低壓電器的基本結(jié)構(gòu)主講教師：劉桂蘭廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌電教研室低壓電器的基本結(jié)構(gòu)低壓電器一般都有兩個(gè)基本部分，即感受部分和執(zhí)行部分。感受部分感受外界信號(hào)，并做出反應(yīng)。自控電器的感受部分大多由電磁機(jī)構(gòu)組成；手動(dòng)電器的感受部分通常為電器的操作手柄。執(zhí)行部分根據(jù)控制指令，執(zhí)行接通或斷開(kāi)電路的任務(wù)。低壓電器的基本結(jié)構(gòu)下面以電磁式低壓電器為例介紹低壓電器的基本結(jié)構(gòu)。電磁式低壓電器大都有兩個(gè)主要部分，即電磁機(jī)構(gòu)（感測(cè)部分）和觸點(diǎn)系統(tǒng)（執(zhí)行部分），有些低壓電器還有滅弧裝置。1.電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)按通過(guò)線圈的電流種類分有交流電磁機(jī)構(gòu)和直流電磁機(jī)構(gòu)；按電磁機(jī)構(gòu)的形狀分有E形和U形兩種；按銜鐵的運(yùn)動(dòng)形式分有拍合式和直動(dòng)式兩大類，如圖1所示。電磁機(jī)構(gòu)一般由線圈、鐵芯及銜鐵等幾部分組成。圖1常用的電磁機(jī)構(gòu)接觸器電磁閥繼電器1—銜鐵；2—鐵芯；3—線圈。1.電磁機(jī)構(gòu)當(dāng)線圈中有工作電流通過(guò)時(shí)，通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，于是電磁吸力克服彈簧的反作用力使銜鐵與鐵芯閉合，由連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的觸頭動(dòng)作。(1)鐵芯交流電磁機(jī)構(gòu)和直流電磁機(jī)構(gòu)的鐵芯（銜鐵）有所不同，直流電磁機(jī)構(gòu)由于通入的是直流電，其鐵芯不發(fā)熱，只有線圈發(fā)熱，因此線圈和鐵芯接觸以利于散熱，線圈形狀做成無(wú)骨架、瘦高型，以改善自身的散熱，鐵芯采用整塊鑄鐵或鑄鋼。(1)鐵芯交流電磁機(jī)構(gòu)由于通入的是交流電，鐵芯中存在磁滯損耗和渦流損耗，線圈和鐵芯都發(fā)熱，所以交流電磁機(jī)構(gòu)的線圈有骨架，使鐵芯和線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型，以利于鐵芯和線圈的散熱。鐵芯用硅鋼片疊加而成，以減少渦流損耗。(2)線圈線圈是電磁機(jī)構(gòu)的心臟，按接入線圈電源種類的不同，可分為直流線圈和交流線圈。根據(jù)勵(lì)磁的需要，線圈可分串聯(lián)和并聯(lián)兩種，前者稱為電流線圈，后者稱為電壓線圈。電壓線圈：并聯(lián)在電路中，匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)。電流線圈：串聯(lián)在電路中，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗。交流線圈：短而粗，有骨架。直流線圈：細(xì)而長(zhǎng)，無(wú)骨架。(2)線圈電流線圈(2)線圈電壓線圈(3)短路環(huán)1—鐵芯；2—短路環(huán)。(a)短路環(huán)截面圖(b)短路環(huán)實(shí)物圖圖2交流電磁機(jī)構(gòu)短路環(huán)(3)短路環(huán)當(dāng)線圈中通以直流電時(shí)，氣隙磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度不變，直流電磁鐵的電磁吸力為恒值。當(dāng)線圈中通以交流電時(shí)，氣隙磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為交變量，交流電磁鐵的電磁吸力在0和最大值之間變化，會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，因此交流電磁機(jī)構(gòu)一般都有短路環(huán)，如圖1-2所示，其作用是將磁通分相，使合成后的吸力在任一時(shí)刻都大于彈簧反力，消除振動(dòng)和噪聲。2.觸頭系統(tǒng)觸頭是用來(lái)接通或斷開(kāi)電路的，其結(jié)構(gòu)形式有很多種。下面介紹常見(jiàn)的幾種分類方式:(1)按其接觸形式分(a)點(diǎn)接觸觸頭按其接觸形式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸3種，如圖1-3所示。(c)線接觸(b)面接觸圖3常見(jiàn)的觸頭結(jié)構(gòu)(2)按控制的電路分觸頭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(kāi)主電路，允許通過(guò)較大的電流。