柵片滅弧方式及相關低壓電器介紹

1、柵片滅弧方式中，電弧為什么會在電動力的作用下朝滅弧柵運動呢？滅弧柵是用鋼片作的，它放置在觸頭的上方。當觸頭間產(chǎn)生電弧的時候，由于電弧下方是空氣，上方是滅弧柵，由于鋼的導磁率比空氣大，這樣在同樣的磁場強度H下，電弧上方的磁通密度B應該比下方的大阿，因此電弧所受電磁力（F=BIL）的合力方向應該向下，這樣電弧因該背離滅弧柵運動才對啊。那位前輩高人能指點一下不？答1：鋼片在這里的作用是分割電弧，不是利用其磁導的。電弧向內(nèi)運動是利用磁吹原理，仔細觀察一下接觸器的通流部分，結(jié)合左右手定則，相信你 一定能分析出來答2：可以把滅弧柵想像成一整塊軟鐵，電弧是流過恒穩(wěn)電流的導線，這樣不影響分析。應用右手螺旋定則

2、，導線產(chǎn)生同心圓磁場，磁力線穿過軟鐵塊，軟鐵塊被磁化，磁化軟鐵塊的NS極記住，由于鐵被磁化，其產(chǎn)生磁場有獨立性，即使導線移出也不變，在此磁場作用下，導線的受力方向，應用左手定則，有難度的只是想像軟鐵NS極之間的磁力線，受力方向指向軟鐵。  實際的滅弧柵，時變的電弧不影響分析結(jié)果。答3：交流接觸器的柵片滅弧原理是由于觸點上方的鋼片柵片磁阻很小 ，電弧上部磁通大都進入柵片 ，使電弧周圍空氣中的磁場分布形式上疏下密 ，將電弧拉入滅弧柵。電弧被柵片分割多若干短弧。常用自動控制電器圖5.6 接觸器控制電路的工作原理當按鈕撳下時，線圈通電，靜鐵心被磁化，并把動鐵心（銜鐵）吸上，帶動轉(zhuǎn)軸

3、使觸頭閉合，從而接通電路。當放開按鈕時，過程與上述相反，使電路斷開。根據(jù)主觸頭所接回路的電流種類，接觸器分為交流和直流兩種。（1）交流接觸器.觸頭觸頭是接觸器的執(zhí)行部分。主要任務：完成接觸器接通或斷開電路的任務。對觸頭的要求：接通時導電性能良好、接觸電阻??；閉合時不跳動（不振動）；閉合時噪音?。婚]合時不過熱；斷開時能可靠地消除規(guī)定容量下的電弧。實現(xiàn)方法：觸頭接觸時導電性能好、接觸電阻小觸頭常用銅、銀及其合金制成；工作于大電流回路的接觸器，其觸頭常采用滾動接觸的形式，如圖5.7 所示。圖5.7 觸頭滾動接觸的位置開始接通時，動觸頭在A 點6.7(a)接觸，最后滾動到B 點圖5.7(b)，B 點位

4、于觸頭根部，是觸頭長期工作接觸區(qū)域。斷開時觸頭先從B 點向上滾動，最后從A 點處斷開。這樣斷開和接通點均在A 點，保證B 點工作良好。同時，觸頭滾動的結(jié)果，還可去除表面的氧化膜。觸頭閉合時不跳動適當調(diào)整觸頭壓力。觸頭閉合時噪音小使銜鐵與鐵心的接觸面平滑，在交流接觸器的鐵心中還要加短路環(huán)（見“鐵心”部分）觸頭閉合時不過熱必須把工作電流限制在額定值內(nèi)。觸頭的分類：輔助觸頭的構(gòu)造與主觸頭不大一樣，如圖5.8 所示。圖5.8 輔助觸頭的結(jié)構(gòu)橫桿上焊有兩個動觸頭，當橫桿壓下時，動觸頭與靜觸頭閉合，接通電路。彈簧是為了使動、靜觸頭保持良好的接觸。.滅弧裝置當觸頭在大電流回路中斷開時，在動、靜觸頭間產(chǎn)生強烈

