【正文】 滅弧系統(tǒng)設(shè)計 接觸器的熄弧原理及方法 熄弧原理在交流接觸器中觸頭剛分開時在氣隙間形成高電場場將電子從陰極表面拉出，導(dǎo)致氣體游離，從而產(chǎn)生電弧。前者是斯列賓提出來的，認(rèn)為電弧的重燃是由于外加電場將間隙擊穿的結(jié)果。電弧的熄滅或重燃就決定于這兩個過程的“競賽”結(jié)果?；∠赌芰科胶饫碚撌强宋魈岢鰜淼?，認(rèn)為電弧重燃不是電流過零后簡單的電壓擊穿，而是電路及弧隙之間能量平衡的結(jié)果。簡單看有下列原理：（1）依靠觸頭的分開，在交流電流自然過零時滅弧；（2）利用導(dǎo)體回路電動力或磁吹，使電弧迅速移動和拉長；（3）采用金屬柵片造成許多串聯(lián)短弧；（4）將電弧驅(qū)入多縱縫而使其撕裂并冷卻電??；（5）在真空中開斷觸頭，利用弧隙中由電極金屬蒸汽形成的弧柱，在電流過零時迅速擴散的原理進(jìn)行滅?。唬?）利用石英砂等固體顆粒介質(zhì)，限制電弧直徑的擴展和加強冷卻；（7）在封閉弧室中，利用電弧自身能量分解固體材料；（8）在弧隙兩端并聯(lián)電阻；（9）實行同步開斷；（10）用半導(dǎo)體器件實行無弧轉(zhuǎn)換； 熄弧方法滅弧室由上述一種原理進(jìn)行滅弧，但多數(shù)情況下是綜合采用幾種原理，以增大熄弧效果?；蛘呃脤?dǎo)電回路的磁場產(chǎn)生的電動力拉長電弧，或者利用磁吹線圈產(chǎn)生的磁場，使電弧受電動力而被拉長?？v縫與電弧接觸具有冷卻作用并可以產(chǎn)生表面復(fù)合作用。 接觸器的滅弧常用裝置及材料交流接觸器的常用滅弧裝置有以下幾種：（1）絕緣材料滅弧罩 （2）多縱縫滅弧室（3）柵片滅弧室（4）聯(lián)磁吹和絕緣材料滅弧室 （5）真空滅弧室 滅弧室的材料有:滅弧室材料主要有石棉水泥、陶瓷、耐弧塑料、紅鋼紙管等。陶瓷件雖然為較理想的滅弧室材料，當(dāng)前由于制造工藝落后，研究工作做得不多，尺寸公差變化大，形位公差控制不住，加上包裝運輸不當(dāng)，在產(chǎn)品到達(dá)用戶時，破損很大，多它的使用產(chǎn)生了一定的影響。冷壓的則相反，模具易磨損，尺寸公差不易達(dá)到，但耐電弧壽命長。近年來，耐弧塑料獲得了廣泛的應(yīng)用，在引進(jìn)產(chǎn)品中，接觸器和自動開關(guān)的滅弧室均采用耐弧塑料，它的優(yōu)點是工藝性較好，尺寸公差能保證，有一定的耐電磨損性，強度好，不易破裂，外形美觀。在我國自行設(shè)計的交流接觸器中，我們應(yīng)交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計17用這一原理并設(shè)計成多縱縫型式，電弧在回路電動力作用下，被迅速拉長和進(jìn)入縱縫中，電弧被分成多條細(xì)弧，并且迅速冷卻而熄滅?？p寬達(dá)到 3mm 左右，這主要有陶土壓鑄工藝決定。合適的縫數(shù)、齒形、出氣口的大小，往往要通過試驗來決定。參照國內(nèi)外同類型的產(chǎn)品，可初步采用縫數(shù)為 4，縫寬為 3mm，柵片厚度為 3mm 的滅弧罩進(jìn)行滅弧。(1)接觸器的分?jǐn)鄺l件為：I=8Ie=320A。 cosΦo=。Kjf= () 00dv0 66(1ln)(ln)????????? ?????橋式觸頭為雙斷點，n dv =2，遠(yuǎn)大于要求，所以能可靠熄弧。 輔助觸頭系統(tǒng)滅弧方法由于輔助觸頭設(shè)計的接觸容量較小，利用雙斷點觸頭在交流電流自然過零時的近陰極效應(yīng)，即可保證電弧順利熄滅，在電流第一次過零順利熄滅電弧而不重燃，觸頭交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計19回路不需要強磁吹，過大的磁吹力不利于分?jǐn)鄷r金屬蒸汽重新回到觸頭表面，而且會增加飛弧距離，造成重任務(wù)條件下觸頭材料和噴濺磨損。電器的電磁系統(tǒng)主要是借線圈激磁使磁系統(tǒng)磁化，產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，使之運動作機械功，從而達(dá)到某些預(yù)定目的。