交流接触器设计正文

1、第1章 绪论1.1引言我国经济建设在发展，电网容量在增大，电力传动技术在革新，对电器提 出的要求越来越高。例如，对低压控制电器，要继续提高使用寿命和操作频率， 缩小产品体积和减轻重量。低压控制电器主要用于电力拖动系统中，对电动机的 运行进行控制、调节与保护的电器。依靠人力操作的控制电器称为手动控制电器， 根据信号能自动完成动作的称为自动控制电器。接触器是在正常的工作条件下，主要作用频繁地接通和分断交、直流主电 路，并可以远距离控制的电器，其主要控制对象是电动机，也可以用于控制其他 电力负载一种适用于远距离频繁地接通和分断交流主电路及大容量控制电路的 电器。它主要作用控制交流感应电动机的启动、停

2、止、反转、调速、并与热继电 器或其他适当的保护装置组合，保护电动机可能发生的过载或断相， 也可用于控 制其他电力负载如热电器、照明、电焊机，电容组等。接触器的触头系统可以用 电磁铁、压缩空气或液体压力驱动，因而可以分为电磁接触器、气动接触器和液 压接触器等。近年来还出现了由晶闸管等组成的无触点接触器。随着改革开放的进一步深化，国民经济上新台阶。农业机械话及工业自动话 程度将不断提高，电器的使用范围日益广大，对品种、产量及质量的要求日益提 高，电器制造业已成为国民经济建设中重要的一环。在开始按照要求预先选定两种不同形式的电磁铁，再根据一些给定的参数计算出主、 辅助触头的参数，重点 在解决触头材料

3、的问题，使得设计的产品更加可靠。1.2交流接触器的基本组成及工作原理交流接触器主要有四部分组成：(1)电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁 芯；(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头 ，它和动铁芯 是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装 置,以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件，各种弹簧、传动机 构、短路环、接线柱等。工作原理：当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系 统是与动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合,从而接通 电源。当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力

4、而分离， 使主触头断开，切断电源。1.3交流接触器的用途交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流主电路及大容量控 制电路的电器。它主要用作控制交流感应电动机的起动、停止、反转、调速，并 与热继电器或其它适当的保护装置组合， 保护电动机可能发生的过载或断相， 也 可用于控制其它电力负载如电热器、电照明、电焊机、电容器组等。交流接触器用途广泛，品种繁多，按其结构和用途分类：按主触头级数分为单极、 双极、三极和多极；按主触头的正常（即励磁线圈无电时）位置分为常分式和常合 式；按吸引线圈种类分为交流励磁和直流励磁； 按灭弧介质分为空气式和真空式； 按有无灭弧室分为有灭弧室和无灭弧室。9第2章触

5、头系统设计2.1确定触头的结构的设计根据任务书的基本任务要求，主触头采用直动式、双断点式机构。其优缺点 主要为，优点：1、具有两个有效的灭弧区域，灭弧效果好，通常小容量交流接 触器，利用电流自然过零时两断口处的近阴极效应即可熄灭电弧；2、触头开距较小，结构较紧凑，体积又小，同时还不用软连接，故有利于提高接触器的机械 寿命。缺点：1、双断口触头参数调节不便，闭合时一般无滚滑运动，不能清除触 头表面的氧化物，故触头需用银或银基合金材料，制造成本较高。2、与单断点相比，在同样的触头弹簧压力下，触点上的接触压力电动稳定性较低。2.2触头和主动触桥材料的选择根据书上及网上资料联系所给课题要求，交流接触器

