下面就谈谈吸力特性和反力特性。
电磁系统既然是一种依靠电磁吸力使衔铁产生机械位移而输出机械功的电工装置，驱动衔铁运动的电磁吸力Fx和衔铁的机械行程δ自然就是它的基本参数，这两个参数在一定条件下呈现的关系Ff=f（δ）也就成了电磁系统的基本特征。这个特征表征了电磁系统带动负载的吸引能力，所以习惯上被称为吸力特性。上面是对直动式电磁系统而言，如果是转动式电磁系统，吸力特性就以M=f(a)表示，它是衔铁受到的电磁转矩与衔铁角位移之间的关系。
电磁系统的衔铁在运动过程中要克服机械负载的作用力做功。可以说，电磁系统的主要任务就是克服这种反作用力。因此，机械负载性质的反作用力Ff与衔铁行程δ之间的关系Ff=δ—反力特性，与吸力特性实质上是矛盾的统一。更何况对一般的电磁系统来说，衔铁的吸合主要靠电磁吸力，其释放和复合则主要靠反作用力。因此，将反力特性作为电磁系统的基本特性来处理，既有必要，也很恰当。
为了保证电磁系统能可靠地工作，在衔铁的吸合过程中，在动作电流或电压下的吸力特性通常应高于反力特性；反之，在衔铁的释放过程中，反力特性应高于在释放电流或电压下的吸力特性,或零电流及零电压下剩磁产生的吸力特性。
4.4 电磁系统设计
计算电磁系统反力：
(1)按主触头参数确定衔铁释放位置的工作气隙值（衔铁行程）。 主触头系统 开距为：β1=7mm; 超程为：γ1=3mm 则主触头行程为：β1+γ1=7+3=10mm 即衔铁行程为： δ=10mm
(2)确定衔铁释放位置的初始反力及释放弹簧力。
确定初始反力（按衔铁释放终了时，衔铁与停挡相碰撞的弹回距离，应小于接触器常闭辅助触头的超程（磨损后），来确定初始反力。
主触头弹簧初压力定为16N,终压力为20N,超程为δch =3mm，三对主触头 初压力产生的反力： Ffcc=3×16N=48N, 终压力产生的反力： Ffzc=3×20N=60N
确定辅助触头的超程为：2mm,初压力为：1.1×2=2.2N, 终压力为： F=1.32×2=2.64N
18
故Ffcb=2×2.2=4.4N Ffcb=2 ×2.64=5.28N
考虑常闭辅助触头磨损为0.74mm计及一定裕度，取允许弹回距离 δy=0.6mm,取弹性恢复系数e=0.14,初始反力计算公式如下：
e2[(Ffcc?Ffzc)? Ffcb=
?ch??Ffzh?]2?y?y (4-1)
?1?e2??y310?5.28?]2?0.60.6
101?0.142?0.60.142?[(48?60)?=
=13.8N 释放弹簧力：
(a)释放位置弹簧力=初始反力+常闭触头终压力
Ffcs=FCS + Ffzb=13.8+5.28=19.08N （4-2）
(b)吸合位置的弹簧力：参考现有产品，取释放弹簧钢度C=0.5N/mm
FfxFfcs+c×δ=19.08+0.5×10=24.08N （4-3）
(3)按主触头参数及衔铁释放位置的工作气隙值和初始反力等数据做反力 特性 曲线[Fff（Ff=f（Ff=f（δ））]如下;
吸合位置电磁铁反力:Fb=Ffx+ Ffzb=24.08+60=84.08N 释放位置电磁铁反力:Ff=Ffzs=19.08N
图4-1 反力特性曲线 Ff为反力特性; Ff1为释放弹簧反力特性; Ff2为主触头弹簧反力特性; Ff3为衔铁等运动部分的重力
4.5 电磁系统的结构形式的确定
19
电磁系统结构形式很多，可按不同方式来分类。按磁系统型式可分为U型、E型、盘式和螺管式等。按衔铁运动方式分为旋转式和直动式。等等。交流电磁系统的结构型式，对于小容量多采用直动式，直动式电磁系统 常用的可分为六类，分别为：单U型、双U型、单E型、双E型、T型、螺管式。从理论上讲，单U型比双E型的吸力特性陡峭，与反力特性的配合单U型好些，本次接触器设计要求容量不大，考虑结构力求简单经济性好等因素，选择单U型直动式电磁铁。 选择交流电磁铁结构形式，要按吸力特性与反力特性的配合关系来选择结构形式，此外，直动式电磁铁具有工艺简单的优点，转动式电磁铁具有杠杆比（电磁吸力力臂与反力力臂之比）可调的优点，装甲螺管式适用于卡行程，U形和E形直动式则适用于较短行程，当反力特性较平坦且衔铁打开位置的反力较大时，则应选用双U形或双E形或装甲螺管形。 (1)U型电磁铁：
优点：去磁气隙设在静铁心底部，不受极面磨损影响，使用寿命较长，体积小材料利用率高。
缺点：线圈固定不方便，去磁可靠性较差。 (2)E型电磁铁：
优点：线圈安装在中柱上，有利于固定和保护线圈，去磁气隙在中柱上，去磁可靠。
缺点：去磁气隙受极面影响，使用寿命不易提高，碰撞应力较大，不利于机械寿命提高。
(3)“双”（U或E）型电磁铁：
由于有附加螺管力，所以磁铁初始吸力较大，且吸力特性较平坦。 (4)“单”（U或E）型电磁铁： 无附加螺管，故吸力特性比较陡峭。
分析：由前所设计中绘制反力特性曲线较陡峭，故在本设计中采用单（U或E）型电磁铁，再由以上比较，U型更利于寿命提高，而E型会因极面磨损去磁气隙不断减小而影响，电磁铁的寿命。但U型固定不方便，故采用两个浅串联并固定成一整体式。E型可采用在中柱底部增加一个非磁性垫片，产生固定去磁气隙，从而使寿命不受极面磨损影响，单U或单E型都适于吸力特性较陡峭的情况，在本设计中通过计算机优化设计，比较单U及单E型电磁铁，考虑到本次接触器设计要求容量不大，结构力求简单经济性好等因素，选择单U型直动式电磁铁。
20
4.6 电磁铁的设计和计算
主要技术参数: 主触头参数: (1)开距 β1=7mm (2)超程 γ1=3mm (3)初压力 F01=8N (4)终压力 Fz1=10N (5)触头数 n1=6 辅助触头参数: (1)开距 β2=4mm (2)超程 γ2=2mm (3)初压力 F02=1.1N (4)终压力 Fz2=1.32N
(5)触头数 常闭触头n2=4 ;常开触头n3=4 释放弹簧参数:
(1)初始弹簧力 Fs0= Ffcs=19.08N (2)弹簧钢度 0.5N/mm 线圈电压及允许电压波动范围: (1)线圈额定电压 UN=220v (2)电压允许波动范围 0.85*UN=187v 线圈耐热等级和允许温升: (1)耐热等级 B级 (2)允许温升 70oC 工作制形式：长期工作制
4.7 交流电磁铁反力特性计算
电磁铁工作气隙值计算；
(1)衔铁释放位置 δa=β1+γ1=3+7=10mm (2)常闭辅助触头刚分开位置 δb=δa-γ2=10-2=8mm (3)常开主触头刚接触位置 δc=γ1=3mm
(4)常开辅助触头刚接触位置 δd=γ2=2mm
21