【正文】 第1章　 緒 論 我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)在發(fā)展，電網(wǎng)容量在增大，電力傳動技術(shù)在革新，對電器提出的要求越來越高。例如，對低壓控制電器，要繼續(xù)提高使用壽命和操作頻率，縮小產(chǎn)品體積和減輕重量。低壓控制電器主要用于電力拖動系統(tǒng)中，對電動機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)與保護(hù)的電器。依靠人力操作的控制電器稱為手動控制電器，根據(jù)信號能自動完成動作的稱為自動控制電器。 接觸器是在正常的工作條件下，主要作用頻繁地接通和分?jǐn)嘟?、直流主電路，并可以遠(yuǎn)距離控制的電器，其主要控制對象是電動機(jī)，也可以用于控制其他電力負(fù)載一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣髦麟娐芳按笕萘靠刂齐娐返碾娖?。它主要作用控制交流感?yīng)電動機(jī)的啟動、停止、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、并與熱繼電器或其他適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置組合，保護(hù)電動機(jī)可能發(fā)生的過載或斷相，也可用于控制其他電力負(fù)載如熱電器、照明、電焊機(jī)，電容組等。接觸器的觸頭系統(tǒng)可以用電磁鐵、壓縮空氣或液體壓力驅(qū)動，因而可以分為電磁接觸器、氣動接觸器和液壓接觸器等。近年來還出現(xiàn)了由晶閘管等組成的無觸點(diǎn)接觸器。 隨著改革開放的進(jìn)一步深化，國民經(jīng)濟(jì)上新臺階。農(nóng)業(yè)機(jī)械話及工業(yè)自動話程度將不斷提高，電器的使用范圍日益廣大，對品種、產(chǎn)量及質(zhì)量的要求日益提高，電器制造業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的一環(huán)。在開始按照要求預(yù)先選定兩種不同形式的電磁鐵，再根據(jù)一些給定的參數(shù)計算出主、輔助觸頭的參數(shù)，重點(diǎn)在解決觸頭材料的問題，使得設(shè)計的產(chǎn)品更加可靠。 交流接觸器的基本組成及工作原理 交流接觸器主要有四部分組成:(1) 電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。 工作原理：當(dāng)線圈通電時,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時,吸力消失, 動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。 交流接觸器的用途交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣髦麟娐芳按笕萘靠刂齐娐返碾娖?。它主要用作控制交流感?yīng)電動機(jī)的起動、停止、反轉(zhuǎn)、調(diào)速，并與熱繼電器或其它適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置組合，保護(hù)電動機(jī)可能發(fā)生的過載或斷相，也可用于控制其它電力負(fù)載如電熱器、電照明、電焊機(jī)、電容器組等。交流接觸器用途廣泛，品種繁多，按其結(jié)構(gòu)和用途分類：按主觸頭級數(shù)分為單極、雙極、三極和多極；按主觸頭的正常(即勵磁線圈無電時)位置分為常分式和常合式；按吸引線圈種類分為交流勵磁和直流勵磁；按滅弧介質(zhì)分為空氣式和真空式；按有無滅弧室分為有滅弧室和無滅弧室。