低壓電器及其控制系統(tǒng)7課件

電器原理及控制技術(shù)

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Email:2/6/20231RockwellAutomation第6章舌簧繼電器6.1干式舌簧繼電器特點結(jié)構(gòu)與材料工作原理基本關(guān)系式干簧管的永磁操作干簧繼電器的設(shè)計2/6/20232RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器5.干簧管的永磁操作■用永久磁鐵操作干簧管可進行的控制■用永久磁鐵操作干簧管時影響干簧管狀態(tài)的因素■用永久磁鐵操作干簧管可采用的運動方式6.干簧繼電器的設(shè)計■動合繼電器的設(shè)計■用動合干簧管設(shè)計動斷繼電器■用動合干簧管設(shè)計保持繼電器2/6/20233RockwellAutomation干簧管式自動水位控制裝置6.1干式舌簧繼電器2/6/20235RockwellAutomation干簧管式門控自動照明燈6.1干式舌簧繼電器2/6/20236RockwellAutomation干簧管式產(chǎn)品產(chǎn)量自動計數(shù)6.1干式舌簧繼電器2/6/20237RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器

5.干簧管的永磁操作

圖6.15(a)、(b)分別為永久磁鐵與干簧管平行放置及垂直放置時干簧管的動作區(qū)域。

閉合區(qū)域是指永久磁鐵與干簧管的相對位置在該區(qū)域內(nèi)時，干簧管的觸點閉合；

斷開區(qū)域是指當(dāng)兩者之間的相對位置在該區(qū)域內(nèi)時，干簧管的觸點斷開；

保持區(qū)域是指當(dāng)干簧管的觸點閉合(斷開)后，若將永久磁鐵移遠(yuǎn)(移近)，但兩者之間的相對位置在該域內(nèi)時，干簧管的觸點仍保持閉合(斷開)。2/6/20239RockwellAutomation注：圖中干簧管的操作區(qū)域是相對動合干簧管的(a)永久磁鐵與干簧管平行放置(b)永久磁鐵與干簧管垂直放置圖6.15干簧管的操作區(qū)域2/6/202310RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器5.干簧管的永磁操作用永久磁鐵操作干簧管可采用的運動方式：

◆往復(fù)運動

◆旋轉(zhuǎn)運動

◆偏磁式動作

◆屏蔽式動作2/6/202311RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器5.干簧管的永磁操作用永久磁鐵操作干簧管可采用的運動方式：

◆旋轉(zhuǎn)運動(a)棒形磁鐵(b)雙極環(huán)形磁鐵圖6.17永久磁鐵作旋轉(zhuǎn)運動時干簧管的通斷情況2/6/202313RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器5.干簧管的永磁操作用永久磁鐵操作干簧管可采用的運動方式：

◆偏磁式動作

在干簧管的一側(cè)放置一個磁偏磁鐵，永久磁鐵在干簧管的另一側(cè)作往復(fù)運動，使干簧管的觸點接通與斷開。加磁偏磁鐵時干簧管的通斷情況2/6/202314RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器5.干簧管的永磁操作用永久磁鐵操作干簧管可采用的運動方式：

◆屏蔽式動作永久磁鐵與干簧管間放有一塊屏蔽鐵板，當(dāng)屏蔽鐵板作往復(fù)運動時，干簧管的通斷情況如圖所示。圖6.19屏蔽鐵板作往復(fù)運動時干簧管的通斷情況2/6/202315RockwellAutomation6.1干式舌簧繼電器6.干簧繼電器的設(shè)計用動合干簧管設(shè)計保持繼電器的條件：（1）永久磁鐵放在動合干簧管的保持區(qū)內(nèi)。（2）使動合干簧管的觸點閉合時，線圈磁通與永磁磁通方向相同；使動合干簧管的觸點斷開時，線圈磁通與永磁磁通方向相反。

