1.2 低压电器的基本结构

低压电器一般由感应和执行两个基本部分组成。感应部分接收外界信号的变化，做出有规律的反应；执行部分则根据指令信号，执行电路的通、断控制。

在各种低压电器中，根据电磁感应原理来实现通、断控制的电器很多，它们的结构相似、原理相同，感应部分是电磁机构，执行部分是触点系统和灭弧系统。

1.2.1 电磁机构

电磁机构是各种电磁式电器的感应部分，其主要作用是将电磁能转换为机械能，带动动触头动作，接通或断开电路。电磁机构主要由吸引线圈、铁心（静铁心）和衔铁（动铁心）等部分组成，按动作方式可分为直动式和转动式等，如图1-1所示。

电磁机构的工作原理：线圈通入电流后将产生磁场，磁通经过铁心在衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁吸力，将衔铁吸向铁心。同时，衔铁还要受到复位弹簧的反作用力，只有当电磁吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁才能可靠地被铁心吸住。电磁机构又常称电磁铁。

电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁。交流电磁铁为减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗，一般采用硅钢片叠压而成，线圈有骨架且呈短粗形，以增加散热面积。而直流电磁铁线圈通入直流电，产生恒定磁通，铁心中没有磁滞损耗与涡流损耗，只有线圈本身的铜损，所以铁心用电工纯铁或铸钢制成，线圈无骨架且呈细长形。

由于交流电磁铁铁心的磁通是交变的，当线圈中通以交变电流时，在铁心中产生的磁通 Φ ₁ 也是交变的，对衔铁的吸力时大时小。当磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在弹簧的作用下将被拉开，磁通过零后吸力增大，当吸力大于反作用力时，衔铁又吸合，因而衔铁产生强烈振动与噪声，甚至使铁心松散。为了避免衔铁振动，如图1-2a所示在铁心端面上安装一个铜制的短路环（或称分磁环），其包围铁心端面约2/3的面积。当电磁机构的交变磁通穿过短路环所包围的截面 S ₂ 时，环中产生涡流。根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通 Φ ₂ 在相位上落后于截面 S ₁ 中的磁通 Φ ₁ 。这样，铁心中有两个不同相位的磁通 Φ ₁ 和 Φ ₂ ，这两部分磁通产生的吸力 F ₁ 和 F ₂ 也有一个相位差， F ₁ 和 F ₂ 不同时为零，如图1-2b所示，电磁机构的吸力为 F ₁ 和 F ₂ 之和。只要此合力始终大于反作用力，衔铁的振动现象就会消失。

1.2.2 触点系统

触点是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制的电路。

触点的结构形式很多，按其所控制的电路可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。

触点按其原始状态可分为常开触点和常闭触点；原始状态时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触点叫常开触点；原始状态时闭合，线圈通电后断开的触点叫常闭触点。

按触头接触形式触点可分为3种，即点接触、线接触和面接触。点接触指两个半球形触头或一个半球形与一个平面形触头相接触，它常用于小电流的电器中，如接触器的辅助触点或继电器触点。线接触指两个带弧面的矩形触头相接触，它的接触区域是一条直线。触点在通断过程中是滚动接触，这样，可以自动清除触头表面的氧化膜，同时长期工作的位置不是在易烧灼的接触点，从而保证了触头的良好接触。这种滚动线接触多用于中等容量的触点，如接触器的主触点。面接触指两个平面触头相接触，它可允许通过较大的电流。这种触点一般在接触表面镶有合金，以减小触点接触电阻和提高耐磨性，多用作较大容量接触器的主触点。

由于触头表面的不平与氧化层的存在，两个触头的接触处有一定的电阻。为了减小此接触电阻，需在触点间加一定压力。图1-3所示为两个点接触的桥式触点，两个触头串于同一条电路中，构成一个桥路，电路的接通与断开由两个触头共同完成。当动触头与静触头接触时，由于安装时弹簧被预先压缩了一段，因而产生一个初压力 F ₁ ，如图1-3b所示。触点闭合后由于弹簧在超行程内继续变形而产生一个终压力 F ₂ ，如图1-3c所示。弹簧压缩的距离称为触点的超行程，即从静、动触头开始接触到触头压紧，整个触点系统向前压紧的距离。有了超行程，在触头磨损情况下，仍具有一定压力。磨损严重时应予以更换。

1.2.3 灭弧系统

当触点断开瞬间，触头间距离极小，电场强度极大，如果断开的是大电流电路，动、静触头间会产生大量的带电粒子，形成炽热的电子流，产生弧光放电现象，称为电弧。电弧的存在既妨碍了电路及时可靠地断开，又会使触头受到磨损。因此，必须采取适当的灭弧装置使电弧迅速熄灭，以保护触点系统，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。

1.磁吹式灭弧装置

磁吹式灭弧装置如图1-4所示。由于这种灭弧装置是利用电弧电流本身灭弧，因而电弧电流越大，吹弧的能力也越强，且不受电路电流方向影响，因此广泛应用于直流接触器中。

2.灭弧栅

灭弧栅灭弧原理如图1-5所示。电弧被栅片分割成许多串联的短电弧，当交流电压过零时电弧自然熄灭，两栅片间必须有150～250V电压，电弧才能重燃。由于电源电压不足以维持电弧，同时由于栅片的散热作用，电弧自然熄灭后很难重燃。这是一种很常用的交流灭弧装置。

3.灭弧罩

比灭弧栅更简单的灭弧装置是采用一个用陶土和石棉水泥做的耐高温的灭弧罩，用以降温和隔弧，可用于交流和直流灭弧。

4.多断点灭弧

在交流电路中采用桥式触点，如图1-6所示，有两处断开点，相当于两对电极，若有一处断点要使电弧熄灭后重燃需要150～250 V电压，现有两处断点就需要2×（150～250）V，所以有利于灭弧。若采用双极或三极接触器控制一个电路，可灵活地将二极或三极串联起来作为一个触点使用，这组触点便成为多断点，灭弧效果将大大提高。