6、采用的触头材料有纯 银，银-氧化镉，银-氧化锡几种材料。随着触头品种的增加，制造工艺的改进， 触头材料使用性能的提高，从节银方面考虑，逐渐淘汰了纯银触头。AgCdO触头材料自30年代问世以来，由于其耐磨损、抗熔焊性好、接触电阻小等，经过不 断改进，在低压电器中得到了广泛的应用，但是它产生的有害金属蒸汽对环境的 污染，对人们的健康的危害，已越来越引起重视。AgS nO2触头作为一种新型的银-氧化物触头材料，正逐步取代虽有很好的抗融焊性能但有极大毒性的AgCdO有很强的耐电弧性能，这种材料的热稳定性比银氧化镉高得多，因此，选用 AgSnO2触头材料取代AgCdO可使材料体积减少25%并能保持同样的

7、寿命。，大 量研究表明AgSnO2的性能完全可以与AgCdC媲美。虽然AgSnO2的温升比较高， 但可以添加WO3 MoO3等来减少接触电阻，改善温升情况。AgSnO2触头的制造工艺有内氧化法及粉末冶金法两种，内氧化法必须加入 铟才能完成，但铟储量少，因此，世界上多数用粉末冶金法挤压而成新型的 AgSn02但大多数含MeO用粉末烧结挤压技术制成 AgS nO 2+Me材料具有：电阻率小，触头温升小； 触头耐电弧烧损性能高，耐机械磨损性能高。了耐熔焊性，也就提高了电寿命。辅助触头采用纯银材料，它具有良好的导电、导热性，接触电阻低而稳定，电磨 损小而均匀。主静触头导电板选用导电性能好，抗拉强度较高

8、的黄铜，并镀锡 3-6卩m 因此，主触头选用AgSnO材料，接触电阻低而稳定，热稳定性高，可使电 弧弧根处熔池中熔融体的粘度提高，减少电弧灼烧时的喷溅损失可以大大简化灭 弧系统的设计；高的热稳定性还使触头表面富集金属氧化物，从而保护了低沸点 的银的蒸发并提高2.3触头的尺寸和参数选择2.3.1触头触桥的截面尺寸（按允许温升来确定）查表得黄铜p 0=7*10-6欧厘米,电阻温度系数aw =0.00151（1/0C ）;B级 绝缘材料的允许温升t =900C,当介质温度取400C时，允许温度为1300G取散热系数，对于扁平铜母线形截面，按公式KT=(6-10) X 10-4 取 KT=8X 10-

9、4(w/cm 0C)触桥为矩ab(a+b)=P0(a 沖止(21)2Ktt7 10(10.0015 130) 12522 8 100*90=0.91cm3式（2.1 ）中a为厚度、b为宽度、0为允许温升取触桥厚度a=2mm则由上公式:2b=20.4mm 取 b=20mm-224 4552_ _ 2触桥截面积：S=2X 20=0.4cm2.3.2主静触头导电板截面尺寸的确定（按电流密度来确定）考虑主动、静触头配合，取导电板的宽度为20mm查表取接触板的电流密度 j 2=2.5A/mm则接触板的厚度为：h=l/jb=100/（2.5X 20）=2mm2.3.3主触头尺寸的确定按主静触头导电板及主动

10、触桥尺寸。初定主触头截面尺寸，再计算主触头电磨损体积，来确定触头厚度由于触桥的宽度为20mm便于焊接，取主动触头长a=18mm宽b=18mn则其电磨损体积的计算公式如下N / q0Vc=N c qo( 2-2)keP式中 N 触头电寿命次数 300X 104次 Y c放电状态下，单位电量所消耗的金属量系数(g/c )查表取4X 10-6(g/c)q。-在触头分段过程中，电路流过触头(c) ke金属体积的利用系数，ke0.5 p 触头材料的密度(g/cm3)I对交流电路，22 10 n (n电弧燃烧半波数，取1)(2-3)2 .2 100 1314=0.9查表银一氧化锡密度Vc=3p =10.1

