【正文】 第二章 常用低壓電器 ? 電器對電能的生產、輸送、分配與應用起著控制、調節(jié)、檢測和保護的作用。 ? 電器：根據(jù)外界的信號和要求，自動或手動接通或斷開電路，斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)，以實現(xiàn)對電路或非電路對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調節(jié)用的電氣設備。 ? 電器定義：一種能控制電能的設備。 第一節(jié) 電磁式低壓電器的結構和工作原理 ? 低壓電器： 用于交流 1200V、直流 1500V以下電路起通斷、保護、控制或調節(jié)作用的電器。 ? 高壓電器：交流 1200V以上、直流 1500V以上。 ? 電力傳動系統(tǒng)的組成： ? 1）主電路： 由電動機、（接通、分斷、控制電動機）接觸器主觸點等電器元件所組成。（電流大） ? 2）控制電路： 由接觸器線圈、繼電器等電器元件組成。（電流?。? ? 任務： 按給定的指令，依照自動控制系統(tǒng)的規(guī)律 和具體的工藝要求對主電路進行控制。 一、低壓電器的分類 ? 1．按使用的系統(tǒng) ? 1）低壓配電電器 ? 低壓配電電器主要用于低壓供電系統(tǒng)。當電路出現(xiàn)故障（過載、短路、欠壓、失壓、斷相、漏電等）起保護作用，斷開故障電路。（動作穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性） ? 例如：低壓斷路器、熔斷器、刀開關和轉換開關等。 ? 2）低壓控制電器 ? 低壓控制電器主要用于電力傳動控制系統(tǒng)。能分斷過載電流，但不能分斷短路電流。（通斷能力、操作頻率、電氣和機械壽命等） ? 例如：接觸器、繼電器、控制器及主令電器等。 ? 2．按操作方式 ? 1）手動電器：刀開關、按鈕、轉換開關 ? 2）自動電器：低壓斷路器、接觸器、繼電器 ? 3．按工作原理 ? 1）電磁式電器：電磁機構控制電器動作 ? 2）非電量控制電器：非電磁式控制電器動作 ? ◆電磁式電器由感測和執(zhí)行兩部分組成。 ? 感測部分（電磁機構）：接受外界輸入的信號，使執(zhí)行部分動作，實現(xiàn)控制的目的。 ? 執(zhí)行部分：觸點系統(tǒng)。 二、電磁機構 ? 電磁機構：通過電磁感應原理將電能轉化成機械能。 ? 電磁機構輸入的電信號：電壓、電流 ? 1．電磁機構的結構形式 ? 電磁機構組成：線圈、鐵心 (亦稱靜鐵心 )和銜鐵 (亦稱動鐵心 ) 1） E形電磁鐵：多用于交流電磁系統(tǒng)。 ? 2）螺管式電磁鐵：多用作索引電磁機構和自動開關的操作電磁機構，少數(shù)過電流繼電器也采用。 ? 3）拍合式電磁鐵：用于直流繼電器和直流接觸器，也用于交流繼電器。 ? 2．電磁機構的線圈 ? 線圈分類： ? 電壓線圈與電流線圈 ? 1）電流線圈：串接在主電路， ? 特點：扁銅條帶或粗銅線繞制，匝數(shù)少 ,內阻小。 ? 討論： a 銜鐵動作與否取決于線圈中電流的大小。 ? b 銜鐵動作不改變線圈電流。 ? 2）電壓線圈：并聯(lián)在電路 ? 特點：細銅線繞制，匝數(shù)多，阻抗大，電流小，常用絕緣較好的電線繞制。 ? 討論：銜鐵動作與否取決于線圈的電壓大小。 ? 