电磁式低压电器的结构和工作原理
1电磁式低压电器
• 二、电器的分类 • 1．按工作电压等级分 • (1)高压电器 用于交流电压1200V、直流
电压1500V及以上电路中的电器，例如高压断 路器、高压隔离开关、高压熔断器等。
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• （2）低压电器指工作在交流1200V、直流 1500V额定电压以下的电路中，以实现对电路 或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换 和调节为目的的电器。
灭弧装置 • 大容量交流接触器采用栅片灭弧、灭弧罩灭弧
； • 小容量交流接触器采用双断口桥式触点灭弧。
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●线圈通电→产生电磁吸力→衔铁吸合→带动动触点动作：常闭触头断 开，常开触头闭合。
弹簧 ~电源 常开线圈常闭铁心 衔铁
电机 M
3~
主触点 辅助触点
●线圈失电→电磁吸力消失→衔铁在反作用弹簧的作用下释放，带动触点 复位202，0/7常/9 开触头断开，常闭触头闭合 。
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• 2.电磁特性 • （1）电磁吸力与吸力特性 • 线圈电磁吸力：
B2 •S107 F
8
B为气隙中磁感应强度（T） S为磁铁截面积
吸力特性 电磁式电器在吸合或释放过程中，气隙是变化 的，电磁吸力也将随气隙的变化而变化，这种 特性称为吸力特性。
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• 交流δ↑ →F基本不变，而δ↑ →I↑；
• 2.交流接触器的工作原理 • 当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场
，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并 带动与衔铁固连在一起的触头动作：常 闭触头断开；常开触头闭合，两者是联 动的。当线圈断电时，电磁吸力消失， 衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头 复原：常开触头断开，常闭触头闭合。
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• 现有市场占有率为50％一60％。
电磁式低压电器的工作原理
电磁式低压电器的工作原理
电磁式低压电器的工作原理：
①当电流通过线圈时产生磁场吸引衔铁使触点闭合从而形成电路；
②触点材料通常采用银合金以减少电弧提高使用寿命在频繁操作条件下表现尤为突出；
③设计中考虑短路保护过载保护欠电压保护等功能确保设备安全可靠运行防止电气事故；
④举例接触器其核心是一个用铁芯绕制而成的电磁线圈当线圈通电后会产生足够强的磁力将活动铁芯吸向固定铁芯；
⑤活动铁芯与一组静触头相连当两者接触时主触头闭合允许电流流过负载如电动机加热元件等；
⑥断电后弹簧力作用下活动部分复位切断电流流动路径实现开关功能；
⑦过电流脱扣器作为附加组件可在过载情况下自动断开电源防止设备损坏；
⑧欠压线圈设计用于监测供电电压水平当电压下降到一定阈值时不足以维持吸引力从而断开连接起到保护作用；
⑨热继电器利用双金属片受热变形原理检测过载条件适用于长期工作负载变化不大的场合；
⑩磁吹式灭弧装置利用磁场将电弧拉长并分散至灭弧室内加速其冷却熄灭过程提高设备分断能力；
⑪在选择低压电器时需根据具体应用环境条件如温度湿度粉尘腐蚀性气体等因素合理选型；
⑫定期维护检查紧固件是否松动清除灰尘污垢更换磨损部件对于延长使用寿命至关重要。
(完整版)电磁式低压电器的结构和工作原理
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。
低压电器的电磁机构及执行机构
低压电器的电磁机构及执行机构
电磁机构：将电磁能转换成机械能并能带动触电的断开及闭合，完成通断电路的控制作用。
吸引线圈的作用是将电能转换成磁能，产生磁通。
直流线圈：铁芯不发热，线圈发热。
线圈与铁心接触散热。
交流线圈：线圈发热，铁心发热。
在铁芯和线圈之间留有间隙散热。
铁芯用硅钢片叠成。
串联线圈：流过的电流过大，线圈的导线粗，匝数少，线圈阻抗较少
并联线圈：为了减少分流作用，需要较大的阻抗，线圈的导线细且匝数多。
触点作用：接通或分断电路，要求触点有良好的接触性和导电性能，电流容量较小，常采用银质材料。
触点的结构有：桥式：1、点接触式（适用于电流不大且触电压力小) 点
2、面接触式(适用于大电流）面
指形：在接通和分段产生滚动摩擦，用紫铜材质（适用于触电分合次数多，电流大的场合）线
灭弧系统：
1、电动力吹弧（适用于小容量交流接触器）
2、磁吹灭弧（在磁场力的作用下，电弧被吹离触点，经弧角引进灭弧罩，使电弧熄灭）
3、栅片灭弧（交流电常常采用栅片灭弧）
接触器
适用于远距离频繁接通过断开交直流主电路及大容量控制电路
控制对象：电动机
交流接触器（电磁机构+触点系统<常开触点+常闭触点>+灭弧系统<10A以上有灭弧罩，常采用纵缝灭弧及栅片灭弧>）
电路通电，常闭触点先断开，敞开触电后闭合
直流接触器
额定电压：主触点的额定电压
额定电流：主触点的额定电流
线圈的额定电压：常用的额定电压
操作频率：交流接触器600次/小时，直流接触器1200次/小时。
常用低压电器的结构及原理
（一）低压断路器的结构和工作原理
1．主触头及灭弧装置 2．脱扣器 3．自由脱扣机构和操作机构
图 5-38 低压断路器工作原理 1-分闸弹簧 2-主触头 3-传动杆 4-锁扣 5-轴 6-过电流脱扣器 7-热脱扣器 8-欠压失压脱扣器 9-分励脱扣器
（二）、低压断路器的主要技术数据和保护特性
1．低压断路器的主要技术数据 1）额定电压 2．保护特性
图 5-34 HD 、HS刀开关结构示意图
（二）HH系列封闭式负荷开关
（三）HK系列开启式负荷开关
