低压控制电器基础.ppt

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1、1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术杨世兴杨世兴 黄向慧黄向慧 黄梦涛黄梦涛 汪汪 梅梅 编编 幻灯片制作：杨世兴幻灯片制作：杨世兴1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 前前 言言 随随着着电电气气控控制制新新元元件件、新新器器件件的的不不断断涌涌现现和和计计算算机机控控制制技技术术的的发发展展，生生产产设设备备的的控控制制策策略略、控控制制方方法法、控控制制手手段段日日新新月月异异，越越来来

2、越越多多地地采采用用了了可可编编程程序序控控制制器（器（PLC）、）、数字控制等先进的控制技术。数字控制等先进的控制技术。但但由由于于传传统统的的继继电电-接接触触器器控控制制系系统统，结结构构简简单单，价价格格便便宜宜，并并为为广广大大的的工工程程技技术术人人员员所所熟熟悉悉，加加上上新新型型电电器器元元件件的的采采用用，提提高高了了系系统统的的可可靠靠性性，因因而而目目前前仍仍然然还还在在大大量量使使用用，传传统统与与现现代代并并存存的的局局面面还还会会长长期期存在。存在。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自

3、动控制技术鉴鉴于于此此，立立足足工工程程实实际际，从从应应用用的的角角度度出出发发，本本书书力力图图对对生生产产设设备备的的电电气气自自动动控控制制技技术术给给予予较较全全面面地阐述。地阐述。本书以典型的生产设备为例，系统地阐述了：本书以典型的生产设备为例，系统地阐述了：常常用用低低压压控控制制电电器器与与现现代代控控制制电电器器及及典典型型环节的电气控制技术环节的电气控制技术典型生产机械电气控制系统分析典型生产机械电气控制系统分析电气控制系统的设计电气控制系统的设计数字控制技术数字控制技术可编程序控制器控制技术可编程序控制器控制技术共五章共五章1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础

4、低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术期期望望给给读读者者一一个个生生产产设设备备电电气气控控制制系系统统的的完完整整的的概概念念。立立足足于于工工程程实实际际，突突出出思思路路、方方法法，落落实实于于具具体体控控制制电电路路的的分分析析及及设设计计，培培养养学学生生能能综综合合应应用用所所学学专专业业知知识识分分析析问问题题、解解决决问问题题的的能能力力和和创创新新能力能力。与传统教材相比与传统教材相比:本书取材内容先进，立足点高；本书取材内容先进，立足点高；从具体的生产设备入手，顺序展开论述；从具体的生产设备入手，顺序展开论述；将将传传统统与与现现

5、代代电电气气控控制制技技术术结结合合,体体现现了了现现代代电电气控制技术的发展方向；气控制技术的发展方向；1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术将将矿矿山山提提升升机机的的控控制制系系统统选选入入教教材材，能能更更好好培培养养学学生生综综合合应应用用知知识识的的能能力力，也也是是对对生生产产设设备备控控制制系统分析的概括和总结；系统分析的概括和总结；对对控控制制系系统统的的分分析析，采采用用因因果果法法，简简单单明明了了，避免了冗长的文字叙述；避免了冗长的文字叙述；参参与与编编写写的的人人员员，都都是是多

6、多年年从从事事具具体体教教学学经经验验丰丰富富的的教教师师，本本书书可可以以说说是是他他（她她）们们多多年年知知识识的的积累和教学经验的总结。积累和教学经验的总结。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 主要参考书主要参考书任振辉等任振辉等.电气控制技术电气控制技术.水电出版社，水电出版社，2003.郑萍郑萍.现代电气控制技术现代电气控制技术.重大出版社，重大出版社，2001.顾顾永永辉辉等等.煤煤矿矿电电工工手手册册（三三分分册册）.煤煤炭炭出出版版社，社，1980.王王润润孝孝等等机机床床数数控控原原

7、理理与与系系统统西西工工大大出出版版社，社，1997.杨杨有有君君数数字字控控制制技技术术与与数数控控机机床床机机工工出出版版社，社，1999.1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术廉廉元元国国等等加加工工中中心心设设计计与与应应用用机机工工出出版版社社，1995.富士可编程控制器富士可编程控制器 用户手册用户手册.邓邓则则名名.电电器器与与可可编编程程控控制制器器应应用用技技术术.机机工工出出版社，版社，1997.廖廖常常初初.可可编编程程控控制制器器的的编编程程方方法法与与工工程程应应用用.重大出版社

