电器理论基础知识.ppt

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1、绪绪 论论 所有用电的器具均称为所有用电的器具均称为电器电器。一、电器的定义一、电器的定义 电器主要包括用于对电路进行接通、电器主要包括用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、电路或用电设备的控制、调节、切换、保护及检测等作用的电工设备。保护及检测等作用的电工设备。二、电器的分类二、电器的分类（一）按电压高低、结构和工艺特点分（一）按电压高低、结构和工艺特点分1.1.高压电器高压电器高压断路器、隔离开关、电抗器、高压断路器、隔离开关、电抗器、电压互感器、电流互感器等。电压互感器、电流互感器等。2.2.低压电器低压

2、电器接触器、起动器、自动开关、熔断接触器、起动器、自动开关、熔断器、继电器、主令电器等。器、继电器、主令电器等。3.3.自动电磁元件自动电磁元件阀用电磁铁、电磁离合器、磁阀用电磁铁、电磁离合器、磁放大器、磁性逻辑组件、传感器、自动电压调节器放大器、磁性逻辑组件、传感器、自动电压调节器等。等。4.4.成套电器和自动化成套装置成套电器和自动化成套装置高压开关柜、高压开关柜、电力用自动化继电保护柜、低压开关柜、低压控制电力用自动化继电保护柜、低压开关柜、低压控制柜、电子逻辑控制装置、顺序控制器、无触点自动柜、电子逻辑控制装置、顺序控制器、无触点自动化成套装置等。化成套装置等。（二）按电器的用途分（二

3、）按电器的用途分1.1.电力网系统用电器电力网系统用电器高压断路器、高压熔断器、高压断路器、高压熔断器、避雷器、避雷器、自动开关等。自动开关等。2.2.电力拖动自动控制系统用电器电力拖动自动控制系统用电器接触器、继电器、接触器、继电器、变阻器等。变阻器等。3.3.自动化通讯用弱电电器自动化通讯用弱电电器微型继电器、舌簧管、微型继电器、舌簧管、电子逻辑元件等。电子逻辑元件等。（三）按操作方式分（三）按操作方式分1.1.手动电器手动电器刀开关、隔离开关、按钮开关等。刀开关、隔离开关、按钮开关等。2.2.自动电器自动电器高、低压断路器、接触器等。高、低压断路器、接触器等。1.1.有触点电器有触点电器

4、电器通断电路的执行功能由触头实电器通断电路的执行功能由触头实现。现。2.2.无无触点电器触点电器电器通断电路的执行功能由一些电电器通断电路的执行功能由一些电子组件来完成。子组件来完成。（四）按电器的执行功能分（四）按电器的执行功能分3.3.混合式混合式电器电器有触点与无触点结合的有触点与无触点结合的电器。电器。1.1.一般工业企业用电器一般工业企业用电器适用于大部分工业企业环适用于大部分工业企业环境。境。2.2.特殊工业企业用电器特殊工业企业用电器适用于矿山、冶金、化工适用于矿山、冶金、化工等特殊环境。等特殊环境。3.3.热带用电器和高原用电器热带用电器和高原用电器适合于热带、亚热带适合于热带

5、、亚热带地区及高原山区而派生的电器。地区及高原山区而派生的电器。4.4.农用农用电器电器适用于农业、农村环境的电器。适用于农业、农村环境的电器。（五）按电器使用场合和工作条件分（五）按电器使用场合和工作条件分5.5.牵引、船舶、航空用牵引、船舶、航空用电器电器用于铁道、交通运输用于铁道、交通运输的各类机车及车辆上的牵引电器和汽车、拖拉机用的各类机车及车辆上的牵引电器和汽车、拖拉机用电器。电器。三、电器在电三、电器在电力系统中的地力系统中的地位和作用位和作用四、电力机车电器的分类四、电力机车电器的分类1.1.主电路电器主电路电器指使用在电力机车主电路中的电器。指使用在电力机车主电路中的电器。2.

6、2.辅助电路电器辅助电路电器指使用在电力机车辅助电路中的指使用在电力机车辅助电路中的电器。电器。3.3.控制电路控制电路电器电器指使用在电力机车控制电路中的指使用在电力机车控制电路中的电器。电器。（一）按电器所接入的电路分（一）按电器所接入的电路分1.1.控制电器控制电器用来对电力机车上的牵引设备进行切用来对电力机车上的牵引设备进行切换、调节作用的电器。换、调节作用的电器。2.2.保护电器保护电器用来保护电力机车上电气设备不受过用来保护电力机车上电气设备不受过电压、过电流及其他损害的电器。电压、过电流及其他损害的电器。3.3.检测检测电器电器在电力机车上用于检测的电器。在电力机车上用于检测的电

7、器。（二）按电器在电力机车上的用途分（二）按电器在电力机车上的用途分4.4.受流器受流器用于电力机车在接触网上取流的电器。用于电力机车在接触网上取流的电器。1.1.连续而强烈的机械震动和断续的机械连续而强烈的机械震动和断续的机械冲击。冲击。2.2.周围空气污染相当严重。周围空气污染相当严重。五、电力机车电器的工作条件和特点五、电力机车电器的工作条件和特点3.3.温度和湿度变化很大。温度和湿度变化很大。4.4.主电路的电压经常在较大范围内变化。主电路的电压经常在较大范围内变化。5.5.电器安装受电力机车空间尺寸的限制。电器安装受电力机车空间尺寸的限制。6.6.正常运行时操作频繁。正常运行时操作频

