低壓電器的電磁結(jié)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電磁低壓電器原理

　　低壓電器是電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)、低壓供配電系統(tǒng)的基本組成元件，其性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性，是電氣控制技術(shù)的基礎(chǔ)。電磁式低壓電器在電氣控制線路中使用量大，類型多，但其工作原理和結(jié)構(gòu)基本相同，大都由觸頭、滅弧裝置和電磁機(jī)構(gòu)三個(gè)主要部分組成。

　　1、電磁機(jī)構(gòu)的組成及工作原理

　　電磁機(jī)構(gòu)的作用：是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并帶動(dòng)觸點(diǎn)的閉合或斷開，完成通斷電路的控制作用（即通過產(chǎn)生的電磁吸力帶動(dòng)觸頭動(dòng)作）。

　　電磁機(jī)構(gòu)的組成：吸引線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動(dòng)鐵心）。電磁機(jī)構(gòu)一般由鐵芯、銜鐵及線圈等幾部分組成。按通過線圈的電流種類分有交流電磁機(jī)構(gòu)和直流電磁機(jī)構(gòu)；按電磁機(jī)構(gòu)的形狀分有E形和U形兩種；按銜鐵的運(yùn)動(dòng)形式分有拍合式和直動(dòng)式兩大類。

　　電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式：按銜鐵的運(yùn)動(dòng)方式可分為直動(dòng)式和拍合式。

　　電磁機(jī)構(gòu)的工作原理：線圈通入電流，產(chǎn)生磁場，經(jīng)鐵心、銜鐵和氣隙形成回路，產(chǎn)生電磁力，將銜鐵吸向鐵心。

　　如圖1-1所示。圖1-1（a）為銜鐵沿棱角轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵芯，圖1-1（b）為銜鐵沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)的拍合式鐵芯，圖1-1（c）為銜鐵直線運(yùn)動(dòng)的雙E形直動(dòng)式鐵芯。

　　交流電磁機(jī)構(gòu)和直流電磁機(jī)構(gòu)的鐵芯（銜鐵）有所不同，直流電磁機(jī)構(gòu)的鐵芯為整體結(jié)構(gòu)，以增加磁導(dǎo)率和增強(qiáng)散熱；交流電磁機(jī)構(gòu)的鐵芯采用硅鋼片疊制而成，目的是減少在鐵芯中產(chǎn)生的渦流，使鐵芯發(fā)熱。此外交流電磁機(jī)構(gòu)的鐵芯有短路環(huán)，以防止電流過零時(shí)（滯后90°）電磁吸力不足使銜鐵振動(dòng)。

　　原理：當(dāng)線圈中有工作電流通過時(shí)，通電線圈產(chǎn)生磁場，于是電磁吸力克服彈簧的反作用力使得銜鐵與鐵芯閉合，由連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的觸頭動(dòng)作。

　　作用：將電磁機(jī)構(gòu)中線圈中的電流轉(zhuǎn)換成電磁力，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，完成通斷電路的控制作用，將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

　　吸引線圈

　　吸引線圈的作用是將電能轉(zhuǎn)換成磁場能量。按通入電流種類的不同，分為直流線圈和交流線圈兩種。

　　對(duì)于直流電磁鐵，因其鐵心不發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱，所以直流電磁鐵的電磁線圈做成高而薄的瘦長型而不設(shè)線圈骨架，使線圈與鐵心直接接觸易于散熱。

　　對(duì)于交流電磁鐵，因其鐵心存在磁滯和渦流損耗，這樣線圈和鐵心都發(fā)熱，所以交流電磁鐵的電磁線圈設(shè)有骨架，使鐵心與線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型，這樣做有利于鐵心和線圈的散熱。

　　交流電磁鐵的分磁環(huán)

　　分磁環(huán)（也稱短路環(huán)）：對(duì)單相交流電磁機(jī)構(gòu)，一般在鐵心端面上安置一個(gè)銅制的分磁環(huán)，以便改善工作狀況。

