第2章 电器的基本知识.ppt

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1、第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识 本本 章章 重重 点点 掌握掌握电器的分类，电磁式电器的定义、电器的分类，电磁式电器的定义、工作原理、结构及组成各部分的相关知识，工作原理、结构及组成各部分的相关知识，电弧的产生条件、实质、危害和分类以及电弧的产生条件、实质、危害和分类以及灭弧措施灭弧措施。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识什么是电器？什么是电器？电器电器 电气电气器具。器具。电气电气(电）电）能发热，发光，产生动力，重要能源。能发热，发光，产生动力，重要能源。电电器器的的定定义义：指指能能依依据据操操作作信信号号或或外外界界现现场场信信号号的的要

2、要求求，自自动动或或手手动动接接通通和和断断开开电电路路，连连续续或或断断续续地地改改变变电电路路参参数数，以以实实现现对对电电路路或或用用电电设设备备的的切切换换、控控制制、保护、检测、变换和调节的元件、设备和电工装置。保护、检测、变换和调节的元件、设备和电工装置。电器电器 一种能控制电的工具。一种能控制电的工具。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.1 电器概述电器概述2.1.1 电器的分类电器的分类1.按工作电压等级分按工作电压等级分低低压压电电器器：工工作作电电压压在在交交流流1200V或或直直流流1500V以以下的各种电器。下的各种电器。高高压压电电器器：工工作

3、作电电压压高高于于交交流流1200V或或直直流流1500V的的各种电器。各种电器。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识安全电压安全电压安全电压定义：安全电压定义：为防止触电事故而采用特定电源为防止触电事故而采用特定电源供电的电压系列。供电的电压系列。我国我国GB3805-83安全电压标准规定：安全电压的安全电压标准规定：安全电压的额定值为额定值为42、36、24、12、6V。1.42V可供有触电危险的场所使用，如手持式电动可供有触电危险的场所使用，如手持式电动工具等的使用；工具等的使用；2.36V可在矿井、多导电粉尘等场所使用的行灯等可在矿井、多导电粉尘等场所使用的行灯等场

4、合下使用；场合下使用；3.24V、12V、6V可供某些人体可能偶然触及的带电可供某些人体可能偶然触及的带电体的设备选用。体的设备选用。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.按动作原理分按动作原理分手手动动电电器器：需需要要人人工工直直接接操操作作才才能能完完成成指指令令任任务务的的电电器器。如如刀刀开开关关、控控制制按按钮钮、控控制制器器、转转换开关等。换开关等。自自动动电电器器：不不需需要要人人工工操操作作，而而是是按按照照电电或或非非电电信信号号自自动动完完成成指指令令任任务务的的电电器器。如如交交直直流流接接触触器器、继电器、高压断路器等。继电器、高压断路器等。第第

5、 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识3.按用途分按用途分控制电器控制电器：用于各种控制电路和控制系统的电器。：用于各种控制电路和控制系统的电器。主主令令电电器器：用用于于自自动动控控制制系系统统中中发发送送控控制制指指令令的的电电器。器。保护电器保护电器：用于保护电路及用电设备的电器。：用于保护电路及用电设备的电器。配电电器：用于电能的输送和分配的电器。配电电器：用于电能的输送和分配的电器。执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器。执行电器：用于完成某种动作或传动功能的电器。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识4.按工作原理分按工作原理分电磁式电器电磁式电

6、器：依据电磁感应原理来工作的电器。：依据电磁感应原理来工作的电器。非非电电量量控控制制电电器器：电电器器的的工工作作是是依依靠靠外外力力或或某某种种非电物理量的变化而动作的电器。非电物理量的变化而动作的电器。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识5.按电器的执行机构特点分按电器的执行机构特点分有触点电器有触点电器：电器通断电路的功能由触点来实现。：电器通断电路的功能由触点来实现。无无触触点点电电器器：电电器器通通断断电电路路的的功功能能不不是是通通过过机机械械接接触触，而而是是根根据据输输出出信信号号的的高高低低实实现现的的（即即半半导导体体器器件件的的开开关关效效应应，如如

7、可可控控硅硅的的导导通通和和阻阻断断、三三极极管管的的饱和截止来实现电路的通断）。饱和截止来实现电路的通断）。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.1.2 电器产品的发展电器产品的发展1.我国电器产品的发展历程我国电器产品的发展历程低压电器产品大致可分为三代：低压电器产品大致可分为三代：20世纪世纪6070年代：年代：第一代电器产品第一代电器产品 完全模仿前苏联的基础上设计开完全模仿前苏联的基础上设计开发的。发的。特点：结构尺寸大、材料消耗多、性能指标不理特点：结构尺寸大、材料消耗多、性能指标不理想、品种规格不齐全。想、品种规格不齐全。第第 2 章章 电电 器器 的的 基

