交流接触器优化设计开题报告

毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告 学生姓名：谭闯辉学 号：0101120431 专业：电气工程及其自动化 设计(论文)题目：交流接触器的优化设计 指导教师：赵毅君 2005 年 03 月 25 日 开题报告填写要求 1.开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委 员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指 导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签 署意见及所在专业审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标 准格式（可从电气系网页或各教研室 FTB 上下载）打印，禁止打印 在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在 本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 10 篇（不包括辞典、手册） ，其中至少应包括 1 篇外文资料。 4.统一用 A4 纸，并装订单独成册，随毕业设计论文等资 料装入文件袋中。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1.文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料， 撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文文献献综综述述 -交流接触器的优化设计 湖南工程学院谭闯辉 前言 低压电器是用于交流电压至 1200V，直流电压至 1500V 的电路中起通断、控制或 保护等作用的电器。低压电器按其控制对象可分为：低压控制电器和低压配电电器;根 据其工作条件或使用环境条件可分为：一般工业企业通用低压电器和特殊用低压电器 (包括：牵引低压电器、船用低压电器、矿用低压电器、航用低压电器、热带型低压电 器、高原低压电器)。 低压电器基本上包括 12 类产品：即刀开关和转换开关、熔断器、 断路器、控制器、接触器 、起动器、控制继电器、主令电器、变阻器、调整器、电磁 铁。低压电器是电器工业的重要组成部分，在机械行业中是基础配套件，在配电系统 中低压成套开关设备主要由各种低压电器元件构成，低压电器元件的功能及性能对低 压成套开关设备起着至关重要的作用。发电设备所发出电能的 80以上是通过低压电 器分配使用的。每增加 1 万 kW 发电设备，约需 4 万件左右的各类低压电器元件与之 配套。在工业自动化系统中，也需要由低压电器构成的各种控制屏、控制台、控制器 等。 随着我国社会主义现代化建设和对外经济关系发展的需要， 对电能的需求和依赖 不断增大。因此承担电能的传输与分配，用电设备保护与控制的低压电器显的更为重 要。世界各国十分重视电压电器的发展，每年投入大量的资金进行研究、开发。近年 来我国积极采用 IEC 标准，电压电器产品随产品标准更新换代。 低压电器运行时存在着电、磁、光、热，机械等多种非线形且瞬态的能量转换， 电、磁、光、热、力、机械等能量的转换规律大多是非线性的，许多现象是一种瞬态 过程，使得低压电器的理论分析、产品设计、性能检验变得极为复杂。在分析与设计 低压电器产品时，除采用低压电器传统理论基础：电接触理论、电弧理论、发热与电 力理论、电磁机构理论等进行必要的理论推导、分析计算之外，还使用了大量的经验 数据。因此要设计出性能优良、价格合理的低压电器产品十分困难。 1.低压电器的发展 低压电器技术的发展决定了低压电器产品的发展。 （1）我国低压电器产品的发展历程 近年来，我国低压电器行业出现了巨大的变化，低压电器产品发展到了一个崭新 的阶段。我国低压电器产品的发展大致可分为以下三个阶段：20 世纪 6070 年代初， 在模仿基础上设计开发的第一代统一设计产品。以 CJ10、DW10、DZ10、JR16B 等产品 为代表，产品结构尺寸大、材料消耗多、性能指标不理想、品种规格不齐全。20 世纪 7080 年代，是在更新换代和引进国外先进技术制造的第二代产品。以 CJ20、DW15、 DZ20、ME、AE、EWE、AH、B、3TB 等产品为代表，技术指标明显提高，保护特性较完善， 体积缩小，结构上适应成套装置要求，是我国低压电器的支柱产品。20 世纪 90 年代， 跟踪国外新技术新产品自行开发试制新产品，以 DW40、DW45、DZ40、S、CJ40、M、F、 3TF 等产品为代表，产品性能优良、工作可靠、体积小、电子化、智能化、组合化、模 块化、组合化、模块化、多功能化，总体技术性能达到或接近国外 20 世纪 80 年代末 90 年代初水平。虽然已有技术含量较高的第三代电器产品出现，但其市场占有率仅在 10%以内。 为了尽快提高我国的电力系统、 自动控制系统、 自动监测系统的自动化水平， 必须大力发展第三代电器产品，淘汰和改善老产品，使电器产品在研制、开发、生产、 检测各阶段实现全面飞跃。 （2）低压电器行业发展现状 我国低压电器工业自 1949 年后，在一些修理、装配简单电器工厂的基础上逐步发 展成能独立设计、生产的行业，到 1979 年共有生产企业 600 多家，总产量 3053 万台， 产值 12.1 亿元。经过 19851986 年、19901991 年两个发展高峰，1995 年低压电器 行业已有生产企业约 2000 家，年产值 80 亿元（其中机床电器约 1520 亿元）,年产 5 亿台件各类低压电器产品。资料显示：低压电器行业工业总产值为 53.2 亿元，工业增 加值为 9.1 亿元， 产品销售收入为 48.6 亿元， 利润为 2.5 亿元， 出口交货值 3.4 亿元。 目前我国低压电器制造企业主要集中在北京、天津、辽宁、上海、江苏、浙江、广东 等地，在促进国民经济发展的同时，也暴露出许多问题。主要有以下两点： 企业规模偏小，且数量过多。目前我国低压电器生产企业中，年销售收入和总资产均 在 5 亿元以上的大型企业只有 24 家，绝大多数都是中小企业，导致企业缺乏规模经 济和竞争力； 而且， 我国低压电器生产企业由建国初期的 600 多家， 发展到现今的 2000 多家，企业数量过多，导致经济资源过于分散，缺乏效率。 区域结构趋同，重复建设严重。我国低压电器行业由于盲目上项目、铺摊子，地 区产业趋同化现象严重，低水平重复建设，造成产品生产过剩、能源、原材料利用率 低、经济效益低下以及地区保护、恶性竞争等后果。 2.低压电器技术的展望 虽然，智能低压电器的研究工作已全面展开，但是低压电器的许多问题用简单的 微处理器无法解决。要使低压电器产品尽快跟上电力电子技术、计算机技术、传感技 术、网络技术、智能技术的发展，必须尽快开展下列研究。 （1）人工智能技术在电器中的应用 人工智能是控制论、信息论、系统论、计算机科学、神经生理学、心理学、数学、 哲学等学科相互交叉渗透的产物,它的一些领域如图 3 所示。其中人工神经系统、遗传 算法、专家系统与模糊控制是人工智能中最常用到的四种分析方法。 近年来，专用集成电路 ASIC 技术的飞速发展，它将 ADC、DAC 以及运算放大器、 比较器等模拟电路、微处理器、DSP 等功能部件以及 SRAM 等大规格的存储器集成在芯 片中。DSP 开发工具、应用软件以及 DSP 平台的发展，对电器人工智能化有一定的促进 作用。 采用模糊逻辑控制技术与电器技术相结合，研制具有模糊控制能力的多功能、高 可靠性、高性能模糊智能电器必将成为今后电器发展的焦点。 