1.2 低壓電器的基本結(jié)構(gòu)

低壓電器一般由感應(yīng)和執(zhí)行兩個(gè)基本部分組成。感應(yīng)部分接收外界信號(hào)的變化，做出有規(guī)律的反應(yīng)；執(zhí)行部分則根據(jù)指令信號(hào)，執(zhí)行電路的通、斷控制。

在各種低壓電器中，根據(jù)電磁感應(yīng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)通、斷控制的電器很多，它們的結(jié)構(gòu)相似、原理相同，感應(yīng)部分是電磁機(jī)構(gòu)，執(zhí)行部分是觸點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)。

1.2.1 電磁機(jī)構(gòu)

電磁機(jī)構(gòu)是各種電磁式電器的感應(yīng)部分，其主要作用是將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)動(dòng)觸頭動(dòng)作，接通或斷開電路。電磁機(jī)構(gòu)主要由吸引線圈、鐵心（靜鐵心）和銜鐵（動(dòng)鐵心）等部分組成，按動(dòng)作方式可分為直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式等，如圖1-1所示。

電磁機(jī)構(gòu)的工作原理：線圈通入電流后將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁通經(jīng)過(guò)鐵心在銜鐵和工作氣隙形成閉合回路，產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸向鐵心。同時(shí)，銜鐵還要受到復(fù)位彈簧的反作用力，只有當(dāng)電磁吸力大于彈簧的反作用力時(shí)，銜鐵才能可靠地被鐵心吸住。電磁機(jī)構(gòu)又常稱電磁鐵。

電磁鐵可分為交流電磁鐵和直流電磁鐵。交流電磁鐵為減少交變磁場(chǎng)在鐵心中產(chǎn)生的渦流與磁滯損耗，一般采用硅鋼片疊壓而成，線圈有骨架且呈短粗形，以增加散熱面積。而直流電磁鐵線圈通入直流電，產(chǎn)生恒定磁通，鐵心中沒有磁滯損耗與渦流損耗，只有線圈本身的銅損，所以鐵心用電工純鐵或鑄鋼制成，線圈無(wú)骨架且呈細(xì)長(zhǎng)形。

由于交流電磁鐵鐵心的磁通是交變的，當(dāng)線圈中通以交變電流時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生的磁通Φ₁也是交變的，對(duì)銜鐵的吸力時(shí)大時(shí)小。當(dāng)磁通過(guò)零時(shí)吸力也為零，吸合后的銜鐵在彈簧的作用下將被拉開，磁通過(guò)零后吸力增大，當(dāng)吸力大于反作用力時(shí)，銜鐵又吸合，因而銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)與噪聲，甚至使鐵心松散。為了避免銜鐵振動(dòng)，如圖1-2a所示在鐵心端面上安裝一個(gè)銅制的短路環(huán)（或稱分磁環(huán)），其包圍鐵心端面約2/3的面積。當(dāng)電磁機(jī)構(gòu)的交變磁通穿過(guò)短路環(huán)所包圍的截面S₂時(shí)，環(huán)中產(chǎn)生渦流。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通Φ₂在相位上落后于截面S₁中的磁通Φ₁。這樣，鐵心中有兩個(gè)不同相位的磁通Φ₁和Φ₂，這兩部分磁通產(chǎn)生的吸力F₁和F₂也有一個(gè)相位差，F₁和F₂不同時(shí)為零，如圖1-2b所示，電磁機(jī)構(gòu)的吸力為F₁和F₂之和。只要此合力始終大于反作用力，銜鐵的振動(dòng)現(xiàn)象就會(huì)消失。

1.2.2 觸點(diǎn)系統(tǒng)

觸點(diǎn)是接觸器的執(zhí)行元件，用來(lái)接通或斷開被控制的電路。

觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式很多，按其所控制的電路可分為主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)用于接通或斷開主電路，允許通過(guò)較大的電流；輔助觸點(diǎn)用于接通或斷開控制電路，只能通過(guò)較小的電流。

觸點(diǎn)按其原始狀態(tài)可分為常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)；原始狀態(tài)時(shí)（即線圈未通電）斷開，線圈通電后閉合的觸點(diǎn)叫常開觸點(diǎn)；原始狀態(tài)時(shí)閉合，線圈通電后斷開的觸點(diǎn)叫常閉觸點(diǎn)。

