任万滨, 王天阳, 张 旭

(哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

“电器理论基础”课程是电气工程及自动化专业的专业必修课程。课程中的电磁机构理论是电器理论范畴的主要组成部分，涉及的电磁-力-运动的综合理论与电器产品的设计与性能分析关系紧密，一直是本门课程的教学重点[1～2]。然而，其中的机电能量转换理论理解难度较大，这也是教学中的难点。虽然现有的CAE仿真分析技术可以将动态过程中的磁场变化以及机构运动过程模拟复现[3～4]，但与真实电磁机构的行为表现还存在一定差异，而且以计算分析的方式让学生深入体会机构参数对于动态特性的影响效果并不理想。由此，本文以电磁继电器为典型示范对象，创新地开发了一种用于电器电磁机构动态特性模拟分析的实验系统，该系统可模拟电磁机构吸合动作过程，并可实时监测线圈电流、触点电压(电流)、触点压力等参数变化过程。另外，实验系统具有设计型实验教学的特点，可满足学生深入研究电器电磁机构调整参数(包括线圈激励、磁间隙、触点开距、触点超行程)对动态特性的影响。

1 电器电磁机构的动态特性

电器电磁结构相对简单，一般可分为电磁系统、触簧系统、传动和复原机构三部分，如图1的电磁继电器所示。其中，电磁系统，即感应机构，由软磁材料制成的铁芯、轭铁和衔铁构成的磁路系统和线圈组装而成；接触系统，即执行机构，由不同形式的触点簧片或用作触点的接触片以一定的绝缘方式组装而成；……