栅片灭弧方式及相关低压电器介绍

1、栅片灭弧方式中，电弧为什么会在电动力的作用下朝灭弧栅运动呢？灭弧栅是用钢片作的，它放置在触头的上方。当触头间产生电弧的时候，由于电弧下方是空气，上方是灭弧栅，由于钢的导磁率比空气大，这样在同样的磁场强度H下，电弧上方的磁通密度B应该比下方的大阿，因此电弧所受电磁力（F=BIL）的合力方向应该向下，这样电弧因该背离灭弧栅运动才对啊。那位前辈高人能指点一下不？答1：钢片在这里的作用是分割电弧，不是利用其磁导的。电弧向内运动是利用磁吹原理，仔细观察一下接触器的通流部分，结合左右手定则，相信你 一定能分析出来答2：可以把灭弧栅想像成一整块软铁，电弧是流过恒稳电流的导线，这样不影响分析。应用右手螺旋定则

2、，导线产生同心圆磁场，磁力线穿过软铁块，软铁块被磁化，磁化软铁块的NS极记住，由于铁被磁化，其产生磁场有独立性，即使导线移出也不变，在此磁场作用下，导线的受力方向，应用左手定则，有难度的只是想像软铁NS极之间的磁力线，受力方向指向软铁。  实际的灭弧栅，时变的电弧不影响分析结果。答3：交流接触器的栅片灭弧原理是由于触点上方的钢片栅片磁阻很小 ，电弧上部磁通大都进入栅片 ，使电弧周围空气中的磁场分布形式上疏下密 ，将电弧拉入灭弧栅。电弧被栅片分割多若干短弧。常用自动控制电器图5.6 接触器控制电路的工作原理当按钮揿下时，线圈通电，静铁心被磁化，并把动铁心（衔铁）吸上，带动转轴

3、使触头闭合，从而接通电路。当放开按钮时，过程与上述相反，使电路断开。根据主触头所接回路的电流种类，接触器分为交流和直流两种。（1）交流接触器.触头触头是接触器的执行部分。主要任务：完成接触器接通或断开电路的任务。对触头的要求：接通时导电性能良好、接触电阻小；闭合时不跳动（不振动）；闭合时噪音小；闭合时不过热；断开时能可靠地消除规定容量下的电弧。实现方法：触头接触时导电性能好、接触电阻小触头常用铜、银及其合金制成；工作于大电流回路的接触器，其触头常采用滚动接触的形式，如图5.7 所示。图5.7 触头滚动接触的位置开始接通时，动触头在A 点6.7(a)接触，最后滚动到B 点图5.7(b)，B 点位

4、于触头根部，是触头长期工作接触区域。断开时触头先从B 点向上滚动，最后从A 点处断开。这样断开和接通点均在A 点，保证B 点工作良好。同时，触头滚动的结果，还可去除表面的氧化膜。触头闭合时不跳动适当调整触头压力。触头闭合时噪音小使衔铁与铁心的接触面平滑，在交流接触器的铁心中还要加短路环（见“铁心”部分）触头闭合时不过热必须把工作电流限制在额定值内。触头的分类：辅助触头的构造与主触头不大一样，如图5.8 所示。图5.8 辅助触头的结构横杆上焊有两个动触头，当横杆压下时，动触头与静触头闭合，接通电路。弹簧是为了使动、静触头保持良好的接触。.灭弧装置当触头在大电流回路中断开时，在动、静触头间产生强烈

5、电弧，会烧坏触头，并使切断时间拉长，为使接触器可靠工作，必须使电弧迅速熄灭，故要采用灭弧装置。灭弧的方法有以下几种：I利用触头回路本身电动力的简单灭弧法。如图5.9（a）所示，电弧受到电动力F 的作用而拉长，且电弧在移动的过程中迅速冷却，从而使电弧熄灭。II. 多断口灭弧法。图5.9(b)所示就是双断口即桥式触头的灭弧结构，它将整个电弧分成两段，并利用了上述电动力吹弧，因而效果较好。图5.9 利用电动力灭弧还有常在触头上加个灭弧罩，此罩是用石棉水泥或陶瓷材料作成的，用来隔弧，防止电弧在极间飞跃而造成短路。使用时请注意，不要将灭弧罩取下。III磁吹灭弧。磁吹灭弧装置如图5.10 所示。在触头回路