11、g/cm4 _6300 104 100.90.5 10.1(2-4)=2.14cm参考同类产品，触头形状为正方体，长a=18mm,宽b=18mm一个触头的磨损厚度计算公式如hc=b(2-5)2ab=21402汇18汇18=3.3mm一个触头的厚度 h=(1.6 2)hc 取 h=1.6hc 5.3mm2.3.4主触头参数的确定查表可知主触头超程：丫 1= (2.4-4.5 ) mm 取丫 1=3mm主触头开距：B 1= (4-11 ) mm 取B 1=7mm为保证长期工作的可靠性，触头的初压力取得比较大，对于接触器等控制电器的触头为了减少触头磨损保证接触可靠，单位额定电流的初压力范围是：F/l

12、=(0.04 0.1)N/A 取 F/l=0.08N/A ,即可得触头初压力： F =In(F/I)=100 X 0.08=8N触头终压力按下式计算：Fz=(1.15 1.5)F 0 取Fz=1.25Fo=10N2.4触头温升及动热稳定性验算2.4.1计算主触头接触电阻RjKj(0.102P)m(2-6)600.102 10=58.8 卩 Q式中 R j-接触电阻(卩Q );F 接触压力(N) 取Fzm系数，面接触取m=1;K-系数查资料取K=602.4.2验算主触头温升值触桥周长：P=2X (2+20)=4.4cm极限允许温度：9 =1300C触桥发热温升：(2-7)t =P(1+a/)l2

13、t 1Kt PS=7 0 x(1 +0.0015父130)疋10028汇10 汇4.4汇0.4=59.4C90C符合绝缘耐热等级要求主触头的截面积为：S=ab=12x 10=1.2cm2周长为：P=2(a+b)=2(12+10)=4.4cm查表取导热系数入=3.26w/cmC,电阻系数p 0=2.0 X 10-6 Q cm 由触头接触电阻和电流线集中所引起的发热温升其计算公式如下：t2=(2-8)Rjl 2Rj2 I 22, KtPS 8-0(58.8 10-6)2 10028 3.26 2.0 10*58.8x10 卫灯0022 、3.26 8 10，4.4 1.2=2.5+0.6639=3

14、.1693 C触头接触处总温升计算公式如下t= t汁 t 2=59.4+3.1693(2-9)=62.57900C温升合格2.4.3触桥的热稳定性当主动触桥通过产品技术条件规定的短时过载电流时，其温度应不超过材料的短时允许发热温度，由JB245.5-1985查得其热稳定电流I=8In=800A.U j=RI=58.8 X 800X 10-6=0.047V查表得,开始融化时的电压降 Us=0.37V因为Uj Ujs所以不会融焊，热稳定性合格。2.4.4计算主动触头及触桥的质量与触头初压力的比值主触头及触桥的质量与触头初压力的比值应小于或接近103kg/N ,以减少触头的震动。主动触头体积计算公式

15、：223Vz=n r h=3.14 X RX h=3.14 X 7.5 X 4=706.5mm(2-10)主动触头质量计算公式：Mz=0.7065X 10.仁7.14g(2-11 )其体积为：(暂取触桥长度为5cm,则取其一半为2.5cm)Vq=2.5X 0.2 X 1.6=0.8cm(2-12)查表取黄铜p =8.5g/cm311Fc=2=2X10.25100 100 10“172 +10.25217=0.00006075N式中取L为触桥长度取L=5cm,则回路导体距离(2-13)(2-14)(2-15)固其质量为：m=8.5X 0.8=6.8g总质量为：M=7.14+6.8=13.94g初

16、压力为：Fo=In(F/I)=1OO X 0.08=8N得M/F比值： M/F=(13.94 X 10-3)/(2 X 8)=0.871kg/N 10 2127=2 (2 103)2 ln410 1.6X0=7.14N式中：动稳定电流I=20Ie=2 X 103A作用在动触桥上尚有回路电动斥力，垂直布置导体电动力的计算公式:l1l2(-10X 匕 kg/N所以振动小，满足要求。2.4.5触头的动稳定性查表得其压皱系数：2 2(T y=500X 10 N/cm触头压皱面积计算公式：2-4 2So=Fo/ (T y=8/(500 X 10 )=1.6 X 10 cm触头接触点的电动斥力计算公式：2

