直流接触器电磁铁设计-湖南工程学院应用技术学院

电气工程电器方向低压电器作业题第一次1、对低压电器有何主要技术要求？试分析对几种保护性能要求的依据和原理。

2、试述低压电器的主要特点和分类。

第二次1、试述控制继电器的种类及其用途。

2、试分析继电器的继电特性和主要技术参数，以及影响继电器性能的主要参数。

第三次1、试述双金属片式热继电器的工作原理，对它的要求以及它的选用和故障分析。

2、对低压接触器有何技术要求？怎样提高其寿命？3、试分析接触器的选用和常见故障及其原因。

第四次1、配电电器包含哪些电器？它们在配电系统中起什么作用？2、试分析“冶金效应”的原理，熔断器应用此效应主要是为了解决什么问题？第五次1、低压断路器有哪些基本组成部分？它可以装设哪些脱扣器？2、选用断路器时应如何考虑上、下级保护特性的配合？断路器与熔断器的保护特性又应如何配合？低压电器作业题第一次1、对低压电器有何主要技术要求？试分析对几种保护性能要求的依据和原理。

答：1、耐潮湿性能2、极限允许温升3、寿命4、操作频率5、绝缘强度1、低压电器的绝缘强度低压电器的绝缘强度是指低压电器元件，在触头处于分断的情况下，动静头之间能够承受的，不出现击穿或闪络现象的电压值。

低压电器的绝缘强度不够，分断能力将得不到保证。

2、低压电器的耐潮湿性能低压电器的耐潮湿性能是指低压电器元件，在工作环境中能够实现的耐受潮湿的水平。

耐潮性能和低压电器的工作稳定性有一定关联，耐潮湿性能越好的低压电器，越不容易因潮湿环境出现短路等问题。

3、低压电器的极限允许温升低压电器在电路中运行时，导电的部分会有电流通过，而电流可以引起局部的发热和升温。

低压电器的极限允许温升是指低压电器所能承受的最高升温值，超过这个极限值，低压电器就会因高温而过度氧化或熔断。

4、低压电器的寿命低压电器的寿命和普通设备的寿命不同，它包括了电寿命和机械寿命两项指标。

低压电器的电寿命，是指触头在规定的电路条件下，正常操作额定负荷电流的总次数。

低压电器的机械寿命，是指它在规定操作条件下的正常操作总次数。

课程名称电力机车电器模块二CZ5-22-10/22型直流电磁式接触器学习时间2012.3.22 任务一、认识电器指导老师班级组队姓名学习目标（1）掌握CZ5-22-10/22型直流电磁式接触器的结构组成；（2）熟悉直流电磁式接触器的型号含义；（3）理解CZ5-22-10/22型直流电磁式接触器的工作原理；（4）理解CZ5-22-10/22型直流电磁式接触器在电力机车上的用途。

一、能针对接触器实物指出其主要组成部分名称接触器主要组成部分如图1所示。

图1 接触器主要组成部分其结构主要由触头装置、传动装置和灭弧装置等组成。

二、能说出组成部分的作用。

a.触头装置由单极主触头和2常开、2常闭联锁触头组成。

静主触头为铜质T 形结构，与弧角一起装在支架上；动主触头为铜质指形结构，直接装于衔铁上。

动联锁触头为指形结构，也装衔铁上；静联锁触头为半球形，装于螺杆上。

b.灭弧装置由带有灭弧罩的磁吹灭弧装置完成，只设在主触头上。

磁吹线圈与主触头串联，当主触头在打开过程中产生电弧时，电弧受到磁吹线圈产生的电场力而被拉向灭弧罩，使电弧变长变冷而熄灭。

c.传动装置由直流拍合式电磁铁组成。

为了改善吸力特性，静铁心端面装有极靴，改变反力弹簧和工作气隙，可改变其动作值。

为了防止剩磁将衔铁粘住，在衔铁的磁极端面处装有0.1～0.2mm厚的紫铜片，亦称非磁性垫片。

在铁心的磁极端面处一般还加装了极靴，以使直流接触器的吸力特性平坦，减少吸合时的冲击。

三、正确说出其型号的含义。

CZ5-22-10/22型接触器C-接触器；Z-直流；5-设计序号；22-派生代号；10/22-分子第一、二位分别表示常开和常闭主触头对数，分母第一、二位分别表示常开和常闭联锁触头对数。

