電磁結構與原理

1、2.1.2 2.1.2 電磁式電器電磁式電器 電磁式電器在低壓電器中占有十分重要的地位，在電氣控制系統(tǒng)中應用最為普遍。如接觸器、自動空氣開關（斷路器）、電磁式繼電器等。但它們的工作原理基本上相同。就其結構而言主要由電磁機構和執(zhí)行機構所組成，電磁機構按其電源種類可分為交流和直流兩種，執(zhí)行機構則可分為觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置兩部分。 1鐵心 2銜鐵 3吸引線圈 圖2-1 電磁機構幾種結構形式 （1）電磁機構 電磁機構由線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動鐵心）等部分組成。從常用鐵心的銜鐵運動形式上看，其結構形式大致可分為拍合式和直動式兩大類，如圖2-1所示。圖2-1a為銜鐵沿棱角轉動的拍合式鐵心，其鐵心材料由

2、電工硅鋼片制成，它廣泛用于直流電器中；圖2-1b為銜鐵沿軸轉動的拍合式鐵心，鐵心形狀有E形和U形兩種，其鐵心材料由電工硅鋼片疊成，多用于觸頭容量較大的交流電器中；圖2-1c為銜鐵直線運動的雙E形直動式鐵心，它也是由硅鋼片疊壓而成，也分為交、直流兩大類。 （2）作用原理 其作用原理：當線圈中有工作電流通過時，電磁吸力克服彈簧的反作用力，使得銜鐵與鐵心閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。在交流電流產(chǎn)生的交變磁場中，為避免因磁通過零點造成銜鐵的抖動，需要在交流電器鐵心的端部開槽，嵌入一銅短路環(huán)，使環(huán)內感應電流產(chǎn)生的磁通與環(huán)外磁通不同時過零，使電磁吸力F總是大于彈簧的反作用力，因而可以消除交流鐵心的抖

3、動。 2.1.3 2.1.3 電器的觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置電器的觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置2.1.3.1 電器的觸頭系統(tǒng) 在工作過程中可以分開與閉合的電接觸稱為可分合接觸，又稱為觸頭，觸頭是成對的，一為動觸頭，一為靜觸頭。觸頭有時又包含主觸頭、副觸頭和弧觸頭。 觸頭的作用是接通或分斷電路，因此要求觸頭要具有良好的接觸性能，電流容量較小的電器（如接觸器、繼電器）常采用銀質材料作觸頭，這是因為銀的氧化膜的電阻率與純銀相似，可以避免表面氧化膜電阻率增加而造成接觸不良。 觸頭的結構有橋式和指式兩類。圖2-2a所示是兩個點接觸的橋式觸頭，圖2-2b是兩個面接觸的橋式觸頭。兩個觸頭串于同一電路中，電路的接通與斷開由兩

4、個觸點共同完成，點接觸形式適用于電流不強且觸頭壓力小的場合；面接觸形式適用于電流較強的場合。圖2-2c所示是為指形觸頭，其接觸區(qū)為一直線，觸頭接通或分斷時產(chǎn)生滾動摩擦，以利于去掉氧化膜，故其觸頭可以用紫銅制造，特別適合于觸頭分合次數(shù)多、電流大的場合。 圖2-2 觸頭的結構的型式 2.1.3.2 滅弧系統(tǒng) 觸頭在分斷電流的瞬間，在觸頭間的氣隙中就會產(chǎn)生電弧，電弧的溫度很高，能將觸頭燒損，并可能造成其它事故，因此，應采用適當措施迅速熄滅電弧。 熄滅電弧的主要措施有：迅速增加電弧長度（拉長電?。?，使得單位長度內維持電弧燃燒的電場強度不夠而使電弧熄滅。使電弧與流體介質或固體介質相接觸，加強冷卻和去游離

5、作用，使電弧加快熄滅。電弧有直流電弧和交流電弧兩類，交流電流有自然過零點，故其電弧較容易熄滅。低壓控制電器常用的滅弧方法有以下幾種： （1）速拉滅弧法 通過機械裝置將電弧迅速拉長，從而加快電弧的熄滅。這種滅弧方法是開關電器中普遍采用的最基本的一種滅弧方法。 （2）冷卻滅弧法 降低電弧的溫度，可使電弧中的熱游離減弱，正負離子的復合增加，有助于電弧迅速熄滅。 （3）磁吹滅弧法 利用永久磁鐵或電磁鐵產(chǎn)生的磁場對電流的作用力來拉長電??；或者利用氣流使電弧拉長和冷卻被熄滅。 （4）窄縫滅弧法 這種滅弧方法是利用滅弧罩的窄縫來實現(xiàn)的。滅弧罩內有一條縱縫，縫的下部寬些上部窄些。當觸頭斷開時，電弧在電動力的作

6、用下進入縫內，窄縫可將電弧弧柱直徑壓縮，使電弧同縫壁緊密接觸，加強冷卻和去游離作用，使電弧熄滅加快。 （5）金屬柵片滅弧法 利用柵片對電弧的吸引作用及磁吹線圈的作用將電弧引入柵片中，柵片將電弧分割成許多串聯(lián)的短弧。這樣每兩片滅弧柵片可以看作一對電極，使整個滅弧柵的絕緣強度大大加強。而每個柵片間的電壓不足以達到電弧燃燒電壓，同時吸收電弧熱量，使電弧迅速冷卻，所以電弧進入滅弧柵片后就很快地熄滅。如圖2-3所示。 2-3 柵片滅弧示意圖 （1）電磁機構 電磁機構由鐵心、線圈和銜鐵等組成，其作用是產(chǎn)生電磁力，通過傳動機構來通斷主、輔觸頭。當操作線圈斷電或電壓顯著下降時，銜鐵在重力和彈簧力作用下跳閘，主觸點切斷主電路；當其線圈通電時動作，銜鐵被吸合，主觸頭及常開輔助觸點閉合。交流接觸器的電磁鐵常采用單U形轉動式、雙E形直動式和雙U形直動式等。 （2）觸頭系統(tǒng) 觸頭系統(tǒng)是接觸器的執(zhí)行元件，起分斷和閉合電路的作用，有雙斷點橋式觸頭和單斷點指形觸頭兩類。其優(yōu)缺點在前面已作分析。從提高接觸器的機械壽命和電壽命出發(fā)，采用雙斷點觸頭比單斷點觸頭有利，對交流接觸器更是如此。目前交流接觸器的觸頭形式趨向于雙斷點觸頭，但在額定電流大的接觸器中，常采用單斷點觸頭。 （3）滅弧裝置 滅弧裝置因電流等級而異。有絕緣材料滅弧罩、多縱縫滅弧室、柵片滅弧室、串聯(lián)磁吹和真空滅弧室等。 交流接觸