专家系统不仅可用于电器制造、生产过程的管理，而且可以与电器技术结合完成 优化的运行过程。遗传算法可用于函数优化、自动控制、图像识别、机器学习、规划 设计等领域。 神经网络由于其适应不确定性和高度的非线性控制对象，在控制中可用于模式识别、 优化设计、推理模型、故障诊断等。因此可用于电器的设计与实时信号检测、控制、 保护、调节、故障诊断等。神经网络已应用于异步电动机的热过载保护的温升智能预 测系统。 （2）现场总线技术在低压电器中的应用 随着信息技术和计算机网络的发展,使智能化电器与中央控制设备,包括中央控制 计算机与可编程逻辑控制器实现双向数据通信,并在低压配电系统和电动机控制中心 统一形成了智能化监控、保护与信息网络系统。这种系统使操作人员在控制室中能够 方便地控制各种现场设备，并且能够及时了解现场设备运行情况，处理各种故障。近 年来，现场总线的出现给工业自动化带来了革命性的变革。 现场总线是一种造价低、可靠性强并适合工业环境使用的通信系统。传统的通信 系统需用多芯电缆让数据并行传送，而现场总线仅需要一根双芯电缆，使布线非常简 单，减少了安装维护费用。现场总线按国际标准采用统一的通信规范，因而它具有很 好的互换性和互操作性，它是与生产厂商无关的系统，各种现场设备只要按这种规范 和协议生产都可以在网络上使用。现场总线生产工厂能提供现场总线各种标准部件， 包括接口、各种中间继电器、电缆、模块化 I/O 站等等，大大方便了安装和维护，即 特即用，适合于现场设备分散布置的特点。国外许多大公司近几年都发展了可通信低 压电器产品。必须尽快发展我国低压电器产品的现场总线系统与通信技术，才能使系 统具有故障诊断能力。当系统中电器设备发生故障时，通信电器与现场总线联接器能 够显示故障信号，便于排除故障，保护系统正常运行；系统传输的信号量增加，提高 了系统自动化程度；信号传输的精度提高，保证了系统运行的可靠性。 （3）仿真与虚拟技术在电器中的应用 前已述及三维计算机辅助设计软件可以实现三维零部件的实体造型、装配、自动 生成工程图纸、按照设计的零部件自动进行模具设计并生成数据编码。但是，要使电 器产品满足预期的技术条件、达到预期的电气、机械性能，还能、必须经过反复试验。 计算机模拟与仿真技术的应用可以在样机制作前，精确掌握电器产品的性能，减少重 复样机制作，降低实验费用，加快产品开发周期，提高产品性能指标。 低压电器的基本特性包括通断能力、温升、零部件的强度、热稳定、绝级性能及 其他电气性能等。这就需要对设计对象的电磁场、应力场、磁场等物理场进行仿真和 分析。计算机模拟仿真技术的发展、有限元分析软件性能的不断提高，为这种新技术 在低压电器中的应用创造了条件。 20 世纪 90 年代以来， 用特征造型方式输入三维图形， 代替繁琐的数据输入，使输入工作变得简单、直观，后处理阶段可以方便的观察输出 的数据或对三维图形进行分析。通过计算仿真可以得到产品设计的可行性方案，满足 产品的技术要求。但是，如果想要实现经济技术指标最佳，就必须将仿真技术与最优 化方法结合起来，才能达到预期效果。随着计算机图形技术的迅速发展，虚拟技术将 引入低压电器的设计领域。设计得可以在虚拟环境中，对电器产品进行仿真与优化， 这将使我国低压电器的设计、研究达到一个更新的阶段。 3.低压电器技术发展趋势 目前，低压电器行业与产品技术的总体发展趋势，简要概括在以下 8 个方面： (1)相关新技术的发展与应用，使得低压电器在高性能、高可靠性、小型化、多功 能、组合化、模块化、电子化、智能化、可通信与网络化等方面均有突破性的发展， 特别是用于计算机网络控制系统包括 DCS、FCS 等的智能化、可通信元器件。发展用于 现场总线系统的智能化、可通信低压电器，实现“四遥”功能，已成为今后一段时间 内低压电器的主要方向，这也是我国正在研发的第四代产品的主要特征。 (2)传统概念的产品不断升级，系列化、小型化、模块化、应有尽有的功能附件： 如万能式断路器全系列发展智能化产品，壳架额定电流可达到 50d 旧 A，直至 6300A， 塑壳断路器全系列发展智能化、可通信的产品，通过串行通信接口与现场总线连接。 带过电流保护的剩余电流断路器，在欧洲的发展趋势是由 MCB 和剩余电流保护单元组 装而成，工业用剩余电流断路器采用与 MCCB 孪生式剩余电流断路器，即同电流规格 MCCB 与 ELCB 外壳尺寸完全相同。有的产品还具有预报警功能，当故障电流达到顶定值 50时，须警指示灯开始闪烁进行报警，闪烁的频率越高，表示故障越严重，当故障 电流达到预定值时，自动切断电源。接触器和起动器方面，正在发展电流至 800A、10d 旧 A 直至 1600A 的直动式产品，大规格产品应用通断和正常承载电流分开的双触头系 统，提高工作可靠性。电动机保护继电器已不再是单单的热继电器，而是基于 3C 技术 的发展，正在大力推广电子式、各种保护如过载、断相等保护与报警功能分别组合， 智能化、带通信接口的新型综合功能的保护器的典型产品均已相继问世。 (3)新型电器在品种、规格等方面快速发展，多功能、集成化的电器产品代替了以 往的部分成套装置，如 2 合 1、3 合 1、4 合 1、5 合 1 的 A 咒、CPS 等，相应产品也有 了 IEc 标准、国家标准。这些新型低压电器产品的问世和日益发展，扩大了电器产品 的家族。 (4)我国低压电器标准逐渐等同采用 IEc 标准，即对应各种大类的低压电器产品， 分别有对等的国家标准。并且，随着 IEc 标准修订速度的加快，我国低压电器标准修 订速度也在加快。同时，新版标准一旦发布，新、老产品都必须贯彻执行。国家采取 了强制性标准强制执行的政策。 (5)国家对低压电器的产品质量监督、检验工作不断加强，通过生产许可证和产品 认证管理，企业通过技术改造和加强生产与质量管理，市场上的低压电器的质量情况 有所提高。 (6)用户对中高档产品的需求量上升，而低档产品的市场将逐步萎缩。探索采用高 新技术提高传统低压电器产品和整个电气系统的技术水平，带动和促进传统产业的提 升，符合我国十五发展的国策。 (7)通过完善产品型号管理、专利申请，重视知识产权的保护。假冒伪劣产品越来 越没有了市场。企业借助自主的企业型号，如常熟开关厂的 CMl、CWl 等断路器产品都 带有一定的代表性，逐步为市场各方面人员所接受。采取这种国内独有的产品型号， 突出了企业形象，提高了产品的市场竞争力，这也是多年来与国际接轨的经验教训。 过去采用的统一型号，有其方便的地方，但也造成生产企业过多、产品质量良萎不齐、 出口竞争力下降、不公平竞争等，难以调动设计院的电气设计人员选取新产品的积极 性等不利发展的局面。采用企业特定型号，有利于新产品的管理和推广。 (8)市场开发与营销、服务与支持等方面，理念与措施都在追随国际潮流。国内一 些大的公司在很多方面作出了相应的承诺。中国人很聪明，也有办法，相信外国企业 能做到的，国内企业也一定能做到，而且将做的更好。 文献介绍文献介绍 1有关标准 1.国标：GB1284-85低压断路器北京国家标准出版社 2.IEC 标准译文集： IEC158-1 （1970） 低压控制设备第一部分接触器 （第 2 版） 。 北京：中国标准出版社，1986 3.国标：GB1497-85 4.中华人民共和国机械工业部标准，JB/DQ4172-86 2工具手册 低压电器设计手册搜集了低压电器产品设计中最常用的基础理论、计算公式、 最新标准、各类产品的设计方法、零部件的制造工艺、产品试验和材料性能、经验数 据等一系列参考资料,这些对我在设计的时候有很重要的帮助。 低压电器选用维修手册中列举了接触器在工作中出现的常见问题及解决办法， 譬如辅助触头接触不良、线圈烧坏、断线、接触部件脱落等，因此在设计中应考虑避 免这些不良问题。 3专业书籍 低压电器中提到，接触器的主要组成部分包括：触头系统、灭弧系统、电磁 系统、支架式外壳等。