17、-7s=50-L-15 =17mmH=1.25+8+1=10.25;11=hFch=2lX In(S/So) X 10212F=Fch+Fc(2-16)总斥力计算公式如下：=7.14+0.00006075=7.1406075 dO x 0.14x0.06=80.24C90C符合绝缘耐热等级要求，级绝缘材料的允许温升t =900C辅助触头的截面积为：S=3.14X (d/2) 2=0.1256cm2周长为：P=3.14X d=1.256cm查表电阻系数p 0=1.5 X 10-6 Q cm,导热系数入=4.2w/cmC由触头接触电阻 和电流线集中所引起的发热温升为：Rjl2Rj22T2=jj(2

18、-26)2. KtS 8 0=72.01X0 02丄(72.0仆 10 )2 汉 1022、J4.2x 8 x 2.51x0.3148辺4.2辺1.5辺10=0.6997+1.0288=1.72850C触头接触处总温升t=t1+t 2=80.24+1.7285=81.968590 C(2-27)辅助触头温升合格2.5.6动稳定性的校核查表查得银的压皱系数(T y=303X 102N/cmi触头压皱面积 S0=F。/ t y=1.1/(303 X 10)=0.373 X 10“2动稳定电流为：30X e=30 X 10=3X 10 A触头接触点的电动斥力：SFch=22 In 10(2-28)S

19、=2 (3 102)2 In0.12560.373 10=0.146N1.1N故动稳定性合格1018作用在动触桥上尚有回路电动斥力，按垂直布置导体电动力的计算公式:Fc=)102(2-29)344710 10 10 一=V095=0.95=0.0000432N式中为触桥长度，取l=2.4cm, s=h+h+a=4mm 则回路导体距离 s= 24 -1 _4=9帥口2H=0.5+3+0.5=4;l1=h故总斥力：(2-30)F=Fch+Fc=0.1627+0.0000432=0.1627432N1.1N=Fo 满足触头动稳定性的要求。2.5.7 m/Fcc 的计算取触桥长度为2.4cm,截面积：

20、S=0.1 x 0.8=0.08cm2触桥质量：mqp sl=8.5 x 0.08 x 2.4=1.632g辅助触头为纯银，比重p Ag=10.5g/cm3厚度 h=1.18cm质量 mc=p Agsh=10.5 x 0.08 x 1.18=0.3978g故辅助触头的总质量为：mz=mc+mq/2=0.7875+2.75/2=2.1625g 所以得 m/Fcc= mz/(2 x 1.1)=0.9829 x 10-3kg/N=2054.54Hz3.14 0.0015665600满足上述条件，因而恢复电压为非周期过程。3.5辅助触头系统灭弧方法(3-7)由于辅助触头开断电流小，不需加特殊的灭弧装置

21、，直接利用双断点触头 灭弧。第4章电磁系统设计4.1概述电磁系统是由磁系统和线圈组成，用以进行电磁转换的电器组件或部件。电器的电磁系统主要是借线圈激磁使磁系统磁化，产生电磁吸力吸引衔铁，使之运动作机械功，从而达到某些预定目的。通过线圈从电源吸取能量，并借衔铁的运 动输出机械功，是电磁系统进行能量转换的一个方面，通过线圈输入电磁信号， 并借衔铁的机械运动输出指令，是电磁系统实行控制作用的又一个方面。电磁系统的用途非常广泛：它既可以单独成为一类电器，诸如用作牵引电磁 铁、制动电磁铁、起重电磁铁和电磁离合器及电磁吸盘等； 它亦可作为电器的组 件或部件，例如用作电磁接触器、电磁式继电器、电磁式脱扣器等

