《机电控制技术》-单元一

项目１低压电器的基本知识在配电线路或电气控制线路中，根据外界给定的信号或要求，自动或手动地通断电路，断续或连续地改变电路的状态，从而实现对电路或非电量的检测、切换、控制、保护、调节等作用的电气元件，称为电器。低压电器是指工作在交流１２００Ｖ以下或直流１５００Ｖ以下电路中的电器。常见的低压电器主要有：刀开关、断路器、熔断器、接触器、继电器、主令电器等。任务１低压电器的分类低压电器的种类繁多，用途广泛。其分类方法一般有以下几种：１.按用途或控制对象分类下一页返回项目１低压电器的基本知识（１）配电电器：这类电器主要有刀开关、熔断器、低压断路器、转换开关等。这类电器要求断流能力强，限流效果好，同时具有好的热稳定性及动稳定性。（２）控制电器：主要用于自动控制系统。它主要包括各种传感器、接触器、继电器、启动器等。此类电器要求操作频率高，寿命长，并有一定的转换能力。２.按工作条件分类（１）一般用途的低压电器。（２）化工用低压电器（耐腐蚀、抗粉尘）。（３）矿用低压电器（防爆）。（４）牵引用低压电器（抗振动、冲击及高温）。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（５）船用低压电器（耐潮湿，防腐，抗振动、冲击）。（６）航空用低压电器（抗振动、冲击，体积小，重量轻）。３.按国家标准分类（１）刀开关Ｈ。（２）熔断器Ｒ。（３）断路器Ｄ。（４）控制器Ｋ。（５）接触器Ｃ。（６）启动器Ｑ。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（７）控制继电器Ｊ。（８）主令电器Ｌ。例如，ＬＡ为按钮，ＬＸ为行程开关。（９）电阻器Ｚ。（１０）变阻器Ｂ。（１１）调整器Ｔ。（１２）电磁铁Ｍ。（１３）其他Ａ。４.按操作方式分类（１）手动电器：通过人力做功完成连通、分断、启动、停车等动作的电器。此类电器包括刀开关、主令电器等。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（２）自动电器：通过电磁（或压缩空气）做功完成连通、分断、启动、停车等动作的电器。此类电器包括接触器、继电器等。任务２低压电器的基本结构和型号１.常见低压电器的基本结构可分为三大部分(1)感应机构：接收输入信号，例如电压、电流、压力、频率等。(２)中间机构：将输入信号检测、转换、放大比较，并传递给执行机构。（３）执行机构：接收中间机构输入的信号，并通过自身的通断动作向被控制电路输出指令，以实现对被控制电路的控制。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识２.低压电器的型号低压电器的型号一般由七个部分组成，产品型号含义如下：１———类组代号；２———设计序号；３———特殊派生代号；４———基本规格代号；上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识５———派生代号；６———辅助规格代号；７———热带产品代号。（１）类组代号：用字母表示①类：用所代表产品种类的第一个音节的第一个字母表示。②组：根据电器的工作原理、结构特征、使用条件不同，在同一类电器中分为若干组。命名方法与类的命名方法相同。（２）设计序号：在同一类产品中，设计原理、性能参数、防护类别的不同决定不同的设计序列（用数字表示）。（３）特殊派生代号：一般不用。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（４）基本规格代号：指同类、同组、同一设计序列产品的不同规格。它根据这一产品的优先参数确定，并用数字表示。（５）派生代号：指同类、同组、同一设计序列、同一规格代号产品的个别特征，并用字母表示。派生代号及含义如表１－１所示。（６）辅助规格代号：指同类、同组、同一设计序列、统一规格产品的某种区别。（７）热带产品代号：一般不用。任务３低压电器的主要技术参数本任务要求掌握低压电器的主要技术参数以及它们的意义。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（１）额定电压：低压电器的额定电压一般分为额定工作电压Ｕｅ、额定绝缘电压Ｕｉ、额定脉冲电压Ｕｉｍｐ三种。①额定工作电压Ｕｅ：保证电器长期正常工作的工作电压值。②额定绝缘电压Ｕｉ：电器不被击穿的最大工作电压值。③额定脉冲电压Ｕｉｍｐ：系统发生过电压时，所能承受的最大电压值。（２）额定电流：保证电器长期正常工作的工作电流值。（３）操作频率及通电持续率。①操作频率：电器每小时可能实现的最高循环次数。