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电磁铁计算公式

发布日期:2020-09-02 02:55

  第一章 常用低压电器 电器:电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求,自动或手动接通或断开电路,断续或连续地改变电路参数, 以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 定义:一种能控制电能的器件。 第一节 电磁式低压电器的结构和工作原理 ● 低压电器:用于交流 1200V、直流 1500V 以下电路的器件 ● 高压电器:用于交流 1200V、直流 1500V 以上电路的电器。 电力传动系统的组成: 1)主电路:由电动机、(接通、分断、控制电动机)接触器主触点等电器元件所组成。 特点:电流大 2)控制电路:由接触器线圈、继电器等电器元件组成。 特点:电流小 ●任务:按给定的指令,依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 1、按使用的系统 电器控制与 PLC 教案 1 1)低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障(过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等)起 保护作用,断开故障电路。(动动稳定性、热稳定性) 例如:低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 2) 低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流,但不能分断短路电流。(通断能力、操 作频率、电气和机械寿命等) 例如:接触器、继电器、控制器及主令电器等。 2、 按操作方式 1)手动电器:刀开关、按钮、转换开关 2)自动电器:低压断路器、接触器、继电器 3、按工作原理 1)电磁式电器:电磁机构控制电器动作 2)非电量控制电器:非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分(电磁机构):接受外界输入的信号,使执行部分动作,实现控制的目的。 执行部分:触点系统。 二、电磁机构 电器控制与 PLC 教案 2 电磁机构:通过电磁感应原理将电能转化成机械能。 电磁机构输入的电信号:电压、电流 1、电磁机构的结构形式 电磁机构组成:线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心), 1)E 形电磁铁:多用于交流电磁系统。 2)螺管式电磁铁: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。 3)拍合式电磁铁:用于直流继电器和直流接触器,也用于交流继电器。 2、电磁机构的线圈 线圈分类:电流线)电流线圈:串接在主电路, 特点:扁铜条带或粗铜线绕制,匝数少,内阻小。 电器控制与 PLC 教案 3 讨论:a 衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。 b 衔铁动作不改变线)电压线圈:并联在电路 特点:细铜线绕制,匝数多,阻抗大,电流小,常用绝缘较好的电线绕制。 讨论:衔铁动作与否取决于线圈的电压大小。 从结构上看,线圈大抵可分为有骨架和无骨架两种。 ▲交流电磁铁的线圈:有骨架式,线圈形状做成矮胖型(考虑到铁心中有磁滞损耗和涡 流损耗,为便于散热之故)。 ▲直流电磁机构的线圈:无骨架式,线、 电磁特性 电磁吸力的近似计算公式: F ? 1 B2S ? 1 ? 2 2?0 2?0 S (1-1) 电器控制与 PLC 教案 4 式中: 。当S为常数时,F与B2成正比。 1) 吸力特性:电磁吸力与气隙的关系曲线。 说明:吸力特性与线圈励磁电流种类、线圈连接方式有关。 ▲直流电压线圈的吸力特性 电流为常数(与磁路的气隙大小无关,取决于线圈的电阻),根据磁路定律 ? ? IN ∝ 1 Rm Rm (1-2) 则有 吸力 F 与气隙 成反比,所以特性为二次曲线形状: 电器控制与 PLC 教案 5 结论:a 直流电压线圈在衔铁闭合前后吸力变化很大; b 直流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后不变化。 ▲交流电压线圈的吸力特性 交流电压线圈的阻抗主要决定与线圈的电抗,电阻可以忽略: 当频率、匝数和电压都为常数时,磁通为常数时: 为常数, 结论: a 交流电压线圈在衔铁闭合前后吸力几乎不变化(如考虑漏磁通,随 的减少略有 增加)。 b 交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙 的减小而减小。 综上:a 衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。 b 直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。 C 交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。 eg: U 型: 6~7 倍 电器控制与 PLC 教案 6 E 型: 10~15 倍 说明:衔铁卡住不能吸合,或者频繁动作,交流电压线圈可能烧毁。 可靠性要求高,或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构,而不采用交流电磁机构。 2)反力特性 反力特性:指电磁机构转动部分的静阻力与气隙的关系曲线 电磁机构的反力:作用弹簧、摩擦阻力和衔铁的重量。 电磁机构的反力特性如图所示: 4、反力特性与吸力特性的配合 F 吸 略大于 F 反 电磁铁正常工作时衔铁在吸合的过程中,吸力必须大于反力,但也不能太大否则影响 电器的机械寿命 5、短路环 1)单相交流电磁机构存在的问题 电器控制与 PLC 教案 7 磁通是交变:衔铁产生强烈的振动和噪音,易使电器结构松散、寿命降低,同时使 触头接触不良,易于熔焊与烧毁。 2)短路环的作用 短路环:磁通分相的作用,使合成后的吸力在任一时刻都大于反力,消除振动和噪 声。 短路环的示意图: 1 2 三、触点系统 1、触点(执行元件)作用:分断和接通电路的作用。 2、触点接触形式:点接触、线接触和面接触。 点接触:小电流的触点 线接触:中等容量的触点 面接触:大容量的触点 电器控制与 PLC 教案 8 (a)点接触 (b)线接触 (c) 面接触 3、电接触(接触电阻) 电接触:动、静触点完全接触并有工作电流通过。 触点的接触过程: (a)最终拉开位置 (b) 刚接触位置 (c) 最终闭合位置 四、电弧的产生和灭弧装置 1、电弧的产生及危害 1)电弧的产生 触点由闭合到断开时,当电压超过 10~20V 和电流超过 80~100mA,在拉开的两 电器控制与 PLC 教案 9 个触点之间将出现强烈的火花,实质是气体放点的现象,通常称之为“电弧”。 撞击电离 热电子发射 热电离 形成电弧 2)电弧的危害 a 烧灼触点,降低电器的寿命和电器工作的可靠性。 b 使触点的分断时间延长,严重的会产生事故。 2、灭弧装置 灭弧措施:降低电弧温度和电场强度。 常用的灭弧方法有:拉长电弧、冷却电弧和电弧分段 常用的灭弧装置: 1)磁吹式灭弧装置(广泛应用于直流接触器中) 磁吹灭弧装置:利用电弧电流本身灭弧,电弧电流愈大,吹弧能力也越强。 2)灭弧栅 (常用作交流灭弧装置) 3)灭弧罩 (用于交流和直流灭弧。) 采用一个用陶土和石棉水泥做的雨高温的灭弧罩,用以降温和隔弧。 4)多断点灭弧 电器控制与 PLC 教案 10 电器控制与 PLC 教案 11