低压电器及其控制系统课件

1、电器原理及控制技术 联系电话：86413623 Email: 8/16/20221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机械特性的定义电磁式继电器机械特性的有关概念电磁式继电器机械特性的类型8/16/20222电磁式继电器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）在气隙处的归算值与衔铁行程/工作气隙（或衔铁转角）之间的关系。 机械特性中的反作用力均系指气隙处的归算值，这是为了便于与电磁吸力相比较。继电器簧片系统的结构是多种多样的，因此继电器的机械特性亦为多种类型，但一般均由若干折线组成。 8/16/20223电磁式继电器机械特性的有关概念衔铁/动簧片

2、运动过程中气隙 的变化：（1）动触点与动断静触点完全接触初始位置：（2）动触点与动断静触点刚刚分离：（3）动触点与动合静触点刚刚接触：（4）动触点与动合静触点完全接触最终位置：8/16/20224电磁式继电器机械特性的有关概念开距：动触点和静触点间的最大距离。开距分为动合开距与动断开距。动合开距：动触点与动合静触点之间的最大距离，即衔铁处于初始位置( )、动触点与动断静触点完全接触时，动触点与动合静触点之间的距离。若无特别说明，开距 一般即指动合开距。8/16/20225 开距：动触点和静触点间的最大距离。开距分为动合与开距动断开距。动断开距：动触点与动断静触点之间的最大距离，即衔铁处于最终位

3、置( )、动触点与动合静触点完全接触时，动触点与动断静触点之间的距离。电磁式继电器机械特性的有关概念8/16/20226 超程：触点的超额行程。超程分为动合超程与动断超程。动合超程：动触点从与动合静触点刚刚接触时起运动到最终位置( )时的位移。一般超程即指动合超程。电磁式继电器机械特性的有关概念8/16/20227 超程：触点的超额行程。超程分为动合超程与动断超程。动断超程：动触点从初始位置( )运动到与动断静触点刚刚离开时的位移。电磁式继电器机械特性的有关概念8/16/20228 触点动断初压力：初始位置( )时动触点与动断静触点间的压力，有时也简称为触点初压力。电磁式继电器机械特性的有关概

4、念8/16/20229触点动合终压力：最终位置( )时动触点与动合静触点间的压力，有时也简称为触点终压力。电磁式继电器机械特性的有关概念8/16/202210电磁式继电器机械特性的类型1.无初始跳跃的三段式机械特性机械特性及有关参数在 到 的距离内1段 反力组成：弹簧力，正反力；动断静触点压力，负 反力。8/16/202211电磁式继电器机械特性的类型1.无初始跳跃的三段式机械特性机械特性及有关参数在 到 的距离内2段反力组成：弹簧力，正反力。8/16/202212电磁式继电器机械特性的类型1.无初始跳跃的三段式机械特性机械特性及有关参数在 到 的距离内 3段反力组成：弹簧力，正反力；动合静触

5、点压力， 正反力。8/16/202213电磁式继电器机械特性的类型2.有初始跳跃的三段式机械特性初始位置反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动断静触点压力， 负反力；刚性限位点压力，负反力。1段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动断静触点压力， 负反力。2段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力。3段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动合静触点压力， 正反力。8/16/202214电磁式继电器机械特性的类型3.有初始跳跃的四段式机械特性初始位置反力组成：弹簧力，正反力；刚性限位点压力，负反力。1段反力组成：弹簧力，正反力。2段反力组成：弹簧力，正反力；动

6、簧片压力，正反力；动断静触点压力， 负反力。3段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力。4段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动合静触点压力， 正反力。8/16/202215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力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动断静触点压力， 负反力；刚性限位点压力，负反力。1段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动断静触点压力，负反力。2段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动断静触点压力，负反力； 限位片压力，正反力。3段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力。4段反力组成：弹簧力，正反力

7、；动簧片压力，正反力；动合静触点压力，正反力； 限位片压力，负反力。5段反力组成：弹簧力，正反力；动簧片压力，正反力；动合静触点压力， 正反力。8/16/202216第6章 舌簧继电器6.1 干式舌簧继电器特点结构与材料工作原理基本关系式干簧管的永磁操作干簧继电器的设计8/16/2022176.1 干式舌簧继电器特点 优点： 触点密封于充有有利于灭弧的惰性气体的玻璃管中，大大减少了触点开闭过程中火花引起的碳化和氧化作用，触点工作可靠性高。(2) 动作时间短：(0.4 2) ms ，特别适用于远距离话路的传输设备及检测采样。(3) 簧片的接触部分触点采用贵金属或贵金属合金镀层，使触点耐磨性提高，

8、簧片弯曲轻微，寿命较长，可达107108次。(4) 接触电阻低而稳定，为（50200） 。(5) 吸合功率小，灵敏度高。(6) 在多触点继电器中，属小型(体积小)。(7) 轴向结构，高频传输特性好。(8) 可通过线圈反应各种电的信号，还可通过永久磁铁反应各种非电信号。(9) 使用过程中不需调整，维护方便。(10) 结构简单，零件少，易于实现自动化生产，生产效率极高。(11) 价格低廉。8/16/2022186.1 干式舌簧继电器1. 特点 缺点：(1) 触点易产生冷焊而出现粘牢现象。(2) 触点切换容量低。(3) 过载能力低(镀层薄所致)，不耐大电流冲击。(4) 因触点开距小，故耐压较低，只适