8、基 本本 知知 识识CJ10交流接触器交流接触器DZ10断路器断路器DW10多油断路器多油断路器第一代电器产品第一代电器产品第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识第二代产品第二代产品 20 世纪世纪7080 年代：年代：第第二二代代电电器器产产品品 更更新新换换代代和和引引进进国国外外先先进进技技术术制制造的。造的。特特点点：技技术术指指标标明明显显提提高高，保保护护特特性性较较完完善善，体体积积缩小，结构上适应成套装置要求。缩小，结构上适应成套装置要求。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识CJ20接触器接触器DZ20断路器断路器DW15断路器断路器第二代

9、电器产品第二代电器产品第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识第三代产品第三代产品 20 世纪世纪90 年代：年代：第三代电器产品第三代电器产品 跟踪国外新技术自行开发试制的。跟踪国外新技术自行开发试制的。特特点点：产产品品性性能能优优良良、工工作作可可靠靠、体体积积小小，具具有有电电子化、智能化、组合化、模块化、多功能化。子化、智能化、组合化、模块化、多功能化。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识CJ40接触器接触器DZS断路器断路器DW45断路器断路器第三代电器产品第三代电器产品第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.电器产品的发展趋

10、势电器产品的发展趋势传统的有触点电器：在结构原理、最佳结构设计和传统的有触点电器：在结构原理、最佳结构设计和应用新材料、新工艺方面不断创新和完善。应用新材料、新工艺方面不断创新和完善。真空电器真空电器半导体电器半导体电器新型电器新型电器机电一体化电器机电一体化电器有触点电器有触点电器电器产品向着电器产品向着组合组合化、成套化和智能化、成套化和智能化化发展。发展。国外从国外从20世纪世纪90年代后期就推出了智能化、可通信的年代后期就推出了智能化、可通信的第四代产品。如今，我国低压电器也已进入第四代的第四代产品。如今，我国低压电器也已进入第四代的开发。传统低压电器开发。传统低压电器向着高性能、高可

11、靠、小型化、向着高性能、高可靠、小型化、多功能、组合化、模块化、电子化、智能化和零部件多功能、组合化、模块化、电子化、智能化和零部件通用化的方向发展。通用化的方向发展。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.1.3 新技术在电器设计和开发中的应用新技术在电器设计和开发中的应用1.三维计算机辅助设计系统三维计算机辅助设计系统2.低压电器专用计算机应用软件低压电器专用计算机应用软件3.计算机网络系统的应用计算机网络系统的应用4.可靠性技术可靠性技术5.新的灭弧系统和限流技术新的灭弧系统和限流技术第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.2 电器的基本理论电器的

12、基本理论电器的组成：电器的组成：从控制的角度看从控制的角度看电器电器输入部分输入部分输出部分输出部分结构上结构上电器电器感测部分感测部分判断部分判断部分执行机构执行机构第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.2.1 电磁式电器的工作原理电磁式电器的工作原理电磁式电器的组成：电磁式电器的组成：1、感测和判断部分、感测和判断部分 电磁机构电磁机构（线圈、铁心、衔铁、复位弹簧等）。（线圈、铁心、衔铁、复位弹簧等）。2、执行机构、执行机构 触头系统触头系统（动触点、静触点及其调整机构）。（动触点、静触点及其调整机构）。电电磁磁式式电电器器是是根根据据输输入入电电压压或或电电流流的的

13、变变化化，在在电电磁磁力力的的作作用用下下，使使触触点点闭闭合合或或分分断断。实实现现电电路路的的接接通通或或切切断断，达达到到控控制制电电气气系系统统的的目目的的。为为保保证证动动作作的的可可靠靠和安全，通常还辅以缓冲调整系统和灭弧系统和安全，通常还辅以缓冲调整系统和灭弧系统 。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识线圈通电线圈通电磁通通过铁心、衔铁磁通通过铁心、衔铁和气隙形成闭合回路和气隙形成闭合回路衔铁受衔铁受电磁力电磁力克服弹性力克服弹性力衔铁吸向铁心衔铁吸向铁心触点触点分断或闭合分断或闭合线圈断电线圈断电磁通消失磁通消失衔铁借弹性力复位衔铁借弹性力复位触点回通电前状

