低壓電器及其控制系統(tǒng)課件

1、電器原理及控制技術 聯(lián)系電話：86413623 Email: 8/16/20221第5章 電磁式繼電器5.1 電磁式繼電器的機械特性電磁式繼電器機械特性的定義電磁式繼電器機械特性的有關概念電磁式繼電器機械特性的類型8/16/20222電磁式繼電器機械特性的定義繼電器的機械特性是其簧片系統(tǒng)的反作用力（或力矩）在氣隙處的歸算值與銜鐵行程/工作氣隙（或銜鐵轉(zhuǎn)角）之間的關系。 機械特性中的反作用力均系指氣隙處的歸算值，這是為了便于與電磁吸力相比較。繼電器簧片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，因此繼電器的機械特性亦為多種類型，但一般均由若干折線組成。 8/16/20223電磁式繼電器機械特性的有關概念銜鐵/動簧片

2、運動過程中氣隙 的變化：（1）動觸點與動斷靜觸點完全接觸初始位置：（2）動觸點與動斷靜觸點剛剛分離：（3）動觸點與動合靜觸點剛剛接觸：（4）動觸點與動合靜觸點完全接觸最終位置：8/16/20224電磁式繼電器機械特性的有關概念開距：動觸點和靜觸點間的最大距離。開距分為動合開距與動斷開距。動合開距：動觸點與動合靜觸點之間的最大距離，即銜鐵處于初始位置( )、動觸點與動斷靜觸點完全接觸時，動觸點與動合靜觸點之間的距離。若無特別說明，開距 一般即指動合開距。8/16/20225 開距：動觸點和靜觸點間的最大距離。開距分為動合與開距動斷開距。動斷開距：動觸點與動斷靜觸點之間的最大距離，即銜鐵處于最終位

3、置( )、動觸點與動合靜觸點完全接觸時，動觸點與動斷靜觸點之間的距離。電磁式繼電器機械特性的有關概念8/16/20226 超程：觸點的超額行程。超程分為動合超程與動斷超程。動合超程：動觸點從與動合靜觸點剛剛接觸時起運動到最終位置( )時的位移。一般超程即指動合超程。電磁式繼電器機械特性的有關概念8/16/20227 超程：觸點的超額行程。超程分為動合超程與動斷超程。動斷超程：動觸點從初始位置( )運動到與動斷靜觸點剛剛離開時的位移。電磁式繼電器機械特性的有關概念8/16/20228 觸點動斷初壓力：初始位置( )時動觸點與動斷靜觸點間的壓力，有時也簡稱為觸點初壓力。電磁式繼電器機械特性的有關概

4、念8/16/20229觸點動合終壓力：最終位置( )時動觸點與動合靜觸點間的壓力，有時也簡稱為觸點終壓力。電磁式繼電器機械特性的有關概念8/16/202210電磁式繼電器機械特性的類型1.無初始跳躍的三段式機械特性機械特性及有關參數(shù)在 到 的距離內(nèi)1段 反力組成：彈簧力，正反力；動斷靜觸點壓力，負 反力。8/16/202211電磁式繼電器機械特性的類型1.無初始跳躍的三段式機械特性機械特性及有關參數(shù)在 到 的距離內(nèi)2段反力組成：彈簧力，正反力。8/16/202212電磁式繼電器機械特性的類型1.無初始跳躍的三段式機械特性機械特性及有關參數(shù)在 到 的距離內(nèi) 3段反力組成：彈簧力，正反力；動合靜觸

5、點壓力， 正反力。8/16/202213電磁式繼電器機械特性的類型2.有初始跳躍的三段式機械特性初始位置反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力， 負反力；剛性限位點壓力，負反力。1段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力， 負反力。2段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力。3段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點壓力， 正反力。8/16/202214電磁式繼電器機械特性的類型3.有初始跳躍的四段式機械特性初始位置反力組成：彈簧力，正反力；剛性限位點壓力，負反力。1段反力組成：彈簧力，正反力。2段反力組成：彈簧力，正反力；動