第2章 觸頭系統(tǒng)設(shè)計 確定觸頭的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)任務(wù)書的基本任務(wù)要求，主觸頭采用直動式、雙斷點(diǎn)式機(jī)構(gòu)。其優(yōu)缺點(diǎn)主要為， 優(yōu)點(diǎn)：具有兩個有效的滅弧區(qū)域，滅弧效果好，通常小容量交流接觸器，利用電流自然過零時兩斷口處的近陰極效應(yīng)即可熄滅電??；觸頭開距較小，結(jié)構(gòu)較緊湊，體積又小，同時還不用軟連接，故有利于提高接觸器的機(jī)械壽命。 缺點(diǎn)：雙斷口觸頭參數(shù)調(diào)節(jié)不便，閉合時一般無滾滑運(yùn)動，不能清除觸頭表面的氧化物，故觸頭需用銀或銀基合金材料，制造成本較高。與單斷點(diǎn)相比，在同樣的觸頭彈簧壓力下，觸點(diǎn)上的接觸壓力電動穩(wěn)定性較低。 觸頭和主動觸橋材料的選擇 根據(jù)書上及網(wǎng)上資料聯(lián)系所給課題要求，交流接觸器采用的觸頭材料有純銀，銀氧化鎘，銀氧化錫幾種材料。隨著觸頭品種的增加，制造工藝的改進(jìn)，觸頭材料使用性能的提高，從節(jié)銀方面考慮，逐漸淘汰了純銀觸頭。AgCdO觸頭材料自30年代問世以來，由于其耐磨損、抗熔焊性好、接觸電阻小等，經(jīng)過不斷改進(jìn)，在低壓電器中得到了廣泛的應(yīng)用，但是它產(chǎn)生的有害金屬蒸汽對環(huán)境的污染，對人們的健康的危害，已越來越引起重視。AgSnO2觸頭作為一種新型的銀氧化物觸頭材料，正逐步取代雖有很好的抗融焊性能但有極大毒性的AgCdO，有很強(qiáng)的耐電弧性能，這種材料的熱穩(wěn)定性比銀氧化鎘高得多，因此，選用AgSnO2觸頭材料取代AgCdO,可使材料體積減少25%，并能保持同樣的壽命。，大量研究表明AgSnO2的性能完全可以與AgCdO媲美。雖然AgSnO2的溫升比較高，但可以添加WOMoO3等來減少接觸電阻，改善溫升情況。 AgSnO2觸頭的制造工藝有內(nèi)氧化法及粉末冶金法兩種，內(nèi)氧化法必須加入銦才能完成，但銦儲量少，因此，世界上多數(shù)用粉末冶金法擠壓而成新型的AgSnO2,但大多數(shù)含MeO。 用粉末燒結(jié)擠壓技術(shù)制成AgSnO2+MeO材料具有：電阻率小，觸頭溫升??；觸頭耐電弧燒損性能高，耐機(jī)械磨損性能高。了耐熔焊性，也就提高了電壽命。輔助觸頭采用純銀材料，它具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，接觸電阻低而穩(wěn)定，電磨損小而均勻。 主靜觸頭導(dǎo)電板選用導(dǎo)電性能好，抗拉強(qiáng)度較高的黃銅，并鍍錫36μm。因此，主觸頭選用AgSnO2材料，接觸電阻低而穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性高，可使電弧弧根處熔池中熔融體的粘度提高，減少電弧灼燒時的噴濺損失可以大大簡化滅弧系統(tǒng)的設(shè)計；高的熱穩(wěn)定性還使觸頭表面富集金屬氧化物，從而保護(hù)了低沸點(diǎn)的銀的蒸發(fā)并提高 觸頭的尺寸和參數(shù)選擇 觸頭觸橋的截面尺寸(按允許溫升來確定)查表得黃銅ρ0=7*106歐厘米, 電阻溫度系數(shù)aω=(1/0C )。B級絕緣材料的允許溫升τ=900C，當(dāng)介質(zhì)溫度取400C時，允許溫度為1300C。取散熱系數(shù)，對于扁平銅母線KT=(610)104取KT=8104(w/cm0C)觸橋?yàn)榫匦谓孛妫垂? ab(a+b)= (21) = = 式（）中a為厚度、b為寬度、θ為允許溫升。 