8、繁。总之，电力机车电器的工作条件及环境是总之，电力机车电器的工作条件及环境是相当恶劣的，对其正常工作有一定的影响相当恶劣的，对其正常工作有一定的影响。为此，为此，对电力机车电器的基本要求是：对电力机车电器的基本要求是：动作准确可靠、有足够的电气寿命与动作准确可靠、有足够的电气寿命与机械寿命、有较高的操作频率、能量消机械寿命、有较高的操作频率、能量消耗少、便于检修。耗少、便于检修。电力机车电器课程是为电力机车运用电力机车电器课程是为电力机车运用及维修专业开设的一门专业课。其主要及维修专业开设的一门专业课。其主要任务是使学生在了解有关电器基础理论任务是使学生在了解有关电器基础理论后，能掌握韶山后，

9、能掌握韶山4 4（简称（简称SSSS4 4）改进型及）改进型及韶山韶山8 8（SSSS8 8）型机车为主的电器的结构、）型机车为主的电器的结构、工作原理及性能，并为后续课程打下基工作原理及性能，并为后续课程打下基础。础。六、本课程的任务六、本课程的任务 电力机车电器课程的考核方法为平时电力机车电器课程的考核方法为平时成绩（包括出勤、作业、课堂表现等）成绩（包括出勤、作业、课堂表现等）占总评成绩的占总评成绩的20%20%，考试成绩占总评成绩，考试成绩占总评成绩的的80%80%。七、本课程的考核方法七、本课程的考核方法电器理论基础知识电器理论基础知识第第 一一 章章第一节第一节 电接触的基本知识电

10、接触的基本知识一、概述一、概述电接触电接触载流导体及电器的导电回路中，载流导体及电器的导电回路中，两个导电零件通过机械连接的方式互相两个导电零件通过机械连接的方式互相接触，以实现导电的现象。接触，以实现导电的现象。两个导体用螺栓、螺钉等紧固件连接起来，两个导体用螺栓、螺钉等紧固件连接起来，在工作过程中接触面不发生相互分离和相对在工作过程中接触面不发生相互分离和相对移动的连接。移动的连接。1.1.固定接触固定接触2.2.滑动及滚动接触滑动及滚动接触 在工作过程中，一个接触面沿另一个接触在工作过程中，一个接触面沿另一个接触面滑动或滚动，但不能分断电路的连接。面滑动或滚动，但不能分断电路的连接。3.

11、3.可分合接触（触头）可分合接触（触头）在工作过程中，两个接触面既可以分开又在工作过程中，两个接触面既可以分开又可以闭合的连接。可以闭合的连接。触头是电器的执行部分，在电器感测部分触头是电器的执行部分，在电器感测部分的带动下，完成电器的分合动作。在动、静的带动下，完成电器的分合动作。在动、静触头闭合接触时，依靠弹簧的压力使动、静触头闭合接触时，依靠弹簧的压力使动、静触头紧密地接触，以保证可靠的电接触。触头紧密地接触，以保证可靠的电接触。触头可分为主触头和辅助触头。主触头用触头可分为主触头和辅助触头。主触头用于主电路，辅助触头用于辅助电路或控制电于主电路，辅助触头用于辅助电路或控制电路。辅助触头

12、又称为联锁触头，分正联锁触路。辅助触头又称为联锁触头，分正联锁触头（常开触头）和反联锁触头（常闭触头）。头（常开触头）和反联锁触头（常闭触头）。(1)(1)触头的接触形式触头的接触形式c.c.面接触面接触 指两个导体沿着较广表面接触的触头。多指两个导体沿着较广表面接触的触头。多用于大电流的电器。用于大电流的电器。a.a.点接触点接触b.b.线接触线接触 指一个很小的面积内的若干个点接触的触指一个很小的面积内的若干个点接触的触头。它用于头。它用于20A以下的小电流电器。以下的小电流电器。指两个导体沿着线或较窄面积接触的触头。指两个导体沿着线或较窄面积接触的触头。常用于几十安至几百安电流的中等容量

13、的电常用于几十安至几百安电流的中等容量的电器。器。（2）触头的主要参数）触头的主要参数a.a.触头的开距触头的开距s s 触头处于断开位置时，动、静触头处于断开位置时，动、静触头之间的最小距离。触头之间的最小距离。b.b.触头的超程触头的超程r r 触头完全闭合后，如果将静触触头完全闭合后，如果将静触头移开，动触头在触头弹簧的作头移开，动触头在触头弹簧的作用下继续前移的距离。用下继续前移的距离。c.c.触头的初压力触头的初压力 动触头刚与静触头接触时所具有的一定的动触头刚与静触头接触时所具有的一定的互压力。互压力。动、静触头闭合终了时，触头间的接触压动、静触头闭合终了时，触头间的接触压力。力。