②通电持续率：电器的有载工作时间与工作周期的比值，并用ＴＤ表示。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（４）寿命：低压电器的寿命分为机械寿命和电寿命。①机械寿命：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。②电寿命：电器触头在无需修理或更换零件前，所能承受的负载操作循环次数。一般电器的电寿命即电器的触头寿命，且是机械寿命的５％～２０％。任务４额定工作制、正常工作条件及使用类别１.额定工作制低压电器的额定工作制一般分为长期工作制、八小时工作制、短期工作制、反复短期工作制４类。如图１－１所示。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（１）长期工作制：电器一旦启动，则在工作过程中没有空载期的工作制。（２）八小时工作制：在电器的电路中通一个稳定电流，且在八小时内电器达到热平衡，而到八小时立即断电的工作制。在这一工作制中，触头产生的热量与触头扩散到周围介质中热量相等。这使触头在高于环境温度的某一值达到一个稳定值。（３）短期工作制：有载时间与空载时间互相交替，且前者比后者短的工作制。它的通电时间不足以使电器达到热平衡，但两次通电时间间隔足以使电器恢复到环境温度。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（４）反复短期工作制：有载时间与空载时间互相交替，不但其通电时间不足以使电器达到热平衡，而且两次通电时间间隔也不足以使电器恢复到环境温度。反复短期工作制的操作频率可分为１４级，即１、３、１２、３０、１２０、３００、（６００）、１２００、（１８００）、３０００、１２０００、３００００、１２００００、３０００００，每一级的数字表示每小时操作的循环次数，括弧表示非优先等级。反复短期工作制的通电持续率可分为４级，即：ＴＤ１５（１５％）、ＴＤ２５（２５％）、ＴＤ４０（４０％）、ＴＤ６０（６０％）。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识２.低压电器的使用及安装条件影响低压电器使用及安装条件有气候条件和污染等级两个因素。１）气候条件①低压电器工作的环境温度。上限为４０℃，若环境温度过高，则影响电器散热，从而加速电器绝缘系统的老化；下限为－５℃，若环境温度过低，则电器易结露，从而影响电器的绝缘及机械强度。②低压电器的安装地点。海拔高度不超过２０００ｍ，否则不易灭弧。相对湿度不超过５０％，否则电器易结露并影响绝缘。２）污染等级①污染的定义。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识此处污染是指影响电器的介电强度或表面电阻率的外部物质。②污染等级分类。如表１－２所示为污染等级分类。为保证低压电器能正常工作，一般选用污染等级３的环境。３.使用类别低压电器的使用类别用于确定电器的用途。使用类别通常用额定工作电流的倍数、额定工作电压的倍数、相应的功率因数、时间常数、短路性能、选择性以及其他条件，来表征电器额定接通能力和分断能力的类别。使用类别是针对实际工作情况选择电器的首要条件，被选得高了可以满足需要，但经济性不好；被选得低了，则不能完成控制任务，甚至造成电器或设备的损坏，以至发生危险。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识低压电器使用电流的类别代号及用途见表１－３。任务５低压电器的三大系统常见低压电器的结构一般分为三大系统，即触头系统、灭弧系统、电磁系统。触头系统是低压电器的输出执行机构；灭弧系统是低压电器在大容量工作环境下的安全保障；电磁系统则是低压电器能进行自动行程控制的物质基础。阶段１触头系统触头系统是电器的主要执行部分，起接通和分断电路的作用，它的性能的好坏会直接影响到电器的工作性能。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识一般要求它导电、导热性能良好，抗电弧烧蚀，具有一定的硬度和良好的耐磨性，还要具有一定的抗化学腐蚀性能。其分类方法如下：１.按触头材料分触头的材料通常采用铜、银、镍及其合金制成，在大容量强电系统中多采用铜质合金触点材料并在触点上镀银或镍以提高导电性和抗弧蚀性能。从电阻率的角度来说，银并不比铜好很多，但是银的氧化物导电性能比铜的导电性能要好，易于粉化但在高温下才会形成。２.按触头常态分按触头所处的常态分，触头可分为常开触点、常闭触点、转换型触点。