　　短路環(huán)工作原理：電磁機(jī)構(gòu)的磁通是交變的，而電磁吸力與磁通的平方成正比，當(dāng)磁通為零時(shí)，吸力也為零，這時(shí)銜鐵在彈簧反力作用下被拉開，磁通大于零后，吸力增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又吸合，銜鐵會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。振動(dòng)會(huì)使電器壽命縮短。所以為了消除振動(dòng)，單相交流電磁機(jī)構(gòu)必須加裝分磁環(huán)。

　　2、觸頭系統(tǒng)：

觸頭是用來接通或斷開電路的，其結(jié)構(gòu)形式有很多種。

　?。?）按其接觸形式分：按其接觸形式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸3種。

　　如圖1-2所示。圖1-2（a）為點(diǎn)接觸的橋式觸頭，圖1-2（b）為面接觸的橋式觸頭，圖1-2（c）為線接觸的指形觸頭。點(diǎn)接觸允許通過的電流較小，面接觸和線接觸允許通過的電流較大。

　?。?）按控制的電路分：按控制的電路分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流。輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只允許通過較小的電流。

　?。?）按原始狀態(tài)分：按原始狀態(tài)分為常開觸頭和常閉觸頭。當(dāng)線圈不帶電時(shí)，動(dòng)、靜觸頭是分開的稱為常開觸頭；當(dāng)線圈不帶電時(shí)，動(dòng)、靜觸頭是閉合的稱為常閉觸頭。

　　3、滅弧系統(tǒng)

　　電弧的概念：電弧實(shí)際上是觸頭間氣體在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生高溫并發(fā)出強(qiáng)光，將觸頭燒損，并使電路的切斷時(shí)間延長，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起火災(zāi)或其他事故，因此，在電器中應(yīng)采取適當(dāng)措施熄滅電弧。

　　電弧的分類：電弧分直流電弧和交流電弧，交流電弧有自然過零點(diǎn)，故其電弧較易熄滅。

　　備注：在大氣中開斷電路時(shí)，如果被開斷電路的電流超過某一數(shù)值（根據(jù)觸頭材科的不同其值在0.25-1A間），開斷后加在觸頭間隙（或稱弧隙）兩端電壓超過某一數(shù)值（根據(jù)觸頭材料的不同其值在12-20V間）時(shí)，則觸頭間隙中就會(huì)產(chǎn)生電弧。

　　電弧的產(chǎn)生：開關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，即電弧。電弧產(chǎn)生高溫并有強(qiáng)光，可將觸頭燒損，并使電路的切斷時(shí)間延長，嚴(yán)重時(shí)可引起事故或火災(zāi)。

　　電弧的危害：

　　1.延長了切斷故障的時(shí)間；

　　2.高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；

　　3.形成飛弧造成電源短路事故。

　　電弧的產(chǎn)生：各種有觸點(diǎn)電器都是通過觸點(diǎn)的開、閉來通、斷電路的。（http://www.diangon.com版權(quán)所有）觸點(diǎn)接通電路時(shí)，存在接觸電阻，引起觸點(diǎn)升溫；觸點(diǎn)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)，由于熱電子發(fā)射和強(qiáng)電場的作用使氣體游離，從而在分?jǐn)嗨查g產(chǎn)生電弧。

　　滅弧的措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。

　　常用滅弧方法：電動(dòng)力滅弧、磁吹滅弧、窄縫滅弧和柵片滅弧。

　　滅弧的方法：

　?。?）機(jī)械滅弧：通過機(jī)械將電弧迅速拉長，用于開關(guān)電路。

　　（2）磁吹滅?。涸谝粋€(gè)與觸頭串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的磁力作用下，電弧被拉長且被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi)，電弧被冷卻熄滅。

　?。?）窄縫滅?。涸陔娀⌒纬傻拇艌?、電場力的作用下，將電弧拉長進(jìn)入滅弧罩的窄縫中，使其分成數(shù)段并迅速熄滅，如圖1-3所示，該方式主要用于交流接觸器中。

　　（4）柵片滅?。寒?dāng)觸頭分開時(shí)，產(chǎn)生的電弧在電場力的作用下被推入一組金屬柵片而被分成數(shù)段，彼此絕緣的金屬片相當(dāng)電極，因而就有許多陰陽極壓降，對(duì)交流電弧來說，在電弧過零時(shí)使電弧無法維持而熄滅，如圖1-4所示，交流電器常用柵片滅弧。