电磁吸引力计算教案..doc

第一章 常用低压电器 电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 定义：一种能控制电能的器件。 第一节 电磁式低压电器的结构和工作原理 ● 低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件 ● 高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器。 电力传动系统的组成： 1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。特点：电流大 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。 特点：电流小 ●任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 1、按使用的系统 1）低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操作频率、电气和机械寿命等） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。 按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 3、按工作原理 1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。 执行部分：触点系统。 二、电磁机构 电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能。 电磁机构输入的电信号：电压、电流 1、电磁机构的结构形式 电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心)， 1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。 2）螺管式电磁铁：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。 3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。 2、电磁机构的线圈 线圈分类：电流线圈 电压线圈 1）电流线圈：串接在主电路， 特点：扁铜条带或粗铜线绕制，匝数少,内阻小。 讨论：a 衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。 b 衔铁动作不改变线圈电流。 2）电压线圈：并联在电路 特点：细铜线绕制，匝数多，阻抗大，电流小，常用绝缘较好的电线绕制。 讨论：衔铁动作与否取决于线圈的电压大小。 从结构上看，线圈大抵可分为有骨架和无骨架两种。 ▲交流电磁铁的线圈：有骨架式，线圈形状做成矮胖型（考虑到铁心中有磁滞损耗和涡流损耗，为便于散热之故）。 ▲直流电磁机构的线圈：无骨架式，线圈形状做成瘦高型 电磁特性 电磁吸力的近似计算公式： 式中： 。当Ｓ为常数时，Ｆ与Ｂ２成正比。 1) 吸力特性：电磁吸力与气隙的关系曲线。 说明：吸力特性与线圈励磁电流种类、线圈连接方式有关。 ▲直流电压线圈的吸力特性 电流为常数(与磁路的气隙大小无关，取决于线圈的电阻)，根据磁路定律 ∝ 则有 吸力F与气隙 成反比，所以特性为二次曲线形状： 结论：a直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大； b直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。 ▲交流电压线圈的吸力特性 交流电压线圈的阻抗主要决定与线圈的电抗，电阻可以忽略： 当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时： 为常数， 结论： a交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化（如考虑漏磁通，随 的减少略有增加）。 b交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙 的减小而减小。 综上：a衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。 b 直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。 C交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。 eg: U型： 6～7倍 E型： 10～15倍 说明：衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压线圈可能烧毁。 可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。 2）反力特性 反力特性：指电磁机构转动部分的静阻力与气隙的关系曲线 电磁机构的反力：作用弹簧、摩擦阻力和衔铁的重量。 电磁机构的反力特性如图所示： 4、反力特性与吸力特性的配合 F