按觸頭接觸形式觸點(diǎn)可分為3種，即點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。點(diǎn)接觸指兩個(gè)半球形觸頭或一個(gè)半球形與一個(gè)平面形觸頭相接觸，它常用于小電流的電器中，如接觸器的輔助觸點(diǎn)或繼電器觸點(diǎn)。線接觸指兩個(gè)帶弧面的矩形觸頭相接觸，它的接觸區(qū)域是一條直線。觸點(diǎn)在通斷過(guò)程中是滾動(dòng)接觸，這樣，可以自動(dòng)清除觸頭表面的氧化膜，同時(shí)長(zhǎng)期工作的位置不是在易燒灼的接觸點(diǎn)，從而保證了觸頭的良好接觸。這種滾動(dòng)線接觸多用于中等容量的觸點(diǎn)，如接觸器的主觸點(diǎn)。面接觸指兩個(gè)平面觸頭相接觸，它可允許通過(guò)較大的電流。這種觸點(diǎn)一般在接觸表面鑲有合金，以減小觸點(diǎn)接觸電阻和提高耐磨性，多用作較大容量接觸器的主觸點(diǎn)。

由于觸頭表面的不平與氧化層的存在，兩個(gè)觸頭的接觸處有一定的電阻。為了減小此接觸電阻，需在觸點(diǎn)間加一定壓力。圖1-3所示為兩個(gè)點(diǎn)接觸的橋式觸點(diǎn)，兩個(gè)觸頭串于同一條電路中，構(gòu)成一個(gè)橋路，電路的接通與斷開由兩個(gè)觸頭共同完成。當(dāng)動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸時(shí)，由于安裝時(shí)彈簧被預(yù)先壓縮了一段，因而產(chǎn)生一個(gè)初壓力F₁，如圖1-3b所示。觸點(diǎn)閉合后由于彈簧在超行程內(nèi)繼續(xù)變形而產(chǎn)生一個(gè)終壓力F₂，如圖1-3c所示。彈簧壓縮的距離稱為觸點(diǎn)的超行程，即從靜、動(dòng)觸頭開始接觸到觸頭壓緊，整個(gè)觸點(diǎn)系統(tǒng)向前壓緊的距離。有了超行程，在觸頭磨損情況下，仍具有一定壓力。磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予以更換。

1.2.3 滅弧系統(tǒng)

當(dāng)觸點(diǎn)斷開瞬間，觸頭間距離極小，電場(chǎng)強(qiáng)度極大，如果斷開的是大電流電路，動(dòng)、靜觸頭間會(huì)產(chǎn)生大量的帶電粒子，形成熾熱的電子流，產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象，稱為電弧。電弧的存在既妨礙了電路及時(shí)可靠地?cái)嚅_，又會(huì)使觸頭受到磨損。因此，必須采取適當(dāng)?shù)臏缁⊙b置使電弧迅速熄滅，以保護(hù)觸點(diǎn)系統(tǒng)，降低它的磨損，提高它的分?jǐn)嗄芰Γ瑥亩ＷC整個(gè)電器的工作安全可靠。

1.磁吹式滅弧裝置

磁吹式滅弧裝置如圖1-4所示。由于這種滅弧裝置是利用電弧電流本身滅弧，因而電弧電流越大，吹弧的能力也越強(qiáng)，且不受電路電流方向影響，因此廣泛應(yīng)用于直流接觸器中。

2.滅弧柵

滅弧柵滅弧原理如圖1-5所示。電弧被柵片分割成許多串聯(lián)的短電弧，當(dāng)交流電壓過(guò)零時(shí)電弧自然熄滅，兩柵片間必須有150～250V電壓，電弧才能重燃。由于電源電壓不足以維持電弧，同時(shí)由于柵片的散熱作用，電弧自然熄滅后很難重燃。這是一種很常用的交流滅弧裝置。

3.滅弧罩

比滅弧柵更簡(jiǎn)單的滅弧裝置是采用一個(gè)用陶土和石棉水泥做的耐高溫的滅弧罩，用以降溫和隔弧，可用于交流和直流滅弧。

4.多斷點(diǎn)滅弧

在交流電路中采用橋式觸點(diǎn)，如圖1-6所示，有兩處斷開點(diǎn)，相當(dāng)于兩對(duì)電極，若有一處斷點(diǎn)要使電弧熄滅后重燃需要150～250 V電壓，現(xiàn)有兩處斷點(diǎn)就需要2×（150～250）V，所以有利于滅弧。若采用雙極或三極接觸器控制一個(gè)電路，可靈活地將二極或三極串聯(lián)起來(lái)作為一個(gè)觸點(diǎn)使用，這組觸點(diǎn)便成為多斷點(diǎn)，滅弧效果將大大提高。