它既可以單獨成為一類電器，諸如用作牽引電磁鐵、制動電磁鐵、起重電磁鐵和電磁離合器及電磁吸盤等；它亦可作為電器的組件或部件，例如用作電磁接觸器、電磁式繼電器、電磁式脫扣器等的感測部件，以及電磁操作機構(gòu)的執(zhí)行部件。按線圈激磁電流的種類區(qū)分有直流電磁系統(tǒng)、單相交流電磁系統(tǒng)、三相交流電磁系統(tǒng)、極化電磁系統(tǒng)以及交直流同時磁化的電磁系統(tǒng)。按銜鐵與線圈的相對位置區(qū)分有銜鐵穿入線圈內(nèi)腔的內(nèi)銜鐵式電磁系統(tǒng)和銜鐵在線圈外運動的外銜鐵式電磁系統(tǒng)。E電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從銜鐵運動方式區(qū)分有直動式和轉(zhuǎn)動式結(jié)構(gòu)。所以在設(shè)計時要根據(jù)具體電器的反力特性及對吸力特性與反力特性配合的要求，確定電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。電磁系統(tǒng)既然是一種依靠電磁吸力使銜鐵產(chǎn)生機械位移而輸出機械功的電工裝置，驅(qū)動銜鐵運動的電磁吸力 和銜鐵的機械行程 自然就是它的基本參數(shù)，這兩個參數(shù)在xF?一定條件下呈現(xiàn)的關(guān)系 = 也就成了電磁系統(tǒng)的基本特征。電磁系統(tǒng)的銜鐵在運動過程中要克服機械負(fù)載的作用力做功。因此，機械負(fù)載性質(zhì)的反作用力 與銜鐵行程 之間的關(guān)系 = —反力特性?；蛄汶娏骷傲汶妷合率４女a(chǎn)生的吸力特性。主觸頭系統(tǒng)開距為：7mm。主觸頭彈簧初壓力定為 16N,終壓力為 20N,超程為 δ ch =3mm，三對主觸頭初壓力產(chǎn)生的反力： Ffcc=316N=48N,終壓力產(chǎn)生的反力：Ffzc=320N=60N參考同類型接觸器產(chǎn)品，確定輔助觸頭的超程為：2mm,初壓力為：2=,終壓力為：2=故 Ffcb=2= Ffzb=2. = 考慮常閉輔助觸頭磨損為 計及一定裕度，取允許彈回距離 δy=,取彈性恢復(fù)系數(shù) e=, 初始反力計算公式 [14]： Ffc= () yyfzhycfzfceFe????221])[(=[(860)].???? =交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計21b、釋放彈簧力：釋放位置彈簧力=初始反力+常閉觸頭終壓力Ffcs= Ffc + Ffzb=+= () 吸合位置的彈簧力：參考現(xiàn)有產(chǎn)品，取釋放彈簧鋼度 C=Ffzc= Ffcs +cδ=+11= () 吸合位置電磁鐵反力:Fb=F fzc+ Ffzb=+60= ()釋放位置電磁鐵反力:Ff= F fzc= () 電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式的確定電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式很多，交流電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式，對于小容量多采用直動式，直動式電磁系統(tǒng) 常用的可分為六類，分別為：單 U 型、雙 U 型、單 E 型、雙 E 型、T型、螺管式。但 U 型固定不方便，故采用兩個淺串聯(lián)并固定成一整體式。 電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)和計算主觸頭參數(shù)：a) 開距 β1=7mmb) 超程 γ1=4mmc) 初壓力 F01=4Nd) 終壓力 Fz1=6Ne) 觸頭數(shù) n1=6輔助觸頭參數(shù)：a) 開距 β2=b) 超程 γ2=2mmc) 初壓力 F02=d) 終壓力 Fz2=交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計22f) 觸頭數(shù) 常閉觸頭 n2=4 。 