接觸器鐵心磁飽和後是不是會產生該鐵心最大的吸合力呢?

時間 2021-06-01 04:31:46

1樓:方國平

是的,如果線圈能夠承受相應增加的電流,並且電源能夠保持提供增加的電流,鐵芯是會產生更大的吸合力,但是吸合力的增加收益是逐漸明顯減小的。

這種現象在接觸器上可以觀察到,當把低線圈電壓的接觸器錯誤的用高電壓驅動時,會有更大更有力的吸合雜訊,便是類似題目中的狀態,由於線圈的勵磁磁場強度增加了,導致的吸合力增加(進而衝擊力加大了)。

線圈的勵磁強度值與線圈的AZ正比,即匝數增加和導線電流的積,這樣當在直流供電的情況下(這時只需要考慮電阻,簡化條件),保持線圈截面一致時,不計導體有效截面的變化,匝數減少到1/2,導線截面增加到1/2,導線長度減少到1/2,導線電阻減小到1/4。相同電壓下,線圈的電流增加到4倍,勵磁磁場增加到2倍。線圈損耗功率增加到4倍。

線圈的勵磁磁場強度H增加了。

同乙個狀態的鐵芯吸合力與氣隙磁感應強度B的平方成正比。

對應乙個接觸器,初始的接觸器氣隙是比較大的,正常勵磁下是遠遠沒有達到飽和狀態,勵磁磁場仍然主要由氣隙分擔,增加勵磁在鐵芯行程範圍內有很大的增加吸力的潛力空間。前段增加明顯後段飽和後減弱。

即便是乙個已經達到通常飽和的鐵芯,比如矽鋼片達到1.8T時,對於工程應用而言已經飽和,但這時鐵芯的相對微分磁導率仍然可以達到真空的數倍,勵磁增加還是會有磁通的一定程度的增加。

即便線圈勵磁增加到矽鋼片極端極端飽和,微分磁導率和真空一致,線圈勵磁磁場強度的增加仍然會增加鐵芯的吸力,只是勵磁效率更加低下。

2樓:Patrick Zhang

這個問題有點意思,它牽涉到電磁吸力F,以及接觸器的線圈圈數N和電流I。

交流電磁系統叫做恆磁鏈系統。

我們看下圖:

我們知道,當接觸器線圈通電後,它會產生電磁吸力。接觸器的銜鐵要與鐵芯吸合,它必須克服反力彈簧施加的反力。

我們來看麥克斯韋電磁吸力公式: ,式中, 是線圈電壓取為下限值時的工作氣隙磁通密度,S時磁極面積。

因為 ,這裡的 是氣隙磁通,所以麥克斯韋電磁吸力公式又可以寫為:

,式1對於接觸器來說,氣隙寬度 就是接觸器處於釋放狀態時,銜鐵極面與鐵芯極面直接的距離。

我們再看看線圈磁通勢。因為接觸器的線圈磁通勢等於磁路各部分磁壓降之和,所以有:

,式2式2中,等號左邊是線圈磁通勢,等號右邊第一項是工作氣隙磁壓降,第二項是導磁體各部分磁壓降之和,第三項是非工作氣隙磁壓降之和。

式1和式2是解開題主問題的兩把鑰匙。

我們暫且把題主的問題放一放,看一道有意思的例題,如下:

通過例題我們看到,當氣隙存在時,此時的磁通能夠確保電磁吸力足夠把銜鐵和動觸頭吸向鐵芯。又知電流與磁通成正比,若銜鐵與鐵芯閉合後,氣隙已經不存在,我們要維持與吸合剛開始時相同的吸力,則電流僅需原先的6.6%既可。

現在,我可以回答題主的問題了。

題主的問題是:

如果把乙個接觸器的線圈大幅減少,通電後雖然線圈電流很大,在不考慮線圈燒毀的情況下,鐵心是不是很快飽和而產生該鐵心的最大吸合力呢?

回答:我們這樣想:對於普通接觸器電磁系統,在送電伊始,它的氣隙磁阻為最大值,工作電流就是最大值。

我們看下圖:

圖示為典型的接觸器吸力、反力配合曲線。

曲線1為恆磁勢條件下的靜態吸力特性,也就是直流電磁系統的吸力和反力配合曲線。

曲線2為恆磁鏈條件下的靜態吸力特性,也就是交流電磁系統的吸力和反力配合曲線。

曲線3為反力特性,曲線4為釋放過程的靜態吸力特性。

不管是直流電磁系統還是交流電磁系統,我們發現氣隙寬度δ是乙個重要的因素。當吸合過程開始前接觸器的氣隙寬度δ取最大值δ1時,我們看到吸力是最小值;反之,當吸合過程結束後接觸器的氣隙寬度δ取最小值δ2時,我們看到吸力是最大值。

我們看式2: ,比照接觸器的吸力反力配合曲線,我們很容易看出,由於直流電磁系統的磁勢IN基本恆定不變,因而得電伊始時氣隙磁阻很大使得磁通必然取最小值。

我們再看式1: ,可見電磁吸力與磁通的平方成正比。接觸器得電伊始,由於有氣隙存在,鐵芯中的磁通並非最大值。而隨著氣隙寬度不斷減小,電磁吸力越來越大。

然而,題主似乎完全沒有考慮到氣隙磁阻的存在,以為改變磁勢IN後,就能夠讓接觸器在吸合開始時就能得到磁通的最大值,顯然這是不對的。

即便題主調整了IN值,但接觸器也不可能在吸合過程的開始時就以磁通最大值來工作,只能在吸合末了磁通才能進入最大值狀態。

我們看鐵芯的H-B做磁滯迴線。見下圖:

我們看到,以第一象限為例,磁滯迴線的飽和區位於H的最大值處。如果我們繼續增加H值,則B值幾乎不再增加。

從式2看到,磁勢IN等於常數,我們減小了圈數N,但同時按比例地增加電流I,來實現磁勢IN基本不變。然而電流I越大,線圈的銅損會增加,接觸器送電伊始鐵芯中的鐵損也會增加,而且B值卻保持為飽和態的值基本不變。

最要命的是:如果接觸器在吸合過程的起始階段就達到了H-B曲線的飽和階段,由於B不可能再增加,磁通當然也無法增加,可以想見,此直流電磁系統的接觸器是無法吸合的。

由此可見,題主的想法是無法實現的,我們必須把起動態接觸器的B值設定在遠低於飽和態的某數值上才行,而磁通自然也取低值了。

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