22、的感测部件， 以及电磁操作机构的执行部件。此外，从广义的角度来看，电磁传感器、电磁稳 压器乃至磁放大器等，也可视为电磁系统。由此，设计之前需要了解电磁系统的 种类、典型结构和基本特性：4.2电磁系统的种类和典型结构形式电磁系统种类很多。按线圈激磁电流的种类区分有直流电磁系统、单相交流 电磁系统、三相交流电磁系统、极化电磁系统以及交直流同时磁化的电磁系统。 按线圈的连接方式区分有并激电磁系统和串激电磁系统。 按衔铁与线圈的相对位 置区分有衔铁穿入线圈内腔的内衔铁式电磁系统和衔铁在线圈外运动的外衔铁 式电磁系统。按外观形状区分有E形电磁系统、螺管式电磁系统和拍合式电磁系统等0电磁系统的结构从衔铁运

23、动方式区分有直动式和转动式结构。总之，电磁系统的结构形式很多，且不同形式的具有不同的特性。所以在设计时要根据具体电 器的反力特性及对吸力特性与反力特性配合的要求，确定电磁系统的结构形式。4.3电磁系统的基本特性电磁系统的基本特性包括吸力特性、 反力特性、输入-输出特征及时间特性， 下面就谈谈吸力特性和反力特性。电磁系统既然是一种依靠电磁吸力使衔铁产生机械位移而输出机械功的电工装置，驱动衔铁运动的电磁吸力Fx和衔铁的机械行程S自然就是它的基本参数，这两个参数在一定条件下呈现的关系 Ff=f ( S )也就成了电磁系统的基本特 征。这个特征表征了电磁系统带动负载的吸引能力，所以习惯上被称为吸力特性

24、。上面是对直动式电磁系统而言，如果是转动式电磁系统，吸力特性就以M=f(a)表示，它是衔铁受到的电磁转矩与衔铁角位移之间的关系。电磁系统的衔铁在运动过程中要克服机械负载的作用力做功。可以说，电磁系统的主要任务就是克服这种反作用力。因此，机械负载性质的反作用力Ff与衔铁行程S之间的关系Ff=S反力特性，与吸力特性实质上是矛盾的统一。更 何况对一般的电磁系统来说，衔铁的吸合主要靠电磁吸力，其释放和复合则主要 靠反作用力。因此，将反力特性作为电磁系统的基本特性来处理，既有必要，也 很恰当。为了保证电磁系统能可靠地工作，在衔铁的吸合过程中，在动作电流或电压 下的吸力特性通常应高于反力特性；反之，在衔铁

25、的释放过程中，反力特性应高 于在释放电流或电压下的吸力特性，或零电流及零电压下剩磁产生的吸力特性。4.4电磁系统设计计算电磁系统反力：(1) 按主触头参数确定衔铁释放位置的工作气隙值(衔铁行程)。主触头系统开距为：B i=7mm;超程为：丫 i=3mm则主触头行程为：B汁丫 i=7+3=10mm即衔铁行程为：S =10mm(2) 确定衔铁释放位置的初始反力及释放弹簧力。确定初始反力(按衔铁释放终了时，衔铁与停挡相碰撞的弹回距离，应小于 接触器常闭辅助触头的超程(磨损后)，来确定初始反力。主触头弹簧初压力定为16N,终压力为20N,超程为S ch =3mm三对主触头初压力产生的反力： F fcc

26、=3X16N=48N,终压力产生的反力： F fzc=3X 20N=60N确定辅助触头的超程为：2mm初压力为：1.1 X 2=2.2N,终压力为：F=1.32 X 2=2.64N故 Ffcb =2 X 2.2=4.4NF 臥=2 X 2.64=5.28N考虑常闭辅助触头磨损为0.74mm计及一定裕度，取允许弹回距离S y=0.6mm取弹性恢复系数e=0.14,初始反力计算公式如下：2、- chfcb (4-1)e (Ffcc Ffzc) 上 Ffzh y：y1 -e2 x 60.142 (48 60)35.28 10 2x0.60.62 101 -0.1420.6=13.8N释放弹簧力：(a

