低压电器及其控制系统课件

1、2021-8-20低压电器及其控制系统课件1电器原理及控制技术电器原理及控制技术 联系电话：联系电话：86413623 Email: 2021-8-20低压电器及其控制系统课件2第第6章章 舌簧继电器舌簧继电器6.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器特点特点结构与材料结构与材料工作原理工作原理基本关系式基本关系式干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作干簧继电器的设计干簧继电器的设计2021-8-20低压电器及其控制系统课件36.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作 用永久磁铁操作干簧管可进行的控制用永久磁铁操作干簧管可进行的控制 用永久磁铁操作干簧管时影响干簧管状态的因

2、素用永久磁铁操作干簧管时影响干簧管状态的因素 用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式6. 干簧继电器的设计干簧继电器的设计 动合继电器的设计动合继电器的设计 用动合干簧管设计动断继电器用动合干簧管设计动断继电器 用动合干簧管设计保持继电器用动合干簧管设计保持继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件46.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器用永久磁铁操作干簧管可进行的控制：用永久磁铁操作干簧管可进行的控制： 按钮控制按钮控制 限位控制限位控制 行程控制行程控制 接近控制接近控制 检测控制检测控制用永久磁铁操作干簧管时影响干簧管触点闭合与断开的因素：用永久磁铁

3、操作干簧管时影响干簧管触点闭合与断开的因素： 永久磁铁的材料（决定其磁性强弱）永久磁铁的材料（决定其磁性强弱） 永久磁铁的结构（棒形、环形等）永久磁铁的结构（棒形、环形等） 永久磁铁的尺寸永久磁铁的尺寸 干簧管的参数干簧管的参数 永久磁铁与干簧管间的相对位置永久磁铁与干簧管间的相对位置 永久磁铁和干簧管周围是否存在铁磁性材料永久磁铁和干簧管周围是否存在铁磁性材料5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作2021-8-20低压电器及其控制系统课件5干簧管式自动水位控制装置干簧管式自动水位控制装置 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件6干簧管式门控自动照明灯干

4、簧管式门控自动照明灯 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件7干簧管式产品产量自动计数干簧管式产品产量自动计数 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件86.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作 由于永久磁铁与干簧管之间的磁场分布情况及由于永久磁铁与干簧管之间的磁场分布情况及其变化规律相当复杂，因此要对使干簧管的触点闭其变化规律相当复杂，因此要对使干簧管的触点闭合或断开的两者之间的位置关系进行定量计算是比合或断开的两者之间的位置关系进行定量计算是比较困难的。目前，在实际使用中通常是根

5、据一定的较困难的。目前，在实际使用中通常是根据一定的经验数据来确定二者之间的位置关系，并通过实验经验数据来确定二者之间的位置关系，并通过实验进行调整，以保证干簧管的触点在永久磁铁的操作进行调整，以保证干簧管的触点在永久磁铁的操作下产生所需要的闭合和断开动作。下产生所需要的闭合和断开动作。2021-8-20低压电器及其控制系统课件96.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器 5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作 图图6.15(a)、(b)分别为永久磁铁与干簧管平行放分别为永久磁铁与干簧管平行放置及垂直放置时干簧管的动作区域。置及垂直放置时干簧管的动作区域。 闭合区域闭合区域是指永久磁铁与干簧管的相对

6、位置在该是指永久磁铁与干簧管的相对位置在该区域内时，干簧管的触点闭合；区域内时，干簧管的触点闭合； 断开区域断开区域是指当两者之间的相对位置在该区域内是指当两者之间的相对位置在该区域内时，干簧管的触点断开；时，干簧管的触点断开； 保持区域保持区域是指当干簧管的触点闭合是指当干簧管的触点闭合(断开断开)后，若后，若将永久磁铁移远将永久磁铁移远(移近移近)，但两者之间的相对位置在，但两者之间的相对位置在该域内时，干簧管的触点仍保持闭合该域内时，干簧管的触点仍保持闭合(断开断开)。2021-8-20低压电器及其控制系统课件10注：图中干簧管的操作区域是相对动合干簧管的注：图中干簧管的操作区域是相对动

