常用低壓電器----接觸器

一、接觸器的結構和工作原理

接觸器是一種能頻繁連接和切斷長距離電氣設備主電路等大空間電路的自動控制電器。它分成直流和交流兩類。

主要由電磁機構、觸摸系統和滅弧裝置組成。

接觸器

1．電磁機構

電磁機構包括磁鐵線圈和鐵芯，鐵芯由靜態鐵芯和移動鐵芯(即電樞)組成，鐵芯的活動部分與可控電路的觸點系統相連。通過線圈中的勵磁信號，鐵心會產生磁場，然后吸引電樞，帶動觸點系統斷開或連接可控電路。斷電釋放。

內部構造

常見的磁路構造

a)主要用于直流電磁機構。

b)它是一種沿軸旋轉的合拍式鐵芯，主要用于具有大接觸容量的交流電磁機構。

c)接觸器和繼電器主要用于交流接觸器和繼電器。

交流電磁機構的鐵芯由硅鋼板鉚接，具有磁滯和渦流損耗。由于鐵芯和線圈都很熱，鐵芯和線圈之間有一個框架。鐵芯和線圈通常又短又胖，有利于各自的熱排放。

直流電磁機構的鐵芯由全鋼或工程純鐵制成，無磁滯和渦流損失。線圈是熱的，鐵芯不是熱的。因此，線圈直接接觸鐵芯，并通過鐵芯排出熱量。鐵芯和線圈通常是薄而高的。

2．電磁機構的吸力特點

磁鐵線圈通電后，鐵芯吸引銜鐵的力，稱為電磁吸力。電磁吸力的計算公式為

式中Φ為空氣隙里的磁通，可近似當作與鐵芯的磁通相同，單位是韋伯（Wb）；S為空氣隙的有效面積，單位是米2（m2）；F為電磁吸力，單位是牛頓（N）。

直流電磁機構的勵磁電流是穩定不變的直流，其磁動勢也是穩定不變的。但隨著銜鐵的吸合，空氣隙縮小，吸合后空氣隙將消退，磁路的磁阻明顯減小，因此磁通要增大。由F關系式可知，吸合后的磁場力要比吸合前大很多。

交流電磁機構的勵磁電流是交變的，它所產生的磁場也是交變的，因而磁場力的大小也是交變的。設空氣隙處的磁通為

把它帶入F關系式中，可得交流電磁機構的電磁吸力為：

電磁吸力的最高值

交流電磁機構的電磁吸力是脈沖的，電磁吸力的瞬時值曲線如左圖，其均值為

下圖為吸力與空氣隙的關系曲線。在交流鐵芯線圈、變壓器及交流電機中，有一個共同的另加電壓公式：

因而，另加電壓一定的條件下，交流磁路中主磁通的最高值基本不變。因而，交流電磁鐵在吸合銜鐵的過程中，電磁吸力的均值隨空氣隙的變化較小。又由于主磁通等于磁動勢與磁阻比例，而吸合環節中磁路的磁阻明顯減小，可知隨著空氣隙的減小，磁動勢必定減小，因此交流電磁機構吸合后的勵磁電流要比吸合前明顯減小。換句話說，交流電磁鐵吸合前勵磁電流要比吸合后的勵磁電流大很多。因而，交流電磁鐵在工作時銜鐵和鐵芯之間一定要吸合好，不然，線圈時會因長期根據較大的電流而過熱燒毀。

其中曲線3為彈簧的軸力特性曲線。不管交流或直流電磁機構，當吸力>軸力時，電磁機構吸合，不然釋放。

3.觸頭系統與滅弧方式

（1）觸頭系統

觸頭系統由主觸頭和輔助觸頭構成。主觸頭接在控制對象的主回路中（經常串在低壓斷路器以后）控制其通斷，輔助觸頭一般容量較小，用于切換控制電路。每對觸頭均由靜觸頭和動觸頭共同組成，動觸頭與電磁機構的銜鐵相接，當接觸器的磁鐵線圈得電時，銜鐵推動動觸頭動作，使接觸器的常開觸頭閉合，常閉觸頭斷掉。

