課題五 接觸器

低壓開(kāi)關(guān)、主令電器等電器，都是依靠外力直接操作來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)電路的，屬于非自動(dòng)切換電器。在電力拖動(dòng)中，廣泛應(yīng)用一種自動(dòng)切換電器——接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)控制，圖2-20所示為幾款常用的交流接觸器的外形。

接觸器實(shí)際上是一種通用性很強(qiáng)的電磁式電器，它可以頻繁地接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷髦麟娐芳按笕萘靠刂凭€路，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電阻爐和照明器具等電力負(fù)載。具有遠(yuǎn)距離自動(dòng)操作和欠壓、失壓自動(dòng)釋放保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)，在電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

接觸器根據(jù)其主觸點(diǎn)通過(guò)電流的種類不同，分為交流接觸器和直流接觸器兩大類，本書僅介紹交流接觸器。

一、交流接觸器的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

1. 交流接觸器的結(jié)構(gòu)

CJ10-20型交流接觸器的結(jié)構(gòu)如圖2-21（a）所示。

由圖2-21（a）可見(jiàn)，交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置和輔助部件等組成。

1）電磁系統(tǒng)

交流接觸器電磁系統(tǒng)主要由線圈、靜鐵芯和動(dòng)鐵芯（銜鐵）3部分組成。實(shí)際工作時(shí)，交流接觸器利用電磁系統(tǒng)中線圈的通電或斷電，使靜鐵芯吸合或釋放銜鐵，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)閉合或分?jǐn)啵瑥亩鴮?shí)現(xiàn)電路的接通或斷開(kāi)。

2）觸點(diǎn)系統(tǒng)

交流接觸器的觸點(diǎn)按通斷能力可分為主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。

主觸點(diǎn)用以通斷電流較大的主電路，一般由3對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)組成。

輔助觸點(diǎn)用以通斷電流較小的控制線路，一般由兩對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)和兩對(duì)常閉觸點(diǎn)組成，它們是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈通電時(shí)，常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)隨后閉合，中間有一個(gè)很短的時(shí)間差。當(dāng)線圈斷電后，常開(kāi)觸點(diǎn)先恢復(fù)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)隨后恢復(fù)閉合，中間也存在一個(gè)很短的時(shí)間差。這個(gè)時(shí)間差雖短，但對(duì)分析線路的控制原理卻很重要。

交流接觸器的觸點(diǎn)由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。

交流接觸器的觸點(diǎn)按結(jié)構(gòu)形式可分為橋式觸點(diǎn)和指式觸點(diǎn)兩種，如圖2-3所示。在觸點(diǎn)上裝有壓力彈簧片，用以減小接觸電阻以及消除開(kāi)始接觸時(shí)產(chǎn)生的有害振動(dòng)。

3）滅弧裝置

滅弧裝置的作用是熄滅觸點(diǎn)閉合、分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧，以減輕對(duì)觸點(diǎn)的灼傷，保證可靠地分?jǐn)嚯娐贰＝涣鹘佑|器常采用的滅弧裝置有雙斷口結(jié)構(gòu)的電動(dòng)力滅弧裝置、縱縫滅弧裝置和柵片滅弧裝置。該部分內(nèi)容已在前文進(jìn)行過(guò)介紹，此處不再贅述。

4）輔助部件

交流接觸器的輔助部件有反作用彈簧、緩沖彈簧、觸點(diǎn)壓力彈簧片、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及底座、接線柱等。

2. 交流接觸器的工作原理

當(dāng)接觸器的線圈通電后，線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠大的電磁吸力，克服反作用彈簧的反作用力將銜鐵吸合，銜鐵通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔助常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)，三對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)和輔助常開(kāi)觸點(diǎn)隨后閉合。

當(dāng)接觸器線圈斷電或電壓顯著下降時(shí)，由于鐵芯的電磁吸力消失或過(guò)小，銜鐵在反作用彈簧力的作用下復(fù)位，并帶動(dòng)各觸點(diǎn)恢復(fù)到初始狀態(tài)。

注意

常用的CJ20等系列交流接觸器在85%～105%倍的額定電壓下，能保證可靠吸合。電壓過(guò)高，磁路趨于飽和，線圈電流會(huì)顯著增大；電壓過(guò)低，電磁吸力不足，銜鐵吸合不上，線圈電流會(huì)達(dá)到額定電流的十幾倍。因此，電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成線圈過(guò)熱而燒毀。

3. 交流接觸器的符號(hào)

交流接觸器圖形及文字符號(hào)如圖2-22所示。

4. 接觸器的主要技術(shù)參數(shù)

1）額定電壓

接觸器銘牌上標(biāo)注的額定電壓是指主觸點(diǎn)的額定電壓。常用的額定電壓等級(jí)如表2-28所示。

2）額定電流

接觸器銘牌上標(biāo)注的額定電流是指主觸點(diǎn)的額定電流。常用的額定電流等級(jí)如表2-28所示。

3）吸引線圈的額定電壓

交流接觸器有36V、127V、220V和380V等等級(jí)；直流接觸器有24V、48V、220V和440V等等級(jí)。

4）機(jī)械壽命和電氣壽命

接觸器的機(jī)械壽命一般可達(dá)數(shù)百萬(wàn)次以至一千萬(wàn)次；電氣壽命一般是機(jī)械壽命的5%～20%。

5）線圈消耗功率

可分為啟動(dòng)功率和吸持功率。值得注意的是，對(duì)于直流接觸器，兩者相等；對(duì)于交流接觸器，一般啟動(dòng)功率約為吸持功率的5～8倍。

