CJ12,4003交流接触器电磁系统设计要点

1 概述 接触器是一种通用性很强的自动式开关电器，是电力拖动和自动控制系统中一种重要 的低压电器。它可以频繁地接通和断开交、直流主电路和大容量控制电路。它具有欠压释 放保护和零压保护接触器按通过其触点的电流种类不同可分为交流接触器和直流接触器。 当交流接触器的电磁线圈接通电源时，线圈电流产生磁场，使静铁心产生足以克服弹 簧反作用力的吸力，将动铁心向下吸合，使常开主触头和常开辅助触头闭合，常闭辅助触 头断开。主触头将主电路接通，辅助触头则接通或分断与之相联的控制电路。当接触器线 圈断电时，静铁心吸力消失，动铁心在反作用弹簧力的作用下复位，各触头也随之复位. 交流接触器的铁心和衔铁由 U 型硅钢片叠压而成，防止涡流和过热，铁心上还装有短 路环防止震动和噪音。接触器的触点分主触点和辅助触点，主触点通常有三对，用于通断 主电路，辅助触点通常有两开两闭，用在控制电路中起电气自锁和互锁等作用。当接触器 的动静触点分开时，会产生空气放电，即“电弧”，由于电弧的温度高达 3000℃或更高， 会导致触点被严重烧灼，缩短了电器的寿命，给电气设备的运行安全和人身安全等都造成 了极大的威胁，因此，我们必须采取有效方法，尽可能消灭电弧。 CJ12-400/3 系列交流接触器主要用于冶金。轧钢等企业及起重机等电气设备中。它使 用于交流 50Hz。额定工作电压至 380V。电流至 600A 的电力系统中,供远距离接通和分断 电路之用,并适宜于频繁地起动。分断交流电动机之用。 使用环境条件：安装地点的海拔不超过 2000m。周围空气温度：-5℃-＋40℃，24 小 时的平均值不超过＋35℃。大气相对湿度在周围空气温度为＋40℃时不超过 50％，在较低 的温度下可允许有较高相对湿度；安装类别为：Ⅲ类。污染等级：3 级。安装条件：安装 面与垂直面倾斜度不大于±5°：冲击振动：产品应安装和使用在无显著摇动、冲击和振 动的地方。 结构特点：CJ12 系统交流接触器为开启式，其结构为条架平面布置电磁系统居右，主 触头居中，辅助触头居左，并装有可转动的停档，整个布置便于监视和维修。接触器的磁 系统由“U”型动静铁心及线圈组成，动静铁心均装有缓冲装置，从而提高了产品寿命。 2 产品的反力特性 吸力特性和反力特性的合理配合可以提高接触器的寿命。接触器的动作电压为 85%~110% UN。 接触器电磁铁的反力特性是指反力 F 对电磁铁衔铁行程 µ 的关系。 即 F=f(µ), 其中电磁铁的反力有释放弹簧力,触头弹簧力,以及运动的重力组成,又因为运动部分的重 力与反力相比,相对比较小,可以忽略，忽略重力可使设计过程得到简化，而且不会影响到 接触器的基本特性。 2.1 选取触头参数 主触头的开距为 13~16 mm，取开距为 12 mm，超程为 7.5~9 mm，取为 8 mm，所以 主触头的行程为 X=12+8=20 mm。 辅助触头开距为 7~12 mm，取为 9 mm，超程为 3~4.8 mm，取为 4 mm，所以辅助触 头的总行程为 9+4=13 mm。 2.2 主触头的反力 为了出头系统吸合可靠，取靠近上线的反力数值 初压力为（5.4~7.5）㎏， 取 FC1=7 ㎏ 终压力为（8.1~10）㎏，FC2=9 ㎏ 主触头为三级，主触头初压力为 Ffcc终压力为 Ffzc，所以 Ffcc=3×FC1=21 ㎏，Ffzc=3×Fzc=27 ㎏ 2.3 辅助触头的反力 此反力和主触头反力存在在杠杆比，需要归算到终接触线处，杠杆比：K=f/d=0.385 F fcd  3K F cb  0.231㎏ F fzb  3F zb  0.347㎏ 其中 Fcb,Fzb分别取辅助触头处压力和终压力范围下限 Ffcb=0.2，Ffzb=0.3。 2.4 释放弹簧的反力 因为反力和触头反力存在杠杆比，归算杠杆比：K=e/d=0.346 释放弹簧的收缩距离： X=主触头的总行程Xk=k×X=6.92 闭合后，释放弹簧的终压力 P2  P1 K d  X  3.67 式中P1=3.2 ㎏.K d =0.068 ㎏/mm 已知数据：F fcs  P 2 K 1.27㎏ 1 K 1.107㎏，F fzs  P 上式中F fcs ，F fzs 为释放弹簧的初反力，终反力。 由以上数据做设计的交流接触器反力特性曲线如下所示： Ff δaB/2δ b B 图 2-1 交流接触器反力特性曲线 3 线圈参数的确定 3.1 气隙磁导的计算 3.1.1 采用磁导分割法求气隙磁导 采用电磁场分割法可以把一对磁极的磁导分割为 5 部分，用平均磁导求出，这 5 部分 的磁导表示为： s （1） 平行直角六面体：G 1 0  （2） 半圆柱体：G 2  0.26 0 I （3） 半空心圆柱体：G 3  （4）  0 2L（m1） h 1 球体：G 4  0.077 0 4 1 （5）球：G 5  0.25 0m 4 本电磁体的气隙共分为 17 部分，即中间的六面体、左右前后四个半圆柱体（前后两 1 个等效如前）四个球壳在四个边上，则总气隙磁导为 17 个部分后，即： 4 G G 1 4G 2 G 31 G 32 2G 41 2G 42 2G 51 2G 52 3.1.2 计算电磁体对磁极的气隙 1、对于 A 对数： a  214L  45.27 104 n 214 2 1.10 49.92 a1  aa 214 n 214 2  0.9 40.61 a2  aa 214 m 为散磁延伸到铁心侧面的假设距离， 一般取 m=（1~2）本设计中取 m g  m a1  a1  49.92mm 由 于 衔 铁 内 侧 高 度 为m g b  60448519mm  a2 ， 所 以m a2 19mm， m a  m a1 m a2 34.46mm 2 以上分析为 6mm，大气隙的情况，当小时可忽略。 2、由此求出  b1  b2 130L22130  27.5 104104 130  22152  b 27.5  32.15 130130 130  22108  b 27.5  22.85 130130  b  当6mm 时，考虑m b2 = b2  22.85m b1 =19mmmb= m b1  m b2=20.93 2 3.1.3 各对磁极的总磁导 1、总磁导的计算 S GA  0[  40.26L  2L    a1 m a1 1  2L   a2 m a21  22L   a1 m A 1  20.077( a1  a2 ) 2(m A1  m A2 )]  2.30107 2、气隙磁导的计算 sdG  0 2  d  1.5029780 2 0  L m 2 (1  3 m 1  )2 2 0  L m 2 (1  2 m 2  )2 4 0  L m