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[精选]21第二章常用低压电器基本原理--资料_图文

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第二章 ? 常用低压电器 电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调 节、检测和保护的作用。 ? 电器:根据外界的信号和要求,自动或手动接通或断 开电路,断续或连续地改变电路参数,以实现对电路 或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调 节用的电气设备。 电器定义:一种能控制电能的设备。 ? 第一节 电磁式低压电器的结构和工作原理 ? ? ? ? ? 低压电器:用于交流1200V、直流1500V以下电 路起通断、保护、控制或调节作用的电器。 高压电器:交流1200V以上、直流1500V以上。 电力传动系统的组成: 1)主电路:由电动机、(接通、分断、控制 电动机)接触器主触点等电器元件所组成。 (电流大) 2)控制电路:由接触器线圈、继电器等电器 元件组成。(电流小) ? 任务:按给定的指令,依照自动控制系统的规 律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 ? ? ? ? 1.按使用的系统 1)低压配电电器 低压配电电器主要用于低压供电系统。当电路出现故 障(过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等)起保 护作用,断开故障电路。(动作稳定性、热稳定性) 例如:低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 ? 2)低压控制电器 ? ? 低压控制电器主要用于电力传动控制系统。 能分断过载电流,但不能分断短路电流。 (通断能力、操作频率、电气和机械寿命等) 例如:接触器、继电器、控制器及主令电器 等。 2.按操作方式 1)手动电器:刀开关、按钮、转换开关 2)自动电器:低压断路器、接触器、继电 器 ? ? ? ? 3.按工作原理 1)电磁式电器:电磁机构控制电器动作 2)非电量控制电器:非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分(电磁机构):接受外界输入的信号, 使执行部分动作,实现控制的目的。 执行部分:触点系统。 ? ? ? ? ? 二、电磁机构 ? ? 电磁机构:通过电磁感应原理将电能转化成机 械能。 电磁机构输入的电信号:电压、电流 ? ? 1.电磁机构的结构形式 电磁机构组成:线圈、铁心(亦称静铁心)和衔 铁(亦称动铁心) 1)E形电磁铁:多用于交流电磁系统。 ? 2)螺管式电磁铁:多用作索引电磁机构和自动开关 的操作电磁机构,少数过电流继电器也采用。 3)拍合式电磁铁:用于直流继电器和直流接触器, 也用于交流继电器。 ? ? ? 2.电磁机构的线圈 线圈分类: ? 电压线圈与电流线圈 特点:扁铜条带或粗铜线绕制,匝数少,内阻小。 讨论:a 衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。 b 衔铁动作不改变线圈电流。 ? 1)电流线圈:串接在主电路, ? ? ? ? 2)电压线圈:并联在电路 ? ? 特点:细铜线绕制,匝数多,阻抗大,电流小,常用 绝缘较好的电线绕制。 讨论:衔铁动作与否取决于线圈的电压大小。 ? 从结构上看,线圈大抵可分为有骨架和无骨架两 种。 ? ? ▲交流电磁铁的线圈:有骨架式,线圈形状做成矮胖 型(考虑到铁心中有磁滞损耗和涡流损耗,为便于散 热之故)。 ▲直流电磁机构的线圈:无骨架式,线圈形状做成瘦 高型 ? ? 3.电磁特性 电磁吸力的近似计算公式: 气隙中的磁感应强度 1 2 1 ? F? B S? 2?0 2?0 S 式中: ? 0 成正比。 ? ?7 2 磁通 (1-1) 当S为常数时,F与B2 ? 4? ?10 H / m 磁极截面积 真空磁导率 1) 吸力特性 ? ? 吸力特性:电磁吸力与气隙的关系曲线。 说明:吸力特性与线圈励磁电流种类、线圈连接方式有 关。 ? ▲直流电压线圈的吸力特性 ? 电流为常数(与磁路的气隙大小无关,取决于线圈的电阻 ), 根据磁路定律 IN ?? Rm 1 ∝ R m 2 1 1 则有 : F ? ? ? 2 ? 2 Rm ? ? 吸力F与气隙 ? 成反比,所以特性为二次曲线形状: 2 ? ? 结论:a直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大; b直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。 ▲交流电压线圈的吸力特性 交流电压线圈的阻抗主要决定与线圈的电抗, 电阻可以忽略: 当频率、匝数和电压都为常数时,磁通为常 数时:F为常数 ? 结论:a交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变 化(如考虑漏磁通,随δ的减少略有增加)。 b交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙 δ的 减小而减小。 ? ? 综上: ? ? ? a.衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。 b. 直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。 C.交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。 U型: E型: 6~7倍 10~15倍 eg: ? 说明:衔铁卡住不能吸合,或者频繁动作,交流 电压线圈可能烧毁。 ? 对于可靠性要求高,或频繁动作的控制系统采用 直流电磁机构,而不采用交流电磁机构。 ? ? ? ? 2)反力特性 反力特性:指电磁机构转动部分的静阻力与气 隙的关系曲线 电磁机构的反力:作用弹簧、摩擦阻力和衔铁 的重量。 电磁机构的反力特性如图所示: ? 4.反力特性与吸力特性的配合 ? ? F吸 略大于 F反 电磁铁正常工作时衔铁在吸合的过程中,吸力必须大于反 力,但也不能太大否则影响电器的机械寿命 ? 5.短路环 ? ? ? ? 1)单相交流电磁机构存在的问题 磁通是交变:衔铁产生强烈的振动和噪音,易使电器结构 松散、寿命降低,同时使触头接触不良,易于熔焊与烧毁。 2)短路环的作用 短路环:磁通分相的作用,使合成后的吸力在任一时刻都 大于反力,消除振动和噪声。 ? 短路环的示意图: 三、触点系统 1、触点(执行元件)作用:分断和接通电路的作用。 ? ? ? ? 2、触点接触形式:点接触、线接触和面接触。 点接触:小电流的触点 线接



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