14、d.d.触头的终压力触头的终压力e.e.触头的研距触头的研距 一般线接触触头的动、静触头在接触过程一般线接触触头的动、静触头在接触过程中，不仅有相对滚动，而且有相对滑动存在。中，不仅有相对滚动，而且有相对滑动存在。其滚动量与滑动量之和称为研距。其滚动量与滑动量之和称为研距。（3 3）触头的工作情况）触头的工作情况a.a.闭合状态闭合状态 主要任务是保证能通过规定的电流主要任务是保证能通过规定的电流,且触头且触头温升不超过允许值，主要问题是触头的发热温升不超过允许值，主要问题是触头的发热及热和电动稳定性。及热和电动稳定性。b.b.闭合过程闭合过程 触头在闭合过程中会因碰撞而产生机械振触头在闭合过

15、程中会因碰撞而产生机械振动，主要问题是减小机械振动，从而减小触动，主要问题是减小机械振动，从而减小触头的磨损，避免触头熔焊。头的磨损，避免触头熔焊。c.断开状态断开状态d.d.开断过程开断过程 触头处于断开状态时，必须有足够的开距，触头处于断开状态时，必须有足够的开距，以保证可靠地熄灭电弧和开断电路。以保证可靠地熄灭电弧和开断电路。触头开断过程是触头最繁重的工作过程。触头开断过程是触头最繁重的工作过程。当触头开断电路时，一般会在触头间产生电当触头开断电路时，一般会在触头间产生电弧，主要问题是熄灭电弧，减小由电弧而产弧，主要问题是熄灭电弧，减小由电弧而产生的触头电磨损。生的触头电磨损。将一段完整

16、的导体通以电流将一段完整的导体通以电流I I，用电压表测，用电压表测量出其量出其ABAB长度上的电压降为长度上的电压降为U U，则，则ABAB段导体的段导体的电阻为电阻为 如果将此导体截断，仍通以电流如果将此导体截断，仍通以电流I I，测得，测得ABAB两点之间的电压降为两点之间的电压降为U UC C，U UC C 比比U U大得多，大得多，ABAB两两点之间的电阻为点之间的电阻为 1.1.接触电阻的产生接触电阻的产生二、触头的接触电阻二、触头的接触电阻 接触处的表面无论经过多么细致的加工处接触处的表面无论经过多么细致的加工处理，其表面总是凹凸不平的，它们不是整个理，其表面总是凹凸不平的，它们

17、不是整个面积接触，而是只有若干小的突起部分相接面积接触，而是只有若干小的突起部分相接触。当电流通过实际接触面积时，电流只从触。当电流通过实际接触面积时，电流只从接触点上通过，在这些接触点附近，迫使电接触点上通过，在这些接触点附近，迫使电流线发生收缩。流线发生收缩。R RC C 除含有该段导体材料的电阻除含有该段导体材料的电阻R R 外，还有外，还有附加电阻附加电阻R Rj j，即，即R RC C=R R+R Rj j称附加电阻称附加电阻R Rj j为为接触电阻接触电阻。（1 1）收缩电阻）收缩电阻 由于有效接触面积小于视在接触面积，由由于有效接触面积小于视在接触面积，由此产生的附加电阻称为收缩

18、电阻。此产生的附加电阻称为收缩电阻。（2）表面膜电阻）表面膜电阻 由于种种原因，在触头的接触表面上覆盖由于种种原因，在触头的接触表面上覆盖着一层导电性很差的薄膜，例如金属的氧化着一层导电性很差的薄膜，例如金属的氧化物、硫化物等，其导电性很差，也可能是落物、硫化物等，其导电性很差，也可能是落在接触表面上的灰尘、污物或夹在接触面间在接触表面上的灰尘、污物或夹在接触面间的油膜、水膜等，由此而形成的附加电阻，的油膜、水膜等，由此而形成的附加电阻，称为表面膜电阻。称为表面膜电阻。接触电阻可用经验公式计算，即接触电阻可用经验公式计算，即式中式中 R Rj j触头接触电阻（触头接触电阻（）FF触头压力（触头

19、压力（N N）mm与触头接触形式有关的常数与触头接触形式有关的常数 KK与接触材料、接触表面加工方与接触材料、接触表面加工方 法、接触面状况有关的常数法、接触面状况有关的常数 2.2.接触电阻的计算公式接触电阻的计算公式3.影响接触电阻的各种因素影响接触电阻的各种因素（1 1）接触压力）接触压力 触头接触电阻与接触压力近似双曲线关系触头接触电阻与接触压力近似双曲线关系,即接触电阻值在一定的压力范围内随外施压即接触电阻值在一定的压力范围内随外施压力力F F的增大而减小。而当压力达到一定值后，的增大而减小。而当压力达到一定值后，收缩电阻几乎不变。收缩电阻几乎不变。（2 2）温度）温度 触头的接触电

20、阻随着温度的升高而增加。触头的接触电阻随着温度的升高而增加。（3 3）化学腐蚀）化学腐蚀 指单纯由化学作用引起的腐蚀。暴露在空指单纯由化学作用引起的腐蚀。暴露在空气中的接触面都将产生氧化作用。铜触头的气中的接触面都将产生氧化作用。铜触头的允许温升很低，而银或镀银的触头工作很稳允许温升很低，而银或镀银的触头工作很稳定。定。（4 4）电化学腐蚀）电化学腐蚀 采用不同的金属作触头对时，由于两金属采用不同的金属作触头对时，由于两金属接触处有电位差，当湿度大时，在触头对的接触处有电位差，当湿度大时，在触头对的接触处会发生电解作用，引起触头的电化学接触处会发生电解作用，引起触头的电化学腐蚀，使接触电阻增加