四、清楚此接触器应用于机车上的作用用来控制调压开关伺服电动机电源和机车前照灯。

五、能理解此接触器的作用原理当吸引线圈通电时，铁心与衔铁间产生的吸力将衔铁吸合，使常开触头闭合，常闭触头打开；当吸引线圈断电时，衔铁在反力弹簧作用下打开，使常开触头打开，常闭触头闭合。

编著2014年12月8日第一部分手工计算一、计算反力特性（一）、计算工作气隙值：1、衔铁打开（即主触头打开，称a点）位置的工作气隙δa:δa = （β1+γ1）⨯Kg 12、动断辅助（桥式）触头断开（称b点）时的工作气隙δb：δb = δa－γ2 ⨯Kg 23、主触头刚接触（闭合，称c点）时的工作气隙值δc：δc = γ1 ⨯Kg 14、动合辅助触头刚接触（闭合，称d点）时的工作气隙δd：δd = γ2 ⨯Kg 25、衔铁完全闭合位置（称e点）时的工作气隙δe：取δe = 0.1mm；其中镀锌层厚度δ镀层= 2⨯12⨯10-6m = 24⨯10-6m；（二）、计算各位置反力，并作反力特性曲线（如图1.1所示）：图1.1 反力特性曲线1. 释放弹簧折算反力F fl 的特性曲线F fl 实质是将释放弹簧初始反力Fs 0折算到铁芯中心线后的释放弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从a 点到e 点。

○1 δ= δa : F f1a = 3Kg Fso○2 δ= δe : F f1e = [ Fso + 3)(C Kg e a s δδ-⨯ ] 31Kg ⨯○3 F f1b 、F f1e 、F f1d 的反力则由F f1a 和F f1e 的连线，按比例（或相似三角形）求出；2. 主触头刚接触（闭合）时的折算反力F f 2特性曲线F f 2实质是将所有主触头的弹簧初始反力F 2O 和F 2Z 折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从o 点到c 点 。

○1 δ= δc : F f 2C = 1101F n Kg ⨯ ○2 δ= δe : F f 2e = 1Z 11Kg F n ⨯ ○3 F f 2d 的反力由 F f 2c 和 F f 2e 的连线按比例（或相似三角形）求出； 3、动合辅助触头折算反力F f 3 特性曲线F f 3 实质是将所有动合辅助触头的弹簧初始反力 F 2O 和F 2Z 折算到铁芯中心线后的弹簧反力，其特性曲线是一条直线，从d 点到e 点。

湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电器课程设计题目：交流电磁铁的设计专业班级：电气工程级（电器方向）学生姓名：学号：指导老师：赵毅君、施晓蓉审批：谢卫才任务书下达日期：2011年12月12日设计完成日期：2011年12月23日各位应该都有交流电磁铁的课程设计的任务书，在这就不一一列举了，只把重要的参数写出来，，赵老师一共把交流电磁铁课程设计分成四组，220V长时工作制，380V长时工作制，220V短时工作制，380短时工作制。