接触器的性能和参数与它的总体布置有关，触头、灭弧室、电 磁系统结构方案已经传递方式的不同，对提高寿命与性能参数有很大的影响。书中对 接触器的设计也有明确的要求： a. 灭弧性能好,分断电流时燃弧时间短，过电压低，喷弧距离小； b. 触头材料具有良好的导电、导热性能、耐腐蚀、抗熔焊性能好，以降低触头 的温升和提高寿命，同时要求触头材料的工艺性好，价格低廉； c. 结构设计合理，机械寿命高，并具有足够的承受短时耐受电流的能力。 接触器的触头形式有双断点桥式触头和单断点指形触头两种。在设计中采用双断 点桥式触头，双断点的优点是具有两个有效的灭弧区域，灭弧效果好。在额定电力为 2080A 的交流接触器， 可加装引弧片或利用回路电动力吹弧，在双断口的配合下能可 靠的工作。书中还提到接触器触头有三种工作状态：导通、闭合、分断等知识。 低压电器及其应用提到它的工作原理和主要技术参数，接触器的工作原理是： 当吸引线圈通电后，电磁系统即可把电能转换为机械能，所产生的电磁吸力克服反作 用弹簧与触头弹簧的反作用力，是铁心吸合，并带动触头支架移动，动、静触头闭合， 从而完成接通主电路的操作。当吸引线圈断电或者电压显著下降时，由于电磁吸力消 失或过小，衔铁与动触头则在弹簧的反作用力下断开，触头打开时产生电弧，电弧在 回路电动力的驱动下迅速移动，并在灭弧室内冷却去游离熄灭，最后分断电路。 接触器的主要技术参数包括： a.动作值，所谓的动作值就是接触器的接通电压和释放电压，而且动作可靠是接 触器的一项最起码的要求； b.接通与分断能力，是指它的主触头在工作情况下所能可靠地接通和分断的电流 值。 c.电气寿命与机械寿命，电气寿命上指在规定的正常工作条件下，机械电器不 需修理或更换零件的负载操作循环次数；机械寿命指的是机械开关电器在需要修理 或更换机械零件前所能承受的无载操作循环次数； d.操作频率就是每小时的操作次数，它因控制的对象而异； e.接触器的工作制有四种，这里采用长期工作制，既接触器长期连续通电的工 作制连续通电时间一般不少于 8 小时，此时接触器所有零部件已达到稳定温升。 电器理论基础的主要内容即它的理论范畴有以下几个方面： a.电磁机构理论。电器中的电磁铁是一种居于可动铁心和可变气隙的电磁装 置，电磁机构计算内容主要是正确描述电磁场的分布和正确处理带铁心电路的非直线 性质，书中围绕电磁力计算这个中心任务，研究它的静态吸力特性和动态吸力特性， 计算电磁力运动综合的过渡过程，确定各项电磁参数和电磁机构的动作时间。这 些知识对我在电磁系统设计中有重要的指导作用。 b.电接触理论。从中我了解到点接触的物理化学过程，它的热、电、磁以 及金属变形等各种效应，接触电阻的物理化学本质及其计算，接触和离开过程中触 头的腐蚀、磨损和金属迁移，触头在闭合操作过程中的振动、磨损和熔焊等。 c.电弧理论。该部分从电弧的产生、电弧熄灭的条件等进行了阐述，里面既 有理论分析，又有实际计算和测量问题。 d.电器发热理论。接触器中的触头、线圈都有电阻，因而有损耗。此外，交 流铁心有涡流磁滞损耗，在高电场下有介质内的损耗，所有的这些损耗都是热源。 书中从提高电器的工作可靠性和确定过载能力出发，研究了电器在长期、短时 和反复短时工作制下的发热冷却过程和过载能力计算。譬如电器的发热温升计算，校 正导体在短时温升下的热稳定性等。 低压电器主要介绍 80 年代中、后期到 90 年代初期国外主要工业国低压电器工 业和产品发展的概况和特点，以及今后发展的动向。第三章第七节则对接触器进行了 概括，对设计有很重要的参考价值。书中还阐述了国外已开发的新技术、新工艺、新 材料在接触器中的应用以及如何提高产品的可靠性，这些对设计也有很好的指导作用。 参考文献参考文献 1周茂祥.低压电器设计手册M.北京：机械工业出版社，1992，536-603，951-1001 2方鸿发.低压电器M.北京：机械工业出版社，1982，23-30 3张冠生， 丁道明.常用低压电器及其应用M.