第1章绪论1.1引言我国经济建设在发展，电网容量在增大，电力传动技术在革新，对电器提出的要求越来越高。
例如，对低压控制电器，要继续提高使用寿命和操作频率，缩小产品体积和减轻重量。
低压控制电器主要用于电力拖动系统中，对电动机的运行进行控制、调节与保护的电器。
依靠人力操作的控制电器称为手动控制电器，根据信号能自动完成动作的称为自动控制电器。
接触器是在正常的工作条件下，主要作用频繁地接通和分断交、直流主电路，并可以远距离控制的电器，其主要控制对象是电动机，也可以用于控制其他电力负载一种适用于远距离频繁地接通和分断交流主电路及大容量控制电路的电器。
它主要作用控制交流感应电动机的启动、停止、反转、调速、并与热继电器或其他适当的保护装置组合，保护电动机可能发生的过载或断相，也可用于控制其他电力负载如热电器、照明、电焊机，电容组等。
接触器的触头系统可以用电磁铁、压缩空气或液体压力驱动，因而可以分为电磁接触器、气动接触器和液压接触器等。
近年来还出现了由晶闸管等组成的无触点接触器。
随着改革开放的进一步深化，国民经济上新台阶。
农业机械话及工业自动话程度将不断提高，电器的使用范围日益广大，对品种、产量及质量的要求日益提高，电器制造业已成为国民经济建设中重要的一环。
在开始按照要求预先选定两种不同形式的电磁铁，再根据一些给定的参数计算出主、辅助触头的参数，重点在解决触头材料的问题，使得设计的产品更加可靠。
1.2 交流接触器的基本组成及工作原理交流接触器主要有四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。
工作原理：当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。
当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。
1.3 交流接触器的用途交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流主电路及大容量控制电路的电器。
它主要用作控制交流感应电动机的起动、停止、反转、调速，并与热继电器或其它适当的保护装置组合，保护电动机可能发生的过载或断相，也可用于控制其它电力负载如电热器、电照明、电焊机、电容器组等。
交流接触器用途广泛，品种繁多，按其结构和用途分类：按主触头级数分为单极、双极、三极和多极；按主触头的正常(即励磁线圈无电时)位置分为常分式和常合式；按吸引线圈种类分为交流励磁和直流励磁；按灭弧介质分为空气式和真空式；按有无灭弧室分为有灭弧室和无灭弧室。
第2章触头系统设计2.1 确定触头的结构的设计根据任务书的基本任务要求，主触头采用直动式、双断点式机构。
其优缺点主要为，优点：1、具有两个有效的灭弧区域，灭弧效果好，通常小容量交流接触器，利用电流自然过零时两断口处的近阴极效应即可熄灭电弧；2、触头开距较小，结构较紧凑，体积又小，同时还不用软连接，故有利于提高接触器的机械寿命。
缺点：1、双断口触头参数调节不便，闭合时一般无滚滑运动，不能清除触头表面的氧化物，故触头需用银或银基合金材料，制造成本较高。
2、与单断点相比，在同样的触头弹簧压力下，触点上的接触压力电动稳定性较低。
2.2 触头和主动触桥材料的选择根据书上及网上资料联系所给课题要求，交流接触器采用的触头材料有纯银，银-氧化镉，银-氧化锡几种材料。
随着触头品种的增加，制造工艺的改进，触头材料使用性能的提高，从节银方面考虑，逐渐淘汰了纯银触头。
AgCdO触头材料自30年代问世以来，由于其耐磨损、抗熔焊性好、接触电阻小等，经过不断改进，在低压电器中得到了广泛的应用，但是它产生的有害金属蒸汽对环境的污染，对人们的健康的危害，已越来越引起重视。
AgSnO2触头作为一种新型的银-氧化物触头材料，正逐步取代虽有很好的抗融焊性能但有极大毒性的AgCdO，有很强的耐电弧性能，这种材料的热稳定性比银氧化镉高得多，因此，选用AgSnO2触头材料取代AgCdO,可使材料体积减少25%，并能保持同样的寿命。
，大量研究表明AgSnO2的性能完全可以与AgCdO媲美。
虽然AgSnO2的温升比较高，但可以添加WO3、MoO3等来减少接触电阻，改善温升情况。
AgSnO2触头的制造工艺有内氧化法及粉末冶金法两种，内氧化法必须加入铟才能完成，但铟储量少，因此，世界上多数用粉末冶金法挤压而成新型的AgSnO2,但大多数含MeO。
用粉末烧结挤压技术制成AgSnO2+MeO材料具有：电阻率小，触头温升小；触头耐电弧烧损性能高，耐机械磨损性能高。
了耐熔焊性，也就提高了电寿命。
辅助触头采用纯银材料，它具有良好的导电、导热性，接触电阻低而稳定，电磨损小而均匀。
主静触头导电板选用导电性能好，抗拉强度较高的黄铜，并镀锡3-6μm 。
因此，主触头选用AgSnO 2材料，接触电阻低而稳定，热稳定性高，可使电弧弧根处熔池中熔融体的粘度提高，减少电弧灼烧时的喷溅损失可以大大简化灭弧系统的设计；高的热稳定性还使触头表面富集金属氧化物，从而保护了低沸点的银的蒸发并提高2.3 触头的尺寸和参数选择2.3.1 触头触桥的截面尺寸(按允许温升来确定)查表得黄铜ρ0=7*10-6欧·厘米, 电阻温度系数a ω=0.00151(1/0C );B 级绝缘材料的允许温升τ=900C ，当介质温度取400C 时，允许温度为1300C 。