7、合干簧管的(a)永久磁铁与干簧管平行放置永久磁铁与干簧管平行放置(b)永久磁铁与干簧管垂直放置永久磁铁与干簧管垂直放置图图6.15 干簧管的操作区域干簧管的操作区域2021-8-20低压电器及其控制系统课件116.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式：用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式： 往复运动往复运动 旋转运动旋转运动 偏磁式动作偏磁式动作 屏蔽式动作屏蔽式动作2021-8-20低压电器及其控制系统课件12(a)永久磁铁与干簧管平行放置永久磁铁与干簧管平行放置(b)永久磁铁与干簧管垂直放置永久磁铁与干簧管垂直放置图图6

8、.16 永久磁铁作往复运动时干簧管的通断情况永久磁铁作往复运动时干簧管的通断情况2021-8-20低压电器及其控制系统课件136.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式：用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式： 旋转运动旋转运动(a)棒形磁铁棒形磁铁(b)双极环形磁铁双极环形磁铁图图6.17 永久磁铁作旋转运动时干簧管的通断情况永久磁铁作旋转运动时干簧管的通断情况2021-8-20低压电器及其控制系统课件146.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作用永久磁铁操作干簧管可用永久磁铁操作干簧管可采用

9、的运动方式：采用的运动方式： 偏磁式动作偏磁式动作 在干簧管的一侧放置一个磁偏磁在干簧管的一侧放置一个磁偏磁铁，永久磁铁在干簧管的另一铁，永久磁铁在干簧管的另一侧作往复运动，使干簧管的触侧作往复运动，使干簧管的触点接通与断开点接通与断开。加磁偏磁铁时干簧管的通断情况加磁偏磁铁时干簧管的通断情况2021-8-20低压电器及其控制系统课件156.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器5. 干簧管的永磁操作干簧管的永磁操作用永久磁铁操作干簧管用永久磁铁操作干簧管可采用的运动方式：可采用的运动方式： 屏蔽式动作屏蔽式动作永久磁铁与干簧管间放有一永久磁铁与干簧管间放有一块屏蔽铁板块屏蔽铁板 ，当屏蔽铁板作，当

10、屏蔽铁板作往复运动时，干簧管的通断往复运动时，干簧管的通断情况如图所示。情况如图所示。图图6.19 屏蔽铁板作往复运动时屏蔽铁板作往复运动时 干簧管的通断情况干簧管的通断情况2021-8-20低压电器及其控制系统课件166.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器6. 干簧继电器的设计干簧继电器的设计用动合干簧管设计动断继电器的条件：用动合干簧管设计动断继电器的条件：（1）永久磁铁放在动合干簧管的闭合区内。）永久磁铁放在动合干簧管的闭合区内。（2）线圈（控制）磁通与永磁磁通方向相反。）线圈（控制）磁通与永磁磁通方向相反。2021-8-20低压电器及其控制系统课件176.1 干式舌簧继电器干式舌簧继电器

11、6. 干簧继电器的设计干簧继电器的设计用动合干簧管设计保持继电器的条件：用动合干簧管设计保持继电器的条件：（1）永久磁铁放在动合干簧管的保持区内。）永久磁铁放在动合干簧管的保持区内。（2）使动合干簧管的触点闭合时，线圈磁通与永磁磁通方向相同；使）使动合干簧管的触点闭合时，线圈磁通与永磁磁通方向相同；使 动合干簧管的触点断开时，线圈磁通与永磁磁通方向相反。动合干簧管的触点断开时，线圈磁通与永磁磁通方向相反。 2021-8-20低压电器及其控制系统课件18干簧管式自动水位控制装置干簧管式自动水位控制装置 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件19干簧管式门控

12、自动照明灯干簧管式门控自动照明灯 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件20干簧管式产品产量自动计数干簧管式产品产量自动计数 6.1 干式干式舌簧继电器舌簧继电器2021-8-20低压电器及其控制系统课件21第第7章章 带永久磁铁的继电器带永久磁铁的继电器7.1 概概 述述带永久磁铁的继电器包括以下几种：带永久磁铁的继电器包括以下几种：带永磁的舌簧继电器带永磁的舌簧继电器极化磁系统继电器极化磁系统继电器 极化磁系统电磁继电器极化磁系统电磁继电器 极化继电器极化继电器 磁保持继电器磁保持继电器磁电式继电器磁电式继电器永磁返回式继电器永磁返回式继电器2021