從結構上看，線圈大抵可分為有骨架和無骨架兩種。 ? ▲交流電磁鐵的線圈：有骨架式，線圈形狀做成矮胖型（考慮到鐵心中有磁滯損耗和渦流損耗，為便于散熱之故）。 ? ▲直流電磁機構的線圈：無骨架式，線圈形狀做成瘦高型 ? ? 電磁吸力的近似計算公式： SSBF2020 2121 ????? （ 11） 式中： 成正比。 當Ｓ為常數(shù)時，Ｆ與Ｂ ２ ? 1) 吸力特性 ? 吸力特性：電磁吸力與氣隙的關系曲線。 ? 說明：吸力特性與線圈勵磁電流種類、線圈連接方式有關。 70 4 10 /Hm?? ???氣隙中的磁感應強度 磁極截面積 真空磁導率 磁通 ? ▲ 直流電壓線圈的吸力特性 ? 電流為常數(shù) (與磁路的氣隙大小無關，取決于線圈的電阻 )，根據(jù)磁路定律 mRIN?? ∝ mR1則有 : 22211mF R? ?? ? ?? 吸力 F與氣隙 ? 結論： a直流電壓線圈在銜鐵閉合前后吸力變化很大； ? b直流電壓線圈中的電流在銜鐵閉合前后不變化。 成反比，所以特性為二次曲線形狀： 2?▲ 交流電壓線圈的吸力特性 交流電壓線圈的阻抗主要決定與線圈的電抗，電阻可以忽略： 當頻率、匝數(shù)和電壓都為常數(shù)時，磁通為常數(shù)時： F為常數(shù) ? 結論： a交流電壓線圈在銜鐵閉合前后吸力幾乎不變化（如考慮漏磁通，隨 δ的減少略有增加）。 ? b交流電壓線圈中的電流在銜鐵閉合前后隨氣隙 δ的減小而減小。 ? 綜上： ? 。 ? b. 直流電磁機構的銜鐵動作不改變線圈電流。 ? 。 eg: U型： 6～ 7倍 E型： 10～ 15倍 ? 說明：銜鐵卡住不能吸合，或者頻繁動作，交流電壓線圈可能燒毀。 ? 對于可靠性要求高，或頻繁動作的控制系統(tǒng)采用直流電磁機構，而不采用交流電磁機構。 ? 2）反力特性 ? 反力特性：指電磁機構轉動部分的靜阻力與氣隙的關系曲線 ? 電磁機構的反力：作用彈簧、摩擦阻力和銜鐵的重量。 ? 電磁機構的反力特性如圖所示： ? 4．反力特性與吸力特性的配合 ? F吸 略大于 F反 ? 電磁鐵正常工作時銜鐵在吸合的過程中，吸力必須大于反力，但也不能太大否則影響電器的機械壽命 ? 5．短路環(huán) ? 1）單相交流電磁機構存在的問題 ? 磁通是交變：銜鐵產生強烈的振動和噪音，易使電器結構松散、壽命降低，同時使觸頭接觸不良，易于熔焊與燒毀。 ? 2）短路環(huán)的作用 ? 短路環(huán)：磁通分相的作用，使合成后的吸力在任一時刻都大于反力，消除振動和噪聲。 ? 短路環(huán)的示意圖： 三、觸點系統(tǒng) 觸點（執(zhí)行元件）作用：分斷和接通電路的作用。 ? 觸點接觸形式：點接觸、線接觸和面接觸。 ? 點接觸：小電流的觸點 ? 線接觸：中等容量的觸點 ? 面接觸：大容量的觸點 （ a） 點接觸 （ b） 線接觸 (c) 面接觸 ? 電接觸（接觸電阻） ? 電接觸：動、靜觸點完全接觸并有工作電流通過。 ? 觸點的接觸過程： （ a） 最終拉開 位置 （ b） 剛接觸位 置 （ c） 最終閉 合位置 四、電弧的產生和滅弧裝置 ? 1．電弧的產生及危害 ? 1）電弧的產生 ? 觸點由閉合到斷開時，當電壓超過 10～ 20V和電流超過 80～ 100mA，在拉開的兩個觸點之間將出現(xiàn)強烈的火花，實質是氣體放點的現(xiàn)象，通常稱之為“電弧”。 撞擊電離