8、，重大出版社，2001.钟钟肇肇新新.可可编编程程控控制制器器原原理理及及应应用用.华华南南理理工工大大出版社，出版社，2000.1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1 1 电气控制技术电气控制技术 1.1 低压控制电器基础电电器器是是对对电电能能的的生生产产、输输送送、分分配配和和应应用用进进行行切切换换、调调节节、检检测测及及保保护护等等控控制制作作用用的的工工具具的的总总称称，如开关、熔断器、接触器、继电器等。如开关、熔断器、接触器、继电器等。电电器器是是自自动动控控制制的的重重要要元元件件之之一

9、一。根根据据需需要要将将电电器器按按一一定定的的逻逻辑辑关关系系组组合合起起来来，实实现现生生产产设设备备的的自自动化及半自动化。动化及半自动化。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电器器种种类类繁繁多多，用用途途也也很很广广，常常用用低低压压电电器器主主要要有有配配电电电电器器、控控制制电电器器。这这里里主主要要介介绍绍自自动动控控制制系系统用低压电器。统用低压电器。按按电电压压等等级级分分：工工作作电电压压以以交交流流1000V、直直流流1200V为界划分为高压电器、低压电器为界划分为高压电器、低

10、压电器。按按使使用用系系统统分分：电电力力系系统统用用电电器器、电电力力拖拖动动及及自动控制系统用电器、自动化通信系统用电器。自动控制系统用电器、自动化通信系统用电器。按按电电器器组组合合分分：单单个个电电器器、成成套套电电器器与与自自动动化化装置。装置。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术按按工工作作职职能能分分：手手动动操操作作电电器器、自自动动控控制制电电器器（自自动动切切换换电电器器、自自动动控控制制电电器器、自自动动保保护护电电器器）、其其它它电电器器（稳稳压压及及调调压压电电器器、起起动动与

11、与调调速速电电器器、检检测测与变换电器、牵引与传动电器）。与变换电器、牵引与传动电器）。按电器的输出形式分按电器的输出形式分：有有触触头头（点点）电电器器通通断断电电路路的的功功能能由由触触头头来来实现，如刀开关、接触器等。实现，如刀开关、接触器等。无无触触头头电电器器通通断断功功能能不不是是通通过过接接触触，而而是是根根据据输输出出信信号号的的高高低低电电平平来来实实现现的的，如如晶晶闸闸管管的的导导通通与与截止、三极管的导通与截止等。截止、三极管的导通与截止等。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术按

12、按使使用用场场合合分分：一一般般工工业业用用电电器器、特特殊殊工工矿矿用用电电器器、农农用用电电器器、家家用用电电器器、其其它它场场合合（如如航航空空、船船舶、热带、高原）用电器。舶、热带、高原）用电器。按控制系统作用分按控制系统作用分：信信号号电电器器是是将将非非电电量量，如如位位移移、压压力力、温温度度等等的的变变化化转转化化为为电电信信号号的的电电器器。这这类类电电器器有有按按钮钮、压力继电器、行程开关、热继电器等；压力继电器、行程开关、热继电器等；控控制制电电器器是是一一种种电电器器逻逻辑辑门门。常常见见的的为为“与与门门”、“或或门门”和和“非非门门”，其其输输入入和和输输出出都都是

13、是电电信号，如电磁式继电器、接触器等。信号，如电磁式继电器、接触器等。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电器器的的分分类类方方法法很很多多，且且相相互互交交叉叉、覆覆盖盖。即即某某一一电电器器按按不不同同分分类类方方法法，分分属属于于不不同同的的种种类类。如如工工作作电电压压为为380伏伏的的交交流流接接触触器器，按按不不同同分分类类方方法法分分属属：低压电器、有触头电器、电器控制系统用电器。低压电器、有触头电器、电器控制系统用电器。从从结结构构上上看看，电电器器一一般般都都具具有有两两个个基基本本

14、组组成成部部分分：感感测测部部分分与与执执行行部部分分。对对于于有有触触头头的的电电磁磁式式电电器器，感感测测部部分分大大都都是是电电磁磁机机构构，而而执执行行部部分分是是触触头头。对对于于非非电电磁磁式式的的自自动动电电器器，感感测测部部分分因因其其工工作作原原理理不不同同而而各有差异，但执行部分仍是触头。各有差异，但执行部分仍是触头。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.1.1 电磁式控制电器的电磁机构电磁式控制电器的电磁机构1.1.1.1 电磁机构的组成电磁机构的组成电电磁磁机机构构是是各各种种