14、态触点回通电前状态工作原理工作原理第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识1.感测和判断部分感测和判断部分电磁机构：电磁机构：铁心铁心吸引线圈吸引线圈衔铁衔铁弹簧弹簧动触头动触头静触头静触头将将电电磁磁能能量量转转换换为为机机械械能能量量，带带动动触触头头工作，完成接通和分断电路。工作，完成接通和分断电路。交流交流：硅钢片叠加：硅钢片叠加直流直流：整块铸铁或铸钢：整块铸铁或铸钢直动式直动式转动式转动式电压线圈电压线圈：并联在电路中，匝数多、导线细。：并联在电路中，匝数多、导线细。电流线圈电流线圈：串联在电路中，匝数少、导线粗。：串联在电路中，匝数少、导线粗。交流线圈交流线圈：短

15、而粗，有骨架。：短而粗，有骨架。直流线圈直流线圈：细而长，无骨架。：细而长，无骨架。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识为此引入电磁机构的吸力特性和反力特性两个概念为此引入电磁机构的吸力特性和反力特性两个概念吸力特性描述电磁吸力随气隙变化的规律吸力特性描述电磁吸力随气隙变化的规律反力特性描述反力随气隙变化的规律反力特性描述反力随气隙变化的规律根据前述，需保证电磁力大于弹性力，衔铁才能被吸合，根据前述，需保证电磁力大于弹性力，衔铁才能被吸合，但电磁力过大又会产生撞击！但电磁力过大又会产生撞击！电磁力和弹性力应如何配合？电磁力和弹性力应如何配合？第第 2 章章 电电 器器 的的

16、 基基 本本 知知 识识电磁机构的工作特性常用电磁机构的工作特性常用吸力特性和反力特性吸力特性和反力特性描述。描述。吸力特性：吸力特性：电磁机构的吸引线圈通电后，铁心吸引电磁机构的吸引线圈通电后，铁心吸引衔铁的电磁吸力与气隙的关系曲线。分直流电磁铁衔铁的电磁吸力与气隙的关系曲线。分直流电磁铁的吸力特性与交流电磁铁的吸力特性两种。的吸力特性与交流电磁铁的吸力特性两种。反力特性：反力特性：电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线。曲线。1）电磁机构的工作特性）电磁机构的工作特性第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识直流电磁机构的吸力特性直流电磁机构

17、的吸力特性直流电磁铁的电磁吸力直流电磁铁的电磁吸力B B磁感应强度，磁感应强度，S S磁极截面积磁极截面积结论：对于直流电磁铁，气隙越大，吸力越小；气隙结论：对于直流电磁铁，气隙越大，吸力越小；气隙越小，吸力越大越小，吸力越大。电磁铁吸合过程中吸力不断增大，电磁铁吸合过程中吸力不断增大，完全吸合时吸力最大完全吸合时吸力最大。衔铁闭合前后吸力变化很大。衔铁闭合前后吸力变化很大。因外加电压和线圈电阻不变，则流过因外加电压和线圈电阻不变，则流过线圈的电流为常数，与磁路的气隙大线圈的电流为常数，与磁路的气隙大小无关。根据磁路定律小无关。根据磁路定律:第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知

18、识识交流电磁机构的吸力特性交流电磁机构的吸力特性若外加电压不变，线圈的阻抗主要决定于线圈的电抗，若外加电压不变，线圈的阻抗主要决定于线圈的电抗，电阻可忽略，则电阻可忽略，则当频率当频率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，由为常数，由 知知F也为常数，说明也为常数，说明F与与大小无关。大小无关。实际上考虑漏磁的作用，实际上考虑漏磁的作用，F随随的减小略有增加。的减小略有增加。随气随气隙减小，交流电磁机构的吸力增加不如直流机构迅速。隙减小，交流电磁机构的吸力增加不如直流机构迅速。其吸力特性相对较平坦。其吸力特性相对较平坦。当气隙当气隙变化时，由于变化时，由于不变时由不变时

19、由 可知可知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。可知：可知：第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识所以，交流电磁机构的励磁电流在线圈已通电所以，交流电磁机构的励磁电流在线圈已通电但但衔衔铁铁尚尚未未动动作作时时，电电流流比比额额定定工工作作电电流流大大得得多多。若若发发生生衔衔铁铁卡卡住住不不能能吸吸合合或或衔衔铁铁频频繁繁动动作作，交交流流线线圈圈将将可可能能因因过过电电流流而而烧烧毁毁。在在可可靠靠性性要要求求高高或或频频繁繁操操作作的的场场合合，一一般般不不采采用用交交流流电电磁磁机机构构，而而采采用用直直流流电电磁磁机机构。