本人做的是220V长时工作制的交流电磁铁，由于文库不能够上传CAD的图，如果有需要的可以在百度上给我留言或者直接加我QQ小号：14566467661、主触头参数：（1）、开距β1=5mm （2）、超程γ1=3mm（3）、初压力 F01=8N （4）、终压力 Fz1=10N（5）、触头数 n1=62、辅助触头参数：（1）、开距β2=6mm （2）、超程γ2=2mm（3）、初压力 F02=0.75N （4）、终压力 Fz2=1N（5）、触头数常闭触头n2=4 ;常开触头n3=43、释放弹簧参数：（1）、初始弹簧力 Fs0=14N （2）、弹簧钢度 C=0.5N/mm4、线圈电压及允许电压波动范围=220V / 380V（1）、线圈额定电压 UN（2）、电压允许波动范围（0.85∽1.1）*UN5、线圈耐热等级和允许温升（1）、耐热等级 B级（2）、允许温升 70℃6、工作制形式：长期工作制 / TD%=40%SC= 5.038356E-04 AA= .023 BB= .023 NN= 2378IN= 595.7447 HH= .035 CC= .015 DM= .38 S1= .0001311S2= .0003059 RK= 1.965134E-03 LK= .07888 SK= 1.035606E-06 BK= .001 AA1= .025 BB1= .028 AA2= .055 BB2= .058AX= .023 BX= .023 AE= .023 BE= .023 LI= .036I= .2342796 IA= 4.455309E-02 IR= .2300042 R110= 76.11996 P= 4.177989 TW= 62.81303 S= .007007L=? 0.008U=? 323L= .008 U= 323 G10= 8.13163E-08 G11= 8.13163E-08 G2= 3.04175E-06 G4= 4.26106E-08 KG= 2.048021XL= 143.9151 I0= 1.983956 EE= 285.5212 KN= .8839666 Q1= 2.640822E-04 GG10=-9.494423E-06 GG11=-9.494423E-06 FF= 50.06816FL= .4005453L=? 0.006U=? 323L= .006 U= 323 G10= 1.066421E-07 G11= 1.066421E-07 G2= 3.04175E-06 G4= 4.26106E-08 KG= 1.799133XL= 165.1315 I0= 1.776371 EE= 293.3348 KN= .9081572 Q1= 3.088414E-04 GG10=-1.688757E-05 GG11=-1.688757E-05 FF= 70.81913FL= .4249148L=? 0.0029999U=? 323L= .0029999 U= 323 G10= 2.027901E-07 G11= 2.080074E-07 G2= 3.04175E-06 G4= 4.26106E-08 KG= 1.420243XL= 244.1428 I0= 1.26303 EE= 308.3598 KN= .9546742 Q1= 4.112729E-04 GG10=-6.759896E-05 GG11=-6.758791E-05 FF= 138.9971FL= .4169774L=? 0.002U=? 323L= .002 U= 323 G10= 3.04175E-07 G11= 3.093813E-07 G2= 3.04175E-06 G4= 4.26106E-08 KG= 1.280172XL= 324.9151 I0= .9678988 EE= 314.485 KN= .9736376 Q1= 4.653362E-04 GG10=-1.520875E-04 GG11=-1.520764E-04 FF= 177.9585FL= .3559169L=? 0.00005U=? 323L= .00005 U= 323 G10= 1.2167E-05 G11= 1.217219E-05 G2= 3.04175E-06 G4= 4.26106E-08 KG= 1.007004XL= 3609.057 I0= 8.947717E-02 EE= 322.9282 KN= .9997777Q1= 6.07449E-04GG10=-.24334 GG11=-.24334 FF= 303.2747 FL= 1.516373E-02FL=? 0.4169774Q20= 5.99603E-04 RK= 1.017552E-03 Q1M= 3.762842E-04 Q2M= 3.425625E-04 FF1= 216.0027 FF2= 76.7238 FMIN= 242.001 M1= .3672941 M2= .845871 M= 3.232696。

直流接触器电磁铁设计简介直流接触器电磁铁是一种常见的电磁元件，广泛应用于各种电气控制系统中。

通过控制电磁铁的通断，可以实现对电路的开关控制。

本文将介绍直流接触器电磁铁的设计方法和注意事项。

设计原理直流接触器电磁铁的基本工作原理是，当通过电磁铁的电流改变时，电磁铁内的线圈会产生磁场，磁场的强度与电流成正比，磁场的极性由电流的方向决定。

当电磁铁通电时，会产生一定的吸引力，可以吸引铁芯上的触点，从而实现电路的闭合。

设计步骤1. 确定参数设计直流接触器电磁铁前，需要根据实际工作需求，确定以下参数：•工作电压•线圈电流•线圈电阻•线圈匝数•铁芯尺寸•触点材质和尺寸2. 计算参数根据上述参数，可以通过下列公式计算出电磁铁的一些重要参数：1.线圈电感线圈电感L与线圈匝数N、线圈直径d、线圈长度l有关。

可以使用下列公式计算：L = (N\d)^2 / (18\d+40\*l)2.磁场强度磁场强度H与线圈电流I、线圈匝数N、铁芯长度l、铁芯截面积S有关。

可以使用下列公式计算：H = I\N / (l\S)3.磁通量磁通量Φ和磁场强度H、铁芯长度l、铁芯截面积S有关。

可以使用下列公式计算：Φ = H\l\S3. 模拟电磁场使用模拟软件可以帮助验证所设计的电磁铁是否符合预期。

应根据设计所需工作情况，选择合适的模拟软件，进行电磁场仿真模拟。

4. 实验验证在设计电磁铁之后，应进行实验验证，并通过实验数据来检验设计的正确性和可行性。

应根据实际工况，选择合适的实验设备和检测方法。

注意事项设计直流接触器电磁铁需要注意以下事项：1.电磁铁的通断次数越多，对触点的磨损就越大，应合理设计使用寿命。

2.电磁铁的截面积应尽量大，以增加磁通量。

3.线圈匝数应尽量多，以增加线圈电感和磁场强度。

4.铁芯应选择高导磁率材料，以增加磁通量。

本文介绍了直流接触器电磁铁的设计方法和注意事项，电磁铁的设计需要根据实际工况选择合适的参数。

设计完成后，应进行实验验证以检验电磁铁的正确性和可行性。

《直流电磁继电器》作业设计方案第一课时一、实验目的通过本次实验，学生将了解直流电磁继电器的基本结构和工作原理，掌握其使用方法和注意事项，以及加深对电磁继电器在电气控制中的应用。

