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交流接触器的结构、工作原理、选型及维护

更新时间:2023-05-05 点击量:1015

一、交流接触器的工作原理:


   电磁式接触器的工作原理:线圈通电后,在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合,带动触点机构动作,常闭触点打开,常开触点闭合,互锁或接通线路。
   线圈失电或线圈两端电压显著降低时,电磁吸力小于弹簧反力,使得衔铁释放,触点机构复位,断开线路或解除互锁。 交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来执行控制指令。
   主接点一般只有常开接点,而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点。小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。    


二、交流接触器的结构:


   交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁,电磁铁由两个"字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定,在上面套上线圈,称为静铁芯。
   为了使磁力稳定,铁芯的吸合面,加上短路环。交流接触器在失电后,依靠弹簧复位;另一半是活动铁芯,构造和固定铁芯一样,用以带动主接点和辅助接点的开断。
     静铁芯在下、动铁芯在上,电磁线圈在静铁芯上。当电磁线圈通电时,静、动铁芯即被吸合。触头系统包括一组三相主触头及两个常开,两个常闭辅助触头。
     主触头和动铁芯连在一起。主触头为双断口,用来接通主电路。辅助触头则接在控制回路中,以实现各种控制方式。灭弧装置一般为陶瓷制成的栅式灭弧罩,用来及时熄灭因断开大电流而产生的电弧。
交流接触器由以下四部分组成:
  (1)电磁机构 电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成,其作用是将电磁能转换成机械能,产生电磁吸力带动触点动作。
  (2)触点系统 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路,通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路,起电气联锁作用,故又称联锁触点,一般常开、常闭各两对。
  (3)灭弧装置 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置,对于小容量的接触器,常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器,采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。
  (4)其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。


如下图CJ10-20型交流接触器:

1一灭弧罩 2一触点压力弹簧片 3一主触点 4一反作用弹簧 5一线圈 6一短路环 7一静铁心 8一弹簧 9一动铁心 10一辅助常开触点 11一辅助常闭触点

4)其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。

三、接触器的符号和型号说明:

接触器的图形符号如下图所示,文字符号为KM。

2.接触器的型号说明:

 例如:CJl0Z-40为交流接触器,设计序号10,重任务型,额定电流40A主触点为3极。CJl2T-2503为改型后的交流接触器,设计序号12,额定电流250A3个主触点。


   我国生产的交流接触器常用的有CJl0,CJl2CJX1CJ20等系列及其派生系列产品,CJ0系列及其改型产品已逐步被CJ20CJX系列产品取代。
   上述系列产品一般具有三对常开主触点,常开、常闭辅助触点各两对。直流接触器常用的有CZ0系列,分单极和双极两大类,常开、常闭辅助触点各不超过两对。
   除以上常用系列外,我国近年来还引进了一些生产线,生产了一些满足IEC标准的交流接触器,下面作以简单介绍。
   CJl2B-S系列锁扣接触器用于交流50Hz,电压380V及以下、电流600A及以下的配电电路中,供远距离接通和分断电路用,并适宜于不频繁地起动和停止交流电动机。
   具有正常工作时吸引线圈不通电、无噪声等特点。其锁扣机构位于电磁系统的下方。锁扣机构靠吸引线圈通电,吸引线圈断电后靠锁扣机构保持在锁住位置。由于线圈不通电,不仅无电力损耗,而且消除了磁噪音。


四、交流接触器的分类:

交流接触器的种类很多,其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法,大致有以下几种:


     ①按主触点极数分 可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。单极接触器主要用于单相负荷,如照明负荷、焊机等,在电动机能耗制动中也可采用;双极接触器用于绕线式异步电机的转子回路中,起动时用于短接起动绕组;三极接触器用于三相负荷。
  例如在电动机的控制及其它场合,使用最为广泛;四极接触器主要用于三相四线制的照明线路,也可用来控制双回路电动机负载;五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机,以变换绕组接法。
     ②按灭弧介质分 可分为空气式接触器、真空式接触器等。依靠空气绝缘的接触器用于一般负载,而采用真空绝缘的接触器常用在煤矿、石油、化工企业及电压在660V1140V等一些特殊的场合。
  按有无触点分 可分为有触点接触器和无触点接触器。常见的接触器多为有触点接触器,而无触点接触器属于电子技术应用的产物,一般采用晶闸管作为回路的通断元件。
   由于可控硅导通时所需的触发电压很小,而且回路通断时无火花产生,因而可用于高操作频率的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。


五、交流接触器的基本参数:


   (1)额定电压  指主触点额定工作电压,应等于负载的额定电压。一只接触器常规定几个额定电压,同时列出相应的额定电流或控制功率。通常,最大工作电压即为额定电压。常用的额定电压值为220V380V660V等。
   (2)额定电流  接触器触点在额定工作条件下的电流值。380V三相电动机控制电路中,额定工作电流可近似等于控制功率的两倍。常用额定电流等级为5A10A20A40A60A100A150A250A400A600A
   (3)通断能力  可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值;最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。
   一般通断能力是额定电流的510倍。当然,这一数值与开断电路的电压等级有关,电压越高,通断能力越小。
   (4)动作值  可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前,缓慢增加吸合线圈两端的电压,接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后,缓慢降低吸合线圈的电压,接触器释放时的最大电压。
   一般规定,吸合电压不低于线圈额定电压的85%,释放电压不高于线圈额定电压的70%
   (5)吸引线圈额定电压  接触器正常工作时,吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上,而不是标于接触器外壳铭牌上,使用时应加以注意。
   (6)操作频率  接触器在吸合瞬间,吸引线圈需消耗比额定电流大57倍的电流,如果操作频率过高,则会使线圈严重发热,直接影响接触器的正常使用。
   为此,规定了接触器的允许操作频率,一般为每小时允许操作次数的最大值。
   (7)寿命  包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上,电气寿命约是机械寿命的5%20%。 