21、。腐蚀，使接触电阻增加。触头材料的性质直接影响接触电阻的大小。触头材料的性质直接影响接触电阻的大小。这些材料的性质包括电阻系数、材料的机械这些材料的性质包括电阻系数、材料的机械强度和硬度、材料的化学性能等。强度和硬度、材料的化学性能等。（6 6）触头材料）触头材料 表面粗糙度对接触电阻有一定的影响。表面粗糙度对接触电阻有一定的影响。（5 5）接触表面粗糙度）接触表面粗糙度（2 2）采用本身电阻系数小，且不易氧化或氧）采用本身电阻系数小，且不易氧化或氧化膜电阻较小的材料作为接触导体，或作为化膜电阻较小的材料作为接触导体，或作为接触面的覆盖层。接触面的覆盖层。（3 3）触头在开闭过程中应具有研磨过

22、程，以）触头在开闭过程中应具有研磨过程，以擦去氧化膜。擦去氧化膜。4.4.减小接触电阻的方法减小接触电阻的方法（1 1）增加接触点数目。）增加接触点数目。三、触头的振动与熔焊三、触头的振动与熔焊1.1.产生振动的原因产生振动的原因 触头在闭合过程中触头在闭合过程中,触头间的碰撞、触头触头间的碰撞、触头间的电动斥力和衔铁与铁心的碰撞都可能引间的电动斥力和衔铁与铁心的碰撞都可能引起触头的机械振动。起触头的机械振动。2.2.减小振动的方法减小振动的方法（3 3）减小动触头的质量，以减小碰撞动能，）减小动触头的质量，以减小碰撞动能，从而减小触头的振幅。从而减小触头的振幅。（1 1）使触头具有一定的初压

23、力。）使触头具有一定的初压力。（2 2）降低动触头的闭合速度，以减小碰撞动）降低动触头的闭合速度，以减小碰撞动能。能。（4 4）对于电磁式电器，减小衔铁和静铁心碰）对于电磁式电器，减小衔铁和静铁心碰撞时引起的磁系统的振动，以减小触头的二撞时引起的磁系统的振动，以减小触头的二次振动。次振动。四、触头的磨损四、触头的磨损1.触头磨损的原因触头磨损的原因 触头在多次接通和断开有载电路后，它的触头在多次接通和断开有载电路后，它的接触表面将逐渐产生磨耗和损坏，这种现象接触表面将逐渐产生磨耗和损坏，这种现象称为触头的磨损。称为触头的磨损。触头磨损包括机械磨损、化学磨损和电磨触头磨损包括机械磨损、化学磨损和

24、电磨损。损。由热效应引起的触头熔接，称为触头的熔由热效应引起的触头熔接，称为触头的熔焊。焊。3.3.熔焊的概念熔焊的概念（2 2）化学磨损）化学磨损 化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体或蒸汽对触头材料侵蚀所造成的。或蒸汽对触头材料侵蚀所造成的。电磨损主要发生在触头的闭合和断开过程电磨损主要发生在触头的闭合和断开过程中。触头闭合时是由于触头碰撞引起振动，中。触头闭合时是由于触头碰撞引起振动，触头断开时是由于高温电弧。触头断开时是由于高温电弧。（3 3）电磨损）电磨损（1 1）机械磨损）机械磨损 机械磨损是在触头闭合和断开时由研磨和机械磨损是在触头闭合和断开时

25、由研磨和机械碰撞所造成的。机械碰撞所造成的。触头在断开与闭合电路过程中，在触头间触头在断开与闭合电路过程中，在触头间隙中产生金属液桥、电弧和火花放电等各种隙中产生金属液桥、电弧和火花放电等各种现象，引起触头材料的金属转移、喷溅和汽现象，引起触头材料的金属转移、喷溅和汽化，使触头材料损耗和变形，这种现象称为化，使触头材料损耗和变形，这种现象称为触头的电磨损。触头的电磨损。2.2.电磨损的形式电磨损的形式（1 1）液桥的形成和金属转移）液桥的形成和金属转移 触头在开断过程中，动、静触头间将形成触头在开断过程中，动、静触头间将形成熔化的液态金属桥，简称液桥。熔化的液态金属桥，简称液桥。触头开断时，在

26、从触头完全闭合到触头刚触头开断时，在从触头完全闭合到触头刚开始分离的时间内，先是触头的接触压力和开始分离的时间内，先是触头的接触压力和接触点数目逐渐减小，接触电阻越来越大，接触点数目逐渐减小，接触电阻越来越大，这就使接触点的电流密度急剧增加，由此产这就使接触点的电流密度急剧增加，由此产生的热量促使接触处的金属熔化，形成所谓生的热量促使接触处的金属熔化，形成所谓的金属液体滴。触头继续断开时，将金属液的金属液体滴。触头继续断开时，将金属液体滴拉长，形成液桥。体滴拉长，形成液桥。由于温度沿液桥的长度分布不对称，且其由于温度沿液桥的长度分布不对称，且其最大值是发生在靠近阳极的地方，因此，使最大值是发生

