2.1
低压电器的电磁机构及执行机构

从结构上看，电器一般都有两个基本的组成部分，即感测部分与执行部分。感测部分接收外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。对于有触点的电磁式电器，感测部分大都是电磁机构，而执行部分则是触点系统。

1.电磁机构

电磁机构的作用是将电磁能转换成为机械能，并将电磁机构中吸引线圈的电流转换成电磁力，带动触点动作，完成通断电路的控制作用。

电磁机构由线圈、铁心（也称静铁心）和衔铁（或称动铁心）等几部分组成。其工作原理为：当线圈通入电流后，磁通通过铁心、衔铁和气隙形成闭合回路，衔铁受电磁吸力的作用吸向铁心，衔铁同时又受弹簧拉力作用，电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，由连接机构带动相应的触点动作。

铁心有“E”形和“U”形两种形状，其动作方式有拍合式和直动式两种。图2-1（a）所示为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心，其材料由电工软铁制成，它广泛用于直流电器中；图2-1（b）所示为衔铁沿轴转动的拍合式铁心，其材料由硅钢片叠成，多用于触点容量较大的交流电器中；图2-1（c）所示为衔铁直线运动的双“E”形直动式铁心，它也是由硅钢片叠制而成的，多用于触点为中、小容量的交流接触器和继电器中。

电磁线圈由漆包线绕制而成，分为交流和直流两类。当线圈通入工作电流时，产生足够的磁动势，从而在磁路中形成磁通，使衔铁获得足够的电磁力，克服弹簧的反作用力而吸合。

〖 注意 〗当线圈中通入交流电流而产生交变磁场时，为避免因磁通过零点造成衔铁的抖动，需在交流电器铁心的端部开槽，嵌入一个铜短路环（又称分磁环，见图2-2），使环内感应电流产生的磁通与环外磁通不同时过零，从而使电磁吸力总是大于弹簧的反作用力，这样就可以消除交流铁心的抖动。

在上面的介绍中，电磁机构的作用是使触点实现自动化操作。实质上电磁机构就是电磁铁的一种。电磁铁还有很多其他的作用，如制动电磁铁用来控制自动抱闸装置，实现快速停车；起重电磁铁用于起重搬运磁性货物等。

2.触点系统

触点是电器的执行部件，它的作用是接通或分断电路。触点工作的效果直接影响整个电器的工作性能，因此要求触点具有良好的接触性能。触点的工作状态可分为闭合状态、闭合过程和分断过程3种，如图2-3所示。

电流容量较小的电器（如接触器、继电器）常采用银质材料作为触点，这是因为银的氧化膜电阻率与纯银相似，可以避免因触点表面氧化膜电阻率增加造成的接触不良。

触点的结构有桥式和指式两类，图2-4所示为桥式结构。桥式触点又分为点接触式和面接触式，点接触式适用于电流不大的场景，面接触式适用于电流较大的场景。因桥式触点在接通与分断时产生滚动摩擦，可以去掉氧化膜，故其触点可以用紫铜制造，特别适合于触点分合次数多、电流大的场景。

3.灭弧系统

触点在分断电流瞬间，在触点间的气隙中就会产生电弧，电弧的高温能将触点烧损，并可能造成其他事故，因此应采用适当措施迅速熄灭电弧。

电弧形成的过程是：当触点间刚出现断口时，两触点间距离极小，电场强度极大，在高热和强电场作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极，这些自由电子在电场中运动时撞击其他中性气体分子。因此，在触点间隙中产生了大量的带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流，即电弧。

对于低压控制电器，工业现场中常用的灭弧方法有：

【机械灭弧】 通过机械装置将电弧迅速拉长。这种方法多用于开关电器中。

【磁吹灭弧】 在一个与触点串联的磁吹线圈产生的磁场作用下，电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质接触后冷却而熄灭。

【窄缝（纵缝）灭弧法】 在电弧所形成的磁场电动力的作用下，电弧拉长并进入灭弧罩的窄（纵）缝中，几条纵缝可将电弧分割成数段，让其与固体介质面相接触，电弧便迅速熄灭。这种结构多用于交流接触器上。

【栅片灭弧法】 当触点分开时，产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段，彼此绝缘的金属栅片中的每一片都相当于一个电极，因而就有许多个阴阳极压降。对交流电弧来说，近阴极处，在电弧过零时就会出现一个150～250V的介质强度，使电弧无法继续维持而熄灭。由于栅片灭弧效应在交流条件下要比直流条件下强得多，所以交流电器常常采用栅片灭弧，如图2-5所示。