20、构。F0=f()i=f()第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识交流电磁瞬时吸力交流电磁瞬时吸力电电磁磁吸吸力力为为零零将将小小于于弹弹簧簧的的反反作作用用力力，衔衔铁铁将将从从与与铁铁心心闭闭合合处处被被拉拉开开；当当电电磁磁吸吸力力大大于于弹弹簧簧反反作作用用力力时时，衔衔铁铁又又被被吸吸合合。在在衔衔铁铁吸吸引引过过程程中中，不不能能保保证证吸吸力力始始终终大大于于反反力力，使使衔衔铁铁产产生生振振动，频繁振动会产生噪音。动，频繁振动会产生噪音。吸力最大吸力最大Fm最小吸力为最小吸力为0交流电磁铁的电磁吸力交流电磁铁的电磁吸力第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本

21、 知知 识识短路环短路环短路环短路环铁心铁心吸引线圈吸引线圈衔铁衔铁解决交流电磁铁解决交流电磁铁吸合时吸合时产生振动和噪音的措施。产生振动和噪音的措施。解解决决方方法法：铁铁心心端端面面上上安安置置一一个个铜铜制制的的分分磁磁环环（也也称称短短路路环环），以以消消除除振振动动。短短路路环环通通常常包包围围的的铁铁心心截截面面，一般用铜、康铜或铬合金等材料制成。一般用铜、康铜或铬合金等材料制成。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识对对于于单单相相交交流流电电磁磁机机构构，由由于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

22、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 加短路环后的磁通和电磁吸力图加短路环后的磁

23、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。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识总结总结:磁通分相磁通分相的作用，使合成的作用，使合成吸力在任一时刻吸力在任一时刻都大于弹簧反

24、作都大于弹簧反作用力用力Ff，就能消，就能消除衔铁的振动，除衔铁的振动，从而消除噪音。从而消除噪音。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识反力特性反力特性电磁机构中与电磁吸力方向相反的力，如释放弹簧电磁机构中与电磁吸力方向相反的力，如释放弹簧的弹力、触点弹簧的弹力、运动部件的重力和摩擦的弹力、触点弹簧的弹力、运动部件的重力和摩擦力统称为电磁机构的反力。力统称为电磁机构的反力。电电磁磁机机构构使使衔衔铁铁释释放放的的力力主要是利用弹簧反力主要是利用弹簧反力。弹簧的反力特性：弹簧的反力特性：第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识剩磁的吸力特性剩磁的吸力特性当电磁

25、机构的吸引线圈断电后，由于铁磁材料有剩磁当电磁机构的吸引线圈断电后，由于铁磁材料有剩磁使其仍有一定的剩磁吸力存在，剩磁吸力随气隙使其仍有一定的剩磁吸力存在，剩磁吸力随气隙的的增大而减小。增大而减小。剩磁吸力剩磁吸力特性特性直流吸力特性直流吸力特性交流吸力特性交流吸力特性反力特性反力特性第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识吸力和反力的配合吸力和反力的配合电电磁磁机机构构在在衔衔铁铁的的吸吸合合过过程程中中，吸吸力力必必须须大大于于反反力力，但不宜过大，否则会影响电器的机械寿命。但不宜过大，否则会影响电器的机械寿命。在在释释放放衔衔铁铁时时，其其反反力力必必须须大大于于剩剩磁磁

26、吸吸力力才才能能保保证证衔衔铁可靠释放。铁可靠释放。要要求求电电磁磁机机构构的的反反力力特特性性必必须须介介于于电电磁磁吸吸力力特特性性和和剩磁吸力特性之间。剩磁吸力特性之间。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识电磁机构的输入输出特性电磁机构的输入输出特性输入量输入量x 线圈电压或电流；线圈电压或电流；输出量输出量y 衔铁的位置。衔铁的位置。y=f（x）称为称为输入输入-输出特性输出特性。这类矩形特性曲线统称为这类矩形特性曲线统称为继电特性继电特性。衔铁吸合时衔铁吸合时的动作值的动作值x0当输入信号下降当输入信号下降到复归值到复归值xr时，时，衔铁释放衔铁释放 第第 2 章

