交流接觸器介紹

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接觸器是一種用於頻繁地接通或切斷帶有負載的主電路的自動控制電器。按照接觸器主觸頭通過電流的種類，可分為交流接觸器和直流接觸器。

　　接觸器主要由電磁系統、觸頭系統、滅弧裝置等部分組成，見圖8。

圖8 接觸器
1-主觸頭（三對） 2-動鐵心 3-線圈 4-靜鐵心 5-輔助觸頭

　　1）電磁系統

電磁系統作用是操作觸頭閉合與分斷，包括線圈、動鐵心和靜鐵心。線圈一般採用電壓線圈通入單相交流電，為了減少交變磁場在鐵心中產生的渦流與磁滯損耗， 防止鐵心過熱，一般用硅鋼片疊鉚而製成鐵心。交流接觸器的線圈電壓為額定電壓的85%~105%時能夠正常工作，電壓過低或過高都會造成線圈過熱而損壞。
由於交流電磁鐵吸力是脈動的，當電磁吸力小於作用在動鐵心上的彈簧力時，動鐵心將從靜鐵心閉合處分開，使鐵心釋放；當電磁吸力大於彈簧力時， 動鐵心又被吸合。電源電壓變化一個週期，電磁鐵吸合兩次，對於頻率為50Hz的交流電源，1s內電磁鐵將吸合100次，由此造成動鐵心劇烈振動並產生噪 聲，降低了電磁鐵的使用壽命。
消除動鐵心振動的方法是在電磁鐵鐵心端面上開一小槽，並在小槽內嵌入銅質短路環，見圖9。加入短路環後，線 圈內形成兩個大小相近、相位相差90°的兩相磁通F1和F2。兩相磁通產生的合成電磁力在電磁鐵通電期間始終不為零且大於彈簧反力，使鐵心牢牢吸合，消除 了動鐵心的振動和噪聲。

圖9 交流電磁鐵短路環作用
1-動鐵心 2-靜鐵心 3-線圈 4-短路環

　　2）觸頭系統

交流接觸器的觸頭通常用紫銅製成。觸頭在動鐵心帶動下起分斷和閉合電路的作用。接觸器的觸頭系統分為主觸頭和輔助觸頭，主觸頭用以通斷電流較大的主電路，一般由三對常開觸頭組成，體積較大。輔助觸頭用以通斷小電流的控制電路有常開、常閉兩種，體積較小。
輔助觸頭一般採用點接觸橋式結構，而主觸頭則採用面接觸橋式和線接觸指式結構。觸頭結構見圖10。

圖10 交流接觸器觸頭結構
a)點接觸橋式 b)面接觸橋式 c)線接觸指式

3）滅弧裝置

接觸器觸頭在分離瞬間，因動觸頭與靜觸頭之間的間隙很小，電路電壓幾乎全部降落在觸點之間，在觸點間形成了很強的電場。在強電場作用下，金屬內部的自由 電子就從陰極逸出並向陽極加速運動，在電場中高速運動的自由電子就會撞擊氣隙間的中性氣體分子並使之分離為正離子和電子，分離出的電子在強電場作用下也向 陽極移動又去撞擊其他中性分子，從而形成撞擊電離。撞擊分離出的正離子則向陰極運動並撞擊陰極而使陰極溫度升高，當陰極的溫度升高到3000°C以上時， 更多電子將會從陰極逸出參與撞擊電離。並引發觸點間的原子以極高速度作不規則運動並相互撞擊，使原子也產生電離，形成熱電離。撞擊電離與熱電離共同作用的 結果是在觸點間形成熾熱的電子流，即電弧。
電弧一方面燒灼觸點，降低了電器的壽命和可靠性，另一方面延長了觸點分斷時間，嚴重時還會產生故障，因此必須滅弧。
圖11所示是滅弧柵的滅弧原理，滅弧柵片3由許多鍍銅薄鋼片組成，片間距離約為2~3mm，安放在觸點上方的滅弧室內。當電弧產生時，電弧周圍產生磁場， 導磁鋼片將電弧吸入柵片中，柵片將電弧分割成若干個短電弧，當交流電壓過零時電弧自動熄滅。由於相鄰柵片間絕緣強度為150V~250V，電源電壓不足於 維持150V~250V這一柵間電壓，所以電弧很難重燃。

圖11 滅弧柵的滅弧原理
1-滅弧柵片 2-觸頭 3-電弧

　 　圖12是橋式結構雙斷點觸頭，即在一個回路中有兩個產生和斷開電弧的間隙。當觸頭打開時，在兩斷口處均產生電弧，根據右手定則，電弧電流在兩電弧之間就 會產生圖示“Ä”方向的磁場。根據左手定則，兩斷口處的電弧都會受到一個指向外側的力F，在F力作用下，電弧向外運動並拉長並迅速穿越外側的冷卻介質導致 電弧快速熄滅。雙斷點滅弧效果較弱，常用於小容量低壓電器。

圖12 雙斷點滅弧原理
1-靜觸頭 2-動觸頭

　　圖13是RC阻容吸收式滅弧器，當電氣控制線路中的感性負載如接觸器、異步電動機等通斷轉換時，會產生強烈的脈衝導致電弧，接在感性負載處的RC吸收電路通過吸收瞬態脈衝能量抑制電弧。