觸頭有點觸碰、面接觸、線接觸三種，接觸面越多則通電電流越多。觸頭材料有銅和銀，銀質觸頭更好。

為了清除觸頭在接觸時的震動，減小回路電阻，在觸頭上配有觸碰扭簧，該扭簧在觸頭剛合閉時產生較小的壓力，合閉后壓力增大。

（2）電孤的產生與滅弧

當一個較大電流的電路突然斷電時，如觸頭間的電壓超過一定數值，觸頭間氣體在強電場的作用下會產生水解放電現象，在觸頭空隙產生大量帶電粒子，產生熾熱的電子流，被稱作電孤。電孤隨著高溫、高燒和強光，可能造成電路不能正常斷開、燒毀觸頭、引起火災等其它事故，因此對轉換較大電流的觸頭系統必須采用滅弧對策。

常用的滅弧裝置有：滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。主要用于滅掉觸頭在分斷電流的瞬間聲響觸頭間產生的電孤，以防止電孤的高溫燒毀觸頭或出現其他事故。

直流接觸器工作原理與交流接觸器基本一致，結構類型也由電磁機構、主觸頭、輔助觸頭、滅弧裝置等組成，但在鐵芯構造、線圈形狀、觸頭形狀和數量、滅弧方式等方面也各有不同。

接觸器型號表明

如CJ12T-250，該型號的意義為CJ12T系列交流接觸器，額定電壓250A，主觸頭為三極。

CZ0-100/20為CZ0系列直流接觸器，額定電壓100A，雙極動合主觸頭。

交流接觸器外形圖

原理圖及電氣符號

二、接觸器的主要性能參數

1．額定電流

接觸器銘牌上額定電流是指主觸頭的額定工作電壓，其級別有：

直流接觸器：220V，440V，660V。

交流接觸器：220V，380V，500V，660V，1140V。

2．額定電壓

接觸器銘牌上額定電壓是指在正常運轉條件下主觸頭中允許根據的長期工作電流，一般按下面級別制造：

直流接觸器：25A，40A，60A，100A，150A，250，400A，600A。

交流接觸器：10，15，25，40，60，100，150，250，400，600A。

3．線圈的額定電流其級別

直流線圈：24V，48V，220V。

交流線圈：36V，127V，220V，380V。

4．動作值

是指接觸器的吸合電壓與釋放電壓。部頒標準要求接觸器在額定電流85%以上時，應可靠吸合。釋放電壓不高于線圈額定電流的70%。

5．接通與分斷能力

指接觸器的主觸頭在規定的條件下能可靠地接通和分斷的電流值，而不應該發生熔焊，飛弧和太過損壞等。

6．機械壽命和電氣壽命

接觸器是頻繁操作電器，應有較長的機械壽命和電器壽命。目前有些接觸器的機械壽命已達一千萬次以上；電氣壽命是機械壽命的5%～20%。

7．操作頻率

是指每小時接通的次數。交流接觸器最大為600次/h；直流接觸器能高達1200次/h。

三、接觸器的采用

接觸器的采用

交流負載應使用交流接觸器，直流負載應用直流接觸器；假如控制系統中主要是交流電機，而直流電機或直流負載的容積較為小時，也可以選用交流接觸器進行控制，但觸頭的額定電壓應選大點。

接觸器主觸頭的額定電流：其值應大于或等于負荷回路的額定電流。

接觸器主觸頭的額定電壓：按指南或說明書上要求的使用類型應用接觸器時，接觸器主觸頭的額定電壓應等于或稍超過具體負荷額定電壓。在實際使用中還應考慮環境因素的影響，如柜里安裝或高溫條件時盡可能增大接觸器額定電壓。

接觸器吸引線圈的電壓一般從人身和設備安全角度考慮，該電壓值能選低一些；但當控制線路比較簡單，用電不多時，為了節省變壓器，則采用220V、380V。