六、交流接触器的选择:

交流接触器的选用,应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤:


1选择接触器的类型:
   交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类,分别记为AC1 、AC2 AC3AC4。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷,如白炽灯、电阻炉等;
   二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止;
   三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断;四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。
2选择接触器的额定参数:
   根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。
    ①接触器的线圈电压,一般应低一些为好,这样对接触器的绝缘要求可以降低,使用时也较安全。但为了方便和减少设备,常按实际电网电压选取。
    ②电动机的操作频率不高,如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等,接触器额定电流大于负荷额定电流即可。接触器类型可选用CJl0、CJ20等。
    ③对重任务型电机,如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等,其平均操作频率超过100次/min,运行于起动、点动、正反向制动、反接制动等状态,可选用CJl0ZCJl2型的接触器。
   为了保证电寿命,可使接触器降容使用。选用时,接触器额定电流大于电机额定电流。
    ④对特重任务电机,如印刷机、镗床等,操作频率很高,可达600~12000次/h,经常运行于起动、反接制动、反向等状态,接触器大致可按电寿命及起动电流选用,接触器型号选CJl0ZCJl2等。
    ⑤交流回路中的电容器投入电网或从电网中切除时,接触器选择应考虑电容器的合闸冲击电流。一般地,接触器的额定电流可按电容器的额定电流的1.5倍选取,型号选CJ10CJ20等。
    ⑥用接触器对变压器进行控制时,应考虑浪涌电流的大小。例如交流电弧焊机、电阻焊机等,一般可按变压器额定电流的2倍选取接触器,型号选CJl0CJ20等。
    ⑦对于电热设备,如电阻炉、电热器等,负荷的冷态电阻较小,因此起动电流相应要大一些。选用接触器时可不用考虑(起动电流),直接按负荷额定电流选取。型号可选用CJl0CJ20等。
    ⑧由于气体放电灯起动电流大、起动时间长,对于照明设备的控制,可按额定电流1.1~1.4倍选取交流接触器,型号可选CJl0CJ20等。
    ⑨接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流,持续时间≤8h,且安装于敞开的控制板上,如果冷却条件较差,选用接触器时,接触器的额定电流按负荷额定电流的110%120%选取。
   对于长时间工作的电机,由于其氧化膜没有机会得到清除,使接触电阻增大,导致触点发热超过允许温升。实际选用时,可将接触器的额定电流减小30%使用。
   还要说明的一点是:由于市场竞争激烈,国内有些厂家为降低成本,已经在偷工减料,比如:在线圈的制作减小线径甚至少绕匝数,在触头上用不符合国标的材料或厚度和截面都不够。


这种情况不仅体现在接触器上,在其他如短路器等产品上也是如此。造成在实际使用中,标的是100A的接触器或短路器,其实际负载量只能在80A甚至更低,故障率很高。


   所以,现在有流行的说法是:用国产低端产品,要按其铭牌说明的额定容量打7折使用!


七、交流接触器的接法:


   一般三相接触器一共有8个点,三路输入,三路输出,还有是控制点两个。输出和输入是对应的,很容易能看出来。如果要加自锁的话,则还需要从输出点的一个端子将线接到控制点上面。
   要注意外加电源的电压是多少(220V380V),一般都标得有。并且注意接触点是常闭还是常开。如果有自锁控制,根据原理理一下线路就可以了。


八、交流接触器的运行维护 : 

⑴运行中检查项目:

     ①通过的负荷电流是否在接触器额定值之内;

   接触器的分合信号指示是否与电路状态相符;

   运行声音是否正常,有无因接触不良而发出放电声;

   电磁线圈有无过热现象,电磁铁的短路环有无异常。

   灭弧罩有无松动和损伤情况;

   辅助触点有无烧损情况;

   传动部分有无损伤;

   周围运行环境有无不利运行的因素,如振动过大、通风不良、尘埃过多等。

 ⑵维护:

  在电气设备进行维护工作时,应一并对接触器进行维护工作。

   外部维护:

   a.清扫外部灰尘;

   b.检查各紧固件是否松动,特别是导体连接部分,防止接触松动而发热;

   触点系统维护:

   a.检查动、静触点位置是否对正,三相是否同时闭合,如有问题应调节触点弹簧;

   b.检查触点磨损程度,磨损深度不得超过1mm,触点有烧损,开焊脱落时,须及时更换;轻微烧损时,一般不影响使用。清理触点时不允许使用砂纸,应使用整形锉;

   c.测量相间绝缘电阻,阻值不低于10MΩ

   d.检查辅助触点动作是否灵活,触点行程应符合规定值,检查触点有无松动脱落,发现问题时,应及时修理或更换。

   铁芯部分维护:

a.清扫灰尘,特别是运动部件及铁芯吸合接触面间;

   b.检查铁芯的紧固情况,铁芯松散会引起运行噪音加大;

  c.铁芯短路环有脱落或断裂要及时修复。

   电磁线圈维护:

   a.测量线圈绝缘电阻;

   b.线圈绝缘物有无变色、老化现象,线圈表面温度不应超过65°C

   c.检查线圈引线连接,如有开焊、烧损应及时修复。5)灭弧罩部分维护:

   a.检查灭弧罩是否破损;

   b.灭弧罩位置有无松脱和位置变化;

  c.清除灭弧罩缝隙内的金属颗粒及杂物。


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