低压电器及其控制系统课件.ppt

1、2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电气智能研究所，1，电气原理与控制技术，发表：网络与电气智能研究所李中伟联系电话： 86413623 Email: lzw，2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电气智能研究所， 第5章电磁式继电器5.1电磁式继电器的机械特性电磁式继电器的机械特性的定义关于电磁式继电器的机械特性的概念电磁式继电器的机械特性的类型、2020/6/23、哈尔滨工业大学网络与电智能研究所、3、电磁式继电器的机械特性的定义， 继电器的机械特性是其簧片系统的反作用力(或力矩)在气隙中的计算值与电枢的行程/动作气隙(或电枢的旋转角)之间的关系。 机械特性中的反作用力是指气隙中的回

2、归值，是为了容易与电磁吸引力进行比较。 继电器系统的结构多种多样，所以继电器的机械特性也多种多样，但一般由几条折线构成。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，4，电磁式继电器的机械特性的概念，衔铁/动弹簧运动中的气隙的变化： (1)动接点和动断静接点完全接触的初始位置： (2)动接点和动断静接点刚离开： (3) 动接点和动断静接点刚刚接触： (4)动接点和动断静接点完全接触到的最终位置：电磁式继电器的机械特性相关概念，开距离：动接点和静接点之间的最大距离。 开距离分为可动开距离和可动开距离。 可动开距离：可动接点与动、动接点之间的最大距离，即衔铁处于初始位置(=)，可动接点与

3、动、动接点完全接触时可动接点与动、动接点之间的距离。 如果没有特别说明，开始距离通常是指开始距离。开距离：动接点和静接点之间的最大距离。 开距离分为动合和开距离动开距离。 动开距离：动接点与动断静接点之间的最大距离，即衔铁处于最终位置(=)，动接点与动断静接点完全接触时的动接点与动断静接点之间的距离。 电磁式继电器机械特性的相关概念，超限：接点的超行程。 横坡包括动合横坡和动断横坡。 动合过度：动接点刚接触动合静接点后移动到最终位置(=)时的位移。 一般的超行程是指动合超行程。 电磁式继电器机械特性的相关概念，超限：接点的超行程。 横坡包括动合横坡和动断横坡。 动断超限：动接点从初始位置(=)

4、移动到刚离开动断静接点后的位移。 电磁式继电器的机械特性相关的概念，接点的动断初压力：初始位置(=)时的动接点与动断静接点之间的压力，有时也简称为接点初压力。 电磁式继电器的机械特性相关的概念，接点的可动接点终端压力：最终位置(=)时的可动接点与可动接点之间的压力，有时也简称为接点终端压力。 电磁式继电器机械特性的概念，电磁式继电器的机械特性的类型1 .无初始跳跃的三段式机械特性，机械特性和关系参数，到达距离内1级反作用力组成：弹簧力，正反力； 动断静接点压力、负反作用力。电磁式继电器的机械特性的类型1 .没有初始跳跃的三段式机械特性，机械特性和关系参数，到达距离内2段的反作用力组成：弹簧力，

5、正反力。电磁式继电器的机械特性的类型1 .将没有初始跳跃的三段式机械特性、机械特性及关系参数、静接点压力、正反力动合。2020/6/23、哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，14、电磁式继电器的机械特性类型2 .有初始跳跃的三段式机械特性：初始位置反作用力组成：弹簧力，正反力； 动导程压力、正反力动断静接点压力、负反作用力刚性极限点压力、负反作用力。1段反力组成：弹簧力、正反力动引线压力、正反力动断静接点压力、负反力。 2段反力组成：弹簧力、正反力先导压力、正反力。 3段反力组成：将弹簧力、正反力动先导压力、正反力静接点压力、正反力动合。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电气智能研究所，

6、15，电磁式继电器的机械特性类型3 .有初始跳跃的四段式机械特性：初始位置反作用力组成：弹簧力，正反力； 刚性极限点压力、负反作用力。 1级反作用力组成：弹簧力、正反力。 2段反作用力组成：弹簧力、正反力动引线压力、正反力动断静接点压力、负反作用力。 三段反作用力组成：弹簧力、正反力先导压力、正反力。 4段反力组成：将弹簧力、正反力动引线压力、正反力静接点压力、正反力动合。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电气智能研究所，16，电磁式继电器机械特性的类型4 .有初始跳跃的五段式机械特性：初始位置反作用力组成：弹簧力，正反力； 动导程压力、正反力动断静接点压力、负反作用力刚性极限点压力、

7、负反作用力。 1级反力组成：弹簧力、正反力动导程压力、正反力动断静接点压力、负反力。 2段反力组成：弹簧力、正反力动导程压力、正反力动断静接点压力、负反力挡块片压力、正反力。 三段反力组成：弹簧力、正反力先导压力、正反力。 4段反力组成：弹簧力、正反力动引线压力、正反力动合静接点压力、正反力挡块片压力、负反力。 5段反力组成：将弹簧力、正反力动引线压力、正反力静接点压力、正反力动合。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电力智能研究所，第17，第6章舌弹簧继电器，6.1干式舌弹簧继电器，特征结构与材料原理基本关系式单簧管永磁操作弹簧继电器的设计，2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电力

