接触器是用于远距离频繁地接通和分断交直流主电路和大容量控制电路的电器,其主要控制对象是电动机,也可以控制其他电力负载,如电热器、照明灯、电焊机、电容器组等。 接触器的触头系统可以用电磁铁、压缩空气或液体压力等驱动,因而它可分为电磁接触器、气动接触器、液压接触器等。随着电真空技术和电子器件的发展,真空接触器和电子式接触器也逐渐为工业所采用。 接触器按工作电压种类可分为交流接触器和直流接触器,前者品种尤为繁多。 交流接触器的分类: 按主触头控制电路的种类分交流和直流; 按主触头极数分单极、二极、三极、四极、五极; 按灭弧介质分空气式和真空式; 按励磁线圈断电时的主触头位置分常开、常闭和兼有常开及常闭; 按结构形式分直动式、转动式和杠杆传动式: 按励磁线圈电压种类分直流和交流; 按有无触头分有触点式和无触点式。主要技术参数 ⑴额定工作电压Un 它是规定条件下能保证电器正常工作的电压,它与产品的通断能力关系很大。通常,{zd0}工作电压即额定绝缘电压,并据此确定电器的电气间隙和爬电距离。一台接触器常规定数个额定工作电压,同时列出相应的额定工作电流(或控制功率)。当额定工作电压为380V时,额定工作电流可近似地认为等于额定控制功率(KW)的二倍。 根据我国的标准,额定电压应在下述标准数系中选取: 直流:12、24、36、48、60、72、110、125、220、250、440V; 交流:24、36、42、48、127、220、380、660、1140V。 ⑵额定工作电流In 它是由电器的工作条件,如工作电压、操作频率、使用类别、外壳防护形式、触头寿命等所决定的电流值,它一般为6.3～3150A。 ⑶使用类别与通断条件 机械工业部标准JB2455-85《低压接触器》,对低压接触器的使用类别及通断能力有一定的要求。 ⑷寿命 接触器的寿命包括机械寿命和电寿命。接触器的机械寿命以其在需要维修或更换机械零件前所能承受的无载操作循环次数来表示。推荐的机械寿命操作次数为:0.001、0.003、0.01、0.03、0.1、0.3、0.6、1、3、10百万次。接触器的电寿命以在规定的使用条件下,无需修理或更换零件的负载操作次数来表示。除非另有规定,对于AC-3使用类别的电寿命次数,应不少于相应机械寿命的1/20,且产品技术条件应规定此标准。 ⑸操作频率和额定工作制 操作频率是指接触器每小时的允许操作次数,它分为九级,即每小时操作1、3、12、30、120、300、600、1200、3000次。操作频率直接影响到接触器的电寿命和灭弧室的工作条件,也将影响到交流励磁线圈的温升。 接触器的额定工作制有8小时工作制、不间断工作制、短时工作制及断续周期工作制等四种。短时工作制的触头通电时间有10、30、60、90min四种。断续周期工作制由三个参数—通过电流值、操作频率和负载系数来说明。负载系数也称通电持续率,它是通电时间与整个周期之比,一般以百分数表示。其标准值有:15%、25%、40%、60%。 ⑹与短路保护电器(SCPD)的协调配合 SCPD的种类有断路器和熔断器,它们应安装在接触器的电源侧,其短路分断能力应不少于安装点的预期短路电流。在接触器的正常工作电流范围内SCPD应不动作,在发生短路时应及时可靠地动作,切除故障电流。 接触器主要由电磁系统、触头和灭弧系统、辅助触头、支架和外壳等部分组成。 ⑴主触头 接触器的主触头有双断点桥式触头和单断点指形触头两种形式。前者的优点是具有两个有效的灭弧区域,灭弧效果好。通常,额定电压在380V及以下、额定电流在20A及以下的小容量交流接触器,利用电流自然过零时两断口的近阴极效应即可熄灭电弧。额定电流为20～80A的交流接触器,在加装引弧片或利用回路电动力吹弧的条件下,再有双断口以配合,就能有效地灭弧,但为可靠起见,有时还需加装栅片或隔板。若额定电流大于80A,交流接触器的主触头虽是双断口的,其灭弧定必须加装灭弧栅片或采用其他灭弧室。通常,双断口触头开距较小,结构较紧凑,体积又小,同时还不用软连接,故有利于提高接触的机械寿命。然而,双断口触头参数调节不便,闭合时一般无滚滑运动,不能qc触头表面的氧化物,故触头需用银或银基合金材料制造,成本较高。单断口指形触头在闭合过程中有滚滑运动,易于qc表面的氧化物,保证接触可靠,故触头可用铜或铜基合金材料制造,成本较低。但触头的滚滑运动会增大触头的机械磨损。由于只有一个断口,触头的开距要比双断口的大,故体积也较大,同时动触头需通过软连接外接,以致机械寿命受到限制。 ⑵灭弧装置 接触器的灭弧装置有下列几种: ①利用触头回路产生的电动力拉长电弧,使之与陶土灭弧罩接触,为其冷却而熄灭。这种灭弧罩是最简单的灭弧装置,它适用于小容量的交流接触器。 ②栅片灭弧室 它主要用于交流接触器,利用电流自然过零时的近阴极效应和栅片的冷却作用熄弧。栅片一般由钢板冲制,它对电弧有吸引作用,故喷弧距离小,过电压低。但栅片会吸收电弧能量,所以其温度较高,对提高操作频率不利。 ③串联磁吹灭弧 它主要用于直流接触器和重任务交流接触器。电弧在磁吹线圈产生的电动力作用下迅速进入灭弧室,为其室壁冷却而熄灭。灭弧室多由陶土制成,并有宽缝、窄缝、横隔板及迷宫式多种形式。由于电弧的热电离气体易于逸出灭弧室,故热量易扩散,可用于操作频率较高处。但这种灭弧方式喷弧距离大、声光效应大、过电压也较高。熄灭交流电弧时,由于灭弧罩两侧的钢质夹板和吹弧线圈中的铁心内存在铁损,会使磁吹磁通与电流不同相,以致断开时可能发生电弧反吹现象。 为了防止电弧或电离气体自灭弧室喷出后,通过其他带电元件造成放电或短路,灭弧室外应有一定的对地距离,而且与相邻电器间也有一定的间隔。 ⑶防剩磁气隙 当切断接触器的励磁线圈电路后,为防止因剩磁过大使衔铁不释放,在磁路中要人为地设置一防剩磁非工作气隙,以削弱剩磁。对于直流电磁系统,多在衔铁上设置一些铜质非磁性薄垫片。对于交流电磁系统,其小容量者多采用E型电磁铁,故可令其中极端面略低于两旁极端面,以此形成防剩磁非工作气隙;至于大容量者多采用U型电磁铁,故只能在其铁心底部设置一个防剩磁非工作气隙。 ⑷辅助触头 辅助触头是接触器的重要组成部件之一,其工作的可靠性直接影响到接触器乃至整个控制系统的性能。因此,它多采用透明的密封结构,并做成具有2常开和2常闭或3常开和3常闭触头的形式,但根据需要常开和常闭触头数还可以调整。辅助触头的工作电压为交流380V及以下、直流220V及以下,其额定电流一般为5A及以下。它是作为一个独立组件安装在底座或支架上。提高接触器寿命的主要措施 接触器是重要的低压电器元件,其寿命的长短是质量评价和主要指标之一,故采取一些措施提高寿命很重要。 吸力特性与反力特性的合理配合可以提高接触器的寿命。接触器的动作电压为85%~110%Un。 触头闭合和铁心吸合时使触头产生的一次和二次跳动,可能导致触头熔焊及增大其电侵蚀。为了减小触头跳动时间,应适当减小触头的质量和运动速度,并适当增大触头初接触力。为了减小和防止触头的第二次弹跳(此时因起动电流大,危害性更严重),除借吸力特性与反力特性的良好配合以减小碰撞能量外,还需给电磁系统加装缓冲装置以吸收衔铁等的动能。 对于转动式结构,适当地改变衔铁支臂与触头支臂间的杠杆比,可改变触头的接触压力和闭合速度,从而改善触头的弹跳情况。 交流铁心的分磁环在机械上是一个薄弱环节。当衔铁与铁心碰撞时,分磁环悬伸于铁心外部分的根部及转角处应力{zd0},常易断裂。当前普遍采用的工艺是将分磁环紧嵌于静铁心磁极端部的槽内,并在其四周以胶粘剂粘牢,以增大机械强度。 为了提高接触器的机械寿命,还可适当增大极面面积,以减小碰撞应力。交流铁心的极面和直流铁心的棱角部分,还可通过硬化处理以延长使用寿命。凡转动部分合理地选用运动副,如采用摩擦系数小而耐磨性强的塑料-塑料或塑料-金属构成运动副,或在热逆性塑料中添加少量的二硫化钼或者石墨等,以制造轴承或导轨,对降低摩擦系数和提高耐磨性能,都很有效。接触器的选用与故障分析 选择接触器时,应根据其所控制负载的工作属轻任务、一般任务还是重任务,电动机或其他负载的功率和操作情况等,选择接触器的电流等级。再根据控制回路电源情况选择接触器的线圈参数,并根据使用环境选择一般的或特殊规格的产品。 接触器常见故障有: ①通电后不能合闸或不能wq合闸,原因是线圈电压等级不对或电压不足,运动部件卡位,触头超程过大及触头弹簧和释放弹簧反力过大等; ②吸合过程过于缓慢,其原因在于动、静铁心气隙过大,反作用过大,线圈电压不足等; ③噪声过大或发生振动,其原因是分磁环断裂,线圈电压不足,铁心板面有污垢和锈斑等; ④线圈损坏或烧毁,原因在于线圈内部断线或匝间短路、线圈在过压或欠压运行等; ⑤线圈断电后铁心不释放,其原因有剩磁太大,反作用力太小,板面有粘性油脂,运动部件卡位等; ⑥触头温升过高及发生熔焊,其原因是负载电流过大,超程太小,触头压力过小及分断能力不足,触头接触面有金属
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