6、（主电路）中串接吹弧线圈（较粗的几匝导线，其间穿以铁心增加导磁性），通电流后产生较大的磁通。触头分开的瞬间所产生的电弧就是载流体，它在磁通的作用下产生电磁力F，把电弧拉长与冷却而灭弧。电弧电流越大，吹弧的能力也越大。磁吹灭弧法在直流接触器中得到广泛应用。图5.10 吹弧线圈IV纵缝灭弧。图5.11 所示是这类灭弧装置中的一种，灭弧罩内只有一个纵缝，缝的下部宽以便它放触头，缝的上部窄以便电弧压缩并和灭弧室壁有很好的接触，当触头断开时，电弧被外界磁场或电动力横吹而穿入缝内，将电弧的热量传递给室壁而迅速冷却，去游离的效应大增，电弧熄灭。图5.11 纵（窄）缝减弧装置V栅片灭弧。灭弧栅如图5.12 所

7、示，在灭弧罩内触头的上方装有一些导磁性能良好的灭弧栅片1（铁片表面镀铜），当触头断开时产生电弧2，电弧（电流）磁通力图向磁导率高的铁片偏移而产生作用力F ，电弧穿入栅片被栅片分成许多短弧，每个栅片就成为短电弧的电极，一方面使每个栅片间的电弧电压不足以达到燃弧电压，另一方面，栅片将电弧的热量传出而使电弧迅速冷却，促使电弧熄灭。灭弧栅广泛地应用在交流接触器中。图5.12 减弧栅熄弧装置实际上，这些灭弧装置往往是综合应用的，如磁吹和纵缝组合，灭弧栅和纵缝组合等。. 铁心（磁路）为了减少涡流损耗，交流接触器的铁心都用硅钢片叠铆而成，并在铁心的端面上装有分磁环（短路环）。在线圈中通有交变电流时，在铁心中

8、产生的磁通是与电流同频率变化的，当电流频率为50Hz 时，磁通每秒有100 次经过零点。当磁通经零时，它所产生的吸力也为零，动铁心（衔铁）有离开趋势，但未及离开，磁通又很快上升，动铁心又被吸回，结果造成振动，产生噪音。短路环能让铁心间通过两个在时间上不同相的磁通，使总磁通不会经过零点，减小噪音。短路环的结构如图5.13 所示。图5.13 短路环的结构图6.14 铁心吸力的变化短路环将铁心端部分为两部分，铁心A 面不被短路环所包，通过这部分的磁通产生吸力，短路环所包的铁心B 面在短路环内产生感应电势和电流，这电流所产生的磁通将企图阻止B 面中磁通的变化，致使穿过B 面的实际磁通滞后于一个角度，它

9、所产生的吸力也将滞后于，使总的合力F 不经过零点，从而消除了振动和噪音。. 线圈交流接触器的吸引线圈（工作线圈）一般做成有架式。形状较扁，以避免与铁心直接接触，改善线圈的散热情况。交流线圈的匝数较少，纯电阻大，因此，在接通电路的瞬间，由于铁心气隙大，电抗小，电流可达到15 倍的工作电流，所以，交流接触器不适宜于极频率启动、停止的工作制。而且要特别注意，千万不要把交流接触器的线圈接在直流电源上，否则将因电阻小而流过很大的电流使线圈烧坏。目前常用的交流接触器型号有CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20、CJX1 等系列。例如，CJ10-40A，其主触头的额定工作电流为40A，可以控制额定电压为3

10、80V、额定功率为20KW 的三相异步电动机，它的结构图如图5.14 所示。这种交流接触器为开启式，动作机构皆为直动式，有动合主触头三个，动合、动断辅助触头各两个，触头为双断点式，接触部分为纯银块，外壳采用塑料压制成。有结构紧凑、体积小、机械寿命长、成本低、使用和维修方便、允许操作频率高（1200 次/h 或600 次/h）、外形美观等优点。适用于长期及间断长期工作制，也适用于短时和重复短时工作制，用于后者时额定电流可以适当选小一些。图5.14 交流接触器结构图(2) 直流接触器直流接触器主要用以控制直接电路（主电路、控制电路和励磁电路等）。它的组成部分和工作原理同交流接触器一样。目前常用的C