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识常开触点在常态时处于断开状态；常闭触点在常态时处于闭合状态；转换型触点在常态时常闭触点处于闭合状态，常开触点处于断开状态，转换后状态相反。３.按触头作用分按触头作用主要分为两类，即主触点和辅助触点。主触点工作在一次主回路中，容量较大，动辄就几十上百甚至几千安培。同时触点的截面较大，强度也足够高，触点接触面积多为面触型或线触型，主要要求接触电阻要足够小，具有较好的动稳定性和热稳定性。辅助触点则是工作在二次控制回路中的触点，相应的额定工作电流小，为５Ａ，触头结构小巧，通断灵活且无弹跳。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识当然有的电器上的触点是不分主辅的，例如按钮、继电器、小容量的接触器等。４.按触头结构形式分触头的结构形式如图１－２所示。５.按接触形式分触头的接触形式见图１－３。点接触降低接触电阻的主要措施是使用大的压强；线接触降低接触电阻的主要措施是通过摩擦去除氧化膜；面接触降低接触电阻的主要措施是在表面镶合金。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识阶段２灭弧系统这个阶段要求掌握电弧的形成条件、特征、过程、灭弧的基本原理，以及各种灭弧系统的工作原理。１.电弧的特征电弧只是一种强烈的气体放电现象，它有自己的特征：（１）电弧的实质是一种气体的放电现象；（２）电弧由三部分组成：阴极区、阳极区、弧柱区；（３）电弧温度高，中心温度达１００００℃，表面温度达３０００℃～４０００℃；（４）电弧是一种自持放电现象。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识电极间的带电质点不断地产生和消失，处于动态平衡状态。弧柱区的电场强度一般为１０～２００Ｖ／ｃｍ；（５）电弧是一束游离的气体，由大量的正负粒子组成、密度小（如果周围温度为３００Ｋ，则对它密度的最保守的估算尚不及空气密度的十分之一）、易变形。由于其密度小、电流强、含有大量正负粒子，故易受气流、电场和磁场的影响产生变形。２.电弧的形成过程一般认为，电弧的形成要经历下述的四个过程。１）热电子发射上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识载有电流的触头在分断时，触头由多点接触过渡到单点接触，接触电阻增大，该点温度急剧升高，导致该点迅速熔化，由于核外电子速度升高，而离开触头表面，此即为热电子发射。２）强电场发射触头在分断瞬间，静触头间距减小，这时触头间电场强度增大（３×１０６Ｖ／ｃｍ），触头金属原子的核外电子被强电场拉出，形成空间自由电子，这就是强电场发射。３）碰撞游离热电子发射和强电场发射产生的自由电子受强电场的作用，在电场中加速，并向阳极移动，移动过程与中性粒子相碰撞，产生能量传递，生成新的自由电子，这就是碰撞游离。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识４）热游离由于上述三个方面的原因导致产生的带电粒子在电场中做定向运动，正离子高速向阴极移动，与阴极碰撞，击发出新的自由电子；自由电子向阳极移动，产生新的碰撞，击发出了新的自由电子。这样触头间的带电粒子越来越多，产生大量的正负离子，使分子间的碰撞更加剧烈，如果碰撞达到了使介质中性分子间的碰撞也能产生游离的程度，我们就认为电弧已稳定形成了。综上所述，在产生电弧过程中，电子的来源有以下几个方面：（１）极间电阻热熔化，金属热电子发射；（２）阴极强电场发射；上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（３）电子与分子之间碰撞产生的自由电子；（４）受阳离子碰撞的升温、阴极的热电子发射和撞击游离的影响，中间介质的热电子发射；（５）分子间碰撞产生自由电子（电弧形成）。３.电弧的危害（１）电弧即电流，所以电弧不熄灭，就等于电路没有切断。电弧的存在延长了电路切断的时间，增加了电路短路故障的可能性；（２）电弧产生的高温破坏了触头系统及其他部分的绝缘性；（３）电弧极易对操作人员造成危害。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识４.灭弧原理（１）电弧燃烧的过程即电能转化为光和热的过程，但它的维持也需要温度条件，只要温度降低，电弧就无法持续燃烧。所以可以通过降温的方法灭弧，弧隙温度下降，热游离的程度下降，电弧无法维持，熄弧。