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吸力与反力的协同特性探析

【摘要】:静态吸力特性是电磁系统一个非常重要的特性,其与反力特性的良好配合,不仅能使电器可靠地工作,还能增加电器的工作寿命。图4-33局部吸力特性小于反力特性的配合采取这种配合方式时必须特别注意2个问题。吸力特性与反力特性负差部分的面积A2。对于要求快速闭合的电器,吸力特性也没有必要过高地高于反力特性,否则可能会造成动、静铁芯闭合时冲击力过大,影响电磁铁的使用寿命。

静态吸力特性是电磁系统一个非常重要的特性,其与反力特性的良好配合,不仅能使电器可靠地工作,还能增加电器的工作寿命。这对频繁操作的控制电器(如接触器)尤为重要。

电网的供电电压有一定的允许波动范围,当达到电网电压的下限值时,衔铁应可靠地吸合。为使电器可靠地工作,从静态的观点看,吸力特性必须位于反力特性之上,如图4-32所示。反之,当在衔铁运动的起始点(衔铁位于释放位置,气隙为δ1)时,若吸力小于反力,则衔铁将拒动而无法工作;当衔铁运动到闭触头分离或常开触头闭合(气隙为δ2或δ1)状态时,若吸力小于反力,则衔铁有可能卡住,而吸力特性和反力特性的配合不能继续运动到预定的闭合位置上,这不仅会破坏电器的正常工作,还有可能导致触头烧损或激磁线圈烧毁(对于交流电磁系统)。

但是,对于一般电器,吸力特性如果过多地高于反力特性之上,不仅没有必要,反而还可能有害。这样不仅会增大电磁系统的体积和铜铁用量及成本,还会增加电器在运行中所聚集的动能,导致电磁系统和触头发生猛烈的撞击,并造成损坏,从而减少电器的工作寿命,图4-32中阴影部分的面积与电器运动部分所聚集的动能有对应关系。

图4-32 吸力特性和反力特性的配合

吸力特性和反力特性的良好配合,一般是在吸力特性位于反力特性之上的前提下,二者尽量靠近,甚至有的电器(主要指频繁操作的控制电器,如接触器)在一定的条件下,允许二者局部相交,以释放运动部分在前半程运动过程中所聚集的动能,从而减小触头和电磁系统闭合时的撞击力度,图4-33所示为局部吸力特性小于反力特性的配合。

图4-33 局部吸力特性小于反力特性的配合

采取这种配合方式时必须特别注意2个问题。

(1)吸力特性与反力特性负差部分的面积A2

A2(它代表被吸收的衔铁能量)必须小于正差部分的面积A1(它代表加速衔铁运动的能量)。否则,衔铁不可能持续运动到终点。

(2)在δ=δmin处吸力必须大于反作用力。否则,衔铁即使能运动到该处,也不可能在该处保持不动。

对于要求快速闭合的电器,吸力特性也没有必要过高地高于反力特性,否则可能会造成动、静铁芯闭合时冲击力过大,影响电磁铁的使用寿命。此外,电磁铁几何尺寸也会增大,从而降低其经济指标。

习题4

1.电磁机构在电器中有何作用?

2.磁性材料的磁化曲线有几种?它们有何区别?工程计算时应使用哪一种磁化曲线?

3.什么是软磁材料和硬磁材料?它们各有何特点?常用的软磁材料有哪些?

4.试将磁路和电路的对应参数和计算公式列成一表。

5.计算气隙磁导的解析法有何特点?

6.有一对矩形截面的磁极,其端面两边长为a=1.5 cm、b=1.8 cm。试运用解析法和磁场分割法计算气隙值δ为10、8、6、4、2及0.5 mm时的气隙磁导,并对计算结果加以讨论。

7.试计算两截头圆锥面之间的气隙磁导。已知:d=2 cm,α=40°,H=1.5 cm,δ=15,10,5,1 mm。

8.磁路计算的复杂性表现在哪里?

9.衔铁被吸合以后还有漏磁通吗?

10.交流磁路与直流磁路的计算有何异同?

11.为什么交流并励电磁机构在气隙不同时有不同的激磁电流

12.如果将交流并励电磁机构的线圈接到电压相同的直流电源上,或将直流并励电磁机构的线圈接到电压相同的交流电源上,它们还能正常运行吗?为什么?