15、自自动动化化电电磁磁式式电电器器的的主主要要组组成成部部分分之之一一，它它将将电电磁磁能能转转换换成成机机械械能能，带带动动触触头头使使之之闭合或断开。闭合或断开。电电磁磁机机构构由由吸吸引引线线圈圈和和磁磁路路两两部部分分组组成成。磁磁路路包括铁心、衔铁、铁轭和空气隙。包括铁心、衔铁、铁轭和空气隙。电磁机构分类如下：电磁机构分类如下：按衔铁的运动方式分类：按衔铁的运动方式分类：1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术衔衔铁铁绕绕棱棱角角转转动动的的拍拍合合式式铁铁心心：衔衔铁铁绕绕铁铁轭轭的的棱棱角角而而

16、转转动动，磨磨损损较较小小。铁铁心心用用软软铁铁，适适用用于于直直流流接接触触器、继电器。器、继电器。衔衔铁铁绕绕轴轴转转动动的的拍拍合合式式铁铁心心：衔衔铁铁绕绕轴轴转转动动，用用于于触触头头容容量量较较大大的的交交流流接接触触器器，铁铁心心用用硅硅钢钢片叠成。片叠成。衔衔铁铁直直线线运运动动的的直直动动式式铁铁心心：衔衔铁铁在在线线圈圈内内作作直直线线运运动动，多多用用于于交交流流接触器中。接触器中。按按磁磁系系统统形形状状分分类类：电电磁磁机机构构可可分分为为U形形和和E形形两种。两种。按按线线圈圈的的连连接接方方式式分分类类：可可分分为为并并联联（电电压压线线圈圈）和串联（电流线圈）两

17、种。和串联（电流线圈）两种。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术按吸引线圈电流的种类分类：按吸引线圈电流的种类分类：可分为直流线圈和可分为直流线圈和交流线圈两种。交流线圈两种。直直流流电电磁磁机机构构，铁铁心心不不发发热热，只只线线圈圈发发热热，因因而而吸吸引引线线圈圈做做成成高高而而薄薄的的瘦瘦长长型型，且且不不设设线线圈圈骨骨架架，使使线圈与铁心直接接触，易于散热。线圈与铁心直接接触，易于散热。交交流流电电磁磁机机构构，其其铁铁心心存存在在磁磁滞滞和和涡涡流流损损耗耗，线线圈圈和和铁铁心心都都发发热

18、热，因因而而吸吸引引线线圈圈设设有有骨骨架架，使使铁铁心心与与线线圈圈隔隔离离并并将将线线圈圈制制成成短短而而厚厚的的矮矮胖胖型型，有有利利于于铁铁心心和线圈散热。和线圈散热。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.1.1.2 电磁机构的吸力特性电磁机构的吸力特性 电电磁磁机机构构的的工工作作特特性性常常用用吸吸力力特特性性和和反反力力特特性性来表征。吸力与气隙的关系称为吸力特性。吸力来表征。吸力与气隙的关系称为吸力特性。吸力F为为（1-1）式中式中 F 电磁吸力（电磁吸力（N）；）；B 气隙中磁感应强

19、度（气隙中磁感应强度（T）；）；S 磁极截面积（磁极截面积（m2）；04107Hm。当当S为常数时，为常数时，F与与B2成正比。成正比。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术（1）直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构的吸力特性因因外外加加电电压压和和线线圈圈电电阻阻不不变变，则则流流过过线线圈圈的的电电流为常数，与磁路的气隙大小无关。流为常数，与磁路的气隙大小无关。根据磁路定律根据磁路定律（1-2）（1-3）吸吸力力F与与R2m成成反反比比，亦亦即即与与气气隙隙2成成反反比比，故故吸力特性为二次曲线形状，如

