当浮子(或漂浮物)根据水箱中的水位向下或向上移动时，这个开关就被操作。
• 杆或链组件的这种浮动运动和配重的导致打开或关闭电触点。另一种形式的浮动开关是汞灯泡型开关，其不包括任何浮杆或链装置。
• 该灯泡包括汞触点，使得当液位上升或下降时，接触状态也会发生变化。
• 浮球开关符号如图所示。这些浮子开关可以是常开型或常闭型。

流量开关

• 这些主要用于检测通过管道或管道的液体或空气的流动。气流开关(或微动开关)是由快速动作构成的。
• 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。
• 上图显示了用于空气流量和液体流量的开关符号。开关上的旗帜符号表示感应液体流动或运动的桨叶。
• 这些开关又分为常开或常闭型配置。

压力开关

• 这些开关通常用于工业应用中，以感测液压系统和气动装置的压力。
• 根据测量压力的范围，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接点(可以是双极或单极接点)。
• 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

• 最常见的热感元件是根据热膨胀原理工作的双金属片。
• 双金属条是由两种不同的金属(具有不同的热膨胀率)制成，并相互结合。
• 当温度导致条带弯曲或包裹时，操作开关触点。操作温度开关的另一种方法是使用汞玻璃管。
• 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。

操纵杆交换机

• 操纵杆交换机是手动驱动的控制设备，主要用于便携式控制设备。
• 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。
• 这些用于建筑机械，电缆控制和起重机。操纵杆的符号如下所示。

旋转开关

• 这些用于将一行连接到许多行之一。
• 这些开关的例子是电力计量设备中的范围选择器，通信设备中的通道选择器和多波段无线电中的波段选择器。
• 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布置，例如单极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、工业和汽车市场上有不同类型的固态开关，其尺寸和等级不同。其中一些固态开关包括晶体管、可控硅、mosfet、可控硅和igbt。

双极晶体管

晶体管要么允许电流通过，要么像正常开关一样阻止电流。

在开关电路中，晶体管以截止模式操作，用于关闭或电流阻塞条件和饱和模式。晶体管的有源区域不用于切换应用。

当有足够的基极电流提供给NPN和PNP晶体管时，它们都被操作或接通。当一个小电流流过由驱动电路(连接在基极和发射极之间)提供的基极端，它导致晶体管打开集电极-发射极路径。

当底电流被移除并且基极电压降低到轻微的负值时，它被关闭。即使它利用小碱基电流，它也能够通过收集器发射器路径承载要高的电流。

电力二极管

二极管可以在其高阻抗状态和低阻抗状态之间进行切换操作。硅和锗等半导体材料被用于制造二极管。

通常，电力二极管使用硅构造以便在更高的电流和更高的结温处操作装置。这些通过将P和N型半导体材料连接在一起来形成PN结来构建。它有两个端子即阳极和阴极。

当阳极对阴极是正的，通过施加电压大于阈值水平，PN结是正向偏置和开始导电(如ON开关)。当阴极端相对于阳极为正时，PN结反向偏置，其阻塞电流(如OFF开关)。

场效应晶体管

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(场效应晶体管)是一种单极高频开关器件。它是电力电子应用中最常用的开关器件。它有三个端子，即漏极(输出)、源极(共)和门极(输入)。

它是一个电压控制装置，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，从而进一步决定了器件的ON和OFF状态。

mosfet可以是p通道或n通道器件。n通道MOSFET是调谐通过施加一个正V_GS关于来源（规定了v_GS应该大于阈值电压）。

p通道MOSFET的工作方式类似于n通道MOSFET，但它使用的电压极性相反。两个V_GS和V._DD.对于p通道MOSFET开关源是负的。

IGBT.

IGBT（绝缘栅双极晶体管）组合了双极连接功率晶体管和功率MOSFET的若干优点。与MOSFET一样，它是一个电压控制的装置，并且在状态电压下降（小于MOSFET和更靠近功率晶体管的电压控制装置）。

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。

与MOSFET类似，IGBT可以通过在栅极和发射极之间施加一个正电压(大于阈值电压)来开启。IGBT可以通过降低栅极-发射极的电压到零来关闭。在大多数情况下，它需要一个负电压来减少关断损耗和安全地关断IGBT。

可控硅

可控硅整流器(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。

通过控制其栅极输入和阳极和阴极端子的偏置条件，可控硅被打开和关闭。SCR由4层P、N交替层组成，每层的边界形成J1、J2、J3结。

双向可控硅

双向可控硅(或Tri.颂歌交流)开关是一种双向开关器件，它是两个背靠背可控硅连接一个栅极端子的等效电路。

其在电压波形的正和负峰值中控制交流电源的能力通常使这些器件用于电动机速度控制器，轻型调光器，压力控制系统，电机驱动器和其他AC控制设备。

双向开关二极管

一个双向开关二极管(或迪颂歌交流开关）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。

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

一个矩形脉冲断开(门关闭晶闸管)是一种双极半导体开关器件。它有三个端子:阳极、阴极和栅极。顾名思义，这种开关设备能够通过栅极终端关闭。

通过施加小的正栅电流来打开GTO，该电流触发导电模式。它可以通过负脉冲关闭到门。GTO符号由门终端上的双箭头组成，该栅极终端上表示通过门终端的电流的双向流。

结论

交换机的简单教程，不同类型的开关，开关，机械开关，电子开关，所有开关的电路符号以及用于重要开关的示例电路（或连接）。