低压电器的电磁机构及执行机构

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低压电器是电力拖动控制系统、低压供配电系统的基本组成元件，其性能的优劣直接影响系统的可靠性、先进性和经济性，是电气控制技术的基础。电磁式低压电器在电气控制线路中使用量大，类型多，但其工作原理和结构基本相同，大都由触头、灭弧装置和电磁机构三个主要部分组成。本文主要介绍这几部分的结构和工作原理。
一、电磁机构的组成及工作原理
电磁机构的作用：是将电磁能转换成机械能并带动触点的闭合或断开，完成通断电路的控制作用（即通过产生的电磁吸力带动触头动作）。
电磁机构的组成：吸引线圈、铁心（静铁心）和衔铁（动铁心）。
电磁机构的结构形式：按衔铁的运动方式可分为直动式和拍合式。
电磁机构的工作原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁心、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁心。

图1 电磁结构与接触器电磁系统的结构图
1、吸引线圈
吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。按通入电流种类的不同，分为直流线圈和交流线圈两种。
对于直流电磁铁，因其铁心不发热，只有线圈发热，所以直流电磁铁的电磁线圈做成高而薄的瘦长型而不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触易于散热。
对于交流电磁铁，因其铁心存在磁滞和涡流损耗，这样线圈和铁心都发热，所以交流电磁铁的电磁线圈设有骨架，使铁心与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样做有利于铁心和线圈的散热。
2、交流电磁铁的分磁环
分磁环（也称短路环）：对单相交流电磁机构，一般在铁心端面上安置一个铜制的分磁环，以便改善工作状况.
短路环工作原理：电磁机构的磁通是交变的，而电磁吸力与磁通的平方成正比，当磁通为零时，吸力也为零，这时衔铁在弹簧反力作用下被拉开，磁通大于零后，吸力增大，当吸力大于反力时，衔铁又吸合，衔铁会产生强烈的振动和噪声。振动会使电器寿命缩短。所以为了消除振动，单相交流电磁机构必须加装分磁环。

图2 交流电磁铁的分磁环
二、触头系统
触头的作用：接通或分断电路。要求触头具有良好的接触性能和导电性能，电流容量较小的电器，其触点通常采用银质材料。
触头的分类：
按结构形式可分为桥型触头和指型触头。
按接触形式可分为点接触、线接触和面接触三种。

图3 触头
三、灭弧系统
电弧的概念：电弧实际上是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象，产生高温并发出强光，将触头烧损，并使电路的切断时间延长，严重时会引起火灾或其他事故，因此，在电器中应采取适当措施熄灭电弧。
备注：在大气中开断电路时，如果被开断电路的电流超过某一数值(根据触头材科的不同其值在0.25-1A间)，开断后加在触头间隙(或称弧隙)两端电压超过某一数值(根据触头材料的不同其值在12-20V间)时，则触头间隙中就会产生电弧。
电弧的产生：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V，电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。
电弧的危害：
1.延长了切断故障的时间；
2.高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏；
3.形成飞弧造成电源短路事故。
电弧的产生：各种有触点电器都是通过触点的开、闭来通、断电路的。（隔离开关版权所有）触点接通电路时，存在接触电阻，引起触点升温；触点分断电路时，由于热电子发射和强电场的作用使气体游离，从而在分断瞬间产生电弧。
灭弧的措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。
常用灭弧方法：电动力灭弧、磁吹灭弧、窄缝灭弧和栅片灭弧。