27、章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识返回系数返回系数复归值（释放值）复归值（释放值）xr与动作值（吸合值）与动作值（吸合值）x0之比称为返回系数或恢复系数之比称为返回系数或恢复系数Kf：电磁机构的返回系数一般小于电磁机构的返回系数一般小于1。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2）电磁机构分类）电磁机构分类1铁心铁心 2吸引线圈吸引线圈 3衔铁衔铁 4轭铁轭铁 虚线虚线磁路磁路第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识电磁铁的结构形式电磁铁的结构形式山（山（E E）形电磁铁：）形电磁铁：多用于交流电磁系统多用于交流电磁系统拍合式电磁铁：拍合式电磁铁：多

28、用于直流继电器和直流接触器多用于直流继电器和直流接触器螺管式电磁铁：螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作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。电磁机构，少数过电流继电器也采用。螺管式电磁铁螺管式电磁铁螺管式电磁铁螺管式电磁铁第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识（1）按衔铁的运动方式分类）按衔铁的运动方式分类衔铁沿棱角而转动的拍合式铁心：衔铁沿棱角而转动的拍合式铁心：衔铁绕铁轭的衔铁绕铁轭的棱角转动。这种形式磨损小，铁心一般用电工软棱角转动。这种形式磨损小，铁心一般用电工软铁制成，广泛用于直流电器和接触器中。铁制成，广泛用于直流电器和

29、接触器中。衔衔铁铁沿沿轴轴转转动动的的拍拍合合式式铁铁心心：铁铁心心一一般般用用硅硅钢钢片片叠成，常用于大容量交流接触器中。叠成，常用于大容量交流接触器中。衔衔铁铁做做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做做直直线线运运动动，多多用用于于中中小小容容量量的的交交流流接接触触器器和和继继电电器中。器中。（2）按磁系统形状分类）按磁系统形状分类：电磁机构分为电磁机构分为U形和形和E形。形。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识（3）按吸引线圈种类分类）按吸引线圈种类分类吸引线圈：将电能转换为磁场能。吸引线圈：将电能转换为磁场能。吸引线圈的分类：吸引线

30、圈的分类：A、按线圈的联接方式分：、按线圈的联接方式分：电电压压线线圈圈：电电压压线线圈圈并并接接在在电电源源上上，匝匝数数多多，阻阻抗抗大，但电流较小，所以常用绝缘较好的电线绕制。大，但电流较小，所以常用绝缘较好的电线绕制。电电流流线线圈圈：串串接接在在主主电电路路中中，匝匝数数少少，阻阻抗抗小小，但但电流较大，所以常用扁铜线或粗铜线绕制。电流较大，所以常用扁铜线或粗铜线绕制。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识B、按吸引线圈电流的种类分、按吸引线圈电流的种类分：直直流流线线圈圈：因因直直流流电电磁磁铁铁的的铁铁心心不不发发热热。只只有有线线圈圈发发热热，所所以以其其线线

31、圈圈做做成成高高而而薄薄的的瘦瘦长长型型，且且不不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，易于散热。设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，易于散热。交交流流线线圈圈：由由于于交交流流电电磁磁铁铁的的铁铁心心存存在在磁磁滞滞和和涡涡流流损损耗耗，不不仅仅线线圈圈要要发发热热而而且且铁铁心心也也要要发发热热，所所以以其其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，这这样样做做有有利利于于铁铁心心和和线线圈圈散热。散热。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.执行机构执行机构执行机构执行机构电器的触头系统。电器的触头系统。

32、触头（又称触点）的作用触头（又称触点）的作用接通和分断电路。接通和分断电路。动触头动触头静触头静触头灭弧装置灭弧装置导电部件导电部件触触头头第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识对触头的要求对触头的要求导电、导热性良好，接触电阻小。导电、导热性良好，接触电阻小。触头通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时触头通常用铜、银、镍及其合金材料制成，有时也在铜触头表面镀一层锡、银或镍。也在铜触头表面镀一层锡、银或镍。触触头头上上装装有有接接触触弹弹簧簧，并并在在安安装装时时将将弹弹簧簧预预先先压压缩缩一一段段，使使动动触触头头刚刚与与静静触触头头接接触触时时就就产产生一个初压力。生一个

33、初压力。接触弹簧接触弹簧作用作用：触头接触得更加紧密，减小接触电阻，消除：触头接触得更加紧密，减小接触电阻，消除开始接触时产生的振动。开始接触时产生的振动。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识触点系统的分类触点系统的分类2 2）、按其结构形式分）、按其结构形式分 (a)(a)点接触的桥式点接触的桥式(b)(b)面接触的桥式面接触的桥式(c)(c)线接触指形线接触指形1）、按其接触形式分）、按其接触形式分(a)点接触，适用小容量电流的接通和分断点接触，适用小容量电流的接通和分断(b)线接触，适用中等容量电流的接通和分断线接触，适用中等容量电流的接通和分断(c)面接触，适用大容