27、)释放位置弹簧力初始反力+常闭触头终压力Ffcs =Fcs + F fzb13.8+5.2819.08N(4-2 )(b)吸合位置的弹簧力：参考现有产品，取释放弹簧钢度C0.5N/mmFfxFfcs +cx S 19.08+0.5 X 1024.08N(4-3)(3) 按主触头参数及衔铁释放位置的工作气隙值和初始反力等数据做反力特性曲线Fff (Fff ( Fff ( S )如下；吸合位置电磁铁反力:FbFfx+ Ffzb24.08+6084.08N释放位置电磁铁反力:FfF fzs19.08N图4-1反力特性曲线F f为反力特性；Ff1为释放弹簧反力特性；F f2为主触头弹簧反力特性；F f

28、3为衔铁等运动部分的重力4.5电磁系统的结构形式的确定电磁系统结构形式很多，可按不同方式来分类。按磁系统型式可分为U型、E型、盘式和螺管式等。按衔铁运动方式分为旋转式和直动式。等等。交流电磁 系统的结构型式，对于小容量多采用直动式，直动式电磁系统常用的可分为六类，分别为：单U型、双U型、单E型、双E型、T型、螺管式。从理论上讲， 单U型比双E型的吸力特性陡峭，与反力特性的配合单U型好些，本次接触器设 计要求容量不大，考虑结构力求简单经济性好等因素，选择单U型直动式电磁铁。选择交流电磁铁结构形式，要按吸力特性与反力特性的配合关系来选择结构 形式，此外，直动式电磁铁具有工艺简单的优点，转动式电磁铁

29、具有杠杆比（电 磁吸力力臂与反力力臂之比）可调的优点，装甲螺管式适用于卡行程，U形和E形直动式则适用于较短行程，当反力特性较平坦且衔铁打开位置的反力较大时， 则应选用双U形或双E形或装甲螺管形。U 型电磁铁：优点：去磁气隙设在静铁心底部，不受极面磨损影响，使用寿命较长，体积 小材料利用率高。缺点：线圈固定不方便，去磁可靠性较差。（2）E 型电磁铁：优点：线圈安装在中柱上，有利于固定和保护线圈，去磁气隙在中柱上，去 磁可靠。缺点：去磁气隙受极面影响，使用寿命不易提高，碰撞应力较大，不利于机 械寿命提高。（3）“双”（U或E）型电磁铁：由于有附加螺管力，所以磁铁初始吸力较大，且吸力特性较平坦。（4

30、）“单”（U或E）型电磁铁：无附加螺管，故吸力特性比较陡峭。分析：由前所设计中绘制反力特性曲线较陡峭，故在本设计中采用单（U或E）型电磁铁，再由以上比较，U型更利于寿命提高，而 E型会因极面磨损去磁 气隙不断减小而影响，电磁铁的寿命。但U型固定不方便，故采用两个浅串联并 固定成一整体式。E型可采用在中柱底部增加一个非磁性垫片，产生固定去磁气 隙，从而使寿命不受极面磨损影响，单U或单E型都适于吸力特性较陡峭的情况， 在本设计中通过计算机优化设计，比较单U及单E型电磁铁，考虑到本次接触器 设计要求容量不大，结构力求简单经济性好等因素，选择单U型直动式电磁铁。4.6电磁铁的设计和计算主要技术参数：(

31、1)开距B 2=4mm超程丫 2=2mm初压力F 02=1.1N终压力F z2=1.32N触头数常闭触头释放弹簧参数:初始弹簧力 F so= Ffcs=19.08Nn2=4 ;常开触头n3=4主触头参数:(1)开距B i=7mm超程丫 i=3mm初压力F 01=8N终压力F z1=10N触头数n 1=6辅助触头参数:(2)弹簧钢度0.5N/mm线圈电压及允许电压波动范围：线圈额定电压Un=220v(2)电压允许波动范围 0.85*U n=187v线圈耐热等级和允许温升：耐热等级B级允许温升70 C工作制形式：长期工作制4.7交流电磁铁反力特性计算电磁铁工作气隙值计算;(1)衔铁释放位置S a=