11、ZO 系列的直流接触器原理结构图如图5.15 所示。直流接触器常用磁吹和纵缝灭弧装置来灭弧。直流接触器的铁心与交流接触器不同，它没有涡流的存在，因此一般用软钢或工程纯铁制成圆形。由于直流接触器的吸引线圈通以直流，所以，没有冲击的启动电流。也不会产生铁心猛烈撞击现象，因而它的寿命长，适用于频繁启动、制动的场合。交、直流接触器的选用可根据线路的工作电压和电流查电器产品目录。图5.15 直流接触器的原理结构在电气传动系统图中，接触器用图5.16 所示的图形符号表示。其中，包括吸引线圈1，动合主触头2，动断主触头3，动合辅助触头4，动断辅助触头5。接触器的文字符号用KM 表示。图5.16 接触器的图形

12、符号接触器虽已将电动机的控制由手动变为自动，但还不能满足复杂生产工艺过程自动化的要求，如对大型龙门刨床的工作，不仅要求工作台能自动地前讲和后退，而且要求前进和后退的速度不同，能自动地减速和加速，这些要求，必须要有整套自动控制设备才能满足，而继电器就是这种控制设备中的主要元件。2. 继电器继电器实质上是一种传递信号的电器，它可根据输入的信号达到不同的控制目的。继电器的种类很多。由于电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列的优点，故在机床电气传动系统中应用得最为广泛，约有90%以上的继电器是电磁式的。继电器一般用来接通和断开控制电路，故电流容量、触头、体积都很小，只有当电动机的

13、功率很小时，才可用某些中间继电器来直接接通和断开电动机的主电路。电磁式继电器有直流和交流之分，它们的主要结构和工作原理与接触器基本相同，它们各自又可分为电流、电压、中间、时间继电器等，而且同一型号（如直流继电器JT3）中可有这几种继电器。(1) 电流继电器电流继电器是根据电流信号而动作的，有两种形式。电流继电器的特点是匝数少、线径较粗、能通过较大电流。电流继电器的表示符号如图5.17 所示。（a） 欠电流继电器 （b）过电流继电器图5.17 电流继电器符号在电气传动系统中，用得较多的电流继电器有JL14，JL15，JT3，JT9，JT10 等型号。选择电流继电器时主要根据电路的电流种类和额定电

14、流大小来选择。(2) 电压继电器电压继电器是根据电压信号动作的，也有两种形式。欠电压继电器当被测电压小于继电器设定电压时，触头不动作过电压继电器当被测电压大于继电器设定电压时，触头不动作电流继电器的特点是匝数少、线径较粗、能通过较大电流。电压继电器的表示符号如图5.18 所示。(a) 欠电压继电器 (b) 过电压继电器图5.18 电压继电器在机床电气传动系统中常用的电压继电器有JT3，JT4 型。选择电压继电器时根据线路电压的种类和大小来选择。(3) 中间继电器中间继电器本质上是电压继电器，但还具有触头多（多至六对或更多）、触头能承受的电流较大（额定电流5A10A）、动作灵敏（动作时间小于0.

15、05s）等特点。它的用途有两个：第一，用作中间传递信号，当接触器线圈的额定电流超过电压或电流继电器触头所允许通过的电流时，可用中间继电器作为中间放大器再来控制接触器；第二，用作同时控制多条线路。在机床电气控制系统中常用的中间继电器除了JT3，JT4 型外，目前用得最多的要算是JZ7 型和JZ8 型中间继电器。在可编程序控制器和仪器仪表中还用到各种小型继电器。中间继电器表示符号和实物如图5.19 所示。图5.19 中间继电器选用中间继电器时，主要根据是控制线路所需触头的多少和电源电压等级。(4) 热继电器热继电器是根据控制对象的温度变化来控制电流流通的继电器，即是利用电流的热效应而动作的电器。它

16、主要用来保护电动机的过载。电动机工作时，是不允许超过额定温升的，否则会降低电动机的寿命。熔断器和过电流继电器只能保护电动机不超过允许最大电流，不能反映电动机的发热状况。电动机短时过载是允许的，但长期过载时电动机就要发热，因此，必须采用热继电器进行保护。图5.20 所示是热继电器的原理结构示意图。当电动机过载时，通过发热元件1 的电流使双金属片2 向左膨胀，2 推动3，3 带动4向左使4 脱开5，5 在11 的拉动下绕支点A 向顺时针方向旋转，从而使动断触头6 与7 断开，电动机得到保护。图5.20 JR14-20/2 型热继电器原理结构示意图热继电器表示符号和实物如图5.21 所示。图5.21 热继电器目前常用的热继电器有JR14、JR15、JR16 等系列。使用热电器时要注意以下几个问题。a为了正确地反映电动机的发热，在选择热继电器时应采用适当的热元件，热元件的额定电流