北京： 机械工业出版社， 1992,158-202 4张冠生.电器理论基础M.北京：机械工业出版社，1980 5李贵和.电器及其控制M.重庆：重庆大学出版社，1993,10-16 6马镜澄，王书成.低压电器M. 北京：兵器工业出版社，1993,44-52 7贺湘琰.电器学M.北京：机械工业出版社，1985 8李建明.电器工艺与工装M.北京：机械工业出版社，2000 9郑凤翼.低压电器及其应用M.北京：人民邮电出版社，1999,1-30,211-264 10Cher W .A Method to Achieve Areless Interruptions in MechanicalA.Proceedings of 47thRelay conferenceC.1999.4，2-15 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 开题报告开题报告：一一、课题的目的与意义课题的目的与意义；二二、课题发展现状和前景展望课题发展现状和前景展望；三三、 课题主要内容和要求；四、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施研究方法、步骤和措施 开开 题题 报报 告告 一、课题的目的与意义 低压电器是把电能输送到用户的电力系统中不可缺少的一个环节，而且接触器在 低压电器中占有较大的比重。以交流接触器优化设计作为毕业设计，首先能使我们 灵活运用所查阅的资料，实现对电器设计方面的知识充分利用，对低压电器设计过程作 更深度的理解，更重要的是让我们获得工程师的基本训练，提高我们分析、解决问题的 能力，相信毕业设计将对今后我们的工作产生深远的影响。 目的：检验所学知识的多寡，掌握知识的程度 ，巩固所学知识，查漏补缺，是自己 所修电器专业的知识更加的牢固，完善，丰富。 意义： 把所学的相对分散的知识点进行一次系统的大综合，在所学的知识的基础上， 加强对理论知识的理解深度，用理论联系实际，把理论知识演练成实际操作，从而提高 自身独立运用知识的能力，为未来的工作做好准备，打好基础。 二、题发展现状和前景展望 接触器是一种用来远距离频繁地接通和断开交直流主电路以及大容量的控制电路 的电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载如电热器、照明灯、电 焊机、电容器组等。它是一种机电一体化的产品，涉及到机械、力学、电子、材料、制 图等相关知识，由于工作时要频繁使用，所以它的操作频率很高，为了保证一定的使用 时间，它应有足够长的机械寿命和点寿命。 交流接触器是低压电器中量大面广的产品。 随着工业控制系统向大型 、复杂和高速 发展，为提高系统工作的可靠性，要求延长平均故障时间（MTBF） ，对控制系统主要元件 接触器的工作可靠性要求越来越高。国外各主要交流接触器生产厂家和公司如西门子， K-M，BBC，AEG，日本富士和法国 TE 等于七十年代末八十年代初相继完成了所生产交流 接触器的更新换代。鉴于国内生产 CJ10，CJ8 等系列交流接触器为六十年代初设计，其 技术经济指标落后，可靠性底，已不能满足国民经济发展的需要。CJ20 系列小容量交流 接触器材料立足于国内，在工艺水平上，现有接触器生产厂中具有中等水平以上的工厂 只要稍加技术改造即能够批量生产。同时产品的技术经济指标接近或达到了八十年代国 外同类产品的先进水平，技术性能全面符合 IEC158。 （1） CJ20CJ20 系列交流接触器简介 CJ20 系列交流接触器系全国统一设计的新系列产品,主要用在交流 50HZ,额定电压 交流 380V、660V（其中个别型号可至 1140V）,额定电流范围为 4630A，共分十一个电 流等级。在电力线路中,供远距离接通和分断电路,以及频繁地控制电动机之用。接触器 可与热过载继电器或电子式保护装置组成电磁起动器。