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低压电器的电磁机构和执行机构

  低压电器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。本章主要通过介绍电气控制领域中常用低压电器的工作原理、用途、型号、规格及符号等知识,使大家学会正确选择和合理使用常用电器的基本方法,为后继章节的学习打下基础。

  电磁式低压电器在电气控制线路中使用量大,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。本节主要介绍这几部分的结构和工作原理。

  一、电磁机构的组成及工作原理

  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,完成通断电路的控制作用(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)。

  电磁机构的结构形式:按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式。

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

  1、交流电磁铁的分磁环

  分磁环(也称短路环):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.

  短路环工作原理: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。

  2、吸引线圈

  吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。按通入电流种类的不同,分为直流线圈和交流线圈两种。

  对于直流电磁铁,因其铁心不发热,只有线圈发热,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。

  二、触头系统

  触头的作用:接通或分断电路。要求触头具有良好的接触性能和导电性能,电流容量较小的电器,其触点通常采用银质材料。

  触头的分类:

  按结构形式可分为桥型触头和指型触头。

  按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种。

  三、灭弧系统

  电弧的概念:电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象,产生高温并发出强光,将触头烧损,并使电路的切断时间延长,严重时会引起火灾或其他事故,因此,在电器中应采取适当措施熄灭电弧。

  备注:在大气中开断电路时,如果被开断电路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路时,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。

  电弧的危害:

  1.延长了切断故障的时间;

  2.高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏;

  3.形成飞弧造成电源短路事故。

  电弧的产生:各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。触点接通电路时,存在接触电阻,引起触点升温;触点分断电路时,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。

  灭弧的措施:吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。

  常用灭弧方法:电动力灭弧、磁吹灭弧、窄缝灭弧和栅片灭弧。


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