二、实验仪器与材料1. 实验仪器：直流电源、直流电磁继电器、导线、交直流电表等；2. 实验材料：电阻、开关等。

三、实验原理直流电磁继电器是一种常用的电气元件，具有电磁吸合和释放功能。

当通电时，电磁继电器的线圈产生磁场，吸合铁芯，使触点闭合；断电时，磁场消失，释放铁芯，使触点断开。

通过控制电磁继电器的通断状态，实现电气设备的控制和保护功能。

四、实验内容1. 接线及调试：将直流电源的正负极分别接入电磁继电器的线圈，通过开关控制电磁继电器的通断状态，观察触点的闭合和断开情况。

2. 测量电压：使用交直流电表测量电磁继电器线圈的电压值，了解电流对电磁继电器的影响。

3. 测试触点负载：连接电阻或其他负载至电磁继电器的触点，测量负载电压和电流值，观察触点的闭合和断开情况。

4. 总结实验结果：对实验过程中观察到的现象进行总结，探讨电磁继电器的特点和应用场景。

五、实验步骤1. 确保实验仪器及材料齐全，接线正确。

2. 控制直流电源输出电压，通过开关控制电磁继电器的通断。

3. 使用交直流电表测量电磁继电器线圈的电压值。

4. 连接负载至触点，测量负载电压和电流值。

5. 结束实验后，及时断开电源，整理清洁实验台。

六、注意事项1. 确保实验过程中安全第一，避免触电等危险情况。

2. 控制直流电源输出电压，避免电路过载。

3. 注意电磁继电器线圈的极性，接线正确。

4. 实验结束后，及时断开电源，清理实验台。

七、实验结论通过本次实验，学生掌握了直流电磁继电器的基本原理和使用方法，了解了电磁继电器在电气控制中的应用。

同时，通过实验操作，提高了学生的动手能力和实验技能。

希望学生能够在今后的学习和工作中更好地运用电磁继电器，为电气控制领域的发展贡献力量。

这是一个1300字以上的《直流电磁继电器》作业设计方案，希望能够对学生进行详细的实验安排和指导，促进他们对电磁继电器的理解和掌握。

辽宁科技大学毕业设计（论文）直流接触器的设计摘要直流接触器是铁路机车与车辆供电系统中广泛应用的电器元件，其可靠性及寿命直接影响整个系统的可靠性和寿命。

电磁式直流接触器在开断过程中存在电弧磨损，且功率越大电弧磨损越严重，是造成直流电磁式接触器可靠性差、电寿命短的关键因素。

为了消除或减小电弧的影响，本文设计了混合式直流接触器，即采用电子开关和机械触头并联，由数模混合逻辑电路控制，使机械触头通断瞬间，由电子开关承担负荷，稳态时由机械触头承担负荷，从而实现无电弧通断。

其主要优点有：（1）无弧长寿命；（2）高可靠性；（3）绿色环保；（4）防爆。

目前国内对混合式直流接触器研究较少，而且没有成型的铁路机车用混合式直流接触器产品问世。

本文根据健壮设计理论，结合顾客需求及机车上接触器使用环境，研究了电磁式接触器吸合时间和释放时间，选用合适的电力电子器件，设计并实现了以数模混合控制电路为核心的模块化混合式直流接触器样机，包括驱动、隔离、延时、电源转换、温度保护及浪涌电压电流保护等电路的参数设计和主要器件参数的容差设计。

通过极限通断试验，验证了接触器4倍过载能力；通过可靠性电寿命试验，能够反映出混合式直流接触器电气寿命的变化趋势，即电气寿命基本上只和接触器的机械寿命有关，具有长寿命的优点；铁道部产品质量监督检验中机车车辆检验站的检验报告表明，样机符合TB/T2767-1996《机车用直流电磁接触器技术条件》的标准。