（四）HZ系列组合开关
（五）刀开关选用原则
1）刀开关类型、极数及 操作方式的选择
2）刀开关额定电压的选择
3）刀开关额定电流的选择
二、低压断路器
低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀 开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一 种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和 短路保护的电器。
图5-15 灭弧罩窄缝灭弧 1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧
第二部分 开关电器
一、刀开关与组合开关
低压开关又称低压隔离器，是低压电器中结构比较简单、应用广 泛的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关、以及用刀与熔断器组 合成的胶盖瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。
（一）开启式刀开关
电磁式漏电脱扣器结构示意图
电磁式电流动作型漏电断路器工作原理图
（二）漏电断路器典型产品 漏电断路器典型产品有DZ15LE、DZL16、DZL18、 DZ20L、DZL25、JC等系列。 （三）漏电断路器的选用 1）额定漏电不动作电流的选择。 2）额定漏电动作电流的选择。 3）漏电保护特性的选择。 4）额定剩余动作电流的选择。
1．额定参数
低压开关类电气介绍
低压开关类电气介绍一、低压开关的原理低压开关的原理是基于电磁吸合原理工作的。
在正常情况下，电磁继电器处于断开状态，电源无法通过继电器。
当控制电压施加到继电器的线圈时，线圈中产生的磁场会吸引可移动的铁芯，使其闭合，从而使电路通电并开始工作。
一旦控制电压停止供应，铁芯会脱离线圈，使继电器恢复到断开状态。
低压开关通常由继电器、触点、线圈、铁芯等部件组成。
继电器是控制开关的核心部件，负责感应和传递电信号。
触点用于打开和关闭电路，线圈产生磁场，铁芯则作为电流的导体，传递控制信号。
二、低压开关的类型低压开关主要分为磁力式开关和热力式开关两种类型。
1. 磁力式开关磁力式开关是通过电磁原理工作的开关，它包括电磁继电器、磁力触点开关等。
电磁继电器通常用于控制电路的开关和保护，它具有响应速度快、可靠性高、寿命长等优点。
磁力触点开关主要用于控制电流的通断，常见于家用电器中。
2. 热力式开关热力式开关是通过热力原理工作的开关，它包括热继电器、热继电器开关等。
热继电器主要用于对电路进行保护，当电路过载或短路时，热继电器会自动断开电源，避免发生火灾等危险。
热继电器开关常用于电动机的启动和停止，具有过载保护、短路保护等功能。
三、低压开关的工作原理低压开关的工作原理是基于电磁感应和热力原理的。
当控制电压施加到继电器的线圈时，line 线圈中产生的磁场会吸引可移动的铁芯，使其闭合，从而使电路通电并开始工作。
同理，热继电器也是通过电流通过继电器时产生的热量使继电器动作。
在实际应用中，低压开关可以实现手动控制、远程控制和自动控制等多种功能。
通过电路设计和设置参数，可以根据需要对电路进行开关和保护，确保电路安全稳定地工作。
四、低压开关的应用领域低压开关广泛用于工业、商业和住宅等领域，如工厂、仓库、商场、办公楼、住宅等。
它们常用于控制电气设备的启动、停止和保护，如电动机、灯光、电热器等。
在工业领域，低压开关通常用于控制大型设备和电路，如电动机、输电线路、变压器等。
电磁结构与原理
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电气控制技术基础
2.1.2 电磁式电器
电磁式电器在低压电器中占有十分重要的地位，在电气 控制系统中应用最为普遍。如接触器、自动空气开关（断路 器）、电磁式继电器等。但它们的工作原理基本上相同。就 其结构而言主要由电磁机构和执行机构所组成，电磁机构按 其电源种类可分为交流和直流两种，执行机构则可分为触头 系统和灭弧装置两部分。
成，它广泛用于直流电器中；图2-1b为衔铁沿轴转动的拍合 式铁心，铁心形状有E形和U形两种，其铁心材料由电工硅钢 片叠成，多用于触头容量较大的交流电器中；图2-1c为衔铁
直线运动的双E形直动式铁心，它也是由硅钢片叠压而成， 也分为交、直流两大类。
电气控制技术基础
（2）作用原理
其作用原理：当线圈中有工作电流通过时，电磁吸力克 服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动 相应的触头动作。在交流电流产生的交变磁场中，为避免因 磁通过零点造成衔铁的抖动，需要在交流电器铁心的端部开 槽，嵌入一铜短路环，使环内感应电流产生的磁通与环外磁
电气控制技术基础
（4）窄缝灭弧法 这种灭弧方法是利用灭弧罩的窄缝来 实现的。灭弧罩内有一条纵缝，缝的下部宽些上部窄些。当 触头断开时，电弧在电动力的作用下进入缝内，窄缝可将电 弧弧柱直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和去游 离作用，使电弧熄灭加快。
（5）金属栅片灭弧法 利用栅片对电弧的吸引作用及磁 吹线圈的作用将电弧引入栅片中，栅片将电弧分割成许多串 联的短弧。这样每两片灭弧栅片可以看作一对电极，使整个 灭弧栅的绝缘强度大大加强。而每个栅片间的电压不足以达 到电弧燃烧电压，同时吸收电弧热量，使电弧迅速冷却，所 以电弧进入灭弧栅片后就很快地熄灭。如图2-3所示。
低压电器的工作原理详细教程
