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低压电器的电磁结构与执行机构电磁低压电器原理


2018-12-20 8:11:00

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  是电力拖动控制系统、低压供配电系统的基本组成元件,其性能的优劣直接影响系统的可靠性、先进性和经济性,是电气控制技术的基础。电磁式在电气控制线中使用量大,类型多,但其工作原理和结构基本相同,大都由触头、灭弧装置和电磁机构三个主要部分组成。

  电磁机构的作用:是将电磁能转换成机械能并带动触点的闭合或断开,完成通断电的控制作用(即通过产生的电磁吸力带动触头动作)。

  电磁机构的组成:吸引线圈、铁心(静铁心)和衔铁(动铁心)。电磁机构一般由铁芯、衔铁及线圈等几部分组成。按通过线圈的电流种类分有交流电磁机构和直流电磁机构;按电磁机构的形状分有E形和U形两种;按衔铁的运动形式分有拍合式和直动式两大类。

  电磁机构的工作原理:线圈通入电流,产生,经铁心、衔铁和气隙形成回,产生电磁力,将衔铁吸向铁心。

  如图1-1所示。图1-1(a)为衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯,图1-1(b)为衔铁沿轴转动的拍合式铁芯,图1-1(c)为衔铁直线运动的双E形直动式铁芯。

  交流电磁机构和直流电磁机构的铁芯(衔铁)有所不同,直流电磁机构的铁芯为整体结构,以增加磁导率和增强散热;交流电磁机构的铁芯采用硅钢片叠制而成,目的是减少在铁芯中产生的涡流,使铁芯发热。此外交流电磁机构的铁芯有短环,以防止电流过零时(滞后90)电磁吸力不足使衔铁振动。

  原理:当线圈中有工作电流通过时,通电线圈产生,于是电磁吸力克服弹簧的反作用力使得衔铁与铁芯闭合,由连接机构带动相应的触头动作。

  作用:将电磁机构中线圈中的电流转换成电磁力,带动触头动作,完成通断电的控制作用,将电磁能转换成机械能。

  对于直流电磁铁,因其铁心不发热,只圈发热,所以直流电磁铁的电磁线圈做成高而薄的瘦长型而不设线圈骨架,使线圈与铁心直接接触易于散热。

  对于交流电磁铁,因其铁心存在磁滞和涡流损耗,这样线圈和铁心都发热,所以交流电磁铁的电磁线圈设有骨架,使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型,这样做有利于铁心和线圈的散热。

  分磁环(也称短环):对单相交流电磁机构,一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环,以便改善工作状况。

  短环工作原理:电磁机构的磁通是交变的,而电磁吸力与磁通的平方成正比,当磁通为零时,吸力也为零,这时衔铁在弹簧反力作用下被拉开,磁通大于零后,吸力增大,当吸力大于反力时,衔铁又吸合,衔铁会产生强烈的振动和噪声。振动会使电器寿命缩短。所以为了消除振动,单相交流电磁机构必须加装分磁环。

  (1)按其接触形式分:按其接触形式分为点接触、线(a)为点接触的桥式触头,图1-2(b)为面接触的桥式触头,图1-2(c)为线接触的指形触头。点接触允许通过的电流较小,面接触和线接触允许通过的电流较大。

  (2)按控制的电分:按控制的电分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电,允许通过较大的电流。辅助触头用于接通或断开控制电,只允许通过较小的电流。

  (3)按原始状态分:按原始状态分为常开触头和常闭触头。当线圈不带电时,动、静触头是分开的称为常开触头;当线圈不带电时,动、静触头是闭合的称为常闭触头。

  备注:在大气中开断电时,如果被开断电的电流超过某一数值(根据触头材科的不同其值在0.25-1A间),开断后加在触头间隙(或称弧隙)两端电压超过某一数值(根据触头材料的不同其值在12-20V间)时,则触头间隙中就会产生电弧。

  电弧的产生:开关电器切断电流电时,触头间电压大于10V,电流超过80mA时,触头间会产生蓝色的光柱,即电弧。电弧产生高温并有强光,可将触头烧损,并使电的切断时间延长,严重时可引起事故或火灾。

  电弧的产生:各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电的。(版权所有)触点接通电时,存在接触电阻,引起触点升温;触点分断电时,由于热电子发射和强电场的作用使气体游离,从而在分断瞬间产生电弧。

  (2)磁吹灭弧:在一个与触头的磁吹线圈产生的磁力作用下,电弧被拉长且被吹入由固体介质构成的灭弧罩内,电弧被冷却熄灭。

  (3)窄缝灭弧:在电弧形成的、电场力的作用下,将电弧拉长进入灭弧罩的窄缝中,使其分成数段并迅速熄灭,如图1-3所示,该方式主要用于交流接触器中。

  (4)栅片灭弧:当触头分开时,产生的电弧在电场力的作用下被推入一组金属栅片而被分成数段,彼此绝缘的金属片相当电极,因而就有许多极压降,对交流电弧来说,在电弧过零时使电弧无法维持而熄灭,如图1-4所示,交流电器常用栅片灭弧。

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