关键词接触器；混合式接触器；电力电子器件；健壮设计；一体化设计AbstractThe DC contactor is a kind of electrical controller that is widely applied in railway locomotive.Its reliability and life-span directly affects the whole system's reliability and life-span.Electrical arc is generated when mechanical contactor is operated.The electrical abrasion cann't be avoided,however,the higher power is,the more electrical abrasion is generated.This is a primary factor that affects the life-span of high-power switch.To slake or weaken the effect of arc,the hybrid contactor is researched in this paper.The power electronic device and mechanical contactor are connected in parallel in hybrid contactor.It is controlled by logical circuit.While the mechanical contactor turns off,the electrical switch is loaded.And mechanical is loaded in stabilization.The hybrid contactor has a lot of advantage such as no arc,high reliability,pollution- free,explosion protection.The research of the hybrid contactor is very little in our country at present,and no product for railway locomotive.This paper accords to robust design with the customer’s demand and the circumstance of the electromagnetic contactor.This paper researches the character of close time and release time about the electromagnetic contactor,selects the suitable power electrical device,and makes the hybrid DC contactor prototype by controlling circuit which makes use of the digital and analog circuit.This paper also accomplishes the design of parameter which belongs to drive circuit,isolated circuits,delay circuit,switching circuit,temperature protect circuit,and surge voltage and surge current protect circuit.To test the prototype’s performan ce,this paper also has experiment on this contactor.Utmost current testing can prove that the contactor has the ability of four times over-current.Reliability life-span experiments can reflect the trend that is electronic life-span is basic direct proportion to machine life-span,and the contactor electronic life-span is very long.Standard test is made by product checking center of engine and vehicle of Ministry of Railway.And this provesKeywords contactor;hybrid contactor;power electrical device;robust design;integrated design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1课题的研究目的及意义 (1)1.2课题的研究现状 (2)1.2.1接触器吸反力特性方面的研究 (2)1.2.2接触器电弧方面的研究 (3)1.2.3接触器的结构研究 (3)1.2.4接触器其它方面的研究 (4)第2章接触器模块化总体设计 (5)2.1引言 (5)2.2接触器的质量功能展开 (5)2.3系统设计 (6)2.3.1混合式接触器基本原理 (6)2.3.2混合式接触器几种实现方案 (8)2.3.3系统总体结构设计 (9)2.4试验设计 (9)2.4.1接触器固有特性测试的试验设计 (10)2.5本章小结 (10)第3章电子模块设计 (11)3.1引言 (11)3.2电子开关设计 (11)3.2.1电力电子器件选型 (11)3.2.2驱动电路设计 (12)3.2.3隔离电路设计 (13)3.3电子控制电路设计 (13)3.3.1延时电路设计 (13)3.3.2电源转换电路设计 (14)3.4电子模块保护电路设计 (14)3.4.1温度保护电路设计 (15)3.4.2浪涌电压电流保护电路设计 (15)第4章试验数据分析与研究 (17)4.1引言 (17)4.2电磁接触器固有特性数据分析 (17)4.3电子模块数据分析 (17)4.3.1压敏电阻特性分析 (17)4.3.2延时电路参数分析 (18)4.4混合式接触器试验数据分析 (18)4.4.1混合式接触器无弧分析 (18)4.4.2极限通断数据分析 (20)4.4.3铁道部检验报告数据分析 (21)第5章接触器一体化设计的方案研究 (22)5.1引言 (22)5.2模块化设计中存在的问题 (22)5.3一体化设计总体方案 (23)5.4电磁式接触器仿真分析 (23)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)第1章绪论1.1课题的研究目的及意义铁路是国家重要基础设施、国民经济大动脉和大众化交通工具。