13、-8-20低压电器及其控制系统课件227.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复线1.永磁材料的去磁曲线永磁材料的去磁曲线 永磁材料永磁材料也称也称“硬磁材料硬磁材料”，具有，具有磁滞现象磁滞现象，它的矫顽，它的矫顽力力Hc远比软磁的高，可达几百甚至几千远比软磁的高，可达几百甚至几千A/cm(软磁材料软磁材料Hc的一般小于的一般小于1A/cm)，而它的剩磁感应强度却并不一，而它的剩磁感应强度却并不一定比软磁的高，因此它定比软磁的高，因此它具有很宽的磁滞回线具有很宽的磁滞回线。2021-8-20低压电器及其控制系统课件237.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复

14、线1.永磁材料的去磁曲线永磁材料的去磁曲线（1）永久磁铁的制造过程和极限磁滞回线）永久磁铁的制造过程和极限磁滞回线 图图7.1所示的开口永久磁铁环上均匀地绕着磁化线圈，以保证环中各截面的磁感应所示的开口永久磁铁环上均匀地绕着磁化线圈，以保证环中各截面的磁感应强强B一致，在环的开口处加上一软磁材料的磁化铁块，以使磁路容易饱和，从而减一致，在环的开口处加上一软磁材料的磁化铁块，以使磁路容易饱和，从而减小激磁电流。图中，小激磁电流。图中， 。给线圈通以足够大的电流。给线圈通以足够大的电流i，使磁环磁化至非常饱和，使磁环磁化至非常饱和，其磁场强度的值应为其磁场强度的值应为 （7.1） 反复改变电流反复

15、改变电流i的方向若干次后，永久磁铁的工作点就在一稳定的极限磁滞回线的方向若干次后，永久磁铁的工作点就在一稳定的极限磁滞回线 (图图7.2)上变化。上变化。 (3 5)ciNHHl 图图7.1 永久磁铁的制造过程永久磁铁的制造过程 图图7.2 极限磁滞回线极限磁滞回线R2021-8-20低压电器及其控制系统课件247.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复线1.永磁材料的去磁曲线永磁材料的去磁曲线（2）永久材料的去磁曲线永久材料的去磁曲线切断激磁电流，则由安培环路定律切断激磁电流，则由安培环路定律 即即 （7.2）由于磁化铁块由软磁材料制成，故可认为其磁导率由于磁化铁块由软磁材料

16、制成，故可认为其磁导率 为无穷大，即为无穷大，即有有 ，由式，由式(7.2)可得，可得， ；而；而H0时，永久磁铁的磁时，永久磁铁的磁感应强度感应强度 或或 ，因此，因此切断激磁电流后，永久磁铁的工作点切断激磁电流后，永久磁铁的工作点就应在就应在(0，Br)上或上或(0， -Br)上。上。Fe0HlHFeFeFeFe/0HB0H rBBrBB 2021-8-20低压电器及其控制系统课件257.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复线1.永磁材料的去磁曲线永磁材料的去磁曲线（2）永久材料的去磁曲线永久材料的去磁曲线为建立工作气隙磁场，取下磁化铁块，应有为建立工作气隙磁场，取下磁化

17、铁块，应有 （7.3）或或 （7.4）因因 （7.5）故故 （7.6）式中式中 气隙磁导，气隙磁导， 。上式表明，建立气隙磁场后，安培环路定律便要求永久磁铁内的磁感应强度上式表明，建立气隙磁场后，安培环路定律便要求永久磁铁内的磁感应强度B与磁场强度与磁场强度H的比值为一负数，即的比值为一负数，即B、H一正一负一正一负(在永久磁铁内部，在永久磁铁内部， 与与 方向相反方向相反(见图见图7.1)，只能处于极限磁滞回线的第二象限或第四象限上。，只能处于极限磁滞回线的第二象限或第四象限上。 B与与H的关系在的关系在B-H平面内为一通过原点的直线平面内为一通过原点的直线(图图7.2)，斜率为，斜率为 该

18、直线称为该直线称为负载线负载线或或磁导线磁导线，它与极限磁滞回线的交点，它与极限磁滞回线的交点 或或 即是即是永久磁铁永久磁铁的工作点的工作点。0HlH0HlRBS/1tan/BSllHRlS RS 1/ RBH tan( / )l s aa2021-8-20低压电器及其控制系统课件267.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复线1.永磁材料的去磁曲线永磁材料的去磁曲线（2）永久材料的去磁曲线永久材料的去磁曲线 由于永磁材料的工作点只能由于永磁材料的工作点只能处于极限磁滞回线的第二象限部处于极限磁滞回线的第二象限部分或第四象限部分，而这两部分分或第四象限部分，而这两部分是对称的

