熔断器、变压器与交流接触器识别选用（下）

三、交流接触器

　　接触器是一种用于频繁地接通或切断带有负载的主电路的自动控制电器。按照接触器主触头通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。

1.  交流接触器结构

　　接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置等部分组成，见图8。

图8 接触器
1-主触头（三对） 2-动铁心  3-线圈  4-静铁心  5-辅助触头

　　1）电磁系统
　　电磁系统作用是操作触头闭合与分断，包括线圈、动铁心和静铁心。线圈一般采用电压线圈通入单相交流电，为了减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗，防止铁心过热，一般用硅钢片叠铆而制成铁心。交流接触器的线圈电压为额定电压的85%~105%时能够正常工作，电压过低或过高都会造成线圈过热而损坏。
　　由于交流电磁铁吸力是脉动的，当电磁吸力小于作用在动铁心上的弹簧力时，动铁心将从静铁心闭合处分开，使铁心释放；当电磁吸力大于弹簧力时，动铁心又被吸合。电源电压变化一个周期，电磁铁吸合两次，对于频率为50Hz的交流电源，1s内电磁铁将吸合100次，由此造成动铁心剧烈振动并产生噪声，降低了电磁铁的使用寿命。
　　消除动铁心振动的方法是在电磁铁铁心端面上开一小槽，并在小槽内嵌入铜质短路环，见图9。加入短路环后，线圈内形成两个大小相近、相位相差90°的两相磁通F1和F2。两相磁通产生的合成电磁力在电磁铁通电期间始终不为零且大于弹簧反力，使铁心牢牢吸合，消除了动铁心的振动和噪声。

图9 交流电磁铁短路环作用
1-动铁心  2-静铁心  3-线圈  4-短路环

　　2）触头系统
　　交流接触器的触头通常用紫铜制成。触头在动铁心带动下起分断和闭合电路的作用。接触器的触头系统分为主触头和辅助触头，主触头用以通断电流较大的主电路，一般由三对常开触头组成，体积较大。辅助触头用以通断小电流的控制电路有常开、常闭两种，体积较小。
辅助触头一般采用点接触桥式结构，而主触头则采用面接触桥式和线接触指式结构。触头结构见图10。

图10 交流接触器触头结构
a)点接触桥式  b)面接触桥式  c)线接触指式

　　 3）灭弧装置
　　接触器触头在分离瞬间，因动触头与静触头之间的间隙很小，电路电压几乎全部降落在触点之间，在触点间形成了很强的电场。在强电场作用下，金属内部的自由电子就从阴极逸出并向阳极加速运动，在电场中高速运动的自由电子就会撞击气隙间的中性气体分子并使之分离为正离子和电子，分离出的电子在强电场作用下也向阳极移动又去撞击其他中性分子，从而形成撞击电离。撞击分离出的正离子则向阴极运动并撞击阴极而使阴极温度升高，当阴极的温度升高到3000°C以上时，更多电子将会从阴极逸出参与撞击电离。并引发触点间的原子以极高速度作不规则运动并相互撞击，使原子也产生电离，形成热电离。撞击电离与热电离共同作用的结果是在触点间形成炽热的电子流，即电弧。
电弧一方面烧灼触点，降低了电器的寿命和可靠性，另一方面延长了触点分断时间，严重时还会产生故障，因此必须灭弧。
　　 图11所示是灭弧栅的灭弧原理，灭弧栅片3由许多镀铜薄钢片组成，片间距离约为2~3mm，安放在触点上方的灭弧室内。当电弧产生时，电弧周围产生磁场，导磁钢片将电弧吸入栅片中，栅片将电弧分割成若干个短电弧，当交流电压过零时电弧自动熄灭。由于相邻栅片间绝缘强度为150V~250V，电源电压不足于维持150V~250V这一栅间电压，所以电弧很难重燃。

图11 灭弧栅的灭弧原理
1-灭弧栅片  2-触头  3-电弧

　　图12是桥式结构双断点触头，即在一个回路中有两个产生和断开电弧的间隙。当触头打开时，在两断口处均产生电弧，根据右手定则，电弧电流在两电弧之间就会产生图示“Ä”方向的磁场。根据左手定则，两断口处的电弧都会受到一个指向外侧的力F，在F力作用下，电弧向外运动并拉长并迅速穿越外侧的冷却介质导致电弧快速熄灭。双断点灭弧效果较弱，常用于小容量低压电器。

图12 双断点灭弧原理
1-静触头  2-动触头

　　图13是RC阻容吸收式灭弧器，当电气控制线路中的感性负载如接触器、异步电动机等通断转换时，会产生强烈的脉冲导致电弧，接在感性负载处的RC吸收电路通过吸收瞬态脉冲能量抑制电弧。