20、图吸力特性为二次曲线形状，如图1-2。衔铁闭合前后吸力变化很大。衔铁闭合前后吸力变化很大。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术激激励励线线圈圈断断电电时时，磁磁势势NI急急速速变变为为接接近近零零，磁磁通通也也发发生生相相应应的的急急速速变变化化，因因而而会会在在线线圈圈中中感感生生很很大大的的反反电电动动势势，此此反反电电势势可可达达线线圈圈额额定定电电压压的的1020倍，易使线圈因过电压而损坏。倍，易使线圈因过电压而损坏。为为此此在在激激励励线线圈圈上上并并联联一一个个放放电电电电阻阻R。在在线线圈

21、圈断电时断电时，该电阻与线圈形成一个放电电路，该电阻与线圈形成一个放电电路，使原，使原储储存存于于磁磁场场中中的的能能量量转转换换成成热热能能消消耗耗于于电电阻阻，不不致致产产生生过电压。过电压。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术从从降降低低过过电电压压出出发发，电电阻阻宜宜小小些些，为为解解决决这这个个矛矛盾盾，可可以以与与电电阻阻串串一一个个二二极极管管使使正正常常工工作作时时放放电电电电路不工作。通常放电电阻可取线圈电阻的路不工作。通常放电电阻可取线圈电阻的68倍。倍。直直流流电电磁磁机机构构适

22、适合合于于动动作作频频繁繁的的场场合合，且且吸吸合合后电磁吸力大，工作可靠性好。后电磁吸力大，工作可靠性好。（2）交流电磁机构的吸力特性）交流电磁机构的吸力特性若若外外加加电电压压不不变变，线线圈圈的的阻阻抗抗主主要要决决定定于于线线圈圈的的电抗，电阻可忽略，则电抗，电阻可忽略，则1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 当频率当频率f、匝数匝数N和电压和电压U均为常数时，均为常数时，为常数，为常数，由由式式（1-3）知知F亦亦为为常常数数，说说明明F与与大大小小无无关关。实实际际上考虑到漏磁的作用，上考虑

23、到漏磁的作用，F随随的减小略有增加。的减小略有增加。当当气气隙隙变变化化时时，由由于于不不变变时时由由式式（1-2）可可知知IN将随将随Rm（亦即亦即）正比变化，正比变化，I与与呈线性关系。呈线性关系。（1-4）（1-5）1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术由由上上述述结结论论可可看看出出，对对于于可可靠靠性性高高或或频频繁繁动动作作的的控控制制系系统统一一般般采采用用直直流流电电磁磁机机构构，而而不不采采用用交交流流电电磁磁机机构构。一一般般U形形交交流流电电磁磁机机构构，在在线线圈圈通通电电而而衔衔

24、铁铁尚尚未未吸吸合合瞬瞬间间，电电流流将将达达到到吸吸合合后后额额定定电电流流的的56倍倍，E形形电电磁磁机机构构将将达达到到1015倍倍。如如果果衔衔铁铁卡卡住住不不能能吸吸合或者频繁动作，就可能烧毁线圈。合或者频繁动作，就可能烧毁线圈。由由于于铁铁磁磁物物质质有有剩剩磁磁，它它使使电电磁磁机机构构的的激激励励线线圈圈失失电电后后仍仍有有一一定定的的磁磁性性吸吸力力存存在在。剩剩磁磁的的吸吸力力随随气气隙隙的的增增大大而而减减小小。剩剩磁磁的的吸吸力力特特性性如如图图1-5中曲线中曲线4。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制

25、技术现代电气自动控制技术1.1.1.3 电磁机构的反力特性电磁机构的反力特性 电电磁磁机机构构转转动动部部分分的的静静阻阻力力与与气气隙隙的的关关系系曲曲线线称称为为反反力力特特性性。阻阻力力的的大大小小与与作作用用弹弹簧簧、摩摩擦擦阻阻力力以以及衔铁质量有关。及衔铁质量有关。电磁机构使衔铁释放的力有两种：电磁机构使衔铁释放的力有两种：利用弹簧的反力利用弹簧的反力 利用衔铁自身的重力利用衔铁自身的重力F反反1K1x F反反2K2mg 1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术反力特性曲线如反力特性曲线如图图1

26、-5曲线曲线3所示。所示。1为电磁机构为电磁机构气隙的初始值气隙的初始值 2为为动动静静触触头头开开始始接接触触时时的的气气隙隙长长度度。这这时时触触头头上上的的初初压压力力作作用用到到衔衔铁铁上上，由由于于超超行行程程机机构构的的弹弹力力作作用用，反反力力特特性在性在2处有一突变。处有一突变。在在20的的区区域域内内，气气隙隙越越小小，触触头头压压得得越越紧，反力越大。紧，反力越大。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.1.1.4 电电磁磁机机构构吸吸力力特性与反力特性的配合特性与反力特性的配合电电