34、量电流的接通和分断面接触，适用大容量电流的接通和分断第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识3）、按触头控制的电路分）、按触头控制的电路分按控制的电路分为主触头和辅助触头。按控制的电路分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流。主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流。辅助触头用于接通或断开控制电路，只允许通过较小的电流。辅助触头用于接通或断开控制电路，只允许通过较小的电流。4）、按触头原始状态分）、按触头原始状态分按原始状态分为常开触头和常闭触头。按原始状态分为常开触头和常闭触头。当线圈不带电时，动、静触头是分开的称为常开触头当线圈不带电时，动

35、、静触头是分开的称为常开触头/动合触头；动合触头；当线圈不带电时，动、静触头是闭合的称为常闭触头当线圈不带电时，动、静触头是闭合的称为常闭触头/动断触头。动断触头。吸引线圈未通吸引线圈未通电时的状态。电时的状态。常闭触头常闭触头常开触头常开触头一般装有一般装有灭弧罩。灭弧罩。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识常开触点和常闭触点常开触点和常闭触点 触点闭合触点闭合（称常开触点）（称常开触点）线圈通电线圈通电 触点分断触点分断（称常闭触点）（称常闭触点）线圈线圈常开常开常闭常闭110001线圈断电，常开和线圈断电，常开和常闭触点的状态如常闭触点的状态如何？何？用逻辑状态用逻辑

36、状态1和和0分别代表线圈通电和断电。分别代表线圈通电和断电。同样，用同样，用1和和0分别代表触点闭合和分断。分别代表触点闭合和分断。则有下表，则有下表，结论：常开与常闭是逻辑非关系。常开触点的逻辑状态与线圈相同。结论：常开与常闭是逻辑非关系。常开触点的逻辑状态与线圈相同。触头的复位触头的复位：线圈断电后所有触头回复到原始状态。线圈断电后所有触头回复到原始状态。动作顺序：先断后合。动作顺序：先断后合。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2.2.3 开关电弧理论开关电弧理论电弧产生的条件：电弧产生的条件：开关触头在大气中断开电路开关触头在大气中断开电路时，当被分断电路的电流超过

37、时，当被分断电路的电流超过0.251A，分断，分断后加在触点间隙两端的电压超过后加在触点间隙两端的电压超过1220V时，时，在触点间隙中会产生一团温度极高、发出强光在触点间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。和能够导电的近似圆柱形的气体。电弧的实质：电弧的实质：电弧是气体放电现象，即触点电弧是气体放电现象，即触点气体在强电场作用下产生自由电子，正、负离气体在强电场作用下产生自由电子，正、负离子呈游离状态，使气体由绝缘状态转变为导电子呈游离状态，使气体由绝缘状态转变为导电状态，并伴有高温、强光。状态，并伴有高温、强光。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知

38、识识电弧的危害电弧的危害：A、使电路仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断，、使电路仍旧保持导通状态，延迟了电路的开断，延长了切断故障的时间；延长了切断故障的时间；B、高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏，高温引起电弧附近电气绝缘材料烧坏，会烧损会烧损触点，缩短电器的使用寿命触点，缩短电器的使用寿命；C、形成飞弧造成电源短路事故。形成飞弧造成电源短路事故。电弧分直流电弧和交流电弧，电弧分直流电弧和交流电弧，交流电弧有自然过零点，故其交流电弧有自然过零点，故其电弧较易熄灭。电弧较易熄灭。电弧的分类：电弧的分类：电弧的产生的原因：电弧的产生的原因：D、高温游离高温游离A、强电场放射、强电场放射B、撞击电离

39、、撞击电离C、热电子发射、热电子发射第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识灭弧原理灭弧原理 灭弧关键就在于抑制游离因素。灭弧关键就在于抑制游离因素。因为弧隙中在气体游离的同时，还存在着正离子与因为弧隙中在气体游离的同时，还存在着正离子与自由电子的复合，它们具有从密度高的地方向自由电子的复合，它们具有从密度高的地方向密度低的地方扩散的趋势，也有从温度高的地密度低的地方扩散的趋势，也有从温度高的地方向温度低的地方扩散的趋势，因此加强了去方向温度低的地方扩散的趋势，因此加强了去游离因素，就能有效的熄灭电弧。游离因素，就能有效的熄灭电弧。直流电直流电依靠拉长电弧和冷却电弧来灭弧；依靠