它具有失压、过载和断相保护作 用。CJ20 系列交流接触器采用双断点直动式，结构简单，可以立体布置，占用安装面积 小。衔铁为直动式，没有转动轴，动触头没有软连接，均有利于提高机械寿命。触头采 用双断点机构，对于低压交流电弧的熄灭有很大的帮助，从而大大简化了灭弧装置。 直动式电磁铁的缺点是不能选择合适的杠杆比来改善特性的配合，触头的闭合速度 也比较大，影响了接触器的机械寿命和电寿命，然而，近年来触头材料的不断改进，尤 其是银氧化镉触头的试制成功，大大提高了触头的寿命，故双断点直动获得了更为广 泛的应用，在大容量接触器中也被逐渐采用。 CJ20系列接触器在设计时改进了CJ10和CJ12系列接触器在使用中暴露出来的问题， 如线圈易烧、断电后因剩磁不释放和辅助触头不可靠等问题，采取了下列措施： （1）设计时将吸和电压定为线圈额定电压的 75%，提高了接触器工作的可靠性和适 应性，使线圈烧毁现象大大减少。 （2）采用高强度漆包线绕制线圈，线圈骨架几绝缘材料均选用 B 级耐热等级的绝缘 材料，绕制完毕后，进行真空加压浸漆处理，以提高线圈的整体机械强度和耐热性。 （3）采用专为交流接触器试制的特殊硅钢片，其娇顽磁力较小，有利于减少剩磁吸 力。 （4）在静铁心底部中间加非磁性垫片，以确保电磁系统中有固定的去剩磁气隙。 （5） 辅助触头组采用密封结构， 防止灰尘进入， 以保证起在低电压下工作的可靠性， 此外，为了可靠地分断直流控制电路，设计了大开距大超程的辅助触头，具有较高的通 断能力。 由于它的结构先进性，寿命与可靠性的提高，既影响企业生产的竞争能力，又影响 企业生产的竞争能力，又影响国家经济建设，CJ20 系列交流接触器是我国目前正在应用 的新一代交流接触器，它已成为电气化、自动化设备中不可缺少的元器件，正广泛地应 用在国民经济的各个部门，起着越来越重要的作用。 （2）CJ20CJ20 发展现状和前景展望 型号及其含义： 1) 产品的现状：a.转动式交流接触器，虽然这种接触器由于转动式结构带来了固有的 缺点如体积大，用料多，寿命短，但其结构简单，制造容易，安装维修方便，运行可靠， 故大中容量的接触器，特别是重负工作条件下用的交流接触器仍多采用这种型式。如： 美国 CGE 公司的产品有 370，372 两种系列； b.直动式交流接触器，国外中小容量的交 流接触器仍然多采用直动式，它的结构紧凑，体积小，安装方便，运行可靠，使用寿命 长，外型美观，使用广泛。如：联邦德国西门子公司的产品有 3TB 系列交流接触器；日 本东芝公司的产品有 ESPAS 新系列交流接触器。 2)产品的发展趋势： (1)提高可靠性 目前世界各生产厂家及研究单位围绕接触器的可靠性问题作了以下工作：降低其动 作电压值；降低其释放电压上限和提高释放电压下限；提高其在恶劣条件下的可靠性； 提高其对倾斜、冲击、振动的耐受能力；提高其绝缘能力；提高其承受短路电流的能力 等等。 (2)通断能力的问题 通断能力是交流接触器的重要技术指标之一。通断能力也不能盲目的提高，因为提 高通断能力，势必要增加成本，而在国际市场竞争如此激烈的今天，不能不考虑价格的 问题， 况且实际使用已证明， 通断能力接近 IEC 或 VDE 标准规定的 8 至 10 倍的额定电流， 并至多留有 20%30%就够了。 (3)使用寿命的问题 接触器的使用寿命分机械寿命和电寿命。提高使用寿命无疑对系统或装置的效益有 着直接的关系，IEC 标准规定交流接触器的机械寿命最高为 1000 万次，至于电寿命，至 今尚无明确规定。当今世界各国制造厂家生产出的交流接触器，电寿命大致在 200 万次 以内，电寿命一直是大家极为重视的问题，并致力于提高。如美国 Furnas 公司采取了触 头系统与铁心运动方向呈 45 的结构。45 的运动，使动、静触头紧密接触，将触头 烧损减到最小，这就提高了电寿命，并保持触头表面的清洁；触头一打开，电弧立即向 外运动，拉长电弧，使之迅速熄灭。