《直流电磁继电器》作业设计方案第一课时一、设计背景直流电磁继电器是一种常用的电气控制元件，广泛应用于各种电气控制系统中。

学生通过学习直流电磁继电器的原理和应用，能够更好地理解电磁继电器在电路中的作用和工作原理，提高实际操作能力。

二、设计目标1.了解直流电磁继电器的结构和工作原理。

2.掌握直流电磁继电器的接线方法和使用注意事项。

3.通过实际操作，掌握直流电磁继电器的动作特点和控制方式。

4.能够设计简单的电气控制系统，包括直流电磁继电器在内。

三、设计内容1.直流电磁继电器的原理和结构介绍通过理论课程的学习，了解直流电磁继电器的工作原理和内部结构，包括电磁铁、触点、继电器盖等部件的功能和作用。

2.直流电磁继电器的接线方法通过实际操作，学生掌握直流电磁继电器的接线方法，包括输入端、输出端和控制端的接线方式及注意事项。

3.直流电磁继电器的实验操作设计实际操作环节，要求学生通过实验箱或模拟电路板进行直流电磁继电器的动作实验，观察继电器的吸合和断开过程，了解其动作特点和控制方式。

4.设计简单电气控制系统要求学生结合所学知识，设计一个简单的电气控制系统，包括直流电磁继电器在内，实现开关控制电路的设计和搭建，通过实际操作检验电路的有效性。

四、设计方法1.理论教学结合实际操作通过理论课程和实际操作相结合的方式，提高学生的学习兴趣和动手能力，加深对直流电磁继电器的理解和掌握。

2.学习资源整合整合教材、实验箱、模拟电路板等资源，为学生提供全面的学习支持，帮助他们更好地理解和应用直流电磁继电器知识。

3.实践能力培养通过实际操作和设计电气控制系统的方式，培养学生的实践能力和创新意识，提高其解决实际问题的能力。

五、设计评估1.实验报告要求学生撰写实验报告，包括实验目的、原理介绍、实验步骤、实验结果分析和结论等内容，评估学生对直流电磁继电器知识的掌握情况。

2.实验成绩根据学生的实际操作能力和实验成绩，对其进行评估和打分，及时反馈学生的学习情况，促进其学习进步。

直流接触器的设计摘要直流接触器主要由触头系统、灭弧系统和电磁系统组成.当接触器的电磁线圈通电后,会产生很强的磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作,常闭触头断开,常开触头闭合,两者是联动的；当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触头复原,常闭触头闭合,常开触头断开.触头是整个接触器的关键部件之一,它的性能直接影响整个电器设备的分断能力、使用寿命和运行的可靠性.由于触头磨损的主要形式是电磨损,它的主要失效模式是触头的接触电阻超过允许X围、触头熔焊和触头烧毁；这些失效模式都与触头在接通或分断过程中产生电弧有关,减少电弧带来的负面影响是提高触头寿命的的关键.通过在触头两端加装电力电子器件,使触头开合的瞬间的电流分流,可以极大地减小了电弧的产生,从而减小了触头的烧蚀,显著提高触头寿命和器件的可靠性.关键字直流接触器触头系统电力电子器件AbstractDC contactor, mainly composed of contact system,arc extinguishing system and electromagnetic system. After exposure to the electromagnetic coil is energized, it will produce a strong magnetic field, the static core electromagnetic force to attract the armature, and promote the contact action, normally closed contact is open, normally open contact closes, the two are linked;When the coil power, the electromagnetic force disappears, the armature in the release action of the spring release, contact recovery, normally closed contact is closed, normally open contact is open.Contact is one of the key components of the contactor, its performance directly affects the entire electrical equipment breaking capacity, service life and reliability.Since the main form of contact wear is electrical wear, it is