27、磁磁机机构构在在整整个个吸吸合合过过程程中中，吸吸力力需需大大于于反反力力，吸吸力力特特性性在在反反力力特特性性的的上上方方,这这样样触触头头才才能能闭闭合合接接通通电电路路。但但也也不不能能过过大大，否否则则会会影影响响电器的机械寿命。电器的机械寿命。当当切切断断电电磁磁机机构构的的激激励励电电流流释释放放衔衔铁铁时时，其其反反力力特性必须大于剩磁吸力，才能保证衔铁可靠释放。特性必须大于剩磁吸力，才能保证衔铁可靠释放。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术对对于于单单相相交交流流电电磁磁机机构构，由由于

28、于磁磁通通是是交交变变的的，当当磁磁通通过过零零时时吸吸力力也也为为零零，吸吸合合后后的的衔衔铁铁在在反反力力弹弹簧簧的的作作用用下下将将被被拉拉开开。磁磁通通过过零零后后吸吸力力增增大大，当当吸吸力力大大于于反反力力时时，衔衔铁铁又又吸吸合合。由由于于交交电电源源频频率率的的变变化化，衔衔铁铁的的吸吸力力随随之之每每个个周周波波二二次次过过零零，因因而而衔衔铁铁产产生生强强烈烈振振动动与与噪噪声声，甚甚至至使使铁铁心心松松散散。因因此此交交流流接接触触器器铁铁心心端端面面上上都都安安装装一一个个铜铜制制的的分分磁磁环环（或或称称短短路路环环），使使铁心通过两个在时间上不相同的磁通，矛盾就解决

29、了。铁心通过两个在时间上不相同的磁通，矛盾就解决了。图图 1-6 加短路环后的磁通和电磁吸力图加短路环后的磁通和电磁吸力图（a a）磁通示意图磁通示意图 （b）电磁吸力图电磁吸力图 Ftt O O 1F1 2F2F电磁机构的交变磁通穿电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面过短路环所包围的截面S2，在环中产生涡流在环中产生涡流此涡流产生的磁通此涡流产生的磁通2在相位上落后于在相位上落后于截面截面S1中的磁通中的磁通1由由1、2产生吸力为产生吸力为F1+F2，只要此合力始终只要此合力始终超过其反力，衔铁的振超过其反力，衔铁的振动现象就消失。动现象就消失。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电

30、器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.1.1.5 电磁机构的输入电磁机构的输入-输出特性输出特性 x=0 xc 时，时，y=0，当当 xxc 时时,y=1。x xc 时，时，y=1，当当 x xf 时，时，y=0。xc吸合值，吸合值，xc 释放值。释放值。返回系数返回系数电电磁磁机机构构激激励励线线圈圈的的电电压压或或电电流流为为其其输输入入量量x，衔衔铁铁的的位位置置为为其其输输出出量量y，y=f（x）称称为为输输入入-输输出出特特性性。这这类类矩矩形特性曲线统称为继电特性。形特性曲线统称为继电特性。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制

31、电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术1.1.2 执行机构执行机构低低压压电电器器的的执执行行机机构构一一般般由由触触头头及及其其灭灭弧弧装装置置组成。组成。1.1.2.1 触头触头触触头头（触触点点）是是电电器器的的执执行行部部分分，起起接接通通和和分分断电路的作用。触头通常由动、静触头组合而成。断电路的作用。触头通常由动、静触头组合而成。触触头头的的接接触触形形式式有有点点接接触触如如球球面面对对球球面面、球球面面对对平平面面等等；线线接接触触如如圆圆柱柱对对平平面面、圆圆柱柱对对圆圆柱柱等等和和面接触如平面对平面三种，如图面接触如平面对平

32、面三种，如图l-8所示。所示。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术 球形球形-球形球形 球形球形-平面平面它它常常用用于于小小电电流流的的电电器器中中，如如接接触触器器的的辅辅助助触触头头或继电器触头。或继电器触头。圆柱圆柱-平面平面 圆柱圆柱-圆柱圆柱多多用用于于中中等等容容量量的的触触头头，如如接接触触器器的的主触头主触头开开始始接接触触时时，动动静静触触头头在在A点点接接触触，靠靠弹弹簧簧的的压压力力经经B点点滚滚到到C点点（工工作作电电）；断断开开时时作作相相反反运运动动。这这样样可可以以清清除