2/6/202317RockwellAutomation干簧管式自動水位控制裝置6.1干式舌簧繼電器2/6/202318RockwellAutomation干簧管式門控自動照明燈6.1干式舌簧繼電器2/6/202319RockwellAutomation第7章帶永久磁鐵的繼電器7.1概述帶永久磁鐵的繼電器包括以下幾種：①帶永磁的舌簧繼電器②極化磁系統(tǒng)繼電器

◆極化磁系統(tǒng)電磁繼電器

◆極化繼電器

◆磁保持繼電器③磁電式繼電器④永磁返回式繼電器2/6/202321RockwellAutomation7.2永磁材料的去磁曲線與回復(fù)線1.永磁材料的去磁曲線

永磁材料也稱“硬磁材料”，具有磁滯現(xiàn)象，它的矯頑力Hc遠(yuǎn)比軟磁的高，可達幾百甚至幾千A/cm(軟磁材料Hc的一般小于1A/cm)，而它的剩磁感應(yīng)強度卻并不一定比軟磁的高，因此它具有很寬的磁滯回線。2/6/202322RockwellAutomation7.2永磁材料的去磁曲線與回復(fù)線1.永磁材料的去磁曲線（1）永久磁鐵的制造過程和極限磁滯回線

圖7.1所示的開口永久磁鐵環(huán)上均勻地繞著磁化線圈，以保證環(huán)中各截面的磁感應(yīng)強B一致，在環(huán)的開口處加上一軟磁材料的磁化鐵塊，以使磁路容易飽和，從而減小激磁電流。圖中，。給線圈通以足夠大的電流i，使磁環(huán)磁化至非常飽和，其磁場強度的值應(yīng)為（7.1）反復(fù)改變電流i的方向若干次后，永久磁鐵的工作點就在一穩(wěn)定的極限磁滯回線(圖7.2)上變化。圖7.1永久磁鐵的制造過程圖7.2極限磁滯回線2/6/202323RockwellAutomation7.2永磁材料的去磁曲線與回復(fù)線1.永磁材料的去磁曲線（2）永久材料的去磁曲線為建立工作氣隙磁場，取下磁化鐵塊，應(yīng)有

（7.3）或

（7.4）因（7.5）故（7.6）式中

——氣隙磁導(dǎo)，。上式表明，建立氣隙磁場后，安培環(huán)路定律便要求永久磁鐵內(nèi)的磁感應(yīng)強度B與磁場強度H的比值為一負(fù)數(shù)，即B、H一正一負(fù)(在永久磁鐵內(nèi)部，與方向相反(見圖7.1))，只能處于極限磁滯回線的第二象限或第四象限上。

B與H的關(guān)系在B-H平面內(nèi)為一通過原點的直線(圖7.2)，斜率為該直線稱為負(fù)載線或磁導(dǎo)線，它與極限磁滯回線的交點或即是永久磁鐵的工作點。2/6/202325RockwellAutomation7.2永磁材料的去磁曲線與回復(fù)線1.永磁材料的去磁曲線（2）永久材料的去磁曲線

由于永磁材料的工作點只能處于極限磁滯回線的第二象限部分或第四象限部分，而這兩部分是對稱的，因此我們一般只討論永磁材料工作于第二象限的情況。

永磁材料極限磁滯回線第二象限的部分稱為去磁曲線(或退磁曲線)，如圖7.3中Brmm’Hc

所示。

各種永磁材料的去磁曲線可以用實驗方法求得。圖7.3去磁曲線和回復(fù)線2/6/202326RockwellAutomation7.2永磁材料的去磁曲線與回復(fù)線2、回復(fù)線和回復(fù)磁導(dǎo)率若永磁材料退磁到m點后，再使退磁磁場減小到零，則磁狀態(tài)不是沿去磁曲線回升，而是沿mpr曲線回升，當(dāng)H為零時回升到點r(低于Br)。若再度加上退磁磁場，則磁狀態(tài)的改變是沿rqm曲線回到接近m的工作點。多次反復(fù)后形成mprqm回線，稱為局部磁滯回線或回復(fù)回線。由于回復(fù)回線的兩個分支非常接近，因此一般可近似地用直線mr代替該回線，mr線即稱為回復(fù)線，其斜率tanβ稱為回復(fù)磁導(dǎo)率uret(也稱回復(fù)系數(shù)