27、在靠近阳极的地方，因此，使金属熔液由阳极转移到阴极。金属熔液由阳极转移到阴极。由于液桥的金属转移作用，经过很多次的由于液桥的金属转移作用，经过很多次的操作后，触头的阳极因金属损耗而形成凹坑，操作后，触头的阳极因金属损耗而形成凹坑，阴极则因金属增多而形成针刺，凸出于接触阴极则因金属增多而形成针刺，凸出于接触表面。表面。（2 2）电弧对触头的腐蚀）电弧对触头的腐蚀 电弧对触头的腐蚀非常严重，电弧磨损要电弧对触头的腐蚀非常严重，电弧磨损要比液桥引起的金属转移高出比液桥引起的金属转移高出5 51010倍。倍。当电弧的温度极高，触头间距离又较大时，当电弧的温度极高，触头间距离又较大时，一般都有电动力吹弧

28、，再加上强烈的金属蒸一般都有电动力吹弧，再加上强烈的金属蒸气热浪冲击，往往把液态金属从触头表面吹气热浪冲击，往往把液态金属从触头表面吹出，向四周飞溅。金属蒸气再度沉积于触头出，向四周飞溅。金属蒸气再度沉积于触头接触表面上的机率已大大减小，使触头阴、接触表面上的机率已大大减小，使触头阴、阳极都遭到严重磨损，由于阳极温度高于阴阳极都遭到严重磨损，由于阳极温度高于阴极，所以阳极磨损更为严重。极，所以阳极磨损更为严重。3.减小触头电磨损的方法减小触头电磨损的方法（1）减小触头开断过程中的磨损）减小触头开断过程中的磨损a.选择灭弧系统的参数。选择灭弧系统的参数。b.对于交流电器宜采用去离子栅灭弧系统。对

29、于交流电器宜采用去离子栅灭弧系统。c.采用熄灭火花的电路。采用熄灭火花的电路。d.正确选用触头材料。正确选用触头材料。（2）减小触头闭合时的磨损）减小触头闭合时的磨损一、电器的定义及一、电器的定义及分类分类 小小 结结 二、电器触头的基本参数二、电器触头的基本参数三、触头的接触电阻三、触头的接触电阻四、触头的振动四、触头的振动五、触头的磨损五、触头的磨损2.2.接触电阻是怎样形成的？影响接触电接触电阻是怎样形成的？影响接触电阻的因素有哪些？阻的因素有哪些？1.1.试述电器触头的基本参数。试述电器触头的基本参数。复复 习习 题题3.3.触头的振动是怎么产生的？什么是触触头的振动是怎么产生的？什么

30、是触头的熔焊？头的熔焊？一、一、电磁传动装置电磁传动装置1.1.功用功用 通过电磁铁把电磁能转变成机械能来驱动通过电磁铁把电磁能转变成机械能来驱动电器触头动作。电器触头动作。第二节第二节 电器的传动装置电器的传动装置2.2.基本组成基本组成 主要由线圈、主要由线圈、静铁心、动铁心静铁心、动铁心（衔铁）、极靴、（衔铁）、极靴、反力弹簧、调节反力弹簧、调节螺钉（止挡）、螺钉（止挡）、工作气隙等组成。工作气隙等组成。（1 1）按线圈电流种类分）按线圈电流种类分3.电磁铁的分类电磁铁的分类可分为直流电磁铁和交流电磁铁。可分为直流电磁铁和交流电磁铁。a.U形拍合式形拍合式（2 2）按磁路形式和）按磁路形

31、式和衔铁的运动方式衔铁的运动方式分分b.E形拍合式和形拍合式和E形直动式形直动式c.空心螺管式空心螺管式d.装甲螺管式装甲螺管式e.回转式回转式（3 3）按线圈接入电路方式分）按线圈接入电路方式分4.4.电磁铁的工作原理电磁铁的工作原理 当线圈电流减小时，电磁吸力减小。如果当线圈电流减小时，电磁吸力减小。如果电磁吸力小于弹簧反力，衔铁打开，带动触电磁吸力小于弹簧反力，衔铁打开，带动触头处于另一工作位置。头处于另一工作位置。当线圈接通电流后，在磁系统和工作气隙当线圈接通电流后，在磁系统和工作气隙所构成的回路中产生磁通，产生电磁吸力吸所构成的回路中产生磁通，产生电磁吸力吸引衔铁。当电磁吸力超过弹簧

32、反力时，衔铁引衔铁。当电磁吸力超过弹簧反力时，衔铁吸合，并带动触头动作。吸合，并带动触头动作。二、电空传动装置二、电空传动装置1.1.功用功用 以电空阀控制的压缩空气作为动力，驱使以电空阀控制的压缩空气作为动力，驱使触头按规定动作。触头按规定动作。2.2.电空阀电空阀（1 1）功用功用 借电磁吸力来控制压缩空气管路的导通或借电磁吸力来控制压缩空气管路的导通或关断，从而达到远距离控制气动器械的目的。关断，从而达到远距离控制气动器械的目的。（2 2）工作原理）工作原理 a.a.闭式电空阀闭式电空阀 线圈通电时，衔铁吸合，线圈通电时，衔铁吸合，阀杆动作，使上阀门关闭，下阀杆动作，使上阀门关闭，下阀门