33、除触触头头表表面面的的氧氧化膜。化膜。平面平面-平面平面允允许许通通过过大大电电流流。触触头头接接触触表表面面上上镶镶有有合合金金，以以减减小小触触头头接接触触电电阻阻和和提提高高耐耐磨磨性性，多多用用于于较较大大容容量量接接触器主触头。触器主触头。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术在在常常用用继继电电、接接触触器器中中，触触头头的的结结构构形形式式主主要要有有单单断断点点指指形形和和双双断断点点桥式触头。桥式触头。单单断断点点该该触触头头的的特特点点是是只只有有一一个个断口，一般多用于接触器的主触头

34、。断口，一般多用于接触器的主触头。其其优优点点为为：合合、断断过过程程有有滚滚滑滑运运动动，自自动动清清除除表表面面的的氧氧化化物物。可可采采用用铜铜或或铜铜基基合合金金触触头头材材料料；触触头头接触压力大，电动稳定性高；触头参数较易调节。接触压力大，电动稳定性高；触头参数较易调节。其其缺缺点点是是：触触头头开开距距大大，从从而而增增大大了了电电器器体体积积；触触头头闭闭合合时时冲冲击击能能量量大大，并并有有软软连连接接，不不利利于于机机械械寿寿命的提高。命的提高。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术双

35、双断断点点桥桥式式触触头头的的优优点点：具具有有两两个个有有效效灭灭弧弧区区域域，灭灭弧弧效效果果很很好好。小小容容量量交交流流接接触触器器或或继继电电器器采采用用这这种种触触头头时时，有有利利于于熄熄弧弧；触触头头开开距距小小，使使电电器器结结构构紧紧凑凑，体体积积小小；触触头头闭闭合合时时冲冲击击能能量量小小，无无软软连连接接，有利于提高机械寿命。有利于提高机械寿命。缺缺点点：触触头头不不能能自自动动净净化化，触触头头材材料料必必须须用用银银或或银银基基合合金金；每每个个触触头头的的接接触触压压力力小小，电电动动稳稳定定性性较较低；触头参数不易调节。低；触头参数不易调节。1.1 1.1 低

36、压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术触触头头一一般般都都是是选选用用导导电电率率高高的的金金属属材材料料做做成成的的，两两个个金金属属接接触触面面总总是是凹凹凸凸不不平平的的，只只有有少少数数的的点点才才能能真真正正接接触触上上。当当触触头头接接通通电电路路时时，触触头头实实际际上上通通电电截截面面很很小小。此此外外，金金属属在在空空气气中中不不免免要要氧氧化化或或硫硫化化，在在其其表表面面生生成成氧氧化化膜膜或或硫硫化化膜膜，而而后后者者的的电电阻阻率率比比金金属属本本体体大大得得多多，这这都都使使得得触触头头接接触触

37、处处的的电电阻阻增增大大。此此电电阻阻称称为为触触头头接接触触电电阻阻。希希望望接接触触电电阻阻尽尽量量小小些些。接接触触面面积积大大、接接触触压压力力大大、触触头头材材料料电电阻阻率率小小、塑塑性性形形变变好、表面光滑的触头接触电阻较小。好、表面光滑的触头接触电阻较小。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术触触头头在在从从分分离离到到闭闭合合的的接接通通过过程程中中，经经常常发发生生机械振动，即触头的闭合机械振动，即触头的闭合-分离分离-再闭合过程的重复。再闭合过程的重复。触触头头闭闭合合瞬瞬间间，动动

38、触触头头撞撞击击静静触触头头，动动触触头头在在反反力力作作用用下下被被反反弹弹，压压缩缩动动触触头头弹弹簧簧被被。一一旦旦弹弹簧簧的的张张力力大大于于反反作作用用力力，动动触触头头又又被被推推向向与与静静触触头头接接触触。这这样样，动动静静触触头头又又碰碰撞撞、反反弹弹。但但弹弹回回的的距距离离一一次次比比一次小，直到弹跳完全停歇，触头完全闭合。一次小，直到弹跳完全停歇，触头完全闭合。除除机机械械碰碰撞撞外外，触触头头电电流流仅仅从从两两触触头头间间少少数数接接触触点点流流过过，形形成成收收缩缩状状电电流流线线，触触头头间间的的收收缩缩电电流流产产生生的的电电动动力力也也能能导导致致触触头头振

