低壓電器的電磁結構與執行機構，電磁低壓電器原理

　　低壓電器是電力拖動控制系統、低壓供配電系統的基本組成元件，其性能的優劣直接影響系統的可靠性、先進性和經濟性，是電氣控制技術的基礎。電磁式低壓電器在電氣控制線路中使用量大，類型多，但其工作原理和結構基本相同，大都由觸頭、滅弧裝置和電磁機構三個主要部分組成。

　　1、電磁機構的組成及工作原理

　　電磁機構的作用：是將電磁能轉換成機械能并帶動觸點的閉合或斷開，完成通斷電路的控制作用（即通過產生的電磁吸力帶動觸頭動作）。

　　電磁機構的組成：吸引線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動鐵心）。電磁機構一般由鐵芯、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構和直流電磁機構；按電磁機構的形狀分有E形和U形兩種；按銜鐵的運動形式分有拍合式和直動式兩大類。

　　電磁機構的結構形式：按銜鐵的運動方式可分為直動式和拍合式。

　　電磁機構的工作原理：線圈通入電流，產生磁場，經鐵心、銜鐵和氣隙形成回路，產生電磁力，將銜鐵吸向鐵心。

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

　　交流電磁機構和直流電磁機構的鐵芯（銜鐵）有所不同，直流電磁機構的鐵芯為整體結構，以增加磁導率和增強散熱；交流電磁機構的鐵芯采用硅鋼片疊制而成，目的是減少在鐵芯中產生的渦流，使鐵芯發熱。此外交流電磁機構的鐵芯有短路環，以防止電流過零時（滯后90°）電磁吸力不足使銜鐵振動。

　　原理：當線圈中有工作電流通過時，通電線圈產生磁場，于是電磁吸力克服彈簧的反作用力使得銜鐵與鐵芯閉合，由連接機構帶動相應的觸頭動作。

　　作用：將電磁機構中線圈中的電流轉換成電磁力，帶動觸頭動作，完成通斷電路的控制作用，將電磁能轉換成機械能。

　　吸引線圈

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

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

　　對于交流電磁鐵，因其鐵心存在磁滯和渦流損耗，這樣線圈和鐵心都發熱，所以交流電磁鐵的電磁線圈設有骨架，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

　　分磁環（也稱短路環）：對單相交流電磁機構，一般在鐵心端面上安置一個銅制的分磁環，以便改善工作狀況。

　　短路環工作原理：電磁機構的磁通是交變的，而電磁吸力與磁通的平方成正比，當磁通為零時，吸力也為零，這時銜鐵在彈簧反力作用下被拉開，磁通大于零后，吸力增大，當吸力大于反力時，銜鐵又吸合，銜鐵會產生強烈的振動和噪聲。振動會使電器壽命縮短。所以為了消除振動，單相交流電磁機構必須加裝分磁環。

　　2、觸頭系統：

觸頭是用來接通或斷開電路的，其結構形式有很多種。

　　（1）按其接觸形式分：按其接觸形式分為點接觸、線接觸和面接觸3種。

　　如圖1-2所示。圖1-2（a）為點接觸的橋式觸頭，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。

　　（2）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。

　　（3）按原始狀態分：按原始狀態分為常開觸頭和常閉觸頭。當線圈不帶電時，動、靜觸頭是分開的稱為常開觸頭；當線圈不帶電時，動、靜觸頭是閉合的稱為常閉觸頭。

　　3、滅弧系統

　　電弧的概念：電弧實際上是觸頭間氣體在強電場作用下產生的放電現象，產生高溫并發出強光，將觸頭燒損，并使電路的切斷時間延長，嚴重時會引起火災或其他事故，因此，在電器中應采取適當措施熄滅電弧。

　　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，故其電弧較易熄滅。

　　備注：在大氣中開斷電路時，如果被開斷電路的電流超過某一數值（根據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值（根據觸頭材料的不同其值在12-20V間）時，則觸頭間隙中就會產生電弧。

　　電弧的產生：開關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于10V，電流超過80mA時，觸頭間會產生藍色的光柱，即電弧。電弧產生高溫并有強光，可將觸頭燒損，并使電路的切斷時間延長，嚴重時可引起事故或火災。

　　電弧的危害：

　　1.延長了切斷故障的時間；

　　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。

　　電弧的產生：各種有觸點電器都是通過觸點的開、閉來通、斷電路的。（http://www.diangon.com版權所有）觸點接通電路時，存在接觸電阻，引起觸點升溫；觸點分斷電路時，由于熱電子發射和強電場的作用使氣體游離，從而在分斷瞬間產生電弧。

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

　　常用滅弧方法：電動力滅弧、磁吹滅弧、窄縫滅弧和柵片滅弧。

　　滅弧的方法：

　　（1）機械滅弧：通過機械將電弧迅速拉長，用于開關電路。

　　（2）磁吹滅弧：在一個與觸頭串聯的磁吹線圈產生的磁力作用下，電弧被拉長且被吹入由固體介質構成的滅弧罩內，電弧被冷卻熄滅。

　　（3）窄縫滅弧：在電弧形成的磁場、電場力的作用下，將電弧拉長進入滅弧罩的窄縫中，使其分成數段并迅速熄滅，如圖1-3所示，該方式主要用于交流接觸器中。

　　（4）柵片滅弧：當觸頭分開時，產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段，彼此絕緣的金屬片相當電極，因而就有許多陰陽極壓降，對交流電弧來說，在電弧過零時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。