电磁式控制电器的结构和工作原理

对直流电磁机构的励磁线圈， 当外加电压和线圈电阻不变 时，流过线圈的电流为常数， 与气隙δ大小无关
NI 2 1 F R m
2
2
δ δ
2
δ
1
Rm ---磁路的磁阻； NI ---磁势
直流电磁机构的吸力特性
衔铁闭合前后激磁线圈的电流不变
吸合前后电磁吸力变化大（吸合后电磁吸力大）， 工作可靠性高 F I F= f （δ ）
F I I= f （δ ）
F= f （δ ）
δ δ
2
δ
1
交流电磁机构的吸力特性
交流电磁机构吸合前后电流相差很大 U型电磁机构达到5~6倍 E型电磁机构达到10~15倍 在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采 用交流电磁机构。
直流电磁机构的吸力特性
直流电流激磁
F I F= f （δ ） I= f （δ ）
剩磁吸力特性
δ
2
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电磁机构的继电特性
继电特性又称为输入－输出特性 描述衔铁位置与激磁线圈的电压（或电流）的关系
y 1 x Xf－返回值
X0-动作值
使衔铁吸合的输入量 须大于动作值 使衔铁释放的输入量 须小于返回值
1 2
3
电磁机构 按激磁线圈的种类 交流线圈 直流线圈
电磁机构
工作机理 电磁机构把电磁能转换成机械能，使衔铁运动，从 而带动触点断开和闭合。
反力特性
使衔铁释放的力 弹簧的反力 衔铁的自身重力
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Fra Baidu bibliotek
反力特性
弹簧的反力与其形变的位移成正比，其反力特性为
F反 =Kx
F
F反
δ
1
超程机构弹簧力的作用
电弧的产生及危害
当接触器触点的分断电路时，如果电路中电压超过 10-12V和电流超过（0.2-1A），在触点之间将出现 强烈的火花——电弧。 电弧实质 触点间气体在强电场下产生的气体放电现象，产生 高温并发出火花
电弧的危害 电路不能可靠分断、触点磨损、熔焊、弧光短路
灭弧装置
灭弧措施 降低电弧区温度 降低触点间的电场强度 加强消电离作用 常用的灭弧方法 拉长电弧 切断或分隔电弧
U E 4.44 f N U 4.44 fN
U—线圈电压 E—线圈感应电势 f—线圈外加电压的频率
Φ —气隙磁通
F Const
2
N—线圈匝数
交流电磁机构的吸力特性
F Const
2
F 与δ无关
考虑到漏磁通的影响，F随 δ的减小略有增加 气隙磁阻随δ变化 由磁路定律可知，交流激 磁线圈的电流I与δ成正比
A B C
A
A
B C
B C
a)
b)
c)
a)
b)
b)
c)
c)
触点的结构形式 单断点指形触点 双断点桥式触点
A
B C
b)
c)
触点的结构形式
单断点指形触点 适合于做接触器的主触点
A
B C
优点 自动清除表面的氧化物 触点接触压力大，电动稳定性高 a) 触点参数较易调节 缺点 触点开距大，电器体积增大 触点闭合时冲击能量大，机械寿命低
作用 将电磁能转换成机械能 组成 磁路——铁芯、衔铁和空气隙，为电磁机构提供磁 场回路 励磁线圈——将电能转换为磁场能量
电磁机构
常见电磁机构形式 衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯 衔铁沿轴转动的拍合式铁芯 衔铁作直线运动的直动式铁芯 磁系统形状 激磁线圈种类
电磁机构 衔铁沿棱角转动的拍合式铁芯
衔铁绕铁轭的棱角转动，磨损较小 铁芯用软铁制成 适用于直流继电器和接触器
电磁式控制电器的结构和工作原理
电磁式控制电器的结构
触点系统 灭弧装置 电磁机构
触点系统
触点由动触点和静触点 组成
触点的作用 通过触点的动作接通和 断开被控制电路
触点分类
按控制的电路——主触点、辅助触点 按原始状态——常开触点、常闭触点 按接触形式——点接触、线接触、面接触
触点的接触形式
点接触 线接触 面接触
适用于动作频繁的场合
I= f （δ ）
δ δ
2
δ
1
剩磁吸力特性 剩磁的存在使电磁机 构的励磁线圈失电后 仍有一定的磁性吸力 存在。 剩磁的吸力随气隙的 增大而减小。
F
δ
2
δ
1
吸力特性与反力特性的配合
吸合过程中，吸力都必须 F 大于反力 释放衔铁时，反力特性必 须大于剩磁吸力
δ
δ
1
交流吸力特性
直流吸力特性 反力特性
δ
2
δ
吸力特性
吸力特性是描述电磁吸力和气隙的关系曲线 吸力特性描述
F 4 10 B S
5 2
式中，B为气隙磁通密度，S为铁芯截面积，F为电磁 吸力 2 2
F B
式中， φ为气隙磁通
F 与励磁电流种类(交流或直流) 有关
交流电磁机构的吸力特性
交流电磁机构励磁线圈的电阻相对很小 其阻抗主要取决于线圈的电抗
灭弧装置
灭弧装置 多断点灭弧 灭弧罩 灭弧栅 磁吹式灭弧
灭弧装置
多断点灭弧 桥式触点（二个断点）
一个断点处电弧重燃需要150~250V电压 二个需要300~500V电压
适用交流继电器和小电流接触器
灭弧装置
灭弧罩 磁吹式和灭弧栅灭弧装置都带有灭弧罩 作用： 分隔各路电弧，以防止发生短路 使电弧迅速冷却而熄灭
灭弧装置
灭弧栅灭弧 常见的交流灭弧方式
电弧周围产生磁场，电弧被吸入栅片 交流电压过零时，电弧熄灭（电弧重燃须在栅片两 端有150~250V电弧压降）
灭弧装置
磁吹式灭弧 利用电弧电流本身灭弧 吹弧线圈与触点电路串联产生 磁场 电弧在磁场中受到力向上运动 电弧被拉长并吹入灭弧罩
适用于直流接触器
电磁机构
b)
触点的结构形式
双断点桥式触点 适合于做继电器的触点 小电流接触器的主触点
优点 灭弧效果好 体积小 触点闭合时冲击能量相对较小，机械寿命高 缺点 触点不能自动清洁 电动稳定性较低 触点参数不易调节
触点的初压力、终压力和超程
Fc
Fc
Fz
Fz
初压力的作用是削弱接触振动 终压力的作用是减小接触电阻
超程保证触头磨损后电器的正常使用
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电磁机构
衔铁沿轴转动的拍合式铁芯
衔铁绕轴而转动 铁芯用硅钢片制成 适用于大功率交流接触器
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电磁机构 衔铁作直线运动的直动式铁芯
衔铁在线圈内成直线运动 较多用于中小功率交流继电器和接触器中
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电磁机构 按磁系统形状
有U形铁芯和E形铁芯 多用于触点容量较大的交流电器中
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