（２）电弧燃烧的一个直接的因素是触头间的电场一直在做功，所以我们减弱电弧的电场强度也可以熄弧，这有两个措施：其一是降低电压；其二是拉长电弧的距离，则电场强度减小，碰撞的程度下降，碰撞游离减弱，弧隙温度降低，热游离的程度下降，电弧无法维持，熄弧。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识５.灭弧装置１）桥式双断口结构（１）结构：如图１－４所示。（２）工作原理：触头打开，产生电弧，产生向外侧的电动力，电弧被拉长，同时电弧电压减小一半，冷却，熄弧。（３）应用：灭弧效果差，主要用于小容量电器的触头系统。２）磁吹灭弧装置（１）结构：见图１－５。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识（２）原理：磁吹线圈与触头串联，工作电流流经线圈产生强大的磁场，对电弧产生强大的磁场力，吹动电弧沿弧角进入灭弧罩，电弧被拉长，冷却，电弧被熄灭。（３）应用：常用于ＣＪ１２、ＣＪ２４及直流接触器。３）窄缝灭弧装置（１）结构：见图１－６。（２）原理：吸引电弧纵向移动，使之与灭弧室壁紧密接触，使电弧冷却，从而熄弧。（３）应用：必须与其他灭弧装置配合使用，防止极间短路。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识４）栅片灭弧罩（１）结构：见图１－７。（２）原理：由磁路的欧姆定律得：栅片上部磁阻为：栅片下部磁阻为：阶段３电磁机构上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识电磁机构由励磁线圈和磁路两部分构成，磁路又分为定铁芯部分和活动的衔铁部分。通过电流的磁效应现象将电能转化成机械能，使衔铁产生运动，再由衔铁带动触头或其他机械动作。电磁机构可分为直流电磁机构和交流电磁机构两大类。１．电磁机构的结构形式电磁机构的结构形式见图１－８。（１）螺管直动式：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用该结构。（２）Ｅ形直动式：多用于交流电磁系统。(３)拍合式：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识２.电磁机构的铁芯由于涡流现象的存在，使得交直流电磁机构的铁芯是不一样的。直流电磁机构由于不存在涡流现象，所以其铁芯只需用一般的电工软钢做就可以，而交流电磁机构为了减弱涡流现象，是用的硅钢片叠加而成的。所以电磁机构是交流的还是直流的可直接从其铁芯的结构看出来。３．电磁机构的线圈线圈分类：电磁机构的线圈分为电流线圈（如图１－９中（ａ）所示）和电压线圈（如图１－９中（ｂ）所示）。１）电流线圈上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识串接在工作回路中，它的吸合状态可通过工作电流来维持。线圈的特点是用扁铜条带或粗铜线绕制而成的，匝数少，直流电阻小。衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小，而且不改变线圈中电流的大小。２）电压线圈电压线圈工作时直接和电源并联，其线圈的特点为绕制的导线很细，匝数多，阻抗大，电流小。衔铁动作与否取决于线圈电压的大小，衔铁是否吸合直接影响线圈中电流的大小，吸合后电流大幅度减小（交流电磁机构）。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识交直流线圈的绕制是不一样的，交流电磁铁的线圈在工作时由于直流电阻的影响要产生热量，同时铁芯部分由于铁损的原因也要产生热量，为了使热量顺利散掉，线圈做成骨架式，线圈形状短而粗，铁芯与骨架之间有间隙，线圈损坏后便于更换。而直流电磁机构在正常工作时，铁芯是不产生热量的，只有线圈部分产生热量，所以把线圈做成无骨架式，线圈形状长而细，直接绕在铁芯上，以便铁芯帮着其散热，但线圈损坏后必须连同铁芯一同更换。４.电磁机构的代用问题交直流电磁机构的电压值不能相互混用。上一页下一页返回项目１低压电器的基本知识首先直流电磁机构是一定不能直接用交流电源供电的，一方面会因为涡流现象而烧毁；另一方面也会因为振动而不能良好吸合，同时还会产生很大的噪声。交流电磁机构在降低电压的情况可以用直流电源，只要其工作电流达到其额定电流即可，不会产生负面影响。电压线圈和电流线圈的电磁机构也不宜直接代换使用。首先电压线圈的电磁机构不能取代电流线圈的电磁机构工作，由于电压线圈的内阻远比电流线圈的内阻大，故根本不可能再使与其串联的电器工作；其次电流线圈的电磁机构也不能直接取代电压线圈工作，原因也显而易见。