如前所述,当动静触头于通电状态下脱离接触时,两者之间的间隙中会产生电火花 或者电弧。显然,这既妨碍了电路的及时可靠地分断,又会使触头受到磨损。为此,必 须采取适当而有效的措施,即设置灭火花回路或灭弧装置,以保护触头系统,降低它的 磨损,提高它的分断能力,从而保证整个电器的工作安全可靠。
灭火花回路一般用于继电器。继电器的控制对象主要是接触器和各种控制电器的电
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磁线圈,以及某些信号回路,所以其触头的长期工作电流———额定电流一般都很小,不 会超过 ! 安。虽然如此,但继电器为了达到灵敏度高和结构小巧的目的,其触头压力不 得不取得尽可能地小,加之操作比较频繁,而负载又多为电感性的,所以断开条件仍颇 繁重。因此,有时也要设置灭火花回路,以保证继电器的正常工作。
所谓灭火花回路,就是给控制对象的电磁线圈或者继电器的触头并联一放电的回 路。前者在继电器触头断开时,可将控制对象的电磁线圈中贮存的电磁能量 "
# !"# 泄放 到放电电阻中;后者在 继 电 器 的 触 头 断 开 时,可 将 电 流 转 移 到 放 电 回 路,以 此 保 护 触头。
常用的灭火花回路有下图所示的三种。回路参数的选择如下:对于线路 #,放电电 阻 $%一般为线圈电阻 $ 的 ! $ "% 倍;二极管 &’ 的反向电压宜为电源电压的 # 倍。对 于线路 &,除放电电阻 $% 可选为 $ 的 ! $ "% 倍外,为了避免在并联回路中发生振荡,
还要求线圈电感 ! 与放电回路中的电容 ’ 的比值满足下式要求:
!
’ (( $ ) $%
# )# 至于线路 *,一般可取 ’ ( %)! $ #!*, $% ( ++#
# ,式中, +, 是加在电容器上的电压;
# 是与触头材料有关的系数,例如对于银触头, # ( ",%。
灭火花回路的几种形式
不论采用哪一种灭火花回路,都能有助于抑制电火花或电弧的产生,和在产生电弧 之后加速其熄灭过程,并以此来减轻触头的电气磨损,延长触头的电寿命。此外,灭火 花回路还能够抑制触头分断时所产生的过电压。
考虑到交流电路断开时产生的电弧多在电流自然过零时熄灭,电磁线圈中贮存的电 磁能量那时也几乎为零,所以交流继电器不采用灭火花回路,一般只用于直流继电器。
对于继电器以外的各种低压电器,由于其触头的额定电流较大,所以除一些小容量 的以外,一般都要设置灭弧装置。
根据对电弧特性所作的分析,可以知道,将电弧拉长、使弧柱冷却、把电弧分为若 干段,都有助于熄灭电弧。灭弧装置就是基于这些原理设计出来的。
") 电动力吹弧
下图是一种桥式结构双断口触头系统(所谓双断口就是在一个回路中有两个产生和 断开电弧的间隙)。当触点打开时,在断口中产生电弧。触头 " 和 # 的载流体在弧区产 生图中以!表示的磁场(!表示磁通的方向是由纸外跑向纸面),根据左手定则,电弧
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双断口结构的电动
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窄缝灭弧室的断面图 合考虑的因素。目前,有采用数个窄缝的多纵缝灭弧室,它将电
弧引入纵缝,分劈成若干股直径较小的电弧,以增强去游离作用。
这种结构已在 !"#$ 系列接触器上取得了良好的效果。
%& 栅片灭弧和多断口灭弧
右图是栅片灭弧示意图。当电器触头分开时,所产生的电弧 在吹弧电动力的作用下被推向一组静止的金属片。这组金属片称 为栅片,它们彼此间是互相绝缘的。电弧进入栅片后,被分割成 一段段串联的短弧,而栅片就是这些短弧的电极。栅片的作用还 在于:#)能导出电弧的热量,以提高电弧的弧柱压降;$)既然 电弧被分割为许多段,而每一栅片又相当于一个电极,那么,也 就要有许多个阳极压降和阴极压降。如前所述,对直流电弧来说,
近极处的电弧电压降加弧柱的电压降一起灭弧。对交流电弧来说,
栅片灭弧示意图
#—灭弧栅片 $—弧角 ’—电弧
近阴极处在电弧过零瞬间会出现一个 #() * $()+ 的介质 强度。显然,这些都是有利于熄灭电弧的。由于栅片的 灭弧效应在交流时要比直流时强得多,所以交流电器宜 采用栅片灭弧。
和栅片灭弧(短弧灭弧原理)一样,在交流电器的 触头上多作几个“断口”(如许多直动式交流接触器中的 桥式触头,就是“双断口”),可以获得简单有效的灭弧。
通常,#), 以下的接触器只要利用双断口,而无需采取 其他灭弧措施即可顺利地灭弧。多断口灭弧也可灵活机 动地来达到,例如,当双极或三极开关被用来控制一个 回路时,如果在灭弧方面有必要,也可将双极或三极的 触头串联起来。这样,这组触头就成为多断口的了。
栅片一般用镀铜钢片制成。由于钢片是铁磁性物质,能将电弧吸入栅片之间,并迫 使电弧聚向栅片中心,为栅片所冷却,形成表面复合而去游离。
电器结构的组成部分除感测器官(如电磁机构)和执行器官(如触头)外,尚有联 系两者的传动部分和机构部分,以及支承部件和躯壳、外罩等。它们都是必要的和不可 缺少的。这些将结合具体的低压电器产品来介绍。