19、，因此我们一般只讨论是对称的，因此我们一般只讨论永磁材料工作于永磁材料工作于第二象限第二象限的情的情况。况。 永磁材料极限磁滞回线永磁材料极限磁滞回线第二第二象限象限的部分称为的部分称为去磁曲线去磁曲线(或或退退磁曲线磁曲线)，如图，如图7.3中中BrmmHc 所所示。示。 各种永磁材料的去磁曲线可各种永磁材料的去磁曲线可以用实验方法求得。以用实验方法求得。 图图7.3 去磁曲线和回复线去磁曲线和回复线2021-8-20低压电器及其控制系统课件277.2 永磁材料的去磁曲线与回复线永磁材料的去磁曲线与回复线2、回复线和回复磁导率回复线和回复磁导率 若永磁材料退磁到若永磁材料退磁到m点后，再使退

20、磁磁场减小到零，则磁状态点后，再使退磁磁场减小到零，则磁状态不是沿去磁曲线回升，而是沿不是沿去磁曲线回升，而是沿mpr曲线曲线回升，当回升，当H为零时回升为零时回升到点到点r(低于低于Br)。若再度加上退磁磁场，则磁状态的改变是沿。若再度加上退磁磁场，则磁状态的改变是沿rqm曲线回到接近曲线回到接近m的工作点。多次反复后形成的工作点。多次反复后形成mprqm回线回线，称，称为为局部磁滞回线或回复回线局部磁滞回线或回复回线。 由于回复回线的两个分支非常接近，因此一般可近似地用由于回复回线的两个分支非常接近，因此一般可近似地用直线直线mr代替该回线，代替该回线，mr 线即称为回复线线即称为回复线，

21、其斜率，其斜率tan称为称为回复磁回复磁导率导率uret(也称也称回复系数回复系数 )。对应于不同的工作点如。对应于不同的工作点如m点，将有点，将有不同的回复线和回复磁导率，但实验表明，不同点的回复磁导不同的回复线和回复磁导率，但实验表明，不同点的回复磁导率相差不大，并且近似等于在率相差不大，并且近似等于在Br点对去磁曲线所作的切线点对去磁曲线所作的切线(见图见图7.3)的斜率。的斜率。2021-8-20低压电器及其控制系统课件287.4 永磁磁路的计算永磁磁路的计算1. 永久磁铁的两种工作状态永久磁铁的两种工作状态永久磁铁的工作状态有两种：永久磁铁的工作状态有两种：（1）工作点位于去磁曲线上

22、，有时称为静态式；）工作点位于去磁曲线上，有时称为静态式；（2）工作点位于回复线上，有时称为动态式。）工作点位于回复线上，有时称为动态式。 在计算永磁磁路时，首先应明确永磁的工作在计算永磁磁路时，首先应明确永磁的工作状态。状态。2021-8-20低压电器及其控制系统课件29(1)永久磁铁的工作点位于去磁曲线上永久磁铁的工作点位于去磁曲线上 图图7.1所示的充磁完毕的所示的充磁完毕的永久磁铁环在取下磁化铁永久磁铁环在取下磁化铁块而建立工作气隙磁场后，块而建立工作气隙磁场后，如果气隙磁阻是不变的，如果气隙磁阻是不变的，则永久磁铁的工作点就在则永久磁铁的工作点就在去磁曲线上去磁曲线上(图图7.2中的

23、点中的点a)，其负载线的斜率由式，其负载线的斜率由式(7.6)所确定。所确定。 现再以图现再以图7.8所示的永磁所示的永磁磁路为例来说明这种情况。磁路为例来说明这种情况。图图7.8 永磁磁系统永磁磁系统2021-8-20低压电器及其控制系统课件30(1)永久磁铁的工作点位于去磁曲线上永久磁铁的工作点位于去磁曲线上 如图如图7.9(a)所示，首先将棒状永久磁铁置于充磁机内磁化，使之工作在极限所示，首先将棒状永久磁铁置于充磁机内磁化，使之工作在极限磁滞回线上。然后断开充磁机线圈电流，此时永久磁铁的工作点在去磁曲线磁滞回线上。然后断开充磁机线圈电流，此时永久磁铁的工作点在去磁曲线的的Br点。将已充磁