33、打开，关断了传动气缸和阀门打开，关断了传动气缸和大气的通路，打开了气源和传大气的通路，打开了气源和传动气缸的通路。压缩空气从气动气缸的通路。压缩空气从气源经电空阀进入传动气缸，推源经电空阀进入传动气缸，推动气动器械动作。动气动器械动作。线圈失电时，衔铁在反力线圈失电时，衔铁在反力弹簧作用下打开，带动阀杆上弹簧作用下打开，带动阀杆上移，使下阀门关闭，上阀门打移，使下阀门关闭，上阀门打开，关断了气源和传动气缸的开，关断了气源和传动气缸的通路，打开了传动气缸与大气通路，打开了传动气缸与大气的通路。传动气缸内的压缩空的通路。传动气缸内的压缩空气经电空阀排向大气，气动器气经电空阀排向大气，气动器械恢复原

34、状。械恢复原状。b.b.开式电空阀开式电空阀 线圈失电时，使线圈失电时，使气源和传动气缸打气源和传动气缸打开，大气和传动气开，大气和传动气缸关闭。缸关闭。3.3.压缩空气驱动装置压缩空气驱动装置（1 1）气缸式传动装置）气缸式传动装置a.a.单活塞压缩空气驱动装置单活塞压缩空气驱动装置 当电空阀通电时，其控制的压缩空气进入当电空阀通电时，其控制的压缩空气进入传动气缸，推动活塞，压缩弹簧，使活塞杆传动气缸，推动活塞，压缩弹簧，使活塞杆右移，带动触头闭合。电空阀失电时，其控右移，带动触头闭合。电空阀失电时，其控制的气源被关断，在弹簧的作用下，推动活制的气源被关断，在弹簧的作用下，推动活塞，带动活塞

35、杆左移，使触头打开。塞，带动活塞杆左移，使触头打开。b.b.双活塞压缩空气传动装置双活塞压缩空气传动装置 当气孔当气孔1开通气源，气孔开通气源，气孔2通向大气时，压通向大气时，压缩空气驱动活塞右移。当气孔缩空气驱动活塞右移。当气孔2开通气源，气开通气源，气孔孔1通向大气时，活塞则反向移动。通向大气时，活塞则反向移动。（2 2）薄膜传动装置）薄膜传动装置 当气孔进入压缩空当气孔进入压缩空气时，压迫薄膜，克气时，压迫薄膜，克服弹簧反力，使活塞服弹簧反力，使活塞杆右移，带动触头动杆右移，带动触头动作。反之，则触头在作。反之，则触头在弹簧的作用下打开。弹簧的作用下打开。一、电磁传动装置一、电磁传动装置

36、 小小 结结 二、电空传动装置二、电空传动装置1.1.电力机车主要有哪些形式的传动装置？电力机车主要有哪些形式的传动装置？复复 习习 题题2.2.电磁传动装置主要由哪些部件组成？电磁传动装置主要由哪些部件组成？3.3.简述电磁铁的工作原理。简述电磁铁的工作原理。4.4.电空传动装置有哪几种？电空传动装置有哪几种？一、电弧的产生一、电弧的产生 1.1.电弧电弧 当触头切断电路，如果电路电压在当触头切断电路，如果电路电压在101020V V、电流在、电流在8080100mA A时，触头之间就会时，触头之间就会产生电弧。产生电弧。第三节第三节 电弧的产生和灭弧电弧的产生和灭弧 2.2.触头间产生电弧

37、的物理过程触头间产生电弧的物理过程 触头刚开始分离时，接触面积逐渐减小，触头刚开始分离时，接触面积逐渐减小，接触处的电阻越来越大，电流密度也逐渐增接触处的电阻越来越大，电流密度也逐渐增大，触头表面的温度剧增。触头表面形成热大，触头表面的温度剧增。触头表面形成热发射电子。发射电子。在触头刚刚分开发生热发射的同时，由于在触头刚刚分开发生热发射的同时，由于触头之间的距离很小，线路电压在这很小的触头之间的距离很小，线路电压在这很小的间隙内形成很高的电场。阴极表面形成强电间隙内形成很高的电场。阴极表面形成强电场发射电子。由于这两种发射的作用场发射电子。由于这两种发射的作用,大量电大量电子从阴极表面进入弧

38、隙，它们在电场的作用子从阴极表面进入弧隙，它们在电场的作用下，随着触头的分开就会不断地撞击中性气下，随着触头的分开就会不断地撞击中性气体分子，形成体分子，形成碰撞游离碰撞游离，产生自由电子与正，产生自由电子与正离子。离子。被游离的自由电子又会发生新的撞击和游被游离的自由电子又会发生新的撞击和游离。弧隙中的中性气体就变为导电的自由电离。弧隙中的中性气体就变为导电的自由电子与正离子。在电场作用下，它们向阴极、子与正离子。在电场作用下，它们向阴极、阳极运动，电弧形成，电路并未断开。随着阳极运动，电弧形成，电路并未断开。随着电弧形成产生的高温，弧隙间的热游离作用电弧形成产生的高温，弧隙间的热游离作用越