上一页返回项目２低压电器要解决的基础问题任务１触头的四个工作过程１.吸合（接通）过程吸合过程指低压电器的触头由原来的完全分离绝缘状态过渡到接通状态的过程。这是低压电器的触头执行信号的响应过程，在这个过程中存在的主要问题就是触头的弹跳现象。２.吸合状态吸合状态指触头完全接通的稳定状态。在这个状态中，两触头把电路接通实现了信号的输出。它的理想状态是接通点处有工作电流，无接触电阻，当然也没有接触电压存在。下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题但从实际的情况来看，接通的地方根本达不到分子融合的程度，故其接触电阻总是会大于触头材料的电阻，由于这个电阻的存在，就会使触头发热，这也正是吸合状态的问题所在。３.分断过程分断过程指触头由原来的接通状态过渡到完全分断状态的过程。这个过程中存在的一个问题是，当条件满足时会产生电弧，从而引起一系列的负面问题；另一个问题是由于线圈电磁能的释放而产生高压的问题。故分断过程的主要问题是灭弧和电磁线圈过电压的问题。４.分断状态分断状态指两触头完全分断的状态。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题这个状态的理想情况是两触点间承受电源电压，但两触点间没有电流通过，同时两点间具有极大的绝缘电阻。这个状态的问题是触头之间的距离。任务２弹跳触头的弹跳现象也称为触头的拌动（相应的去除拌动的措施称之为去拌），是指在触头吸合（接通）过程中，或者触头受到大的振动时，动静两个触头在极短时间内接通而又断开，断开而又接通的连续的几个动作。这种现象会使系统受到冲击和产生多余的工作状态，尤其在弱电控制系统中，这种现象更为严重。所以在弱电系统中多是通过硬件或者是软件的方法消除这种现象产生的负面影响。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题在强电控制系统中，这种现象影响不大，主要是通过超行程（超程）的方式来消除的。以手动按钮为例，当按钮带动触头闭合后，还会使按钮与触头间的一个弹簧压缩一段距离，这一段距离即超行程，其原理图如图１－１０所示。它的存在不但使按钮在超行程动作范围内都可以使两触头良好接触并具有一定的压力，而不会由于刚接触或振动使两动静触头之间分开而产生抖动，而且还使触头在有一定磨损后还可以正常使用。任务３接触电阻１.接触电阻的构成上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题（１）收缩电阻：由于触头表面不可能十分光滑，在触头处于闭合状态时，触头的有效导电面积小于触头的实际面积。当有电流通过时，会出现电流收缩的现象，从而使电阻增加，这个电阻的增值称为收缩电阻，见图１－１１。（２）膜电阻：触头在大气中自然氧化，在触头表面形成一层氧化膜，造成接触部位电阻增加，这个电阻的增值称为膜电阻。２.影响接触电阻大小的因素（１）接触压力。接触压力越大，触头的有效接触面积由于塑性变形的影响也会变大，收缩电阻会减小，但接触压力达到一定值后，触头接触部位塑性变形量减小，收缩电阻不再减小，所以适当地选择触头的接触压力是降低接触电阻的关键。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题（２）触头材料的电阻率。电阻率ρ越小，接触电阻越小。（３）触头材料的屈服强度。屈服强度σ越小，材料越软，接触电阻越小。（４）触头表面的接触状况：①触头表面光洁度和清洁程度。光洁度越高，收缩电阻越小，清洁度越高，导电性能也越高。②触头表面的接触形式。点型触头可以提高表面压强，把膜压破，从而减小接触电阻；线型滚动式接触的接通是一个过程，它是从一点开始接触，并滑动到另一点，在滑动过程中可以把膜磨破，从而减小接触电阻；面触型触头采用表面镶合金来减小电阻。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题３.接触电阻的危害接触电阻的存在，会使触头温度升高，导致表面氧化加剧，进而导致氧化膜增厚，膜电阻增大，因而接触电阻增大，形成恶性循环。当触头温升超过触头的极限温升时，触头烧毁，引起事故。因此在电器设计过程中，如何减小接触电阻是设计人员重点考虑的问题。任务４线圈过电压交流接触器或别的电磁线圈在断开其电流时，由于线圈中所存的磁场能要以电能的形式释放出来，如果处理不当的话就可能产生高于线圈电压的高压，其电压的最大值取决于断电前线圈的电流值和断路后形成的回路的电阻值，为二者的乘积，之后电压以指数曲线的形式衰减。