低壓電器及其控制系統(tǒng)6課件

電器原理及控制技術(shù)

聯(lián)系電話：86413623Email:2/6/20231RockwellAutomation第5章電磁式繼電器5.1電磁式繼電器的機(jī)械特性電磁式繼電器機(jī)械特性的定義電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念電磁式繼電器機(jī)械特性的類型2/6/20232RockwellAutomation電磁式繼電器機(jī)械特性的定義繼電器的機(jī)械特性是其簧片系統(tǒng)的反作用力（或力矩）在氣隙處的歸算值與銜鐵行程/工作氣隙（或銜鐵轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系。機(jī)械特性中的反作用力均系指氣隙處的歸算值，這是為了便于與電磁吸力相比較。繼電器簧片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，因此繼電器的機(jī)械特性亦為多種類型，但一般均由若干折線組成。2/6/20233RockwellAutomation電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念開距：動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)間的最大距離。開距分為動合開距與動斷開距。動合開距：動觸點(diǎn)與動合靜觸點(diǎn)之間的最大距離，即銜鐵處于初始位置(＝)、動觸點(diǎn)與動斷靜觸點(diǎn)完全接觸時，動觸點(diǎn)與動合靜觸點(diǎn)之間的距離。若無特別說明，開距一般即指動合開距。2/6/20235RockwellAutomation

開距：動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)間的最大距離。開距分為動合與開距動斷開距。動斷開距：動觸點(diǎn)與動斷靜觸點(diǎn)之間的最大距離，即銜鐵處于最終位置(＝)、動觸點(diǎn)與動合靜觸點(diǎn)完全接觸時，動觸點(diǎn)與動斷靜觸點(diǎn)之間的距離。電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念2/6/20236RockwellAutomation

超程：觸點(diǎn)的超額行程。超程分為動合超程與動斷超程。動合超程：動觸點(diǎn)從與動合靜觸點(diǎn)剛剛接觸時起運(yùn)動到最終位置(＝)時的位移。一般超程即指動合超程。電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念2/6/20237RockwellAutomation

觸點(diǎn)動斷初壓力：初始位置(＝)時動觸點(diǎn)與動斷靜觸點(diǎn)間的壓力，有時也簡稱為觸點(diǎn)初壓力。電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念2/6/20239RockwellAutomation觸點(diǎn)動合終壓力：最終位置(＝)時動觸點(diǎn)與動合靜觸點(diǎn)間的壓力，有時也簡稱為觸點(diǎn)終壓力。電磁式繼電器機(jī)械特性的有關(guān)概念2/6/202310RockwellAutomation電磁式繼電器機(jī)械特性的類型

1.無初始跳躍的三段式機(jī)械特性

機(jī)械特性及有關(guān)參數(shù)在到的距離內(nèi)——1段反力組成：彈簧力，正反力；動斷靜觸點(diǎn)壓力，負(fù)反力。2/6/202311RockwellAutomation電磁式繼電器機(jī)械特性的類型

1.無初始跳躍的三段式機(jī)械特性

機(jī)械特性及有關(guān)參數(shù)在到的距離內(nèi)——3段反力組成：彈簧力，正反力；動合靜觸點(diǎn)壓力，正反力。2/6/202313RockwellAutomation

電磁式繼電器機(jī)械特性的類型

2.有初始跳躍的三段式機(jī)械特性

初始位置反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點(diǎn)壓力，負(fù)反力；剛性限位點(diǎn)壓力，負(fù)反力。1段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點(diǎn)壓力，負(fù)反力。2段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力。3段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點(diǎn)壓力，正反力。2/6/202314RockwellAutomation

電磁式繼電器機(jī)械特性的類型

3.有初始跳躍的四段式機(jī)械特性

初始位置反力組成：彈簧力，正反力；剛性限位點(diǎn)壓力，負(fù)反力。1段反力組成：彈簧力，正反力。2段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動斷靜觸點(diǎn)壓力，負(fù)反力。3段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力。4段反力組成：彈簧力，正反力；動簧片壓力，正反力；動合靜觸點(diǎn)壓力，正反力。2/6/202315RockwellAutomation第6章舌簧繼電器6.1干式舌簧繼電器特點(diǎn)結(jié)構(gòu)與材料工作原理基本關(guān)系式干簧管的永磁操作干簧繼電器的設(shè)計(jì)2/6/202317RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：觸點(diǎn)密封于充有有利于滅弧的惰性氣體的玻璃管中，大大減少了觸點(diǎn)開閉過程中火花引起的碳化和氧化作用，觸點(diǎn)工作可靠性高。(2)動作時間短：(0.4～2)ms

，特別適用于遠(yuǎn)距離話路的傳輸設(shè)備及檢測采樣。(3)簧片的接觸部分——觸點(diǎn)采用貴金屬或貴金屬合金鍍層，使觸點(diǎn)耐磨性提高，簧片彎曲輕微，壽命較長，可達(dá)107~108次。(4)接觸電阻低而穩(wěn)定，為（50~200）