24、的永久磁铁从充磁机上取下来以前，先用一块软磁材料的点。将已充磁的永久磁铁从充磁机上取下来以前，先用一块软磁材料的短路器将其两个磁极短路短路器将其两个磁极短路(见图见图7.9(b)，使其在取出后的工作点仍在，使其在取出后的工作点仍在Br附近。附近。将永久磁铁装入图将永久磁铁装入图7.8所示的磁系统后再取去短路器。这时，由于工作气隙磁所示的磁系统后再取去短路器。这时，由于工作气隙磁阻的影响，永久磁铁内的磁通阻的影响，永久磁铁内的磁通(或或B值值)将会沿着去磁曲线下降，即其工作点在将会沿着去磁曲线下降，即其工作点在去磁曲线上。去磁曲线上。 （a）充磁机）充磁机 （b）短路器）短路器 图图7.9 充磁

25、机与短路器充磁机与短路器2021-8-20低压电器及其控制系统课件31(1)永久磁铁的工作点位于去磁曲线上永久磁铁的工作点位于去磁曲线上注意：在上述情况下，只有在工作过程中磁路注意：在上述情况下，只有在工作过程中磁路内的磁阻（主要取决于气隙磁阻）不变，且磁内的磁阻（主要取决于气隙磁阻）不变，且磁系统不再经受磁性稳定的退磁处理时，永久磁系统不再经受磁性稳定的退磁处理时，永久磁铁才能稳定地工作于去磁曲线上。铁才能稳定地工作于去磁曲线上。 归纳起来，永磁工作在去磁曲线上的条件是：归纳起来，永磁工作在去磁曲线上的条件是：磁系统的部分装配磁导大于完全装配磁导；磁系统的部分装配磁导大于完全装配磁导；磁系统

26、在工作过程中无去磁效应磁系统在工作过程中无去磁效应(电流去磁或磁电流去磁或磁导去磁导去磁)。2021-8-20低压电器及其控制系统课件32(2) 永久磁铁的工作点位于回复线上永久磁铁的工作点位于回复线上 大多数电器和电机中永久磁铁的大多数电器和电机中永久磁铁的工作点都不在去磁曲线上，而在回复工作点都不在去磁曲线上，而在回复线上，因为工作在去磁曲线上很容易线上，因为工作在去磁曲线上很容易受到外界磁场的干扰而改变其工作点，受到外界磁场的干扰而改变其工作点，原因如下：原因如下： 假定永久磁铁原来工作于去磁曲假定永久磁铁原来工作于去磁曲线上的点线上的点a，其磁感应强度为，其磁感应强度为Ba ,如图如图

27、7.10所示。如果有一干扰磁场使永久所示。如果有一干扰磁场使永久磁铁去磁，导致工作点沿去磁曲线下磁铁去磁，导致工作点沿去磁曲线下降至点降至点c，那么当此干扰磁场消失后，那么当此干扰磁场消失后，永久磁铁的工作点不会再回到点永久磁铁的工作点不会再回到点a，而是沿以点而是沿以点c为起始点的回复线为起始点的回复线cc上上升到升到a点点(设气隙磁导不变，即负载设气隙磁导不变，即负载线斜率不变线斜率不变)，此时磁感应强度为，此时磁感应强度为Ba。可见，在干扰磁场作用后，永久磁铁可见，在干扰磁场作用后，永久磁铁的磁感应强度由的磁感应强度由Ba下降为下降为Ba，因而，因而使工作气隙中的磁通发生变化。使工作气隙中的磁通发生变化。图图7.10 干扰磁场对工作点的影响干扰磁场对工作点的影响2021-8-20低压电器及其控制系统课件33(2) 永久磁铁的工作点位于回复线上永久磁铁的工作点位于回复线上为了使永久磁铁的工作点不受为了使永久磁铁的工作点不受外界干扰磁场的影响，往往在外界干扰磁场的影响，往往在装配后要对电器进行一次所谓装配后要对电器进行一次所谓“交流去磁交流去磁”的处理，使永久的处理，使永久磁铁工作于一条稳定的回