)。對應(yīng)于不同的工作點如m’點，將有不同的回復(fù)線和回復(fù)磁導(dǎo)率，但實驗表明，不同點的回復(fù)磁導(dǎo)率相差不大，并且近似等于在Br點對去磁曲線所作的切線(見圖7.3)的斜率。2/6/202327RockwellAutomation(1)永久磁鐵的工作點位于去磁曲線上

圖7.1所示的充磁完畢的永久磁鐵環(huán)在取下磁化鐵塊而建立工作氣隙磁場后，如果氣隙磁阻是不變的，則永久磁鐵的工作點就在去磁曲線上(圖7.2中的點a)，其負(fù)載線的斜率由式(7.6)所確定。

現(xiàn)再以圖7.8所示的永磁磁路為例來說明這種情況。圖7.8永磁磁系統(tǒng)2/6/202329RockwellAutomation(1)永久磁鐵的工作點位于去磁曲線上如圖7.9(a)所示，首先將棒狀永久磁鐵置于充磁機內(nèi)磁化，使之工作在極限磁滯回線上。然后斷開充磁機線圈電流，此時永久磁鐵的工作點在去磁曲線的Br點。將已充磁的永久磁鐵從充磁機上取下來以前，先用一塊軟磁材料的短路器將其兩個磁極短路(見圖7.9(b))，使其在取出后的工作點仍在Br附近。將永久磁鐵裝入圖7.8所示的磁系統(tǒng)后再取去短路器。這時，由于工作氣隙磁阻的影響，永久磁鐵內(nèi)的磁通(或B值)將會沿著去磁曲線下降，即其工作點在去磁曲線上。

（a）充磁機（b）短路器圖7.9充磁機與短路器2/6/202330RockwellAutomation(1)永久磁鐵的工作點位于去磁曲線上注意：在上述情況下，只有在工作過程中磁路內(nèi)的磁阻（主要取決于氣隙磁阻）不變，且磁系統(tǒng)不再經(jīng)受磁性穩(wěn)定的退磁處理時，永久磁鐵才能穩(wěn)定地工作于去磁曲線上。

歸納起來，永磁工作在去磁曲線上的條件是：①磁系統(tǒng)的部分裝配磁導(dǎo)大于完全裝配磁導(dǎo)；②磁系統(tǒng)在工作過程中無去磁效應(yīng)(電流去磁或磁導(dǎo)去磁)。2/6/202331RockwellAutomation(2)永久磁鐵的工作點位于回復(fù)線上大多數(shù)電器和電機中永久磁鐵的工作點都不在去磁曲線上，而在回復(fù)線上，因為工作在去磁曲線上很容易受到外界磁場的干擾而改變其工作點，原因如下：假定永久磁鐵原來工作于去磁曲線上的點a，其磁感應(yīng)強度為Ba,如圖7.10所示。如果有一干擾磁場使永久磁鐵去磁，導(dǎo)致工作點沿去磁曲線下降至點c，那么當(dāng)此干擾磁場消失后，永久磁鐵的工作點不會再回到點a，而是沿以點c為起始點的回復(fù)線cc’上升到a’點(設(shè)氣隙磁導(dǎo)不變，即負(fù)載線斜率不變)，此時磁感應(yīng)強度為Ba’?？梢姡诟蓴_磁場作用后，永久磁鐵的磁感應(yīng)強度由Ba下降為Ba’，因而使工作氣隙中的磁通發(fā)生變化。圖7.10干擾磁場對工作點的影響2/6/202332RockwellAutomation(2)永久磁鐵的工作點位于回復(fù)線上為了使永久磁鐵的工作點不受外界干擾磁場的影響，往往在裝配后要對電器進行一次所謂“交流去磁”的處理，使永久磁鐵工作于一條穩(wěn)定的回復(fù)線上，例如圖7.11中的cc’。交流去磁的方法是，將磁系統(tǒng)放入通有交流電的空心螺管線圈中，并使交流電所