这就减少了触头的熔焊，加速了电弧的熄灭，从而 提高了电寿命。 （4）小型化 电磁接触器与电子器件的体积相比，仍然显得过大，制造厂家一直采取措施来减少 接触器的体积和安装面积，如使电磁铁小型化；使用重量轻的材料；减少触头开距；采 用高导磁材料；采用优质灭弧材料等。 (5)提高三化水平 三化就是指标准化、系列化和通用化，三化开展得好，十分有利于生产，并能获得 很大的效益和是产品多品种化。欧美一些国家的标准化制定部门，为将自己的产品打入 国际市场，相应地指定了符合或超过 IEC 标准的国际或企业标准。 其次提高交流接触器的额定电压；标准化工作；新材料的应用及材料的节约。同时， 在现代的工业自动化系统及装置中，单靠电磁式交流接触器已不能满足需要了，这是因 为它有许多固有缺点，如触点接触不良，易于烧损，运动部件易磨损，操作频率和寿命 还不够理想等。因此又发展了几种新型的接触器，如：无触点接触器，即半导体化的接 触器；混合式接触器，它介于有触点与无触点之间，即在触点之间并联晶闸管；同步接 触器，利用交流电流过零时实现无电弧分断；低真空接触器，利用真空作为一种优良的 绝缘介质和熄弧介质，可提高分断能力。 三、课题主要内容和要求 本毕业设计以 CJ20-100 交流接触器为参照，优化设计一台 100A 交流接触器。 1、主要技术参数 1).额定电压：AC 380V. 2).额定电流 100A. 3).线圈电压 220V. 4).使用类别：AC-3/4. 5).工作制：长期工作制。 6).寿命：机械寿命 1000 万次。电寿命 300 万次。 7).辅助触头额定电流：10A. 2、设计任务： 1) 整体方案的确定； 2) 触头系统设计 .选择结构形式和触头材料。 .确定触头尺寸和参数（开距、超程、初压力、终压力） 。 .验算触头温升和动、热稳定性。 3) 灭弧系统设计 . 灭弧原理的研究。 .选择灭弧系统的结构形式及材料。 .确定尺寸。 .验算灭弧性能 4) 电磁系统设计（计算机优化设计） 5) 提交设计说明书和图纸。 四、研究方法、步骤和措施 一.研究方法和措施 本设计重在让我们知道低压电器的基本设计方法，使我们获得设计经验，其主要的 设计方法和步骤：资料手工计算计算机设计验算创新。通过查阅资料能了解以 前怎么设计；通过手工计算能确定设计的尺寸和选用什么材料，通过计算机辅助设计能 使设计更优化；通过演算能知道设计的可行性；通过设计我们要学会总结经验并加深设 计的理解，对设计有所创新。 设计的主要步骤 1. 触头系统设计： 首先确定选用的结构形式和触头材料； 其次确定触头尺寸； 最后验算触头温升和动、热稳定性。 2. 灭弧系统设计：首先研究灭弧原理，确定灭弧系统的结构形式和材料；其次 确定灭弧室尺寸；最后验算灭弧性能。 3. 电磁系统的设计：手算进行初步设计，然后用计算机优化设计。 4. 计算机制图：需要绘制的图纸接触器总装备图，触头、灭弧室、电磁铁等 主要零部件图。 5. 书写实习报告、说明书。 二.总体结构分析 从上一代交流接触器开始，双断点桥式触头，直动式磁系统和各零件安装固定于胶 木躯壳上的整体结构已成为小容量交流接触器的典型结构。上一代小容量交流接触器均 采用两层布置的直动式结构。CJ20 系列小容量交流接触器一般采用了辅助触头布置在主 触头上方，辅助触头，主触头和电磁系统布置成三层，躯壳，底座分为两段的立体布置 结构。躯壳和底座均不开孔，具有较好的防护性能。在触头灭弧系统和接线端子上都装 有热塑性塑料的防护罩，避免人手直接接触到接线端子，使用安全。CJ20 交流接触器的 结构设计上特别注意了良好加工工艺性。所有零件均采用压制成型，注射和冷冲压等高 效加工方式，没有机加工零件。各容量等级的交流接触器均为可分解成几个组件的积木 式结构，即由零件组装成组件再由组件组装成产品。而各零件又按结构配合不用螺钉装 配成组件。具有良好的装配工艺性，便于使用工位器具装配代替徒手装配。装配效率