5、電弧，會燒壞觸頭，并使切斷時間拉長，為使接觸器可靠工作，必須使電弧迅速熄滅，故要采用滅弧裝置。滅弧的方法有以下幾種：I利用觸頭回路本身電動力的簡單滅弧法。如圖5.9（a）所示，電弧受到電動力F 的作用而拉長，且電弧在移動的過程中迅速冷卻，從而使電弧熄滅。II. 多斷口滅弧法。圖5.9(b)所示就是雙斷口即橋式觸頭的滅弧結(jié)構(gòu)，它將整個電弧分成兩段，并利用了上述電動力吹弧，因而效果較好。圖5.9 利用電動力滅弧還有常在觸頭上加個滅弧罩，此罩是用石棉水泥或陶瓷材料作成的，用來隔弧，防止電弧在極間飛躍而造成短路。使用時請注意，不要將滅弧罩取下。III磁吹滅弧。磁吹滅弧裝置如圖5.10 所示。在觸頭回路

6、（主電路）中串接吹弧線圈（較粗的幾匝導線，其間穿以鐵心增加導磁性），通電流后產(chǎn)生較大的磁通。觸頭分開的瞬間所產(chǎn)生的電弧就是載流體，它在磁通的作用下產(chǎn)生電磁力F，把電弧拉長與冷卻而滅弧。電弧電流越大，吹弧的能力也越大。磁吹滅弧法在直流接觸器中得到廣泛應用。圖5.10 吹弧線圈IV縱縫滅弧。圖5.11 所示是這類滅弧裝置中的一種，滅弧罩內(nèi)只有一個縱縫，縫的下部寬以便它放觸頭，縫的上部窄以便電弧壓縮并和滅弧室壁有很好的接觸，當觸頭斷開時，電弧被外界磁場或電動力橫吹而穿入縫內(nèi)，將電弧的熱量傳遞給室壁而迅速冷卻，去游離的效應大增，電弧熄滅。圖5.11 縱（窄）縫減弧裝置V柵片滅弧。滅弧柵如圖5.12 所

7、示，在滅弧罩內(nèi)觸頭的上方裝有一些導磁性能良好的滅弧柵片1（鐵片表面鍍銅），當觸頭斷開時產(chǎn)生電弧2，電弧（電流）磁通力圖向磁導率高的鐵片偏移而產(chǎn)生作用力F ，電弧穿入柵片被柵片分成許多短弧，每個柵片就成為短電弧的電極，一方面使每個柵片間的電弧電壓不足以達到燃弧電壓，另一方面，柵片將電弧的熱量傳出而使電弧迅速冷卻，促使電弧熄滅。滅弧柵廣泛地應用在交流接觸器中。圖5.12 減弧柵熄弧裝置實際上，這些滅弧裝置往往是綜合應用的，如磁吹和縱縫組合，滅弧柵和縱縫組合等。. 鐵心（磁路）為了減少渦流損耗，交流接觸器的鐵心都用硅鋼片疊鉚而成，并在鐵心的端面上裝有分磁環(huán)（短路環(huán)）。在線圈中通有交變電流時，在鐵心中

8、產(chǎn)生的磁通是與電流同頻率變化的，當電流頻率為50Hz 時，磁通每秒有100 次經(jīng)過零點。當磁通經(jīng)零時，它所產(chǎn)生的吸力也為零，動鐵心（銜鐵）有離開趨勢，但未及離開，磁通又很快上升，動鐵心又被吸回，結(jié)果造成振動，產(chǎn)生噪音。短路環(huán)能讓鐵心間通過兩個在時間上不同相的磁通，使總磁通不會經(jīng)過零點，減小噪音。短路環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖5.13 所示。圖5.13 短路環(huán)的結(jié)構(gòu)圖6.14 鐵心吸力的變化短路環(huán)將鐵心端部分為兩部分，鐵心A 面不被短路環(huán)所包，通過這部分的磁通產(chǎn)生吸力，短路環(huán)所包的鐵心B 面在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應電勢和電流，這電流所產(chǎn)生的磁通將企圖阻止B 面中磁通的變化，致使穿過B 面的實際磁通滯后于一個角度，它