the main failure mode is to contact the contact resistance exceeds the allowable range, contact welding and contact burned.These failure modes are associated with the contact is switched on, or the breaking process of generating arc, arc to minimize negative impact is the key to improve the contact life.The contacts mounted on two ends of power electronic devices, in the contact opening and closing moments that make the current shunt, greatly reduce the occurrence of electric arc, thereby reducing contact ablation, significantly improve the contact life and reliability.引言接触器是低压电器中重要的控制电器之一,由于生产自动化程度的不断提高,对接触器产品数量有日益增长的要求,对产品的性能、质量、品种等要求也越来越高.直流接触器是一种适用于长距离频繁地接通和分断的低压电器,主要工作在1200V与以下的直流主电路与大容量控制电路中,用于控制直流电动机、直流电磁铁、电照明、电加热以与其他的直流负载,在工业、农业、交通运输业、国防、文教、商业与人民生活设施等用电部门得到广泛运用.本文通过对直流接触器触头系统的改进,利用分流法实现电流的转移,控制触点回路的电流小于生弧电流,从而达到无弧或少弧分断的目的.一总体结构设计电弧会对电器开关的电气特性产生很大的影响,电弧的存在,会大大的缩短电磁电器的电寿命等缺点.为此在触头两端并联MOSFET器件,实现少弧或无弧通断.当电器开关用来分断电气通路、电源或系统短路时,有三个基本的要求：<1>当处于导通状态时,大电流导通损耗要低；<2>当发生意外时,必须不经任何延迟立即由导通状态切换到高阻状态；<3>控制回路切断后,绝缘强度必须达到可以阻止被触点两端电势再度击穿.分析接触器的吸合特性和分断特性可知,从控制线圈上电到接触器触头完全吸合,这段过程存在一定的延时〔释放过程一样存在〕,不同的接触器,延时时间长短不一样.本文设计的接触器,吸合动作延时达到100ms左右,释放动作延时有60ms左右.电弧的产生发生在吸合和分断的转化瞬间.如果选择合适的电力电子器件〔电力电子器件导通延时一般是微妙甚至是纳秒级的〕,与机械开关并联,让它在吸合和释放的这段时间内先导通电力电子器件,大部分的电流流过电力电子器件,经过机械开关固有的延时达到完全吸合或释放之后,再关闭电力电子器件,让电流从机械开关上流过.释放时,先让电力电子器件导通,当机械开关完全分断后,再关断电力电子器件,实现无弧通断.完整的结构如下图所示,开关一般由电子开关、主触头开关以与辅助开关三部分组成,电子开关包括功率器件、缓冲电路和限压单元组成.在稳定状态时,缓冲电路和限压元件形成高阻回路,电子开关只是在机械开关吸合和释放时起作用,所有的开关都由电子线路控制.MOSFET在小电压下分流能力相对较强,工作特性近似线性的,因此选择功率MOSFET这种电力电子器件与电触头并联,从而达到在开合瞬间分流的作用；MOSFET的通断通过驱动电路来实现精确控制.在设计功率场效应管驱动电路时,一般需要满足如下要求：<1>触发脉冲要有足够快的上升和下降速度,脉冲前后沿要陡峭；<2>开通时,以低电阻对栅极电容充电,关断时需要为栅极电荷提供低电阻放电回路,以提高MOSFET的开关速度；<3>为了使功率MOSFET可靠触发导通栅极,驱动电流电压应高于器件的开启电压,为了防止误导通,在MOSFET截止时,最好提供负的栅源电压；<4>功率MOSFET开断时,所需的驱动电流为栅极电容冲放电电流.在电机启动和停止的工作状态时,不可避免的存在过电流和过电压现象.在感性负载的电路中,当功率MOSFET突然切断电流或极快地升高电压时,将会出现动态的du /dt问题.在高速开关情况下负载表现出极大的感抗,功率MOSFET同时受到大漏极电流,高漏极电压和寄生电容中的位移电流的作用,将导致功率MOSFET损坏.对这种情况可以采取在功率MOSFET并联压敏电阻,可以有效的防止动态的di /dt问题.功率MOSFET实际运用中,因栅源间的阻抗很高,故漏源间的电压变化通过极间电容耦合到栅极,而产生很高的电压过冲,这一电压会引起栅源间氧化层击穿,造成功率MOSFET永久性损坏.对这种情况采取的保护措施,一般适当降低栅极间的驱动电路的阻抗,在栅源之间并接阻尼电阻或并联一个稳压值小于20V的齐纳二极管,特别要防止栅极开路工作.