图13 RC灭弧器
a)交流接触器线圈并接RC灭弧器  b)三相交流异步电动机并接RC灭弧器

2.  交流接触器工作原理

　　图14所示交流接触器是根据电磁原理工作的，当电磁线圈5通电后产生磁场，使静铁心6产生电磁吸力吸引动铁心4向下运动，使常开主触头1（一般三对）闭合，同时常闭辅助触头2（一般两对）断开，常开辅助触头3（一般两对）闭合。当线圈断电时，电磁力消失，动触头在弹簧8作用下向上复位，各触头复原（即三对主触头断开、两对常闭辅助触头闭合、两对常开辅助触头断开）。

　　接触器在机床电器原理图中常按各部件作用分别画到各条控制支路中，接触器各部件图形符号见图15，文字标注型式为：
　　　　　　　　K   M   
　　　　　　　　①  ②

　　①  接触器文字符号
　　②  接触器的区分数字

图15 接触器各部件图形文字符号
a)接触器线圈  b)主触头  c)常闭辅助触头  d)常开辅助触头

3.  交流接触器系列

　　1）CJ系列
　　CJ系列交流接触器常见有CJ12、CJ20、CJ28、CJ38和CJ40等。其中CJ12系列适用于交流50Hz电气控制线路中，作交流电动机频繁起动、停止和反接等，CJ20系列适用于交流50Hz或60Hz电气控制线路中与适当的热继电器组合成电动机起动器，CJ28系列适用于交流50Hz或60Hz电气控制线路供远距离频繁起动和控制电动机用，并可与与适当的热继电器组成电磁起动器，CJ38系列和CJ40系列适用于交流50Hz或60Hz电气控制线路中闭合和断开电路，并与适当的热过载继电器或电子式保护装置组合成电动机起动器。CJ系列标注型式为：
　　　　　　　　　　C    J    €    –    €    /    €
　　　　　　　　　　①   ②   ③       ④        ⑤
　　①    C是接触器代号；
　　②    J代表交流；
　　③   设计代号；
　　④   接触器额定电流；
　　⑤   触头数量。
　　2）3T系列
　　3T系列有3TB、3TF两个种类。3TB系列交流接触器适用于交流50Hz或60Hz，电压至660V，电流至630A的电气控制线路中，可供远距离频繁起动和控制电动机用，也可用于闭合和断开电容负载、照明负载、电阻负载和部分直流负载；3TF系列交流接触器适用于交流50Hz或60Hz，额定电压至1000V，额定电流至400A的电气控制线路中，可供远距离频繁接通和分断电路用，并可与过载断电器组成电磁起动器，保护可能发生的过负载电气控制线路。
　　3）B系列
　　B系列是引进德国原BBC公司全套制造技术生产的交流接触器，适用于交流50Hz或60Hz，额定电压至660V，额定电流至475A的电气控制线路中，可供远距离闭合和断开电气控制线路或频繁地控制电动机用，常与T系列热断电器组成电磁起动器并且具有过载和断相保护作用。

4.  交流接触器主要技术参数

　　1）额定电压
　　接触器铭牌上的额定电压是指主触头额定电压，即保证接触器主触头正常工作的电压值。
　　2）额定电流
　　接触器铭牌上的额定电流是指主触头额定电流。有5、10、20、40、60、100和150A等，额定电流应大于或等于被控电气控制线路的额定电流。
　　3）吸引线圈额定电压
　　交流吸引线圈的额定电压有36V、127V、220V和380V四种。考虑电网波动，接触器线圈允许在电压等于85%~105%额定值下长期接通。
　　4）寿命
　　机械寿命是指接触器在不需修理条件下所能承受的无负载操作次数，一般接触器机械寿命为600~1000万次。电寿命是指接触器的主触头在额定负载条件下允许的极限操作次数，一般电寿命为15~300万次。
　　5）额定操作频率
　　指接触器每小时接通的次数。一般交流接触器操作频率最高为600次/h。

5.  交流接触器选用

　　1）接触器类型选择
　　应根据电路中负载电流的种类选择接触器类型，交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。直流负载容量较小时，可用交流接触器替代直流接触器，但应选用触头额定电流较大的交流接触器。
　　2）额定电压选择
　　接触器的额定电压应不低于负载电路的电压。
　　3）额定电流选择
　　接触器额定电流应不低于被控制电路的额定电流。对于电动机负载：

　　式中，IN—接触器额定电流（A），IC—接触器主触头电流(A)，PN—电动机额定功率(W)，UN—电动机额定电压(V)，K—系数，一般取1~1.4。
　　4）吸引线圈额定电压
　　吸引线圈额定电压等于所接控制电路电压，电气控制线路比较简单且所用接触器较少时，可直接选用380V或220V；电气控制线路较为复杂时，为了保证安全，一般选用较低的110V、127V。
　 　
　　四、工作任务

　　根据熔断器、变压器与交流接触器外观及型号进行识别、查阅电气参数、写出电气参数报告（独立完成）
　　资讯：归纳整理相关听课笔记
　　决策：根据外观及标注规格作出判断
　　计划：1．根据规格型号查阅电器手册
      　　　  2．记录电气参数
　　　　　3．设计报告格式
　　实施：课余时间完成作业
　　检查：与实物或照片对照
　　评估：分小组评估