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短路環

鎖定
短路環通常由康銅或鎳鉻合金製成，通常用在交流接觸器上。
交流接觸器短路環的作用是消除銜鐵產生的振動和噪聲，對於單相交流電磁機構，磁通是交變的，磁通過零時吸力也變為零，吸合後的銜鐵在反作用彈簧的作用下將被拉開，磁通過零後吸力增大，當吸力大於反力時銜鐵又吸合。這樣隨交流電的頻率變化，銜鐵吸力每週兩次過零，銜鐵產生強烈振動和噪聲，甚至使鐵心移動。為此需在鐵心端面上裝一個用非磁性材料如銅製成的分磁環或稱短路環 [1]  。
中文名
短路環
外文名
shading coil
別    名
消振環
分磁環
作    用
消除銜鐵產生的振動和噪聲
使用儀器
交流接觸器
作用領域
交流電中
構成材料
康銅或鎳鉻合金

目錄

  1. 1 工作原理
  2. 2 應用
  3. 3 修理方法

短路環工作原理

由於我國交流電的工頻頻率為 50HZ，因此電磁吸力 1 秒鐘內有 100 次過零點，由於交流電磁鐵的吸力是脈動的， 工作時要產生顫動， 從而產生噪音和機械磨損。為了減小銜鐵的顫動和噪聲， 可以在磁極部分的端面上嵌裝上一個銅制的短路環 [2]  。
圖2 圖2
如圖1，電磁機構交變的磁通穿過短路環所包圍的面積S2，在環中產生渦流，根據電磁感應定律，此渦流產生的磁通
2在相位上落後於截面S1，中的磁通
1，由
1、
2產生的吸力F1、F2示於圖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，銜鐵的振動現象就消失了。
圖1 圖1
需要指出的是， 交流電磁鐵的線圈電流在剛吸合時要比工作時大幾到十幾倍。由於吸合過程很短， 吸合後電流立即降為正常值， 因此對線圈沒有大的影響。 如果由於某種意外原因電磁鐵的銜鐵被卡住，或因為工作電壓低落不能吸合， 則線圈會因為長時間過流而燒燬。
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]  。

短路環應用

交流接觸器
交流接觸器主要由電磁系統、觸頭系統、滅弧裝置等組成。
交流接觸器 交流接觸器
電磁系統由線圈、銜鐵(動鐵心)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，其作用是保證電磁鐵的吸合，消除電磁鐵的振動和噪聲。觸頭系統包括主觸頭和輔助觸頭。主觸頭的通斷電流較大，故用於主電路；輔助觸頭通斷電流較小，用於控制電路。
交流接觸器的工作原理是：當電磁機構的線圈通電後，靜鐵心產生電磁吸力將銜鐵吸合，銜鐵帶動觸頭系統動作，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；當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下釋放，觸頭系統隨之恢復原位 [3]  。
交流電磁機構
在交流電磁機構中，銜鐵工作時始終要受兩個力的作用，一個是受反作用彈簧和觸點彈簧等的反作用力Ff的作用，Ff的大小和方向不變，另一個是受電磁吸力Fx的作用，Fx可按下式求出，設氣隙磁感應強度按正弦規律變化，即
，則
圖3 圖3
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，F0=Fm/2
因此，交流電磁機構的電磁吸力是一個兩倍電源頻率的週期性變量．它有兩個分量，一個是恆定分量F0，另一個是交變分量Fx，其吸力曲線見圖3所示．
電磁機構在工作中，儘管電磁吸力的平均值F0大於Ff，但有的時候F仍小於Ff，(圖的影線部分)．此時銜鐵開始釋放，當F>Ff時，銜鐵又被吸合，如此反覆進行，銜鐵必然產生振動和噪聲。
為了消除振動和噪聲，設想若把單相交流電磁機構鐵心柱面上的磁通分成兩部分，並使這兩部分交變磁通之間有一定的相位差，則由其產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零值的時刻，但相互錯開，而二者的合成吸力沒有到達零值的時刻，如合成吸力在任一時刻都大於反力，銜鐵便被吸牢，振動得以消除 [4]  ．

短路環修理方法

損壞後的短路環，修理的辦法是把環退出，重新焊好，再嵌上。
在裝配過程中應注意不要使鐵心邊緣處絕緣漆脱落，以免絕緣被破壞而產生渦流，使環發熱甚至燒紅 [1]  。
參考資料
  • 1.    焦俊生. 交流接觸器短路環的作用及修理方法[J]. 電氣時代, 1998(12):12.
  • 2.    方莉萍. 交流電磁鐵的設計優化技術[J]. 網友世界, 2014(11):30-30.
  • 3.    申昌林. 工程機械常用控制電器簡介(一)[J]. 工程機械與維修, 2007(2):146-148.
  • 4.    任亞莉. 交流電磁機構中短路環作用原理分析[J]. 甘肅廣播電視大學學報, 2002, 12(2):62-64.