輔助觸頭用于接通或斷開(kāi)控制電路，只允許通過(guò)較小的電流。(3)按原始狀態(tài)分觸頭按原始狀態(tài)分為常開(kāi)觸頭和常閉觸頭。當(dāng)線圈不帶電時(shí)，動(dòng)、靜觸頭是分開(kāi)的稱為常開(kāi)觸頭；當(dāng)線圈不帶電時(shí)，動(dòng)、靜觸頭是閉合的稱為常閉觸頭。3.滅弧裝置開(kāi)關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V，電流超過(guò)80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，即電弧。什么是電弧？(1)電弧的產(chǎn)生電弧產(chǎn)生的原因1）強(qiáng)電場(chǎng)放射2）撞擊電離3）熱電子發(fā)射4）高溫游離(1)電弧的產(chǎn)生觸頭在通電狀態(tài)下開(kāi)始分離時(shí)，其間隙很小，電路電壓幾乎全部降落在很小的間隙上，使該處電場(chǎng)強(qiáng)度很高，強(qiáng)電場(chǎng)將觸頭陰極表面的自由電子拉出到氣隙中，使觸頭間隙的氣體中存在較多的電子，這種現(xiàn)象稱為強(qiáng)電場(chǎng)放射。1)強(qiáng)電場(chǎng)放射(1)電弧的產(chǎn)生觸頭間的自由電子在電場(chǎng)作用下，向正極加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一定路程后獲得足夠大的動(dòng)能，在其前進(jìn)途中撞擊氣體原子，將氣體原子分裂成電子和正離子。電子在向正極運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將撞擊其他原子，使觸頭間隙中氣體電荷越來(lái)越多，這種現(xiàn)象稱為撞擊電離。2)撞擊電離(1)電弧的產(chǎn)生撞擊電離產(chǎn)生的正離子向陰極運(yùn)動(dòng)，撞擊在陰極上使陰極溫度逐漸升高，并使陰極金屬中電子動(dòng)能增加，當(dāng)陰極溫度達(dá)到一定程度時(shí)，一部分電子有足夠動(dòng)能將從陰極表面逸出，再參與撞擊電離。由于高溫使電極發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為熱電子發(fā)射。3)熱電子發(fā)射(1)電弧的產(chǎn)生當(dāng)電弧間隙中的氣體溫度升高，使氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速度加快，當(dāng)電弧溫度達(dá)到或超過(guò)3000℃時(shí)，氣體分子發(fā)生強(qiáng)烈的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并造成相互碰撞，使中性分子游離成為電子和正離子。這種因高溫使分子撞擊所產(chǎn)生的游離稱為高溫游離。4)高溫游離(2)電弧的危害延長(zhǎng)了切斷故障的時(shí)間；高溫引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞；形成飛弧造成短路事故。危害(3)滅弧的方法機(jī)械滅弧：通過(guò)機(jī)械將電弧迅速拉長(zhǎng)，用于開(kāi)關(guān)電路。磁吹滅弧：在一個(gè)與觸頭串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的磁力作用下，電弧被拉長(zhǎng)且被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi)，電弧被冷卻熄滅。窄縫滅弧：在電弧形成的磁場(chǎng)、電場(chǎng)力的作用下，將電弧拉長(zhǎng)進(jìn)入滅弧罩的窄縫中，使其分成數(shù)段并迅速熄滅，該方式主要用于交流接觸器中。柵片滅弧：當(dāng)觸頭分開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的電弧在電場(chǎng)力的作用下被推入一組金屬柵片而被分成數(shù)段，彼此絕緣的金屬片相當(dāng)于電極，因而就有許多陰陽(yáng)極壓降，對(duì)交流電弧來(lái)說(shuō)，在電弧過(guò)零時(shí)使電弧無(wú)法維持而熄滅，交流電器常用柵片滅弧。(4)常見(jiàn)的滅弧裝置雙斷點(diǎn)電動(dòng)力吹弧1-靜觸頭2-動(dòng)觸頭3-電弧磁吹滅弧1-磁吹線圈2-鐵心3-導(dǎo)磁夾板4-引弧角5-滅弧罩6-磁吹線圈磁場(chǎng)7-電弧電流磁場(chǎng)8-動(dòng)觸頭(4)常見(jiàn)的滅弧裝置滅弧罩窄縫滅弧1-縱縫