取觸橋厚度a=2mm 則由上公式： b== 取b=20mm 觸橋截面積：S=220= 主靜觸頭導(dǎo)電板截面尺寸的確定（按電流密度來確定）考慮主動、靜觸頭配合，取導(dǎo)電板的寬度為20mm查表[1]取接觸板的電流密度j2=： h=I/jb=100/(20)=2mm 主觸頭尺寸的確定 按主靜觸頭導(dǎo)電板及主動觸橋尺寸。初定主觸頭截面尺寸，再計算主觸頭電磨損體積，來確定觸頭厚度由于觸橋的寬度為20mm，便于焊接，取主動觸頭長a=18mm，寬b=18mm則其電磨損體積的計算公式如下 Vc= （22）式中 N——觸頭電壽命次數(shù)300104次γc———放電狀態(tài)下，單位電量所消耗的金屬量系數(shù)（g/c）查表取4106（g/c）q0———在觸頭分段過程中，電路流過觸頭（c）ke——金屬體積的利用系數(shù)，ke≈ρ——觸頭材料的密度（g/cm3） 對交流電路，q0≈（n電弧燃燒半波數(shù)，取1） （23） ≈ = 查表銀—氧化錫密度ρ= Vc= （24） = 參考同類產(chǎn)品，觸頭形狀為正方體，長a=18mm ，寬b=18mm一個觸頭的磨損厚度計算公式如 hc= （25） = = 一個觸頭的厚度 h=(—2)hc 取h=≈ 主觸頭參數(shù)的確定查表可知主觸頭超程： γ1=（）mm 取γ1=3mm 主觸頭開距： β1=（411）mm 取β1=7mm 為保證長期工作的可靠性，觸頭的初壓力取得比較大，對于接觸器等控制電器的觸頭為了減少觸頭磨損保證接觸可靠，單位額定電流的初壓力范圍是：F/I=(—)N/A取F/I=， 即可得觸頭初壓力: F0=IN(F/I)=100=8N 觸頭終壓力按下式計算： FZ=(—)F0 取FZ==10N 觸頭溫升及動熱穩(wěn)定性驗(yàn)算 計算主觸頭接觸電阻 （26） == 式中 Rj接觸電阻（μΩ）。 F 接觸壓力（N） 取Fz m系數(shù)，面接觸 取m=1。Kj系數(shù)查資料 取Kj=60 驗(yàn)算主觸頭溫升值 觸橋周長：P=2(2+20)= 極限允許溫度：θ=1300C 觸橋發(fā)熱溫升： t1= （27）= =900C 符合絕緣耐熱等級要求 主觸頭的截面積為：S=ab=1210= 周長為：P=2(a+b)=2(12+10)= 查表取導(dǎo)熱系數(shù)λ=，電阻系數(shù)ρ0=106Ωcm 由觸頭接觸電阻和電流線集中所引起的發(fā)熱溫升其計算公式如下： t2= （28） = =+= 觸頭接觸處總溫升計算公式如下 t= t1+ t2=+ （29）=900C 溫升合格 當(dāng)主動觸橋通過產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的短時過載電流時，其溫度應(yīng)不超過材料的短時允許發(fā)熱溫度， 查得其熱穩(wěn)定電流 I=8IN=800A. Uj=RjI =800106 = 查表得,開始融化時的電壓降UJS= 因?yàn)?Uj UJS 所以不會融焊,熱穩(wěn)定性合格。 主觸頭及觸橋的質(zhì)量與觸頭初壓力的比值應(yīng)小于或接近103kg/N，以減少觸頭的震動。主動觸頭體積計算公式: Vz=πr2h=R2h=4= （210）主動觸頭質(zhì)量計算公式: Mz== （211）其體積為：(暫取觸橋長度為5cm,) Vq== （212）查表取黃銅ρ=固其質(zhì)量為:m==總質(zhì)量為:M=+= 初壓力為:F0=IN(F/I)=100=8N 得M/F比值:M/F=(103)/(28)=103kg/N 所以振動小，滿足要求。 查表得其壓皺系數(shù)：σy=500102 N/cm2 觸頭壓皺面積計算公式: S0=F0/σy=8/(500102)=104cm2 （213） 觸頭接觸點(diǎn)的電動斥力計算公式： Fch=2I2ln(S/So)107