8、智能研究所，1 6.1干式舌簧继电器特点：接点被填充了有利于消弧的惰性气体的玻璃管密封，接点开关中火花产生的碳化和氧化作用大幅减少，接点动作的可靠性高。 (2)工作时间短： (0.42 )适用于ms，特别是远距离通话线路的传输设备和检测采样。 (3)引线接触部分接点采用贵金属或贵金属合金电镀，提高接点的耐磨损性，引线弯曲轻微，寿命长，达到107108次。 (4)接触电阻低稳定，(50200 )。 (5)吸附功率小，灵敏度高。 (6)多触点继电器为小型(小型)。 (7)轴向结构、高频传输特性好。 (8)可以用线圈反应各种电信号，可以用永久磁铁反应各种非电信号。 (9)使用中不需要调整，容易维护。

9、 (10 )结构简单，零件少，容易自动生产，生产效率极高。 (11 )价格便宜。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，19，6.1干式舌簧继电器，1 .特点缺点： (1)接点容易发生冷焊，发生粘着现象。 (2)接点切换容量低。 (3)过载能力低(由于电镀薄)，经不住大电流冲击。 (4)因为接点间距小，所以只能适用于耐压低、电压低的电路。 (5)具有多组接点的干弹簧继电器，有接点不同时接触的现象。 (6)引线在切断时有机械震动。 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络与电气智能研究所，20，6.1干式引线继电器，2 .结构和材料图6.1是具有一对动接点的引线继电器的结构示意图。

10、图6.1干簧继电器结构的概略图1-屏蔽罩2-单簧管3-线圈4-引出线，2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，21，6.1干式舌簧继电器，2 .结构和材料的单簧管是干簧继电器的核心部分图6.2单簧管的结构的概略图，(a) H型(a型)、(b) D型、(c) Z型(c型) 1、(d) Z型(c型) 2、2， 2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电气智能研究所，22，6.1干式舌弹簧继电器，2 .结构和材料单簧管是一组舌弹簧板(因为和舌相似，所以称为舌弹簧板，舌弹簧继电器是其名)和玻璃封着的，管内不引线同时起到导磁、导电和弹性元件的各种作用，是接点，也是磁驱动部分。 因此，引线材

11、料必须按以下原则进行选择： (1)饱和(最大)磁感应强度大，矫顽力小。 (2)导电性好。 (3)具有良好的弹性。 (4)可与玻璃气密性密封，工艺加工性好。 通常使用IJ50铁镍合金丝作为引线材料。 可以用作干弹簧导线的材料是含有IJ79和金钴合金的材料。 但是，这些材料由于处理过程的难易度和价格等因素，在工业生产中很少被采用。 导线与玻璃管的接合方法有三种：火焰加热法； 红外线聚光密封法； 电气加热法。2020/6/23、哈尔滨工业大学网络和电气智能研究所、23、6.1干式舌簧继电器、3 .工作原理、上图所示的可动舌簧片分别固定在玻璃管的两端，线圈通电时线圈内部及其周围的空间产生磁场，弹簧片在

12、磁场中两弹簧片表示位于管的自由端的相反极性，即一端表示n极，另一端表示s极，因此两弹簧片相互吸引，当吸引力比反作用力大时，两弹簧片的自由端相互接触，当被控制的线圈切断电源时，磁场消失，两引线间的吸引力消失，两引线间的吸引力消失，(a) H型(a型)，2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电气智能研究所，24，6.1干式引线继电器，3 .工作原理，图(b )所示的可动引线固定在玻璃管的同一端，通过从通电线圈产生的磁场的作用，出现在其自由端如果在可动舌片上再加上一个可动舌片，则如图(c )所示，构成转换型接点。 (b) D型，(c) Z型(c型) 1,2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电气

13、智能研究所，25， 6.1干式舌簧继电器、3 .动作原理、图(d )所示的变换型干黄管的动作原理是，可动舌片a的自由端由非导磁率材料形成，其长度为a2，a2比可动舌片b和可动舌片c间的气隙a1大，因此，在线圈通电后，通过a1的磁通为a2 可动舌片b和可动舌片c间的电磁吸引力F1比可动舌片a和可动舌片c间的电磁吸引力F2大，当F1比F2和可动舌片c的弹簧反作用力F3之和(F1 F2 F3 )大时，b和c相互吸引. (d) Z型(c型) 2，2，2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电气智能研究所，26，6.1干式舌弹簧继电器，3 .工作原理，图6.3用水久磁铁驱动单簧管，单簧管接点的开关不仅是

14、线圈的通电和断开，也是永久磁铁(通常的图中的永久磁铁产生的磁通将导线磁化，永久磁铁接近一定距离时，两导线的自由端吸附的永久磁铁从单簧管离开一定距离时，两导线返回到原来的位置。2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，27，6.1干式舌弹簧继电器，4 .基本关系式，(a )磁场分布(b )等效磁路图6.4干式弹簧继电器的磁场分布和等效磁路，干式弹簧继电器的磁路和电磁吸引力，簧片反作用力和接点压力的基本函数2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和智能研究所，28，6.1干式舌簧继电器，4 .基本关系式，式中IN 线圈的电动势线圈外部空间的磁通路径的磁阻引线的磁阻3354引线间气隙磁阻。(6.2 )、(6.1 )、式中引线间的气隙长度引线宽度引线重叠部分的长度(参照下图)、被称为读取重叠度的比例系数，其值与气隙的大小有关，气隙小。2020/6/23，哈尔滨工业大学网络和电智能研究所，29，6.1干式舌弹簧继电器，4 .基本关系式引线间的电磁吸引力Fx可以用麦克斯韦电磁力近似计算式，(6.3 )，式中引线包络部分的面积； 气隙中磁感应强度； 真空中的磁导率。 基本关系式引线在电磁吸引力的作用下相互吸引后，弯