32、 B 计丫 1=3+7=10mm常闭辅助触头刚分开位置S b= S a- 丫 2=10-2=8mm常开主触头刚接触位置S c= 丫 1=3mm(4)常开辅助触头刚接触位置S d= 丫 2=2mmFf4e=rbFz2=4X 1.32=5.28N(4-19)4.8电磁铁各位置反力计算(1)衔铁释放位置：Ffd=Fso-n 2Fz2=19.08-4 X 1.32=14.8N(4-4)(2)常闭辅助触头刚分开位置：a:Ffb2=Fso+cX ( S a- S b)=19.08+0.5 X(10-8)=20.08N(4-5)b:F血=卩巾2川2氏2=20.08-4 X 1.1=15.68N(4-6)c:

33、Ffe=Fso+CXS a +n 1X Fz汁4X Fz2(4-7)=19.08+0.5 X 10+6X 10+4X 1.32=89.36N衔铁闭合位置：Ff1c= Fso+CX ( S a - S c)=19.08+0.5 X (10-3)=22.58N(4-8 )F f2c = F+门尸01=22.58+6 X 8=70.58(4-9)(4)常开辅助触头刚闭合位置：Ffd1 = FS0C(、a-、d)mF1n1(Fz1-F01)(厂(4-10)&c =19.08+0.5 X (10-2)+6 X 8+6X(10一8)(3一2)3-0.05=75.15Ffd2=Fd1+mFo2=75.15+

34、4 X 1.1=79.55N(4-11 )(5)释放弹簧反力Ff1Ff1a=Fs0=19.08N(4-12)Ff1e=Fso+CX ( S a - S c)=19.08+0.5 X (10-3)=22.58N(4-13)(6) 常闭辅助触头的反力Ff2Ff2a=-n3Fz2=-4 X 1.32=-5.28N(4-14)Ff2b= -n 3Fo2=-4 X 1.1=-4.4N(4-15)(7) 主触头的反力Ff3Ff3c=n1Fo1=6X 8=48N(4-16)Ff3e=“Fz1=6X 10=60N(4-17)(8) 常开辅助触头反力Ff4Ff4d=rbFo2=4X 1.1=4.4N(4-18

35、)4.9衔铁各位置反力F fai=Ffia+F2a=19.08-5.28=13.8NFfbi = Ffib+Ff2b =15.58-4.4=11.48NFfb2 = F fib =15.58NFfci = Ffc=18.08NF fc2 = Ffic+Ff3c =65.58NFfd1 = Ff3d +Ffid =70.15Ffd2= Ffdi+Ffid =74.55NF fc = Ff1e +Ff3e+Ff4e=19.08+60+5.28=84.36N根据以上各值画出反力特性曲线：(4-20)(4-21 )(4-22)(4-23)(4-24)(4-25)(4-26)(4-27)FF37图4-2

36、反力特性曲线4.10确定电磁系统的设计点及设计点吸力和工作气隙值设计点的确定与拟定功的大小有关。拟定功是指吸力特性上任一点的工作气 隙：与吸力F的乘积，是一具有能量量纲的物理量。拟定功最大，意味着电磁铁 的经济重量m最小，即电磁铁的重量最轻，同时起动时有效功为最大。：Ffai x S a=13.8 x 10=138F fb2 x S b=15.58 x 7=109.06F fc2 x S c=65.58 x 3=196.74Ffd2 x S d=74.55 x 2=149.1Ffe x S e=84.36 x 0.05=4.218取Fx S的最大值，得吸力特性的设计点取主触头刚接触处的开距S