40、拉长电弧和冷却电弧来灭弧；交流电交流电由于有自然过零，所以在参数相同的情况下，由于有自然过零，所以在参数相同的情况下，交流电弧比直流电弧容易熄灭，其灭弧应发生交流电弧比直流电弧容易熄灭，其灭弧应发生在电流过零或接近过零点。在电流过零或接近过零点。灭弧措施：灭弧措施：吹弧、拉弧、吹弧、拉弧、长弧割短弧长弧割短弧、多断口灭弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料利用介质灭弧、改善触头表面材料。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识开关电器典型灭弧装置开关电器典型灭弧装置（了解）（了解）1）简单灭弧）简单灭弧在在大大气气中中分分开开触触头头时时，借借机机械械力力或或电电弧弧电

41、电流流本本身身产产生生的的电电动动力力拉拉长长电电弧弧，使使之之在在运运动动中中不不断断与与新新鲜鲜空空气气接接触触为为其冷却，使电弧熄灭。其冷却，使电弧熄灭。低低压压电电器器中中的的刀刀开开关关和和直直动动式式交交流流接接触器均为简单灭弧。触器均为简单灭弧。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识 桥式双断开触点桥式双断开触点 两两处处断断开开点点相相当当于于两两对对电电极极，若若要要使使该该处处电电弧弧熄熄灭灭后后重重燃燃需需要要2（150250）V电电压压，而而通通常常低低压压电电器器断断点点间间的的电电压压达达不不到到此此值值，实实际际上上起起到到了了灭灭弧弧的的作作用

42、。用。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识2）磁吹灭弧装置）磁吹灭弧装置磁吹线圈磁吹线圈 铁心铁心 磁吹线圈磁场磁吹线圈磁场 动触头动触头 电动力电动力F 当当电电弧弧需需要要较较大大的的电电动动力力吹吹入入灭灭弧弧室室时时，就就要要采采用用专门的磁吹装置专门的磁吹装置 第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识3）弧罩与纵缝灭弧装置）弧罩与纵缝灭弧装置常常用用耐耐弧弧塑塑料料（如如陶陶土土、石石英英、三三聚聚氰氰胺胺和和MP-1塑塑料料）制制造造的的具具有有纵纵缝缝的的灭灭弧弧室室来来限限制制弧弧区区扩扩展展并并加加速冷却以削弱热电离。速冷却以削弱热电离。第

43、第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识4）栅片灭弧装置）栅片灭弧装置栅片灭弧装置有绝缘栅片与金属栅片两种：栅片灭弧装置有绝缘栅片与金属栅片两种：绝绝缘缘栅栅片片灭灭弧弧装装置置：是是利利用用电电弧弧自自身身磁磁场场产产生生的的电电动动力力拉拉长长电电弧弧，并并使使电电弧弧在在与与绝绝缘缘栅栅片片紧紧密密接接触的过程中迅速冷却；触的过程中迅速冷却；金金属属栅栅片片灭灭弧弧装装置置：是是将将电电弧弧分分割割为为多多段段短短弧弧、利利用用增增大大近近极极区区电电压压降降（特特别别是是交交流流时时的的近近阴阴极极效效应应）来来加加强强灭灭弧弧效效果果。栅栅片片灭灭弧弧装装置置适适用用于

44、于高高低低压压直直流流和和交交流流开开关关电电器器，以以低低压压交交流流开开关关电电器器用得较多。用得较多。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识5）固体产气灭弧装置）固体产气灭弧装置固固体体产产气气灭灭弧弧装装置置：是是利利用用能能产产生生气气体体的的固固体体绝绝缘材料如钢纸、有机玻璃等兼作绝缘管和灭弧室。缘材料如钢纸、有机玻璃等兼作绝缘管和灭弧室。电电弧弧产产生生时时的的高高温温使使绝绝缘缘材材料料迅迅速速分分解解汽汽化化，产产生生大大量量含含氢氢及及其其化化合合物物的的高高压压气气体体，将将电电弧弧分分成成若若干干