圖13 RC滅弧器
a)交流接觸器線圈並接RC滅弧器 b)三相交流異步電動機並接RC滅弧器

2. 交流接觸器工作原理

　 　圖14所示交流接觸器是根據電磁原理工作的，當電磁線圈5通電後產生磁場，使靜鐵心6產生電磁吸力吸引動鐵心4向下運動，使常開主觸頭1（一般三對）閉 合，同時常閉輔助觸頭2（一般兩對）斷開，常開輔助觸頭3（一般兩對）閉合。當線圈斷電時，電磁力消失，動觸頭在彈簧8作用下向上復位，各觸頭復原（即三 對主觸頭斷開、兩對常閉輔助觸頭閉合、兩對常開輔助觸頭斷開）。

　　接觸器在機床電器原理圖中常按各部件作用分別畫到各條控制支路中，接觸器各部件圖形符號見圖15，文字標注型式為：
K M
１ ２

１ 接觸器文字符號
２ 接觸器的區分數字

圖15 接觸器各部件圖形文字符號
a)接觸器線圈 b)主觸頭 c)常閉輔助觸頭 d)常開輔助觸頭

　　1）CJ系列
CJ系列交流接觸器常見有CJ12、CJ20、CJ28、CJ38和CJ40等。其中CJ12系列適用於交流50Hz電氣控制線路中，作交流電動機頻繁 起動、停止和反接等，CJ20系列適用於交流50Hz或60Hz電氣控制線路中與適當的熱繼電器組合成電動機起動器，CJ28系列適用於交流50Hz或 60Hz電氣控制線路供遠距離頻繁起動和控制電動機用，並可與與適當的熱繼電器組成電磁起動器，CJ38系列和CJ40系列適用於交流50Hz或60Hz 電氣控制線路中閉合和斷開電路，並與適當的熱過載繼電器或電子式保護裝置組合成電動機起動器。CJ系列標注型式為：
C J ?nbsp; - ?nbsp; / ?
１ ２ ３ ４ ５
１ C是接觸器代號；
２ J代表交流；
３ 設計代號；
４ 接觸器額定電流；
５ 觸頭數量。
　　2）3T系列
3T系列有3TB、3TF兩個種類。3TB系列交流接觸器適用於交流50Hz或60Hz，電壓至660V，電流至630A的電氣控制線路中，可供遠距離 頻繁起動和控制電動機用，也可用於閉合和斷開電容負載、照明負載、電阻負載和部分直流負載；3TF系列交流接觸器適用於交流50Hz或60Hz，額定電壓 至1000V，額定電流至400A的電氣控制線路中，可供遠距離頻繁接通和分斷電路用，並可與過載斷電器組成電磁起動器，保護可能發生的過負載電氣控制線 路。
　　3）B系列
B系列是引進德國原BBC公司全套製造技術生產的交流接觸器，適用於交 流50Hz或60Hz，額定電壓至660V，額定電流至475A的電氣控制線路中，可供遠距離閉合和斷開電氣控制線路或頻繁地控制電動機用，常與T系列熱 斷電器組成電磁起動器並且具有過載和斷相保護作用。

　　1）額定電壓
接觸器銘牌上的額定電壓是指主觸頭額定電壓，即保證接觸器主觸頭正常工作的電壓值。
　　2）額定電流
接觸器銘牌上的額定電流是指主觸頭額定電流。有5、10、20、40、60、100和150A等，額定電流應大於或等於被控電氣控制線路的額定電流。
　　3）吸引線圈額定電壓
交流吸引線圈的額定電壓有36V、127V、220V和380V四種。考慮電網波動，接觸器線圈允許在電壓等於85%~105%額定值下長期接通。
　　4）壽命
機械壽命是指接觸器在不需修理條件下所能承受的無負載操作次數，一般接觸器機械壽命為600~1000萬次。電壽命是指接觸器的主觸頭在額定負載條件下允許的極限操作次數，一般電壽命為15~300萬次。
　　5）額定操作頻率
指接觸器每小時接通的次數。一般交流接觸器操作頻率最高為600次/h。

　　1）接觸器類型選擇
應根據電路中負載電流的種類選擇接觸器類型，交流負載選用交流接觸器，直流負載選用直流接觸器。直流負載容量較小時，可用交流接觸器替代直流接觸器，但應選用觸頭額定電流較大的交流接觸器。
　　2）額定電壓選擇
接觸器的額定電壓應不低於負載電路的電壓。
　　3）額定電流選擇
接觸器額定電流應不低於被控制電路的額定電流。對於電動機負載：

式中，IN—接觸器額定電流（A），IC—接觸器主觸頭電流(A)，PN—電動機額定功率(W)，UN—電動機額定電壓(V)，K—係數，一般取1~1.4。
　　4）吸引線圈額定電壓
吸引線圈額定電壓等於所接控制電路電壓，電氣控制線路比較簡單且所用接觸器較少時，可直接選用380V或220V；電氣控制線路較為複雜時，為了保證安全，一般選用較低的110V、127V。

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