37、=3mm,吸力Ff0=65.58N，考虑裕度 KO=1.2，则设计点的电磁吸力为Ko=KOFo=1.2 x65.58=78.696N 工作气隙值 S =3mm4.11磁铁的初步设计确定铁心的尺寸(1)确定铁心的截面积Sc线圈电压下限时工作气隙磁通密度:(4-29)U 1 Bcm K NSUnCT0.85 220 1.3 0.95220 535=0.78U-线圈电压下限值(V), 一般U=0.85 x U；Bcm- 额定电压时铁心磁通密度，1.1-1.7T 取Bcm = 1.3TKn-线圈反电动势 E与U的比值，设计点在主触头刚接触位置,0.94-0.99,取恳=0.95c =(1.1-2)设计

38、点漏磁系数，设计点在主触头刚接触位置，取c =1.35真空导磁率 卩 0=4 n x 10-7=1.257 x 10-6 (H/m)铁心的截面积计算公式如下：49Sc=2F%B、m2(4-30)2 78.696 1.257 10_60.782=3.25X 10-4 m(2)确定铁心截面边长a=(取 & =a/b=1 ;叠片系数 Kc=0.9-0.95) 19mm(4-31 )取：a=19 mm贝U: b=a=19 mm计算线圈匝数NN=2298.60.98 Un4.44 fBcm Sc(4-32)取2298匝0.98X2204.44 50 1.3 3.25 10*匝初算线圈磁势并确定线圈尺寸(

39、1)线圈磁势：非工作气隙3S f=0.2 X 10 mIN=K15Bcm Sc二K 15=(1.65 2.5)取 21 1 2 = + -、上 上f .=8.17 X 10-6= 1.257 汇10” 3.2510“0.05汇10%Sc_1.257 10-3.25 100.2 104-6=2.04 X 10A f= fA =8.17 10-6 2.04 10-68.17 10*2 2.04 10-6=1.36X 10-6IN=K15Bcm Sc.2- A2 1.3 3.25 10*、2 1.36 10=439.4线圈高度：查资料线圈厚度比值n=0.5 0.8 取 n=0.6 得:线圈导线的电阻

40、率 p 110c8=2.37 X 10 Q m线圈表面综合散热系数Kt =10.99 W/m Kk tc线圈填充系数，初步设计可取ktc = 0.5查资料选D21-0.5曲线pc=3.8 W/kg223Kc= p c a p Fe=3.8 X 1X 0.020 X 7.8 X 10 =11.856线圈高度计算公式：w/m2? (22；二n)(IN )h=叽心(2 +2总十2呵)xa KcFksn(4-33)822.37 10(22 1 3.14 0.6)(439.4) 10.99 70 (22 12 3.14 0.6) 0.020 -11.856 0.5 0.6、.269 =28.86mm.3

41、2.298取 h=28mm(3)线圈厚度计算公式: =na=0.6 X 19=11.4mm(4-34)(4线径计算公式:d=(4-35)4 0.5 28 11.43.14 2298=0.297mm取 d=0.31mm4.12确定其他结构尺寸，并画出电磁铁草图(1) 线圈的内孔尺寸A、B c1= (0.5-1)mm 取 0.7mm c2= A d+ t=0.7+2=2.7mmA 1=a+2A c1=20+2X 0.7=21.4mm,B1=b+2A c2=20+2X 2.7=25.4mm(2) 线圈外形尺寸A 2=A+2A =21.4+2 X 12=45.4mm,B=B+2A =25.4+2 X 12=49.4mm(3) 衔铁截面积：Sx=Kxab=1X 19X 19=361mm K c=(0.8-1) K e三 1(4) 铁轭截面积：2Se=Keab=1 X 19X 19=361mm铁芯长度：li=h+bk=28+仁29mm衔铁长度：l=2a+A + A c2+A c3=2X 19+12+0.5+5=55.5mm 电磁铁高度：h=2 X 19+28=66mm(8) 草图：图4-3电磁铁草图4.13性能验算主要计算：线圈冷电阻（20C）0 8查表铜 p