39、来越强，气体中带电粒子越来越多，电弧越来越强，气体中带电粒子越来越多，电弧则完全形成了。则完全形成了。3.3.电弧的危害电弧的危害 电弧一方面烧蚀触头，降低电器的寿命和电弧一方面烧蚀触头，降低电器的寿命和电器工作的可靠性，另一方面会使触头的分电器工作的可靠性，另一方面会使触头的分断时间延长，严重时会引起火灾和其他事故，断时间延长，严重时会引起火灾和其他事故，危及人员及设备的安全。危及人员及设备的安全。二、常用的灭弧方法和装置二、常用的灭弧方法和装置1.1.拉长电弧拉长电弧 电弧拉长以后，电弧电压增大，改变了电电弧拉长以后，电弧电压增大，改变了电弧的伏安特性。在直流电弧中，其静伏安特弧的伏安特性

40、。在直流电弧中，其静伏安特性上移，电弧可以熄灭。在交流电弧中，由性上移，电弧可以熄灭。在交流电弧中，由于燃弧电压的提高，电弧重燃困难。于燃弧电压的提高，电弧重燃困难。电弧伏安特性说明电弧电压与电流的关系，电弧伏安特性说明电弧电压与电流的关系，是电弧重要特性之一。在直流电弧中，静伏是电弧重要特性之一。在直流电弧中，静伏安特性是指在电弧稳定燃烧条件下，电弧不安特性是指在电弧稳定燃烧条件下，电弧不受热惯性影响时，电弧电流与电弧压降的关受热惯性影响时，电弧电流与电弧压降的关系。系。静特性曲线与纵轴交点的电压值称为燃弧静特性曲线与纵轴交点的电压值称为燃弧电压，即产生电弧所必须的最低电压，电压电压，即产生

41、电弧所必须的最低电压，电压低于此值，就不足以点燃电弧。低于此值，就不足以点燃电弧。电弧的静伏安特性与弧长有关。在其他条电弧的静伏安特性与弧长有关。在其他条件相同时，弧长愈长，静伏安特性愈向上移，件相同时，弧长愈长，静伏安特性愈向上移，燃弧电压也愈高，可以加速电弧的熄灭。燃弧电压也愈高，可以加速电弧的熄灭。交流电弧与直流电弧有所不同，交流电流交流电弧与直流电弧有所不同，交流电流的瞬时值随时间变化，每周期内有两次过零的瞬时值随时间变化，每周期内有两次过零点。电流经过零点时，弧隙的输入能量等于点。电流经过零点时，弧隙的输入能量等于零，电弧温度下降，电弧自然熄灭。而后随零，电弧温度下降，电弧自然熄灭。

42、而后随着电压和电流的变化，电弧重新燃烧。着电压和电流的变化，电弧重新燃烧。因此，交流电弧的燃烧，实际上就是电弧因此，交流电弧的燃烧，实际上就是电弧的点燃、熄灭周而复始的过程。的点燃、熄灭周而复始的过程。（1 1）机械力拉长）机械力拉长 电器触头分断过程实际上就是将电弧不断电器触头分断过程实际上就是将电弧不断地拉长。刀开关中闸刀的拉开也拉长电弧，地拉长。刀开关中闸刀的拉开也拉长电弧，电焊过程中将焊钳提高可使电弧拉长并熄灭。电焊过程中将焊钳提高可使电弧拉长并熄灭。（2 2）回路电动力拉长）回路电动力拉长 载流导体之间会产生电动力，如果把电弧载流导体之间会产生电动力，如果把电弧看作为一根软导体，那么

43、受到电动力就会发看作为一根软导体，那么受到电动力就会发生变形，即拉长。生变形，即拉长。（3 3）磁吹灭弧）磁吹灭弧 当需要较大的电动力来拉长电弧时，可以当需要较大的电动力来拉长电弧时，可以让电弧在一个专门设置的磁场中受力的作用。让电弧在一个专门设置的磁场中受力的作用。这个产生用于专门熄弧磁场的装置，称之为这个产生用于专门熄弧磁场的装置，称之为吹弧线圈。吹弧线圈。2.灭弧罩灭弧罩 灭弧罩是让电弧与固体介质相接触，降低灭弧罩是让电弧与固体介质相接触，降低电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的装置。装置。（1 1）纵缝灭弧罩）纵缝灭弧罩 a.纵向窄缝式灭弧罩纵向

44、窄缝式灭弧罩 当电弧受力被拉入窄缝后，电弧与缝壁能当电弧受力被拉入窄缝后，电弧与缝壁能紧密接触。在继续受力情况下，电弧在移动紧密接触。在继续受力情况下，电弧在移动过程中能不断改变与缝壁接触的部位，因而过程中能不断改变与缝壁接触的部位，因而冷却效果好，对熄弧有利。冷却效果好，对熄弧有利。但是在频繁开断电流时，缝内残余的游离但是在频繁开断电流时，缝内残余的游离气体不易排出，这对熄弧不利。气体不易排出，这对熄弧不利。此种形式适用于操作频率不高的场合。此种形式适用于操作频率不高的场合。b.纵向宽缝式灭弧罩纵向宽缝式灭弧罩 宽缝灭弧罩的特点与窄缝的正好相反，冷宽缝灭弧罩的特点与窄缝的正好相反，冷却效果差

