2.2 低压电器的基本结构

从结构上看，低压电器一般都具有两个基本部分，即感测部分和执行部分。感测部分接收信号，并通过转换、放大该信号，使执行部分进行动作。感测部分大多是电磁机构，执行部分一般是触点。电磁执行机构在常用低压电器中应用极为普遍，很多自动控制的电器中都应用了电磁执行机构，如接触器、电磁继电器、电磁离合器、电磁阀等。了解了电磁执行机构的原理就能很快掌握电磁式电器的工作原理，或者说，电磁执行机构是电磁式电器的基础。电磁执行机构主要由电磁机构、触点系统和灭弧系统三部分组成，并根据电磁感应原理工作。

2.2.1 电磁机构

1.电磁机构的工作原理

电磁机构由动铁芯（衔铁）、静铁芯和电磁线圈三部分组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作，其工作原理如图2-1所示。衔铁和动触点相连，当电磁线圈通电时产生磁场，使衔铁和静铁芯磁化，并且相互吸引；衔铁带动动触点动作，使触点闭合接通电路；电磁线圈断电后，磁场消失，磁力也随之消失，这时在复位弹簧的作用下，衔铁复位，带动动触点与静触点分开，电路断开。

2.电磁机构的分类

电磁机构按照衔铁运动方式可以分为衔铁绕棱角转动拍合式（如图2-2（a）所示）、衔铁绕轴转动拍合式（如图2-2（b）所示）、衔铁直线运动螺管式（如图2-2（c）所示）。

电磁机构按照电磁线圈所通电流的种类可以分为直流线圈和交流线圈两种。

电磁机构按照电磁铁芯形状可以分为U型和E型，如图2-2所示，其中图2-2（a）中电磁机构为U型，图2-2（b）、图2-2（c）中电磁机构为E型。

2.2.2 触点系统

触点系统是执行部件，用来实现电路的接通或断开，有闭合状态、分断过程、断开状态三种工作状态。触点还有常开和常闭两种状态。当电磁线圈未通电，即衔铁没有动作时，触点处于断开状态的称为常开触点，又称动合触点；反之，当衔铁没有动作时，触点处于闭合状态，当衔铁动作吸合后，触点处于断开状态的触点称为常闭触点，又称动断触点。

触点按其所控制的电路可以分为主触点和辅助触点。主触点用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触点用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。

触点按其形状不同可以分为桥式触点和指型触点。

触点按其接触形式不同可以分为点接触、面接触、线接触三种形式，如图2-3所示。

（1）点接触：由两个半球形触点或一个半球形与一个平面形触点构成（如图2-3（a）所示），常用的小电流电器，如接触器的辅助触点等均是这种形式。

（2）面接触：是两个平面形的触点相结合（如图2-3（b）所示），因接触面积大，所以允许较大的电流通过。但触点氧化性高、磨损严重，所以这种触点一般在接触表面上镶有合金。它多用于大容量接触器的主触点。

（3）线接触：它的接触区域是一条线，并且在接通、断开过程中有一个滚动的过程（如图2-3（c）所示），这样可以自动清除触点表面的氧化物，保证了触点的良好接触。线接触多用于中容量的电器，如接触器的主触点。

2.2.3 灭弧系统

1.电弧产生与灭弧原理

动、静触点在分断过程中，由于瞬间的电荷密度极高，导致动、静触点间形成大量炽热的电荷流，产生弧光放电现象，即形成电弧。这种高温的电弧容易烧坏触点，降低其寿命，延迟电路切断时间，降低电器的工作可靠性，甚至可能导致事故。因此，在触点断开的瞬间应采取措施迅速灭弧。

根据电弧产生的原理可知，灭弧关键就在于抑制游离因素。因为弧隙中在气体游离的同时，还存在着正离子与自由电子的复合，电弧具有从密度高的地方向密度低的地方扩散的趋势，也有从温度高的地方向温度低的地方扩散的趋势，因此，加强抑制或除去游离因素，就能有效地熄灭电弧。直流电依靠拉长电弧和冷却电弧来灭弧；交流电由于有自然过零，所以在参数相同的情况下，交流电弧比直流电弧容易熄灭，其灭弧应发生在电流过零或接近过零点处。

2.低压电器常用灭弧方法

1）电动力灭弧

电动力灭弧原理如图2-4所示。

这是一种桥式结构双断口触点，当触点打开时，在触点间产生电弧，电弧电流在两个电弧之间产生，如图2-4所示。磁场方向如图2-4所示，根据左手定则，电弧电流要受到一个指向外侧的电动力F的作用，使电弧向外运动并拉长，迅速穿越冷却介质加快冷却后熄灭。这种方法多用于交流电器的灭弧。常用的灭弧罩装置就是利用这个方法实现灭弧的。灭弧罩多用耐弧陶土、石棉水泥或其他耐弧塑料制成，它可以分隔各路电弧，使电弧迅速冷却。

2）金属栅片灭弧

金属栅片灭弧原理如图2-5所示，当触点断开时，产生的电弧在电动力的作用下被推入到一组金属栅片中，电弧被分割成很多段，栅片吸收电弧的热量，从而使电弧迅速冷却实现灭弧。这种原理应用于各种灭弧栅装置中，栅片由许多镀铜薄钢片组成，片间距2～3mm，安放在触点上方的灭弧罩内。它常用于交流电器中灭弧。

3）磁吹灭弧

磁吹灭弧原理如图2-6所示，在触点电路中串入一个磁吹线圈，当触点断开产生电弧时，电弧电流产生的磁通方向如图2-6所示，根据左手定则，电弧电流要受到一个向上的电动力F作用，使电弧拉长冷却达到灭弧。这种灭弧方式是利用电流本身灭弧的，电弧电流越大，灭弧也越强，所以广泛应用于直流电器中。