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课程名称

机床电气控制

选用教材

机床电气控制技术

齐占庆主编

机械工业出版社

本教材共分6章。主要介绍机床控制线路的基本环

节、机床电气制线路的分析、机床电气制线路的设计及

电气元件的选择、直流电动调速系统、交流自动调速系

统、可编程控制器的其他功能与应用等电器控制方面的

基础知识。

总学时为36学时。

第一讲

常用低压电器的作用、分类

接触器的工作原理与用途

本次课主要讨论低压电器的作用与分

类、低压电器的电磁机构及执行机构、接

触器的基本工作原理与用途。

第1章常用低压电器

•电器定义：一种能控制电路的设备。

•低压电器（Low-voltageApparatus）通常用于交流1200V、

直流1500V级以下的电路中起通断、保护、控制或调节作

用的电器产品。

•高压电器：交流1200V以上、直流1500V以上。

1.1电器的作用与分类

•电器就是广义的电气设备。在工业意义上，电器是指能根

据特定的信号和要求，自动或手动地接通或断开电路，断

续或连续地改变电路参数，实现对电路或非电对象的切换、

控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。

•①按电压等级分：高压电器（High-voltage

Apparatus）、低压电器(Low-voltageApparatus)；

•②按所控制的对象分：低压配电电器(Distributing

Apparatus)、低压控制电器(ControlApparatus)。

•③按使用系统分：电力系统用电器、电力拖动及自

动控制系统用电器、自动化通信系统用电器；

•④按工作职能分：手动操作电器、自动控制电器

（自动切换电器、自动控制电器、自动保护电器）、

其他电器（稳压与调压电器、起动与调速电器、检

测与变换电器、牵引与传动电器）；

•⑤按电器组合分：单个电器、成套电器与自

动化装置；

•⑥按有无触点分：有触点电器、无触点电器、

混合式电器；

•⑦按使用场合分：一般工业用电器、特殊工

矿用电器、农用电器、家用电器、其他场合

（如航空、船舶、热带、高原）用电器。

1.2低压电器的电磁机构及执行机构

1.2.1电磁机构

(1)电磁机构的分类

电磁机构是各种自动化电磁式电器的主要

组成部分之一，它将电磁能转换成机械能，

带动触点使之闭合或断开。

•1)按衔铁的运动方式分类（见图1.1）

•①衔铁绕棱角转动

•②衔铁绕轴转动

•③衔铁直线运动

•2)按磁系统形状分类

•3)按线圈的连接方式分类

•4)按吸引线圈电流的种类分类

(2)吸力特性与反力特性

电磁机构的特性用吸力特性与反力特性表征。

吸力F可近似地按下式求得

S为衔铁端面面积。B

为气隙磁感应强度。

图1.1常用电磁机构的形式

1—铁心；2—线圈；3—衔铁

对于具有电压线圈的直流电磁机构，因外加电压与

线圈电阻不变，流过线圈的电流为常数，与磁路的气

隙大小无关。根据磁路定律（磁通＝磁势/磁阻）有

图1.2直流电磁机构的吸力特性

对于具有电压线圈的交流电磁机构，其吸力特性与直流

电磁机构不同，设外加电压不变，忽略线圈电阻，有

图1.3交流电磁机构的吸力特性

综上所述，对于一般U形交流电磁机构，在线圈通

电而衔铁尚未吸合瞬间，电流将达到吸合后额定电流

的5～6倍，E形机构将达到吸合后额定电流的10～15倍。

若衔铁卡住不能吸合或者频繁动作，就可能烧毁线圈。

这就是对于可靠性要求高或者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的原因。

反力特性与吸力特性的配合关系见图1.4。欲使衔

铁吸合，在整个吸合过程中，吸力必须大于反力。为

了保证机构具有足够的寿命，吸力又不能太大。在使

用中常通过调整弹簧或触点的初压力来获得良好配合

特性。

图1.4吸力特性和反力特性

1—直流接触器吸力特性；2—交流

接触器吸力特性；3—反力特性

对于单相交流电磁机构，为保证衔铁可靠吸合，

避免振动与噪声，常在交流接触器铁心端面上安装一

个铜制的分磁环（短路环），当交变磁通通过该环包

围的面积时，在环中产生涡流，从而产生一个滞后的

附加磁通，使衔铁的吸力始终大于反力。原理见图1.5。