6、簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力， 負反力。3段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力。4段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點壓力， 正反力。8/16/202215電磁式繼電器機械特性的類型4.有初始跳躍的五段式機械特性初始位置反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力， 負反力；剛性限位點壓力，負反力。1段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力，負反力。2段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點壓力，負反力； 限位片壓力，正反力。3段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力。4段反力組成：彈簧力，正反力

7、；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點壓力，正反力； 限位片壓力，負反力。5段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點壓力， 正反力。8/16/202216第6章 舌簧繼電器6.1 干式舌簧繼電器特點結(jié)構(gòu)與材料工作原理基本關系式干簧管的永磁操作干簧繼電器的設計8/16/2022176.1 干式舌簧繼電器特點 優(yōu)點： 觸點密封于充有有利于滅弧的惰性氣體的玻璃管中，大大減少了觸點開閉過程中火花引起的碳化和氧化作用，觸點工作可靠性高。(2) 動作時間短：(0.4 2) ms ，特別適用于遠距離話路的傳輸設備及檢測采樣。(3) 簧片的接觸部分觸點采用貴金屬或貴金屬合金鍍層，使觸點耐磨性提高，

8、簧片彎曲輕微，壽命較長，可達107108次。(4) 接觸電阻低而穩(wěn)定，為（50200） 。(5) 吸合功率小，靈敏度高。(6) 在多觸點繼電器中，屬小型(體積小)。(7) 軸向結(jié)構(gòu)，高頻傳輸特性好。(8) 可通過線圈反應各種電的信號，還可通過永久磁鐵反應各種非電信號。(9) 使用過程中不需調(diào)整，維護方便。(10) 結(jié)構(gòu)簡單，零件少，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率極高。(11) 價格低廉。8/16/2022186.1 干式舌簧繼電器1. 特點 缺點：(1) 觸點易產(chǎn)生冷焊而出現(xiàn)粘牢現(xiàn)象。(2) 觸點切換容量低。(3) 過載能力低(鍍層薄所致)，不耐大電流沖擊。(4) 因觸點開距小，故耐壓較低，只適

9、用于電壓較低的電路。(5) 具有多組觸點的干簧繼電器存在觸點不同時接觸的現(xiàn)象。(6) 簧片在斷開時有機械顫抖現(xiàn)象。 8/16/2022196.1 干式舌簧繼電器2. 結(jié)構(gòu)與材料圖6.1所示為具有一對動合觸點的干簧繼電器的結(jié)構(gòu)簡圖。圖6.1 干簧繼電器結(jié)構(gòu)簡圖1屏蔽罩；2干簧管；3線圈；4引出線8/16/2022206.1 干式舌簧繼電器2. 結(jié)構(gòu)與材料干簧管是干簧繼電器的核心部分，它可以做成動合(常開)(H型或A型)、動斷(常閉)(D型)與轉(zhuǎn)換(Z型或C型)三種型式，其結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。 圖6.2 干簧管結(jié)構(gòu)簡圖 (a) H型(A型)(b) D型(c) Z型(C型)1(d) Z型(C型)28

10、/16/2022216.1 干式舌簧繼電器2. 結(jié)構(gòu)與材料干簧管由一組舌簧片(其形似舌，故稱為舌簧片，舌簧繼電器即由此得名)與玻璃封結(jié)而成，管內(nèi)充以惰性氣體(一股為氮氣)?；善嬗袑Т拧щ娂白鳛閺椥栽榷喾N作用，它是觸點又是磁驅(qū)動部分。因此，簧片材料應按下列原則來選?。?1)飽和(最大)磁感應強度要大，矯頑力要小。(2)導電性好。(3)有良好的彈性。(4)能與玻璃實現(xiàn)氣密性封結(jié)，工藝加工性好。通常采用IJ50鐵鎳合金絲作為簧片材料?？捎米鞲苫苫善z的材料還有IJ79及含金鈷合金的材料。但由于這些材料在處理工藝上有難度和價格等因素，因此工業(yè)生產(chǎn)中極少采用?；善c玻璃管的封結(jié)方法有三種：火焰加