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题电磁线圈分断时产生的过电压不仅会对与接触器线圈并联的压敏元件带来危害，而且产生的电火花会损害触头的寿命，还会引起电子电路控制中导线的电容性耦合，这种现象对于直流电磁系统的影响更为严重。因此，建议在产生过电压的位置即接触器、继电器线圈上就地进行衰减，以免其作为干扰脉冲通过并联控制导线而传给其他电器。为了抑制过电压的产生，基本上是采用下述线路元件与接触器线圈相并联连接的方式。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题（１）ＲＣ阻容吸收回路：把一个电容和电阻的串联并联到线圈开关的两端，这种方案应用于交流线圈的保护，当用开关把电路切断时，可以通过ＲＣ串联形成通路，把线圈中的磁场能释放，而不形成高压。（２）压敏电阻：把压敏电阻并联到线圈的两端，在正常工作时，压敏电阻阻值很高且不导通，在线圈断电时产生高压，压敏电阻导通，把电压释放掉。(3)二极管组合：这是针对直流线圈而采取的措施，把它和一个电阻的串联，逆电流方向并联到线圈的两侧，正常工作时不导通，当线圈断路时，二极管导通，从而给线圈的磁场能一个泄放的通路。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题任务５涡流与振动阶段１涡流现象当给线圈通入交流电时，便会在线圈中产生交流电流，同时在周围空间产生交变的磁场，如果在磁场中有金属导体，会在其中产生感生电动势。由于金属是导体，在产生电动势时，会在导体内部自成回路地形成电流，由于电流如水中的旋涡一样，故称为涡流。在交流电磁系统中这个涡流是我们所不需要的，也是我们所不希望的，它的存在不但浪费电能（这种损耗为铁损），还会使铁芯发热，有损线圈的寿命，更严重的还会直接烧毁线圈，故而要防止这种现象的发生。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题如果不能通过改变电流频率来减小自感电动势的大小的话，则只能从另一方面来限制涡流发生，即降低金属导体的导电能力。这里有两个措施：一是采用电阻率高的材料；二是把铁芯材料做成片状，并彼此绝缘，然后沿平行磁力线的方向放置，这样相当于减小了电流路径的截面积，增大了电路的电阻值。如此法常见的有两种产品：一是铁氧体铁芯，用于高频率场合；另一种就是硅钢片，用含硅０.５％～４.５％的合金钢，冲成具有一定的形状和厚度，厚度和电流的频率有关，频率越高，厚度越小，５０Ｈｚ对应的厚度是０.３５～０.５ｍｍ，再叠成铁芯即可。阶段２铁芯的振动１.交流电磁铁的吸力上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题交流电磁铁的吸力随时间的变化关系如图１－１２所示，因为交流电磁铁线圈的电流是交变的，所以铁芯上的吸力有以下的公式：由上式可知：交流电磁铁的电磁力是脉动的，在０～４Ｂｍ２Ｓ之间变化。如图１－１２所示，由于电磁吸力通过零点，又由于复位弹簧的存在，会引起电磁铁振动不止。为消除这一现象，需在铁芯端面增加短路环。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题２.短路环的工作原理（１）短路环是一个闭合的铜环，设置在铁芯端面，如图１－１３所示。（２）工作原理：由于短路环的存在使得环内产生感应电流，从而产生叠加磁通Φ１，环内磁通变为Φｍ２。由楞次定律知，－Φｍ２与Φｍ１相差一个相位，环内磁通Φｍ＝Φｍ２＋Φｍ１，Φｍ不再通过零点。有短路环时的吸力变化曲线如图１－１４所示。３.短路环的设计（１）Ｓ２／Ｓ１＝３～４；（２）Φｍ１、Φｍ２的相位差为５０°～８０°。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题任务６触头间的安全距离触头间的距离包括直动式触头的直线距离和转动式触头的角度。触头间的距离要达到合适的范围，距离太小，容易因两触头间过电压而导致电路自动接通造成严重的事故，同时也不利于电弧的熄灭。距离太大，一方面会导致电器本身体积过大；另一方面也会导致触头闭合时冲击力过大，影响电器的寿命，故而触头间的距离要综合考虑。任务７吸力特性与反力特性的配合电磁系统的核心部件是电磁铁，电磁铁工作原理的核心是吸力特性与反力特性的良好配合问题。上一页下一页返回项目２低压电器要解决的基础问题阶段１吸力特性吸力特性即电磁力Ｆ与气隙δ之间的关系曲线。１.直流电磁铁的吸力特性由麦克斯韦公式可得：由磁路的欧姆定律可得：又因为因为所以Ｒ