45、串串联联短短弧弧，同同时时产产生生的的气气体体使使绝绝缘缘管管内内的的压压力力增增加加，则则电电弧弧便便在在近近阴阴极极效效应应和和高高压压气气态态介介质质共同作用下很快熄灭。共同作用下很快熄灭。固体产气灭弧装置主要用于高、低压熔断器中。固体产气灭弧装置主要用于高、低压熔断器中。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识6）石英砂灭弧装置）石英砂灭弧装置石英砂充填在绝缘管内作为灭弧介质。石英砂充填在绝缘管内作为灭弧介质。石英砂灭弧装置也是主要用于高、低压熔断器。石英砂灭弧装置也是主要用于高、低压熔断器。熔熔断断器器的的熔熔体体熔熔化化后后产产生生的的金金属属蒸蒸气气受受周周围围石

46、石英英砂砂的的限限制制无无法法自自由由扩扩散散，遂遂形形成成高高压压气气体体，使使电电离离了了的的金金属属蒸蒸气气扩扩散散在在石石英英砂砂缝缝隙隙内内，并并在在弧弧隙隙中中冷冷却却和消电离。和消电离。这种装置灭弧能力强，限流作用很显著。这种装置灭弧能力强，限流作用很显著。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识7）油吹灭弧装置）油吹灭弧装置油吹灭弧装置是以变压器油为介质。油吹灭弧装置是以变压器油为介质。产产生生电电弧弧后后，电电弧弧将将油油汽汽化化、分分解解而而形形成成油油气气。油油气气中中主主要要成成分分是是氢氢，在在油油中中以以气气泡泡的的形形式式包包围围电电弧弧，使使电电

47、弧弧在在其其中中燃燃烧烧。利利用用氢氢气气的的高高导导热热性性和和低低粘粘度度加加强强对对弧弧柱柱的的冷冷却却作作用用，使使电电弧弧的的热热量量散散发发。另另外外，由由于于存存在在着着温温度度差差，使使气气泡泡产产生生运运动动，又又进进一一步步加加强强了了电电弧的冷却。弧的冷却。若若再再要要提提高高其其灭灭弧弧效效果果，可可在在油油箱箱中中加加设设一一定定机机构构，使电弧定向运动，这就是油吹灭弧。使电弧定向运动，这就是油吹灭弧。由由于于电电弧弧在在油油中中灭灭弧弧能能力力比比大大气气中中拉拉长长电电弧弧大大得得多多，所以这种方法一般用于高压电器中，如油开关。所以这种方法一般用于高压电器中，如油

48、开关。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识8）气吹灭弧装置）气吹灭弧装置气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧的。开开断断电电路路时时，将将预预先先储储备备好好的的压压缩缩空空气气用用管管道道引引向向燃燃弧区猛烈吹弧。弧区猛烈吹弧。压压缩缩空空气气作作用用于于电电弧弧，一一方方面面带带走走大大量量热热量量、降降低低弧弧区区温温度度，另另一一方方面面则则吹吹散散电电离离气气体体用用新新鲜鲜高高压压气气体体补补充空间。充空间。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识六氟化硫（六氟化硫（SF6）气体）气体用六氟化硫（用六氟化硫（SF6

49、）气体来代替空气进行气吹灭弧。）气体来代替空气进行气吹灭弧。六六氟氟化化硫硫具具有有优优良良的的电电绝绝缘缘性性和和灭灭弧弧特特性性，相相同同条条件件下下，其其绝绝缘缘能能力力为为空空气气、氮氮气气的的2.5倍倍以以上上，灭灭弧弧能能力力为为空空气气的的100倍倍。所所以以用用SF6气气体体吹吹弧弧时时，可可采采用用不不太太高高的的压压力和吹弧速度，就能在高电压下断开相当大的电流。力和吹弧速度，就能在高电压下断开相当大的电流。此此外外在在SF6气气体体中中工工作作的的触触头头由由于于不不和和氧氧气气接接触触，不不会会发发生生氧氧化化，接接触触电电阻阻可可以以保保持持稳稳定定。同同时时由由于于不

50、不需需要要采采取措施去氧化层所以可以减少触头的磨损。取措施去氧化层所以可以减少触头的磨损。SF6气气体体灭灭弧弧已已广广泛泛用用于于高高压压断断路路器器，同同时时SF6气气体体还还广广泛泛用用于于全全封封闭闭式式高高压压组组合合及及成成套套设设备备中中作作为为灭灭弧弧和和绝绝缘缘的介质。的介质。第第 2 章章 电电 器器 的的 基基 本本 知知 识识9）真空灭弧装置）真空灭弧装置当当真真空空度度为为510 mm汞汞柱柱时时，电电子子的的自自由由行行程程达达43 m。自自由由电电子子在在弧弧隙隙中中作作定定向向运运动动时时几几乎乎不不和和气气体体分分子或原子相碰撞，也不会发生撞击电离或电场电离。