9、所產(chǎn)生的吸力也將滯后于，使總的合力F 不經(jīng)過零點，從而消除了振動和噪音。. 線圈交流接觸器的吸引線圈（工作線圈）一般做成有架式。形狀較扁，以避免與鐵心直接接觸，改善線圈的散熱情況。交流線圈的匝數(shù)較少，純電阻大，因此，在接通電路的瞬間，由于鐵心氣隙大，電抗小，電流可達到15 倍的工作電流，所以，交流接觸器不適宜于極頻率啟動、停止的工作制。而且要特別注意，千萬不要把交流接觸器的線圈接在直流電源上，否則將因電阻小而流過很大的電流使線圈燒壞。目前常用的交流接觸器型號有CJ10、CJ12、CJ12B、CJ20、CJX1 等系列。例如，CJ10-40A，其主觸頭的額定工作電流為40A，可以控制額定電壓為3

10、80V、額定功率為20KW 的三相異步電動機，它的結(jié)構(gòu)圖如圖5.14 所示。這種交流接觸器為開啟式，動作機構(gòu)皆為直動式，有動合主觸頭三個，動合、動斷輔助觸頭各兩個，觸頭為雙斷點式，接觸部分為純銀塊，外殼采用塑料壓制成。有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機械壽命長、成本低、使用和維修方便、允許操作頻率高（1200 次/h 或600 次/h）、外形美觀等優(yōu)點。適用于長期及間斷長期工作制，也適用于短時和重復短時工作制，用于后者時額定電流可以適當選小一些。圖5.14 交流接觸器結(jié)構(gòu)圖(2) 直流接觸器直流接觸器主要用以控制直接電路（主電路、控制電路和勵磁電路等）。它的組成部分和工作原理同交流接觸器一樣。目前常用的C

11、ZO 系列的直流接觸器原理結(jié)構(gòu)圖如圖5.15 所示。直流接觸器常用磁吹和縱縫滅弧裝置來滅弧。直流接觸器的鐵心與交流接觸器不同，它沒有渦流的存在，因此一般用軟鋼或工程純鐵制成圓形。由于直流接觸器的吸引線圈通以直流，所以，沒有沖擊的啟動電流。也不會產(chǎn)生鐵心猛烈撞擊現(xiàn)象，因而它的壽命長，適用于頻繁啟動、制動的場合。交、直流接觸器的選用可根據(jù)線路的工作電壓和電流查電器產(chǎn)品目錄。圖5.15 直流接觸器的原理結(jié)構(gòu)在電氣傳動系統(tǒng)圖中，接觸器用圖5.16 所示的圖形符號表示。其中，包括吸引線圈1，動合主觸頭2，動斷主觸頭3，動合輔助觸頭4，動斷輔助觸頭5。接觸器的文字符號用KM 表示。圖5.16 接觸器的圖形

12、符號接觸器雖已將電動機的控制由手動變?yōu)樽詣樱€不能滿足復雜生產(chǎn)工藝過程自動化的要求，如對大型龍門刨床的工作，不僅要求工作臺能自動地前講和后退，而且要求前進和后退的速度不同，能自動地減速和加速，這些要求，必須要有整套自動控制設備才能滿足，而繼電器就是這種控制設備中的主要元件。2. 繼電器繼電器實質(zhì)上是一種傳遞信號的電器，它可根據(jù)輸入的信號達到不同的控制目的。繼電器的種類很多。由于電磁式繼電器具有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、壽命長等一系列的優(yōu)點，故在機床電氣傳動系統(tǒng)中應用得最為廣泛，約有90%以上的繼電器是電磁式的。繼電器一般用來接通和斷開控制電路，故電流容量、觸頭、體積都很小，只有當電動機的

