电器的基础知识

电器的定义、分类及电磁式电器的工作原理
一、电器的定义和分类
电器——自动或手动接通和断开电路，能实现对电路或非电对象切换、保护、检测、变换和调节目的的电气元件
分类：
低压电器——交流1000V或直流1200V以下
（一）按工作电压等级分
高压电器——交流1000V或直流1200V以上
手动电器——需人工直接操作才能完成指令任务
（二）按动作原理分
自动电器——按照电的或非电的信号自动完成指令任务
（三）按用途分 1. 控制电器——用于各种控制电路和控制系统
2. 主令电器——用于自动控制系统中发送控制指令
3. 保护电器——用于保护电路及用电设备
4. 配电电器——用于电能的输送和分配
5.执行电器——用于完成某种动作或传动功能
电磁式电器——依据电磁感应原理工作
（四）按工作原理分
非电量控制电器——靠外力或某种非电物理量的变化而动作
二、电磁式电器——电气控制线路中使用量最大，类型很多，工作原理和构造基本相同
感测部分——电磁机构
主要组成部分
执行部分——触头系统
（一）电磁机构
作用：将电磁能量→机械能量→触头动作→接通或分断电路
组成：吸引线圈、铁心、衔铁等
1. 常用的磁路结构：（见教材P7 Fig1-1）
2. 吸引线圈：将电能转换成磁场能量。按通入吸引线圈的电流种类不同，可分为直流线圈和交流线圈
3.铁心：直流电磁铁的铁心——整块钢材或工程纯铁制成。在直流情况下，线圈发热而铁心不发热，所以吸引线圈做成高而薄的瘦高型，且没有骨架，线圈与铁心直接接触，易于散热。
交流电磁铁的铁心——硅钢片叠铆而成。在交流情况下，铁心中有磁滞和涡流损耗，线圈和铁心都发热，所以，吸引线圈有骨架，与铁心隔离，并做成矮胖型，有利于铁心和线圈散热。
（二）电磁吸引力与特性
在气隙值δ及外加电压值一定时：
直流电磁铁——电磁吸引力为恒定值
交流电磁铁——电磁吸引力随时间变化

电磁吸力平均值
吸力特性——电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线（见教材P8 Fig1-2）
（三）反力特性和返回系数
反力特性——反作用力Fr（由触头弹簧、反作用力弹簧产生）与气隙δ的关系曲线
返回系数——释放电压（或电流）与吸合电压（或电流）的比值，用β表示（反映
电磁式电器灵敏度的参数），β大而灵敏度高。

（四）交流电磁机构中短路环的作用
由交流电磁吸力公式可知：Fat有两个分量：
1. 恒定分量Fo，其值为最大值的一半
2. 交变分量F ，F =Focos2ωt，其幅值是最大吸力值的一半，并以两倍电源频率变化
总的电磁吸力Fat从0～Fatm变化，曲线如教材P9 Fig1-3所示。由图1-3曲线可见：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反作用弹簧、触头弹簧等反作用力Fr作用。尽管电磁吸力的平均值Fo大于Fr，但在某些时候，Fat仍将小于Fr（见图中斜线部分）。当FatFr时，衔铁开始释放；当Fat>Fr时，衔铁又被吸合，周而复始，使衔铁发生振动，发出噪声。
引入短路环——消除振动和噪声。
具体办法：见教材P9 Fig1-4。
三、电器触头系统和电弧
（一）触头系统——电器的执行部分，用于通断电路。
材料：铜质、银质
结构：桥式、指型 （见教材P10 Fig1-5）
（二）电弧的产生及灭弧（请同学自学教材P10～P11的内容）
产生：触头间气体在强电场作用下的放电现象
灭弧关键：采取措施使电弧迅速冷却，从而熄灭。
开关电器
一、刀开关——结构最简单，应用最广泛的手控电器。用于低压电路不频繁动作。
文字及符号：教材P13 Fig1-10
二、转换开关（组合开关）——手控电器。在机床电气设备中，主要作为电源引入开关；或直接用于控制非频繁起动和停止的小容量异步电动机。
文字及符号：教材P13 Fig1-12
三、自动开关（自动空气断路器）——低压电路中常用的具有保护环节的断合电器。
当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时，能自动切断故障电路，保护串接其后的电气设备；正常情况下，也可用于不频繁地接通和断开电路及控制电动机。