45、，但排出残余游离气体的性能好。却效果差，但排出残余游离气体的性能好。可在一宽缝中设置若干绝缘隔板，形成纵向可在一宽缝中设置若干绝缘隔板，形成纵向多缝。由于缝较宽，熄弧后残余的游离气体多缝。由于缝较宽，熄弧后残余的游离气体容易排出，所以这种结构形式适用于较频繁容易排出，所以这种结构形式适用于较频繁开断的场合。开断的场合。c.纵向曲缝式灭弧罩纵向曲缝式灭弧罩 纵向曲缝式又称迷宫式，纵向曲缝式又称迷宫式，它的缝壁制成凹凸相间的齿它的缝壁制成凹凸相间的齿状，上下齿相互错开。同时，状，上下齿相互错开。同时，在电弧进入处齿长较短，愈在电弧进入处齿长较短，愈往深处，齿长愈长。往深处，齿长愈长。当电弧受到外力

46、作用从下向上进入灭弧罩当电弧受到外力作用从下向上进入灭弧罩的过程中，它不仅与缝壁接触面积越来越大，的过程中，它不仅与缝壁接触面积越来越大，而且长度也越来越长。这就加强了冷却作用，而且长度也越来越长。这就加强了冷却作用，具有很强的灭弧能力。具有很强的灭弧能力。但是，因为缝隙愈往深处愈小，电弧在缝但是，因为缝隙愈往深处愈小，电弧在缝内运动时受到的阻力愈来愈大。所以，这种内运动时受到的阻力愈来愈大。所以，这种结构的灭弧罩，一定要配合以较大的让电弧结构的灭弧罩，一定要配合以较大的让电弧运动的力。运动的力。（2）横缝灭弧罩）横缝灭弧罩 当电弧进入灭弧罩当电弧进入灭弧罩后，受到绝缘栅片的阻后，受到绝缘栅片

47、的阻挡，电弧在外力作用下挡，电弧在外力作用下便发生弯曲，从而拉长便发生弯曲，从而拉长了电弧，并加强了冷却。了电弧，并加强了冷却。（3 3）对灭弧罩材料的）对灭弧罩材料的要求要求 受电弧高温作用不会因热变形、绝缘性能受电弧高温作用不会因热变形、绝缘性能不能下降，机械强度好且易加工制造等。不能下降，机械强度好且易加工制造等。灭弧罩材料过去广泛采用石棉水泥和陶土灭弧罩材料过去广泛采用石棉水泥和陶土材料。现在逐渐改为采用耐弧陶瓷和耐弧塑材料。现在逐渐改为采用耐弧陶瓷和耐弧塑料，它们在耐弧性能与机械强度方面都有所料，它们在耐弧性能与机械强度方面都有所提高。提高。3.3.油冷灭弧装置油冷灭弧装置 油冷灭弧

48、是将电弧置于液体介质（一般为油冷灭弧是将电弧置于液体介质（一般为变压器油）中，电弧将油汽化、分解而形成变压器油）中，电弧将油汽化、分解而形成油气。油气中主要成分是氢，在油中以气泡油气。油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧。的形式包围电弧。气泡中的氢气导热性能高，黏度小，扩散气泡中的氢气导热性能高，黏度小，扩散作用强，能将弧区的热量迅速散出，起到强作用强，能将弧区的热量迅速散出，起到强烈的消游离作用。烈的消游离作用。4.4.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。气吹灭弧是利用压缩空气来熄灭电弧。压压缩空气作用于电弧，可以很好地冷却电弧、缩空气作用于电弧，可以很好地

49、冷却电弧、提高电弧区的压力、很快带走残余的游离气提高电弧区的压力、很快带走残余的游离气体，所以有较高的灭弧性能。由于气吹灭弧体，所以有较高的灭弧性能。由于气吹灭弧的灭弧能力较强，故一般运用在高压电器中。的灭弧能力较强，故一般运用在高压电器中。气泡体积力图膨胀，而油和油箱成为阻碍，气泡体积力图膨胀，而油和油箱成为阻碍，因此气泡内压力增高，导致弧区游离气体的因此气泡内压力增高，导致弧区游离气体的消游离作用增强。消游离作用增强。这种方法一般用于高压电器中。这种方法一般用于高压电器中。压缩空气沿电弧径向吹入，然后通过动触压缩空气沿电弧径向吹入，然后通过动触头的喷口、内径向大气排出，电弧的弧根能头的喷口

50、、内径向大气排出，电弧的弧根能很快被吹离触头表面，因而触头接触表面不很快被吹离触头表面，因而触头接触表面不易烧损。易烧损。因为压缩空气的压力与电弧本身无关，所因为压缩空气的压力与电弧本身无关，所以使用气吹灭弧时要注意熄灭小电流电弧时以使用气吹灭弧时要注意熄灭小电流电弧时容易引起过电压。容易引起过电压。气吹灭弧一般运用在高压电器中。气吹灭弧一般运用在高压电器中。横向金属栅片又称去离子栅横向金属栅片又称去离子栅,它利用的是它利用的是短弧灭弧原理。短弧灭弧原理。用磁性材料的金属片置于电用磁性材料的金属片置于电弧中，将电弧分成若干短弧，利用交流电弧弧中，将电弧分成若干短弧，利用交流电弧的近阴极效应和直