二触头系统设计直流接触器的工作寿命取决于其触头的寿命〔包括机械寿命与电寿命〕,故触头系统设计的好坏直接影响直流接触器的使用,因此,正确的触头结构设计、合理选用触头材料和采用先进的触头制造工艺,来增加触头系统的耐磨损、抗熔焊性能,提高其工作寿命,以期达到国家标准对直流接触器的工作寿命的要求.提高机械寿命的措施有：①力的传动零部件应具有足够的强度,尽量避免加工时应力集中的薄弱环节；②大、中容量的动触头与弧角分为双体,从而减轻动触头的质量；③尽量减小辅助触头的冲击力；提高电寿命的措施有：①合理选用触头初压力；②适当选用弹性系数较高材料做主触头弹簧；③增大触头的宽度；④选用耐磨损、抗熔焊的触点材料.触头系统的设计主要考虑以下几点：①使用可靠,即能可靠地分合电路；②耐磨性好,即耐机械磨损和电磨损,寿命长；③具有足够的电动稳定性和热稳定性；④工艺性和经济性好,即加工容易,有色金属使用少,成本低,维修方便.2.1触头的工作参数触头开距〔即触头行程〕触头开距是指触头在完全断开位置时动静触头间的距离.它是动静触头为断开电弧所需的最小间距.触头开距既不可过小,也不宜过大,其数值应随具体要求来定.一旦确定之后,使用中就不宜轻易改变它,因为它一般是不允许调整的.触头超程触头超程是指当触头在闭合位置时,将静触头移开,动触头能移动的距离.这是保证触头在其寿命终结之前仍能可靠地接触所必需的.超程在工作中不断地减小,习惯上认为当超程减小到原来的1/3 以下时,触头便不宜继续工作.2.2触头材料的选用作为直流接触器的触点材料应满足如下要求：电寿命高；抗熔焊性好；具有稳定的接触电阻；耐机械磨损；散热性好；加工方便与价廉.双断点的触点材料多采用银或银基材料,单断点的触点材料多采用铜、铜镉材料.静触头和动触头材料一般多采用紫铜或黄铜材料冲压而成.2.3触头设计〔1〕确定触头参数主触头开距β1=6mm,超程r1=3mm；辅助触头开距β2=4mm,超程r2=3mm；主触头初压力F1o=16N,终压力F1z=22N；辅助触头初压力F2o=1N,终压力F2z=1.2N.〔2〕触头尺寸采用桥式双断点触头,材料选用银-氧化镉,选用矩形触头,动、静触头均为10×8mm,触头厚度取超程的0.6～1倍.主触头厚度d1=0.8×r1=0.8×3mm=2.4mm,辅助触头厚度d2=0.8×r2=0.8×3mm=2.4mm.选用锡青铜带QSn6.5- 0.1 作触桥,它具有较好的高温性能和较高的机械强度.周围=45A.触头座截面按电流环境温度取40℃,则允许温度Qmax=100℃,发热电流Ith密度j=2～5A/mm2 选取,取为2.25A/mm2,则截面S=Ith/j=45/2.25=20mm2,考虑机械强度等因素,触桥的宽度和厚度分别为b=10mm,a=2mm <满足触头厚度约为0.6～1.2倍超程>.〔3〕触头的稳定性校验,通过对触头的温升和电动力稳定性进行验证,计算出触头温升、接触桥温升和接触板端部温升均在允许的X围内；电动力小于触头正压力,稳定性也符合要求.三线圈设计线圈是直流接触器电磁系统的重要组成部分,其作用是把电能转变为磁能,使磁路中的可动部件运动,带动驱动机构推动接触系统切换电路.电流通过线圈要消耗功率并发热,当温度过高<超过允许温度>时,会使线圈绝缘加速老化,严重时甚至会导致线圈烧毁.因此,降低线圈功耗也是该直流接触器的关键所在.降低线圈功耗问题主要是要充分考虑吸力特性和反力特性良好的配合.由于直流接触器触点开距大<一般大于6mm>,再加上触点超行程为2mm-3mm,因此磁路系统工作气隙长度非常大,导致漏磁通比较多,磁路中磁阻很大,吸力小；而在气隙比较小时,漏磁通非常少,磁路中磁阻也很小,吸力非常大.随着气隙的减小,吸力增加很快,吸力特性非常陡峭.为了克服吸力特性非常陡峭而不能与反力特性良好配合的问题,们在设计时使用双线圈,通过一组辅助常闭触点来实现双线圈在吸合过程中变成串联使用.当线圈供电时,吸合线圈工作,线圈工作电流很大,即吸合线圈消耗功率很大,此时辅助常闭触点还没有断开,保持线圈还没有工作；在接触器吸合过程中,辅助常闭触点断开,吸合线圈和保持线圈串联并同时工作,线圈工作电流很小,即保持线圈消耗功率很小.小结现有的传统直流接触器工作时,吸合与分断过程中都要产生电弧,并且接触器吸合后要靠线圈一直通电保持接触器吸合状态,存在着线圈耗电大、通电运行时有噪音、通断电路时主触头上有强烈的电弧等缺点,这样既造成了大量的电能浪费、污染周围环境,又大大降低了接触器的电寿命.本文通过对触头系统进行改造,在原有接触器触点两端并联一支双向可控硅,通过采用特殊的具有强弱电隔离的控制装置控制触点和可控硅的动作顺序.接通电路时,使可控硅先导通,接触器触头后接通；分断电路时,接触器触头先断开,可控硅的导通滞后于接触器的触头.电路的分断由可控硅的截止来实现,这样就实现了无弧通断的功能,同时电路的导通由机械触点承载,克服了无触点开关导通损耗高,过载小的缺点.。