[科普中国]-短路环

工作原理

由于我国交流电的工频频率为 50HZ，因此电磁吸力 1 秒钟内有 100 次过零点，由于交流电磁铁的吸力是脉动的， 工作时要产生颤动， 从而产生噪音和机械磨损。为了减小衔铁的颤动和噪声， 可以在磁极部分的端面上嵌装上一个铜制的短路环2。

如图1，电磁机构交变的磁通穿过短路环所包围的面积S2，在环中产生涡流，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通2在相位上落后于截面S1，中的磁通1，由1、2产生的吸力F1、F2示于图2，作用在衔铁上的力是F1+F2，只要此合力F始终超过其反力，衔铁的振动现象就消失了。

需要指出的是， 交流电磁铁的线圈电流在刚吸合时要比工作时大几到十几倍。由于吸合过程很短， 吸合后电流立即降为正常值， 因此对线圈没有大的影响。 如果由于某种意外原因电磁铁的衔铁被卡住，或因为工作电压低落不能吸合， 则线圈会因为长时间过流而烧毁。

需要引起注意的是， 即使额定电压相同的交、 直流电磁铁也绝不能互相使用2。

应用交流接触器

交流接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置等组成。

电磁系统由线圈、衔铁(动铁心)和静铁心组成，静铁心和衔铁一般由0.5 mm厚的硅钢片叠压铆制而成，以减少交变磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，防止铁心过热。

静铁心上嵌装了短路环，其作用是保证电磁铁的吸合，消除电磁铁的振动和噪声。触头系统包括主触头和辅助触头。主触头的通断电流较大，故用于主电路；辅助触头通断电流较小，用于控制电路。

交流接触器的工作原理是：当电磁机构的线圈通电后，静铁心产生电磁吸力将衔铁吸合，衔铁带动触头系统动作，使常开的主触头和常开辅助触头闭合，常闭的主触头和常闭辅助触头分开；当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下释放，触头系统随之恢复原位3。

交流电磁机构

在交流电磁机构中，衔铁工作时始终要受两个力的作用，一个是受反作用弹簧和触点弹簧等的反作用力Ff的作用，Ff的大小和方向不变，另一个是受电磁吸力Fx的作用，Fx可按下式求出，设气隙磁感应强度按正弦规律变化，即，则

式中：Fm表示电磁吸力最大值，(s为磁极截面积)；F0表示电磁吸力平均值，F0=Fm/2

因此，交流电磁机构的电磁吸力是一个两倍电源频率的周期性变量．它有两个分量，一个是恒定分量F0，另一个是交变分量Fx，其吸力曲线见图1所示．

电磁机构在工作中，尽管电磁吸力的平均值F0大于Ff，但有的时候F仍小于Ff，(图的影线部分)．此时衔铁开始释放，当F>Ff时，衔铁又被吸合，如此反复进行，衔铁必然产生振动和噪声。

为了消除振动和噪声，设想若把单相交流电磁机构铁心柱面上的磁通分成两部分，并使这两部分交变磁通之间有一定的相位差，则由其产生的电磁吸力间也存在一定的相位差，这样，虽然在每部分电磁吸力各自都有到达零值的时刻，但相互错开，而二者的合成吸力没有到达零值的时刻，如合成吸力在任一时刻都大于反力，衔铁便被吸牢，振动得以消除4．

修理方法损坏后的短路环，修理的办法是把环退出，重新焊好，再嵌上。

在装配过程中应注意不要使铁心边缘处绝缘漆脱落，以免绝缘被破坏而产生涡流，使环发热甚至烧红1。