[科普中國]-短路環(huán)

工作原理

由于我國交流電的工頻頻率為 50HZ，因此電磁吸力 1 秒鐘內(nèi)有 100 次過零點(diǎn)，由于交流電磁鐵的吸力是脈動(dòng)的， 工作時(shí)要產(chǎn)生顫動(dòng)， 從而產(chǎn)生噪音和機(jī)械磨損。為了減小銜鐵的顫動(dòng)和噪聲， 可以在磁極部分的端面上嵌裝上一個(gè)銅制的短路環(huán)2。

如圖1，電磁機(jī)構(gòu)交變的磁通穿過短路環(huán)所包圍的面積S2，在環(huán)中產(chǎn)生渦流，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通2在相位上落后于截面S1，中的磁通1，由1、2產(chǎn)生的吸力F1、F2示于圖2，作用在銜鐵上的力是F1+F2，只要此合力F始終超過其反力，銜鐵的振動(dòng)現(xiàn)象就消失了。

需要指出的是， 交流電磁鐵的線圈電流在剛吸合時(shí)要比工作時(shí)大幾到十幾倍。由于吸合過程很短， 吸合后電流立即降為正常值， 因此對(duì)線圈沒有大的影響。 如果由于某種意外原因電磁鐵的銜鐵被卡住，或因?yàn)楣ぷ麟妷旱吐洳荒芪希?則線圈會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間過流而燒毀。

需要引起注意的是， 即使額定電壓相同的交、 直流電磁鐵也絕不能互相使用2。

應(yīng)用交流接觸器

交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。

電磁系統(tǒng)由線圈、銜鐵(動(dòng)鐵心)和靜鐵心組成，靜鐵心和銜鐵一般由0.5 mm厚的硅鋼片疊壓鉚制而成，以減少交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗，防止鐵心過熱。

靜鐵心上嵌裝了短路環(huán)，其作用是保證電磁鐵的吸合，消除電磁鐵的振動(dòng)和噪聲。觸頭系統(tǒng)包括主觸頭和輔助觸頭。主觸頭的通斷電流較大，故用于主電路；輔助觸頭通斷電流較小，用于控制電路。
交流接觸器的工作原理是：當(dāng)電磁機(jī)構(gòu)的線圈通電后，靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合，銜鐵帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)動(dòng)作，使常開的主觸頭和常開輔助觸頭閉合，常閉的主觸頭和常閉輔助觸頭分開；當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下釋放，觸頭系統(tǒng)隨之恢復(fù)原位3。

交流電磁機(jī)構(gòu)

在交流電磁機(jī)構(gòu)中，銜鐵工作時(shí)始終要受兩個(gè)力的作用，一個(gè)是受反作用彈簧和觸點(diǎn)彈簧等的反作用力Ff的作用，F(xiàn)f的大小和方向不變，另一個(gè)是受電磁吸力Fx的作用，F(xiàn)x可按下式求出，設(shè)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦規(guī)律變化，即，則

式中：Fm表示電磁吸力最大值，(s為磁極截面積)；F0表示電磁吸力平均值，F(xiàn)0=Fm/2

因此，交流電磁機(jī)構(gòu)的電磁吸力是一個(gè)兩倍電源頻率的周期性變量．它有兩個(gè)分量，一個(gè)是恒定分量F0，另一個(gè)是交變分量Fx，其吸力曲線見圖1所示．

電磁機(jī)構(gòu)在工作中，盡管電磁吸力的平均值F0大于Ff，但有的時(shí)候F仍小于Ff，(圖的影線部分)．此時(shí)銜鐵開始釋放，當(dāng)F>Ff時(shí)，銜鐵又被吸合，如此反復(fù)進(jìn)行，銜鐵必然產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

為了消除振動(dòng)和噪聲，設(shè)想若把單相交流電磁機(jī)構(gòu)鐵心柱面上的磁通分成兩部分，并使這兩部分交變磁通之間有一定的相位差，則由其產(chǎn)生的電磁吸力間也存在一定的相位差，這樣，雖然在每部分電磁吸力各自都有到達(dá)零值的時(shí)刻，但相互錯(cuò)開，而二者的合成吸力沒有到達(dá)零值的時(shí)刻，如合成吸力在任一時(shí)刻都大于反力，銜鐵便被吸牢，振動(dòng)得以消除4．

修理方法損壞后的短路環(huán)，修理的辦法是把環(huán)退出，重新焊好，再嵌上。

在裝配過程中應(yīng)注意不要使鐵心邊緣處絕緣漆脫落，以免絕緣被破壞而產(chǎn)生渦流，使環(huán)發(fā)熱甚至燒紅1。