11、熱法；紅外線聚光封結(jié)法；電加熱法。 8/16/2022226.1 干式舌簧繼電器3. 工作原理上圖所示的動合舌簧片是分別固定在玻璃管的兩端的，當線圈通電后，在線圈內(nèi)部及其周圍空間產(chǎn)生磁場，簧片在磁場中被磁化，兩簧片處于管中的自由端呈現(xiàn)出相反的極性，即一端為N極、另一端為S極，因此兩簧片相互吸引，當吸引力大于反力時，兩簧片的自由端就吸合在一起而相互接觸，從而將被控的外電路接通。當線圈斷電時，磁場消失，兩簧片間的吸引力隨之消失，兩簧片在其本身彈力的作用下分開而脫離接觸、返回原位，被控電路便被切斷。(a) H型(A型)8/16/2022236.1 干式舌簧繼電器3. 工作原理圖(b)所示的動斷舌簧片

12、是固定在玻璃管的同一端的，它們在通電線圈所產(chǎn)生的磁場的作用下，其自由端所呈現(xiàn)的磁極性相同(圖(b)中均為S極)，因此就“同性相斥”而斷開。在動斷舌簧片的基礎上再加一個動合舌簧片，就構(gòu)成了轉(zhuǎn)換型式的觸點，如圖(c)所示。(b) D型(c) Z型(C型)18/16/2022246.1 干式舌簧繼電器3. 工作原理圖(d)給出的轉(zhuǎn)換型干黃管的工作原理如下：動斷舌簧片a中的自由端是由非導磁材料制成的，其長度為a2，由于a2大于動合舌簧片b與動舌簧片c之間的氣隙a1，因此線圈通電后，通過a1的磁通大于通過a2的磁通，這使得動合舌簧片b與動舌簧片c之間的電磁吸力F1大于動斷舌簧片a與動舌簧片c之間的電磁吸

13、力F2，當F1增加到大于F2與動舌簧片c的簧片反力F3之和(F1 F2+ F3)時，b與c就會吸合在一起。(d) Z型(C型)28/16/2022256.1 干式舌簧繼電器3. 工作原理圖6.3 水久磁鐵驅(qū)動干簧管干簧管觸點的開閉不但可用線圈的通電與斷電來控制，也可用永久磁鐵(通常所說的磁鋼)來控制，如圖6.3所示。圖中永久磁鐵所產(chǎn)生的磁通使簧片磁化，當永久磁鐵移近至一定距離時，兩簧片的自由端就吸合；當永久磁鐵遠離干簧管至一定距離時，兩簧片將返回原位。8/16/2022266.1 干式舌簧繼電器4. 基本關系式(a)磁場分布 (b)等效磁路 圖6.4干簧繼電器的磁場分布與等效磁路研究干簧繼電器的磁路及電磁吸力、簧片反力和觸點壓力的基本關系式。8/16/2022276.1 干式舌簧繼電器4. 基本關系式式中 IN 線圈磁勢； 線圈外部空間磁通路徑的磁阻； 簧片的磁阻； 簧片間氣隙磁阻。（6.2） （6.1） 式中 簧片間氣隙長度； 簧片寬度； 簧片搭接部分長度(見下圖)，稱為簧片重疊度； 比例系數(shù)，其值與氣隙大小有關，氣隙較小時， 。8/16/2022286.1 干式舌簧繼電器4. 基本關系式簧片間的電磁吸力可Fx 近似用麥克斯韋電磁力計算公式（6.3） 式中 簧片搭接部分的面積， ； 氣隙中的磁感應強度， ； 真空中的磁導率， 。8/