13、功率很小時，才可用某些中間繼電器來直接接通和斷開電動機的主電路。電磁式繼電器有直流和交流之分，它們的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器基本相同，它們各自又可分為電流、電壓、中間、時間繼電器等，而且同一型號（如直流繼電器JT3）中可有這幾種繼電器。(1) 電流繼電器電流繼電器是根據(jù)電流信號而動作的，有兩種形式。電流繼電器的特點是匝數(shù)少、線徑較粗、能通過較大電流。電流繼電器的表示符號如圖5.17 所示。（a） 欠電流繼電器 （b）過電流繼電器圖5.17 電流繼電器符號在電氣傳動系統(tǒng)中，用得較多的電流繼電器有JL14，JL15，JT3，JT9，JT10 等型號。選擇電流繼電器時主要根據(jù)電路的電流種類和額定電

14、流大小來選擇。(2) 電壓繼電器電壓繼電器是根據(jù)電壓信號動作的，也有兩種形式。欠電壓繼電器當被測電壓小于繼電器設定電壓時，觸頭不動作過電壓繼電器當被測電壓大于繼電器設定電壓時，觸頭不動作電流繼電器的特點是匝數(shù)少、線徑較粗、能通過較大電流。電壓繼電器的表示符號如圖5.18 所示。(a) 欠電壓繼電器 (b) 過電壓繼電器圖5.18 電壓繼電器在機床電氣傳動系統(tǒng)中常用的電壓繼電器有JT3，JT4 型。選擇電壓繼電器時根據(jù)線路電壓的種類和大小來選擇。(3) 中間繼電器中間繼電器本質(zhì)上是電壓繼電器，但還具有觸頭多（多至六對或更多）、觸頭能承受的電流較大（額定電流5A10A）、動作靈敏（動作時間小于0.

15、05s）等特點。它的用途有兩個：第一，用作中間傳遞信號，當接觸器線圈的額定電流超過電壓或電流繼電器觸頭所允許通過的電流時，可用中間繼電器作為中間放大器再來控制接觸器；第二，用作同時控制多條線路。在機床電氣控制系統(tǒng)中常用的中間繼電器除了JT3，JT4 型外，目前用得最多的要算是JZ7 型和JZ8 型中間繼電器。在可編程序控制器和儀器儀表中還用到各種小型繼電器。中間繼電器表示符號和實物如圖5.19 所示。圖5.19 中間繼電器選用中間繼電器時，主要根據(jù)是控制線路所需觸頭的多少和電源電壓等級。(4) 熱繼電器熱繼電器是根據(jù)控制對象的溫度變化來控制電流流通的繼電器，即是利用電流的熱效應而動作的電器。它

16、主要用來保護電動機的過載。電動機工作時，是不允許超過額定溫升的，否則會降低電動機的壽命。熔斷器和過電流繼電器只能保護電動機不超過允許最大電流，不能反映電動機的發(fā)熱狀況。電動機短時過載是允許的，但長期過載時電動機就要發(fā)熱，因此，必須采用熱繼電器進行保護。圖5.20 所示是熱繼電器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。當電動機過載時，通過發(fā)熱元件1 的電流使雙金屬片2 向左膨脹，2 推動3，3 帶動4向左使4 脫開5，5 在11 的拉動下繞支點A 向順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而使動斷觸頭6 與7 斷開，電動機得到保護。圖5.20 JR14-20/2 型熱繼電器原理結(jié)構(gòu)示意圖熱繼電器表示符號和實物如圖5.21 所示。圖5.21 熱繼電器目前常用的熱繼電器有JR14、JR15、JR16 等系列。使用熱電器時要注意以下幾個問題。a為了正確地反映電動機的發(fā)熱，在選擇熱繼電器時應采用適當?shù)臒嵩瑹嵩念~定電流