l李学红电器培训课件

二、影响接触电阻的因素 影响接触电阻的因素有接触压力、触头材料、触头温度、触 头表面情况、接触形式及化学腐蚀等。 1．接触压力的影响 接触压力对接触电阻的影响最大，当接触压力很小时，接触 压力微小的变化都会使接触电阻值产生很大的波动。 2．触头材料的影响 触头材料对接触电阻的影响主要决定于触头材料的电阻系数、 材料的抗压强度、材料的化学性能等。 3．触头温度的影响 触头的接触电阻与它本身的金属电阻一样，也受温度的影响， 随着触头温度的升高，接触电阻增加。 4．触头表面情况的影响
《城市轨道交通车辆电器》 电子教案
第一章 车辆电器基础知识
第一节 概述 一、电器的定义 凡事用来对电能的产生、输送和控制、开关、保护与调节作用的电工设备。 二、车辆电器的基本结构 包括三部分1.感应结构2.执行机构3.灭弧机构 三、车辆电器的分类 1.按电路分(1)主电路电器(2)辅助电路电器(3)控制电路电器 2.按用途分(1)控制电器(2)保护电器(3)检测电器(4)受流器 3.按传动方式分(1)手动电器(2)电空传动电器(3)电磁传动电器 4.按执行机构分(1)有触点电器(2)无触点电器 5.按电压和特点分(1)高压开关电器(2)低压开关电器(3)自动电磁元件 6.按电流种类分(1) 直流电器(2)交流电器 四、电器的主要技术参数 (1) 额定电压(2)额定电流(3)额定发热电流(4)额定持续电流(5) 机械寿命(6)电器寿命
五、车辆电器面临的主要问题及解决方案 1.振动问题2.工作环境问题3.操作频率问题4.空间安装位置问题
复习与思考
1．电器基本结构包括哪三部分？ 2．电器如何分类？ 3．电器的主要参数有哪些？ 4．对地铁车辆电器的基本要求？
第二节 电器的发热及冷却
一、概 述
温升 电器温度升高后，其本身温度与周围环境温度之差， 称为温升。 极限温升 因为电器的工作环境直接影响电器的散热过程。我 国国家标准规定最高环境温度为 +40℃(一般为 35℃)，即允许温升＝发热温度极限－40℃
式为
2 2 I5 5 I10 10
概念: 载流导体的电动力 及电动稳定性
一、载流导体的电动力
载流导体处在磁场中会受到力的作用，载流导体间相互 也会受到力的作用，这种力称为电动力。 电动力的方向判断可用左手定则或磁通管侧压力原理来 进行。
环型导体和U型导体所受电动力
稳定性
四、触头接触面形式的选择 对于点、线、面三种接触形式，它们各自的特点和适用场合如下： 1．点接触 点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头( 如球面对球面，球面对平面)。触头间是“点”与“点”的接触。其散 热条件差，机械强度较弱，只适用于开断负荷小的触头，如多用于10A 以下的继电器。 2．面接触 面接触是指两个导体有着较广的表面发生接触 (如平面对平面)。其接触 面积和触头压力均较大。此种形式应用较少，仅用于大电流，接触压力 大的场合，如固定母线接触、大容量的接触器和断路器的主触头、闸刀 开关等。 3．线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生的接触 (如圆柱对圆柱、 圆柱对平面)。在同一压力条件下，线接触的接触电阻比前两种较低。 线接触触头的制造、调整、装配均比较方便，因而得到广泛的采用。常 用于几十安至几百安电流的中等容量的电器，如接触器、自动开关及高 压开关电器的主触头。
当长为L并通有电流I的导体垂直置于磁感应强度为B的 均匀磁场中时，作用在该导体上的电动力F为 F=BILsinβ
三、触头电动力
触头闭合通过电流时，在触头间有电动力存在。这是因 为触头表面不管加工怎样平整，从微观上看仍然是凹凸不 平的，由于接触面积远小于触头表面积，电流线在接触点 处产生收缩，由此而引起触头间的电动斥力。
三、触头的分类 触头可按以下方法分类： 1．按触头工作情况可分为有载开闭和无载开闭两种。 2．按开断点数目可分为单断点式和双断点式触头。 3．按触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头。 4．按结构和形状可分为指形触头和桥式触头等。 5．按触头相互运动状态可分为滑动式和滚动式两种。 6．按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触三种。
复习与思考
1、简述温升和允许温升的定义 2、简述电器在不同工作制下的发热情况 3、简述电器的三种散热方式的原理 4、分析电器的触头所受电动力的情况。
第三节 电器的执行机构
3.1 概述
一、触头是电器的执行机构，用来直接接通或断开被控电 路的零件，固定不动的为静触头，可以活动的是动触头 二、对触头的基本要求 根据触头的工作情况，为了保证电器可靠工作和有足够的 寿命，对触头有如下要求： 1、工作可靠，接触电阻要小； 2、有足够的机械强度； 3、长期通过额定电流时，温升不超过规定值； 4、通过短路电流时，有足够的电动稳定性与热稳定性； 5、有足够抵抗外界腐蚀(如氧化、化学气体腐蚀)的能力； 6、寿命长。