電磁鐵工作氣隙計算銜鐵打開位置的工作氣隙δa=β1+γ1=11mm常閉輔助鋤觸頭剛剛分開位置的工作氣隙 δb=δaγ2=9mm主觸頭剛剛接觸位置的工作氣隙 δc=γ1=4mm常開輔助觸頭剛剛接觸位置的工作氣隙 δd=γ2=2mm銜鐵閉合位置的工作氣隙 δe=(虛設(shè)值)各部分反力計算彈簧剛度 C=a、釋放彈簧的反力 Ff1: Ff1a=Fs0= ()Ff1c=Fs0+C(δaδc)= +(114)= ()b、常閉輔助觸頭的反力 Ff2 常閉輔助觸頭的反力 Ff2Ff2a=n3Fz2=4= ()Ff2b=n3F02=4= () c、觸頭反力 Ff3 Ff3c=n1F01=64=24N () 交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計23Ff3e=n1Fz1=66=36N ()d、常開輔助觸頭的反力 Ff4Ff4d=n2F02=4= () Ff4e=n2Fz2=4= () ()()(2) N???????? ()..10.. () ()(9)???????? () 334230feffdcdFfcN在 ed 段：Fe=Ff3e+Ff1e+Ff4e=36++= () Fd=Ff1d+Ff3d+Ff4d=+30+= ()在 dc 段： Fd’=Ff1d+F3d=+30= () Fc=Ff1c+Ff3c=+24= ()在 cb 段：Fc’=Ff1c= () Fb=Ff1b= () 在 ba 段：Fb’=Ff1b+Ff2b== () Fa=Ff1a+Ff2a== ()將擬定功 （Ffa*δa ）=11= (Ffb*δb)=9= (Ffc*δc)=4= (Ffd*δd)=2= (Ffe*δe)== 其中最大者的點即為設(shè)計點。 。:由以上數(shù)據(jù)繪出反力特性曲線如圖 ：交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計24 圖 反力特性曲線 磁鐵的初步設(shè)計 確定鐵心的尺寸確定鐵心的截面積 Sc：線圈電壓下限時工作氣隙磁通密度 [14]： Bδm= () ?NcmUK1= ?=U1線圈電壓下限值（V）,一般 U1=UN。m，表 [10] 得：線圈表面綜合散熱系數(shù) KT = W/m2更嚴(yán)重的是它還有可能導(dǎo)致接觸器的觸頭發(fā)生振動，加重觸頭的電氣磨損，引起觸頭熔焊，最終破壞接觸器的正常工作。因為在這種場合，盡管每一分量產(chǎn)生的吸力均有減少到零的時候，但以兩吸力之間亦有相位差之故，合成吸力卻不可能達(dá)到零值。所以用起到將磁通分相作用的導(dǎo)體環(huán)，即分磁環(huán)。其優(yōu)點是槽的縱向?qū)掃吺芰?，分磁環(huán)下部用硅橡膠粘結(jié)劑膠結(jié)，具有緩沖吸振作用，有利于提高分磁環(huán)的機械壽命；分磁環(huán)包圍的磁極面積 與2S不包圍的磁極面積 之比較大，有利于提高磁系統(tǒng)的最小吸力。采用極面有兩個槽的方式，被分磁環(huán)包圍的極面積為 S2，未被包圍的為 S1。 由式 [3]（872）= 取 ? 則： =交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計27S1+S2=(a2t)b=(20 ) 20=300mm2 ()?S1=γ1(S1+S2)=300=60mm2 ()S2=γ2(S1+S2)=300=24mm2 ()分磁環(huán)的平均長度按下式 [14]計算： lk= () tbS???2= .5 =分磁環(huán)的電阻可按式 [14]計算：（選分磁環(huán)材料為紫銅） rk= = ()?tgS20???????=104Ωω磁通的角頻率（rad/s）。10 6δ2分磁環(huán)內(nèi)工作氣隙， （—）10 3mψ分磁環(huán)內(nèi)、外磁通相位差角，一般為（60 0800）取 700分磁環(huán)的截面積按公式 [14]計算: Sk=ρklk/rk=108103/104 ()=106m2 bk= Sk /t=106/103= () 取 bk =1mm 確定其他結(jié)構(gòu)尺寸并畫出電磁鐵草圖線圈的內(nèi)孔尺寸 A、BΔc1= ()mm 取 Δc2=Δc1 + t=+=3mm () A1=a+2Δc1=20+2=21mm, () B1=b+2Δc2=20+23=26mm () 線圈外形尺寸 A2=A1+2Δ=21+210=41mm, () B2=B1+2Δ=26+210=46mm () 銜鐵截面積：Sx=K xab=