9、用于电压较低的电路。(5) 具有多组触点的干簧继电器存在触点不同时接触的现象。(6) 簧片在断开时有机械颤抖现象。 8/16/2022196.1 干式舌簧继电器2. 结构与材料图6.1所示为具有一对动合触点的干簧继电器的结构简图。图6.1 干簧继电器结构简图1屏蔽罩；2干簧管；3线圈；4引出线8/16/2022206.1 干式舌簧继电器2. 结构与材料干簧管是干簧继电器的核心部分，它可以做成动合(常开)(H型或A型)、动断(常闭)(D型)与转换(Z型或C型)三种型式，其结构如图6.2所示。 图6.2 干簧管结构简图 (a) H型(A型)(b) D型(c) Z型(C型)1(d) Z型(C型)28

10、/16/2022216.1 干式舌簧继电器2. 结构与材料干簧管由一组舌簧片(其形似舌，故称为舌簧片，舌簧继电器即由此得名)与玻璃封结而成，管内充以惰性气体(一股为氮气)。簧片兼有导磁、导电及作为弹性元件等多种作用，它是触点又是磁驱动部分。因此，簧片材料应按下列原则来选取：(1)饱和(最大)磁感应强度要大，矫顽力要小。(2)导电性好。(3)有良好的弹性。(4)能与玻璃实现气密性封结，工艺加工性好。通常采用IJ50铁镍合金丝作为簧片材料。可用作干簧簧片丝的材料还有IJ79及含金钴合金的材料。但由于这些材料在处理工艺上有难度和价格等因素，因此工业生产中极少采用。簧片与玻璃管的封结方法有三种：火焰加

11、热法；红外线聚光封结法；电加热法。 8/16/2022226.1 干式舌簧继电器3. 工作原理上图所示的动合舌簧片是分别固定在玻璃管的两端的，当线圈通电后，在线圈内部及其周围空间产生磁场，簧片在磁场中被磁化，两簧片处于管中的自由端呈现出相反的极性，即一端为N极、另一端为S极，因此两簧片相互吸引，当吸引力大于反力时，两簧片的自由端就吸合在一起而相互接触，从而将被控的外电路接通。当线圈断电时，磁场消失，两簧片间的吸引力随之消失，两簧片在其本身弹力的作用下分开而脱离接触、返回原位，被控电路便被切断。(a) H型(A型)8/16/2022236.1 干式舌簧继电器3. 工作原理图(b)所示的动断舌簧片

12、是固定在玻璃管的同一端的，它们在通电线圈所产生的磁场的作用下，其自由端所呈现的磁极性相同(图(b)中均为S极)，因此就“同性相斥”而断开。在动断舌簧片的基础上再加一个动合舌簧片，就构成了转换型式的触点，如图(c)所示。(b) D型(c) Z型(C型)18/16/2022246.1 干式舌簧继电器3. 工作原理图(d)给出的转换型干黄管的工作原理如下：动断舌簧片a中的自由端是由非导磁材料制成的，其长度为a2，由于a2大于动合舌簧片b与动舌簧片c之间的气隙a1，因此线圈通电后，通过a1的磁通大于通过a2的磁通，这使得动合舌簧片b与动舌簧片c之间的电磁吸力F1大于动断舌簧片a与动舌簧片c之间的电磁吸

13、力F2，当F1增加到大于F2与动舌簧片c的簧片反力F3之和(F1 F2+ F3)时，b与c就会吸合在一起。(d) Z型(C型)28/16/2022256.1 干式舌簧继电器3. 工作原理图6.3 水久磁铁驱动干簧管干簧管触点的开闭不但可用线圈的通电与断电来控制，也可用永久磁铁(通常所说的磁钢)来控制，如图6.3所示。图中永久磁铁所产生的磁通使簧片磁化，当永久磁铁移近至一定距离时，两簧片的自由端就吸合；当永久磁铁远离干簧管至一定距离时，两簧片将返回原位。8/16/2022266.1 干式舌簧继电器4. 基本关系式(a)磁场分布 (b)等效磁路 图6.4干簧继电器的磁场分布与等效磁路研究干簧继电器的磁路及电磁吸力、簧片反力和触点压力的基本关系式。8/16/2022276.1 干式舌簧继电器4. 基本关系式式中 IN 线圈磁势； 线圈外部空间磁通路径的磁阻； 簧片的磁阻； 簧片间气隙磁阻。（6.2） （6.1） 式中 簧片间气隙长度； 簧片宽度； 簧片搭接部分长度(见下图)，称为簧片重叠度； 比例系数，其值与气隙大小有关，气隙较小时， 。8/16/2022286.1 干式舌簧继电器4. 基本关系式簧片间的电磁吸力可Fx 近似用麦克斯韦电磁力计算公式（6.3） 式中 簧片搭接部分的面积， ； 气隙中的磁感应强度， ； 真空中的磁导率， 。8/