三、间断工作制(反复短时工作制) 间断工作制是指电器在通电和断电周期循环下的工作过程。 通电时间内温度未达到稳定值，断电后又不能冷却到周围 介质温度。多次重复通电后，电器可能达到稳定温升。 间断工作制的过载倍数与工作周期t及发热时间有关，t越 大或越小，过载倍数就越大。 四、短路时电器的发热 电器在通过工作电流时，在其工作制下，要经受额定电流 发热的考验。若电路发生了短路故障，其短路电流远大于 额定电流，当保护电器还未将故障切除前，电器还必须能 承受住一定时间内短路电流的发热考验。由于短路电流的 时间很短，可以认为是绝热过程，即不考虑散热，全部损 耗都用来加热电器。
3.4 触头的磨损
一、触头磨损的原因 触头在多次接通和断开有载电路后，它的接触表面将逐渐产生 磨耗和损坏，这种现象称为触头的磨损。 触头磨损包括机械磨损、化学磨损和电磨损。 机械磨损是在触头闭合和打开时研磨和机械碰撞所造成的， 它使得触头接触面产生压皱、裂痕或塑性变形和磨损。 化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体或蒸汽对触头材 料浸蚀所造成的，它使得触头表面形成非导电性薄膜，致使 接触电阻变大，且不稳定，甚至完全破坏了触头的导电性能。 机械磨损和化学磨损一般很小，约占全部磨损的10％左右。 触头的磨损主要取决于电磨损。在触头闭合电流时产生的 电磨损，主要是由于触头碰撞引起的振动所产生的，在触头 开断电流时所产生的电磨损，主要是由高温电弧造成的。
三、减小接触电阻的方法 为了避免触头超过允许温升，一方面要尽量减小接触电阻；另 一方面应具有足够的触头散热面积。 根据接触电阻的形成原因，减小接触电阻一般可采用下列方法： 1．增加接触点数目。 选择适当的接触形式，用适当的方法加工接触表面，并在接触 处加一定的压力，均可使接触点数目增加。 2．选择合适的材料。 采用本身电阻系数小，且不易氧化或氧化膜电阻较小的材料作 为接触导体，或作为接触面的覆盖层。 3．触头在开闭过程中应具有研磨过程，以擦去氧化膜。 4．经常对触头清扫，使触头表面无油污、尘埃，保持干燥。
2 C

2 m
8
2 f f 2 8 P C B m 10 100 100
二、电器的散热
电器工作时，只要电器温度高于周围介质及接触零 件的温度，它便向周围介质散热。所以发热和散热同 时存在于电器发热过程中。 电器的散热以传导、对流与辐射三种基本方式进行。 计算公式
2 f f 2 8 P C B m 10 100 100
二、电器的发热
短路电流导体的温升 Pt＝Gcτ (W· s) P——电阻损耗功率(W)； t——发热时间(s)； G——导体质量(kg)； c——导体的比热[W· s／(kg· ℃)]； τ——导体的温升(℃)； 磁滞与涡流损耗 f f P B 10 (W／kg) 100 100 P——铁磁材料的损耗(W／kg); C / ——分别为磁滞、涡流损耗系数； f ——电源频率，即磁通频率(Hz)； Bm——磁通密度幅值(Wb／m2)。
五、触头的参数 1．触头的结构尺寸，主要是根据触头工作时的发热条件确定，同时要考 虑到它的机械强度与工作寿命等条件。 2．触头的开距 触头处于断开位置时，动静触头之间的最小距离s称为触头的开距(或行程)。 3．触头的超程 触头的超程是指触头对完全闭合后，如果将静触头移开，动触头在触头弹 簧的作用下继续前移的距离r。 4．触头的初压力 触头闭合后，其接触处有一定的互压力，称为触头压力。它是由调节触头 弹簧预压缩量来保证的。 5．触头终压力 动、静触头闭合终了时，触头间的接触压力称为终压力FZ。它是由触头 弹簧最终压缩量来决定的。 6．触头的研距 动触头和静触头接触过程中，触头接触表面既有滚动，又有滑动，这种滚 动和滑动称为触头的研磨过程。由研磨所产生的距离称为研距。
概念:电器的热稳定性
电器的热稳定性是指在一定时间内能承受短路电流(
或所规定的等值电流)的热作用而不发生热损坏的能
力。例如不会因发热而产生不允许的机械变形，触头 处不会熔焊等。热稳定性以表示，称为t秒时的热稳
定电流(用有效值表示)，一般时间采用1s、5s与10s为
准的热稳定电流I1、I5及I10。按照热量相等的原则，同 一电器不同时间的热稳定电流可以互相换算。换算公
3.3 触头的振动
一、产生振动的原因 触头在闭合过程中，触头间的碰撞、触头间的电动斥力和衔铁 与铁心的碰撞都可能引起触头的机械振动。 二、减小振动的方法 为了提高触头的使用寿命，必须减小触头的振动。减小触头振 动有如下几种方法： 1．使触头具有一定的初压力。 2．降低动触头的闭合速度，以减小碰撞动能。 3．减小动触头的质量，以减小碰撞动能，从而减小触头的振幅。 4．对于电磁式电器，减小衔铁和静铁心碰撞时引起的磁系统的 振动，以减小触头的二次振动。其方法是吸力特性与反力特 性有良好的配合及铁心具有缓冲装置。
Pdt－－在dt时间内电器总的发热量； －－在dt时间内电器的散热量； －－加热电器本身的热量。 通过计算可得：
t P 1 e K TS