取散热系数，对于扁平铜母线KT=(6-10)×10-4取KT=8×10-4(w/cm ·0C)触桥为矩形截面，按公式 ab(a+b)=τθρωT th K I a 2)1(20+ (2-1) =9010082125)1300015.01(107426⨯⨯⨯⨯⨯+⨯-- =0.91cm 3式（2.1）中a 为厚度、b 为宽度、θ为允许温升。
取触桥厚度a=2mm 则由上公式： b=24554222⨯++-=20.4mm 取b=20mm 触桥截面积：S=2×20=0.4cm 22.3.2 主静触头导电板截面尺寸的确定（按电流密度来确定）考虑主动、静触头配合，取导电板的宽度为20mm 查表[1]取接触板的电流密度j 2=2.5A/mm 2则接触板的厚度为：h=I/jb=100/(2.5×20)=2mm2.3.3 主触头尺寸的确定按主静触头导电板及主动触桥尺寸。
初定主触头截面尺寸，再计算主触头电磨损体积，来确定触头厚度由于触桥的宽度为20mm ，便于焊接，取主动触头长a=18mm ，宽b=18mm 则其电磨损体积的计算公式如下 Vc=ργe c k q N 0⨯ （2-2） 式中 N ——触头电寿命次数300×104次γc ———放电状态下，单位电量所消耗的金属量系数（g/c ）查表取4×10-6（g/c ）q 0———在触头分段过程中，电路流过触头（c ）k e ——金属体积的利用系数，k e ≈0.5ρ——触头材料的密度（g/cm 3）对交流电路，q 0≈ωn I ⨯⨯⨯022（n 电弧燃烧半波数，取1） （2-3） ≈314110022⨯⨯⨯ =0.9查表银—氧化锡密度ρ=10.1g/cm 3 Vc=1.105.09.010********⨯⨯⨯⨯⨯- （2-4） =2.14cm 3参考同类产品，触头形状为正方体，长a=18mm ，宽b=18mm一个触头的磨损厚度计算公式如h c =abV c 2 （2-5） =181822140⨯⨯ =3.3mm一个触头的厚度 h=(1.6—2)h c 取h=1.6h c ≈5.3mm2.3.4 主触头参数的确定查表可知主触头超程： γ1=（2.4-4.5）mm 取γ1=3mm主触头开距： β1=（4-11）mm 取β1=7mm为保证长期工作的可靠性，触头的初压力取得比较大，对于接触器等控制电器的触头为了减少触头磨损保证接触可靠，单位额定电流的初压力范围是：F/I=(0.04—0.1)N/A 取F/I=0.08N/A ，即可得触头初压力: F 0=I N (F/I)=100×0.08=8N触头终压力按下式计算： F Z =(1.15—1.5)F 0 取F Z =1.25F 0=10N2.4 触头温升及动热稳定性验算2.4.1 计算主触头接触电阻m jj P K R )102.0(=（2-6） =()10102.060⨯=58.8μΩ式中 R j ----接触电阻（μΩ）;F ----接触压力（N ） 取F zm-----系数，面接触 取m=1;K j ----系数查资料 取K j =602.4.2 验算主触头温升值触桥周长：P=2×(2+20)=4.4cm极限允许温度：θ=1300C触桥发热温升：t 1=PS K I a T 20)1(θρω+（2-7） =4.04.4108100)1300015.01(107426⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯--=59.40C<900C符合绝缘耐热等级要求主触头的截面积为：S=ab=12×10=1.2cm 2周长为：P=2(a+b)=2(12+10)=4.4cm查表取导热系数λ=3.26w/cm 0C ，电阻系数ρ0=2.0×10-6Ω·cm由触头接触电阻和电流线集中所引起的发热温升其计算公式如下：t 2=022282λρλI R PS K I R j T j ⨯+⨯ （2-8） =6226426100.226.38100)108.58(2.14.410826.32100108.58----⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =2.5+0.6639=3.16930C触头接触处总温升计算公式如下t= t 1+ t 2=59.4+3.1693 （2-9）=62.57<900C温升合格 2.4.3触桥的热稳定性当主动触桥通过产品技术条件规定的短时过载电流时，其温度应不超过材料的短时允许发热温度，由JB245.5-1985 查得其热稳定电流I=8I N =800A.U j =R j I=58.8×800×10-6=0.047V查表得,开始融化时的电压降U JS =0.37V因为 U j <U JS所以不会融焊,热稳定性合格。
2.4.4计算主动触头及触桥的质量与触头初压力的比值主触头及触桥的质量与触头初压力的比值应小于或接近103kg/N ，以减少触头的震动。
主动触头体积计算公式:Vz=πr 2h=3.14×R 2×h=3.14×7.52×4=706.5mm 3 （2-10）主动触头质量计算公式:Mz=0.7065×10.1=7.14g （2-11）其体积为：(暂取触桥长度为5cm,则取其一半为2.5cm)Vq=2.5×0.2×1.6=0.8cm 3 （2-12）查表取黄铜ρ=8.5g/cm 3固其质量为:m=8.5×0.8=6.8g总质量为:M=7.14+6.8=13.94g初压力为:F 0=I N (F/I)=100×0.08=8N得M/F 比值:M/F=(13.94×10-3)/(2×8)=0.871kg/N <103kg/N所以振动小，满足要求。