6）額定操作頻率

接觸器的額定操作頻率是指每小時(shí)允許的操作次數(shù)，一般為300次/h、600次/h、1200次/h。

7）動(dòng)作值

是指接觸器的吸合電壓和釋放電壓。通常規(guī)定接觸器的吸合電壓大于線圈額定電壓的85%，釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。

二、交流接觸器的型號(hào)及含義

交流接觸器的型號(hào)及含義如下：

目前，電力系統(tǒng)常用的交流接觸器主要有CJ10、CJ12、CJ20、CJX1和CJX2等國(guó)產(chǎn)系列，引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)技術(shù)的有，德國(guó)BBC公司的B系列，德國(guó)SIEMENS公司的3TB系列，法國(guó)TE公司的LC1、LC2系列等。這里以CJ20系列交流接觸器為例進(jìn)行介紹。

CJ20系列交流接觸器是在20世紀(jì)80年代初統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理，體積小，重量輕，易于維修保養(yǎng)，具有較高的機(jī)械壽命。主要適用于交流50Hz、電壓660V及以下（部分產(chǎn)品可用于1140V）、電流在630A及以下的電力線路中，供遠(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯娐芬约邦l繁啟動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)之用。CJ20系列交流接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)如表2-29所示。

三、接觸器的選用

1. 選擇接觸器的類型

根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載性質(zhì)選擇接觸器的類型。通常交流負(fù)載選用交流接觸器，直流負(fù)載選用直流接觸器。如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，而直流負(fù)載容量較小時(shí)，也可用交流接觸器控制直流負(fù)載，但觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)適當(dāng)選大一些。

交流接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1、AC2、AC3和AC4。一類交流接觸器對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象是無(wú)感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止；三類交流接觸器的典型用途是籠型異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和運(yùn)行中分?jǐn)啵凰念惤涣鹘佑|器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。

2. 選擇接觸器主觸點(diǎn)額定電壓

接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)大于或等于所控制線路的額定電壓。

3. 選擇接觸器主觸點(diǎn)額定電流

接觸器主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的額定電流。控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中，K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取1～1.4；

PN——被控制電動(dòng)機(jī)的額定功率，kW；

UN——被控制電動(dòng)機(jī)的額定電壓，V；

IC——接觸器主觸點(diǎn)電流，A。

接觸器若使用在頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)及正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，應(yīng)將接觸器主觸點(diǎn)的額定電流降低一個(gè)等級(jí)使用。

4. 選擇接觸器吸引線圈的額定電壓

當(dāng)控制線路簡(jiǎn)單、使用電器較少時(shí)，可直接選用380V或220V的電壓。若線路較復(fù)雜、使用電器的個(gè)數(shù)超過(guò)5個(gè)時(shí)，可選用36V或110V電壓的線圈，以保證安全。

5. 選擇接觸器觸點(diǎn)的數(shù)量和種類

接觸器的觸點(diǎn)數(shù)量和種類應(yīng)滿足控制線路的要求。

四、接觸器的安裝與使用

1. 安裝前的檢查

（1）檢查接觸器銘牌與線圈的技術(shù)數(shù)據(jù)（如額定電壓與電流、操作頻率等）是否與實(shí)際使用的儀器相符。

（2）檢查接觸器外觀，應(yīng)無(wú)機(jī)械損傷；用手推動(dòng)接觸器可動(dòng)部分時(shí)，接觸器應(yīng)動(dòng)作靈活，無(wú)卡阻現(xiàn)象；滅弧罩應(yīng)完整無(wú)損，固定牢固。

（3）將鐵芯極面上防銹油脂或粘在極面上的鐵垢用煤油擦凈，以免多次使用后銜鐵被粘住，造成斷電后不能釋放。

（4）測(cè)量接觸器的線圈電阻和絕緣電阻。

2. 接觸器的安裝

（1）交流接觸器一般應(yīng)安裝在垂直面上，傾斜度不得超過(guò)5°；若有散熱孔，則應(yīng)將有孔的一面放在垂直方向上，以利散熱，并按規(guī)定留有適當(dāng)?shù)娘w弧空間，以免飛弧燒壞相鄰電器。

（2）安裝和接線時(shí)，注意不要將零件掉入接觸器內(nèi)部。安裝孔的螺釘應(yīng)裝有彈簧墊圈和平墊圈，并擰緊螺釘以防振動(dòng)松脫。

（3）安裝完畢，檢查接線正確無(wú)誤后，在主觸點(diǎn)不帶電的情況下操作幾次，然后測(cè)量產(chǎn)品的動(dòng)作值和釋放值，所測(cè)數(shù)值應(yīng)符合產(chǎn)品的規(guī)定要求。

五、接觸器的常見(jiàn)故障及處理方法

接觸器常見(jiàn)故障及處理方法見(jiàn)表2-30。