39、振动动，特特别别是是当当接接通通较较大大电电流时，电动力的影响更加显著。流时，电动力的影响更加显著。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术触触头头的的机机械械振振动动会会使使触触头头表表面面产产生生电电气气磨磨损损，当当触触头头接接触触表表面面有有熔熔化化的的金金属属时时，一一旦旦机机械械振振动动过过程程结结束束后后，熔熔化化了了的的金金属属便便因因失失去去电电弧弧产产生生的的大大量量热热量量而而凝凝固固，使使动动、静静触触头头粘粘在在一一起起，再再也也不不能能分分开开，而而发发生生熔熔焊焊现现象象。适适

40、当当增增大大触触头头弹弹簧簧的的初初压压力力、减减小小触触头头质量、降低触头的接通速度都可减少振动。质量、降低触头的接通速度都可减少振动。为为了了减减小小接接触触电电阻阻及及减减弱弱接接触触头头的的振振动动，需需要要在在触头间加一定的压力。此压力一般由弹簧产生。触头间加一定的压力。此压力一般由弹簧产生。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术当当动动触触头头与与静静触触头头刚刚接接触触时时，由由于于安安装装时时动动触触头头的的弹弹簧簧已已经经被被预预压压了了一一段段，因因而而产产生生一一个个初初压压力力FC

41、，初初压压力力削削弱弱接接触触振振动动，通通过过调调节触头弹簧预压缩量来增减。节触头弹簧预压缩量来增减。触触头头闭闭合合后后弹弹簧簧在在运运动动机机构构作作用用下下被被进进一一步步压压缩缩，运运动动机机构构运运动动终终止止时时，弹弹簧簧产产生生终终压压力力FZ。终终压力减小接触电阻。压力减小接触电阻。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术弹弹簧簧被被进进一一步步压压缩缩的的距距离离l称称为为触触头头的的超超程程，超超程程越越大大终终压压力力亦亦越越大大。有有了了超超程程，使使触触头头在在被被磨磨损损的的情

42、情况下仍具有一定的接触压力，使之能继续正常工作。况下仍具有一定的接触压力，使之能继续正常工作。灭弧装置灭弧装置 两两个个触触头头之之间间的的接接触触，本本质质上上说说是是许许多多个个点点的的接接触触。因因此此，在在两两个个触触头分开时头分开时 ，势必最终要出现只，势必最终要出现只有一个有一个点点在在接接触触的的现现象象，此此时时该该点点处处的的电电流流密密度度可可达达103108Acm2，致致使使触触头头金金属属熔熔化化，并并随随着着触触头头的的互相分离形成高温金属液桥。互相分离形成高温金属液桥。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自

43、动控制技术现代电气自动控制技术金金属属液液桥桥被被拉拉断断，触触头头才才能能完完全全分分开开，这这时时在在断断口口处处立立即即产产生生电电弧弧，随随着着触触头头的的分分离离，电电弧弧被被熄熄灭灭，相应的电路才被断开。相应的电路才被断开。（1 1）电弧的产生电弧的产生 电电弧弧实实际际上上是是一一种种气气体体放放电电现现象象，就就是是气气体体中中有有大量的带电质点作定向运动。大量的带电质点作定向运动。当当触触头头分分离离的的瞬瞬间间，动动、静静触触头头的的间间隙隙很很小小，电电路路电电压压几几乎乎全全部部降降落落在在触触头头之之间间，在在触触头头间间形形成成很很高高的电场强度，以致发生场发射。的

44、电场强度，以致发生场发射。发发射射的的自自由由电电子子在在电电场场作作用用下下向向阳阳极极加加速速运运动动。高高速速运运动动的的电电子子撞撞击击气气体体原原子子时时产产生生“撞撞击击电电离离”。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电离离出出的的电电子子在在向向阳阳极极运运动动过过程程中中又又将将撞撞击击其其它它原原子子，使使其其它它原原子子电电离离。撞撞击击电电离离的的正正离离子子则则向向阴阴极极加加速速运运动动，撞撞在在阴阴极极上上会会使使阴阴极极温温度度逐逐渐渐升升高高，到达一定温度时，会发生到达