低压电器的工作原理详细教程目录一、低压电器概述 (2)1.1 低压电器的定义与分类 (2)1.2 低压电器的作用与特点 (3)二、低压电器的基本结构与工作原理 (4)2.1 电器的基本构造 (5)2.2 电器的工作原理 (6)三、常用低压电器及其工作原理 (7)3.1 开关电器 (8)3.1.1 隔离器 (9)3.1.2 接触器 (11)3.1.3 继电器 (12)3.2 保护电器 (14)3.2.1 熔断器 (15)3.2.2 断路器 (16)3.2.3 限时器 (17)3.3 控制电器 (17)3.3.1 主令电器 (18)3.3.2 信号电器 (19)四、低压电器的选用与维护 (20)4.1 低压电器的选用原则 (21)4.2 低压电器的维护保养 (22)五、实验与实践 (24)5.1 实验设备与器材介绍 (25)5.2 实验内容与步骤 (27)5.3 实验报告与总结 (28)六、低压电器发展动态与未来趋势 (29)6.1 国内外低压电器发展现状 (30)6.2 低压电器的发展趋势 (32)一、低压电器概述低压电器是一种用于控制电气设备的开关、保护设备以及调节电气参数的装置。
它广泛应用于工业、建筑、交通等各个领域，是电力系统中不可或缺的重要组成部分。
低压电器的主要功能包括接通、断开电路，以及保护电路和设备的安全运行。
根据其结构和功能，低压电器可分为多种类型，如开关、断路器、熔断器、继电器、接触器等。
低压电器的工作原理主要是基于电磁学、电子学和控制理论等基本原理。
在电力系统中，低压电器通过接收和传递控制信号，实现对电路的控制和保护。
当电路中出现异常时，低压电器能够迅速切断电路，保护设备和人员的安全。
随着科技的发展，现代低压电器逐渐向智能化、数字化方向发展，具有更高的可靠性和安全性。
了解低压电器的工作原理，不仅有助于我们更好地使用和维护电气设备，还能在电路设计和故障排除中发挥重要作用。
我们将详细介绍各类低压电器的工作原理及其应用场景。
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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
电力传动系统的组成:
（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。
、低压电器的分类
1、按使用的系统
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
•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。
1）主电路：由电动机、
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。
、电磁机构
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：多用于父流电磁系统。
■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
器也米用。
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。
线圈分类：电流线圈
电压线圈
衔铁动作不改变线圈电流。
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1
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，线圈形状做成瘦高型 3、电磁特性 电磁吸力的近似计算公式:
1宀 1 B S
2 0 2 0 S。
当S 为常数时，F 与B 2成正比。
2） （C i 电压线圈：并联在电路 2、 电磁机构的线圈
1) 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。
讨论: a 衔铁动作与否取决于线圈中电流的大小。
F 式中：*0 = 4讣I 『冃M (1-1)
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 --- X ----- R m R m
则有 吸力F 与气隙°成反比，所以特性为二次曲线形状:
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:
结论:
增加）。
b 交流电压线圈中的电流在衔铁闭合前后随气隙 8的减小而减小。
(1-2
)
(1・3)
当频率、匝数和电压都为常数时，磁通为常数时： F 为常数，
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
S 的减少略有
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
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
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:
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。
小电流的触点
中等容量的触点
大容量的触点
3、
(a)点接触(b)线接触
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:
面接触
(C
(a)最终拉开位置(b)刚接触位置
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”。
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。
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:
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。
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
2) 撞击电离
电弧的危害
热电子发射 热电离 形成电弧
2、 灭弧装置
1) 磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中）
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。
）。