。(5)吸合功率小，靈敏度高。(6)在多觸點(diǎn)繼電器中，屬小型(體積小)。(7)軸向結(jié)構(gòu)，高頻傳輸特性好。(8)可通過線圈反應(yīng)各種電的信號，還可通過永久磁鐵反應(yīng)各種非電信號。(9)使用過程中不需調(diào)整，維護(hù)方便。(10)結(jié)構(gòu)簡單，零件少，易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率極高。(11)價格低廉。2/6/202318RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器1.特點(diǎn)缺點(diǎn)：(1)觸點(diǎn)易產(chǎn)生冷焊而出現(xiàn)粘牢現(xiàn)象。(2)觸點(diǎn)切換容量低。(3)過載能力低(鍍層薄所致)，不耐大電流沖擊。(4)因觸點(diǎn)開距小，故耐壓較低，只適用于電壓較低的電路。(5)具有多組觸點(diǎn)的干簧繼電器存在觸點(diǎn)不同時接觸的現(xiàn)象。(6)簧片在斷開時有機(jī)械顫抖現(xiàn)象。2/6/202319RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器2.結(jié)構(gòu)與材料干簧管是干簧繼電器的核心部分，它可以做成動合(常開)(H型或A型)、動斷(常閉)(D型)與轉(zhuǎn)換(Z型或C型)三種型式，其結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。圖6.2干簧管結(jié)構(gòu)簡圖(a)H型(A型)(b)D型(c)Z型(C型)1(d)Z型(C型)22/6/202321RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器2.結(jié)構(gòu)與材料干簧管由一組舌簧片(其形似舌，故稱為舌簧片，舌簧繼電器即由此得名)與玻璃封結(jié)而成，管內(nèi)充以惰性氣體(一股為氮?dú)??；善嬗袑?dǎo)磁、導(dǎo)電及作為彈性元件等多種作用，它是觸點(diǎn)又是磁驅(qū)動部分。因此，簧片材料應(yīng)按下列原則來選取：(1)飽和(最大)磁感應(yīng)強(qiáng)度要大，矯頑力要小。(2)導(dǎo)電性好。(3)有良好的彈性。(4)能與玻璃實(shí)現(xiàn)氣密性封結(jié)，工藝加工性好。通常采用IJ50鐵鎳合金絲作為簧片材料。可用作干簧簧片絲的材料還有IJ79及含金鈷合金的材料。但由于這些材料在處理工藝上有難度和價格等因素，因此工業(yè)生產(chǎn)中極少采用。簧片與玻璃管的封結(jié)方法有三種：火焰加熱法；紅外線聚光封結(jié)法；電加熱法。2/6/202322RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器3.工作原理上圖所示的動合舌簧片是分別固定在玻璃管的兩端的，當(dāng)線圈通電后，在線圈內(nèi)部及其周圍空間產(chǎn)生磁場，簧片在磁場中被磁化，兩簧片處于管中的自由端呈現(xiàn)出相反的極性，即一端為N極、另一端為S極，因此兩簧片相互吸引，當(dāng)吸引力大于反力時，兩簧片的自由端就吸合在一起而相互接觸，從而將被控的外電路接通。當(dāng)線圈斷電時，磁場消失，兩簧片間的吸引力隨之消失，兩簧片在其本身彈力的作用下分開而脫離接觸、返回原位，被控電路便被切斷。(a)H型(A型)2/6/202323RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器3.工作原理圖(d)給出的轉(zhuǎn)換型干黃管的工作原理如下：動斷舌簧片a中的自由端是由非導(dǎo)磁材料制成的，其長度為a2，由于a2大于動合舌簧片b與動舌簧片c之間的氣隙a1，因此線圈通電后，通過a1的磁通大于通過a2的磁通，這使得動合舌簧片b與動舌簧片c之間的電磁吸力F1大于動斷舌簧片a與動舌簧片c之間的電磁吸力F2，當(dāng)F1增加到大于F2與動舌簧片c的簧片反力F3之和(F1>F2+F3)時，b與c就會吸合在一起。(d)Z型(C型)22/6/202325RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器3.工作原理圖6.3水久磁鐵驅(qū)動干簧管干簧管觸點(diǎn)的開閉不但可用線圈的通電與斷電來控制，也可用永久磁鐵(通常所說的磁鋼)來控制，如圖6.3所示。圖中永久磁鐵所產(chǎn)生的磁通使簧片磁化，當(dāng)永久磁鐵移近至一定距離時，兩簧片的自由端就吸合；當(dāng)永久磁鐵遠(yuǎn)離干簧管至一定距離時，兩簧片將返回原位。2/6/202326RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器4.基本關(guān)系式(a)磁場分布(b)等效磁路圖6.4干簧繼電器的磁場分布與等效磁路研究干簧繼電器的磁路及電磁吸力、簧片反力和觸點(diǎn)壓力的基本關(guān)系式。2/6/202327RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器4.基本關(guān)系式簧片間的電磁吸力可Fx

近似用麥克斯韋電磁力計(jì)算公式（6.3）

式中——簧片搭接部分的面積，；——?dú)庀吨械拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度，；——真空中的磁導(dǎo)率，。2/6/202329RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器4.基本關(guān)系式簧片受電磁吸力作用而相互吸引后產(chǎn)生彎曲變形，由此產(chǎn)生企圖使簧片回到原位的簧片反力Ff

，F(xiàn)f由下式給出

（6.