45、一定温度时，会发生“热电子发射热电子发射”。在在高高温温下下，触触头头间间的的气气体体原原子子已已很很高高的的速速度度做做不不规规则则运运动动并并相相互互剧剧烈烈撞撞击击，结结果果原原子子也也将将造造成成电电离，称为离，称为“热游离热游离”。撞撞击击电电离离、热热电电子子发发射射、热热游游离离的的结结果果，在在触触头间隙中形成了炽热的电子流即电弧。头间隙中形成了炽热的电子流即电弧。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术显显然然，电电压压越越高高、电电流流越越大大，即即电电弧弧功功率率越越大大、弧弧区温度越

46、高、游离程度越烈，电弧亦越强。区温度越高、游离程度越烈，电弧亦越强。伴伴随随着着电电离离的的进进行行也也存存在在着着消消电电离离的的现现象象。消消电电离离主主要要是是通通过过正正质质点点的的复复合合进进行行的的。温温度度越越低低，带带电电质质点点运动越慢，越容易复合。运动越慢，越容易复合。带电触头的分断过程就是电弧形成及抑制的过程。带电触头的分断过程就是电弧形成及抑制的过程。电电弧弧产产生生后后，伴伴随随高高温温产产生生并并发发出出强强光光，将将触触头头烧烧损损，并并使使电电路路的的切切断断时时间间延延长长，严严重重时时还还会会引引起起火火灾灾或或其他事故。应采取措施熄灭电弧。其他事故。应采取

47、措施熄灭电弧。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术根根据据上上述述电电弧弧产产生生的的物物理理过过程程可可知知，欲欲使使电电弧弧熄熄灭灭，应应设设法法降降低低电电弧弧温温度度和和电电场场强强度度，以以加加强强消消电电离离作作用用。当当电电离离速速度度低低于于消消电电离离速速度度，则则电电弧弧熄熄灭灭。根根据上述灭弧原则，常用的灭弧方法及装置有：据上述灭弧原则，常用的灭弧方法及装置有：（2）灭弧方法及灭弧装置灭弧方法及灭弧装置 多多断断点点灭灭弧弧：在在交交流流继继电电器器和和接接触触器器中中常常采采用用

48、桥桥式式触触头头（如如图图l-10所所示示），这这种种触触头头有有两两个个断断点点。交流电路在过零后，若一对断点处电弧重燃需要交流电路在过零后，若一对断点处电弧重燃需要150250V电电压压，则则两两对对断断点点就就需需要要300500V电电压压。若若断断点点电电压压达达不不到到此此值值，电电弧弧过过零零后后因因不不能能重重燃燃而而熄熄灭灭，所以有利于灭弧。所以有利于灭弧。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术一一般般交交流流继继电电器器和和小小电电流流接接触触器器采采用用桥桥式式触触头头灭灭弧，而不再加

49、设其它灭弧装置。弧，而不再加设其它灭弧装置。根根据据需需要要可可灵灵活活地地将将二二个个极极或或三三个个极极串串联联起起来来当当做做一一个个点点使使用用，这这组组触触头头便便成成为为多多断断点点，加加强强了了灭灭弧弧效效果。果。磁吹式灭弧磁吹式灭弧在在触触头头回回路路中中串串入入吹吹弧弧线线圈圈（较较粗粗的的几几匝匝导导线线，其间穿以铁心增加导磁性），通电流后产生较大磁通。其间穿以铁心增加导磁性），通电流后产生较大磁通。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术触触头头分分开开的的瞬瞬间间产产生生的的电电弧弧

50、就就是是载载流流体体，它它在在磁磁通通的的作作用用下下产产生生电电磁磁力力F，把把电电弧弧拉拉长长并并冷冷却从而灭弧。却从而灭弧。由由于于这这种种灭灭弧弧装装置置是是利利用用电电弧弧电电流流本本身身灭灭弧弧，因因而而电电弧弧电电流流越越大大，吹吹弧弧的的能能力力也也越越强强。它它广广泛泛应应用用于直流接触器中。于直流接触器中。1.1 1.1 低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础低压控制电器基础YXSH现代电气自动控制技术现代电气自动控制技术电电动动力力灭灭弧弧：如如图图1-12所所示示，是是一一种种桥桥式式结结构构双双断断口口触触头头。当当触触头头打打开开时时，在在断断口口中中产产