接觸器的分類
總分類
按觸頭的驅動方式分為電磁接觸器、氣動接觸器、液壓接觸器等。
按電真空技術和電子器件的發展,有真空接觸器和電子式接觸器。
接觸器按工作電壓種類可分為交流接觸器和直流接觸器。
交流接觸器的分類
按主觸頭控制電路的種類分交流和直流;
按主觸頭極數分單極、二極、三極、四極、五極;
按滅弧介質分空氣式和真空式;
按勵磁線圈斷電時的主觸頭位置分常開、常閉和兼有常開及常閉;
按結構形式分直動式、轉動式和槓桿傳動式:
按勵磁線圈電壓種類分直流和交流;
按有無觸頭分有觸點式和無觸點式。
主要技術參數
⑴額定工作電壓Un
它是規定條件下能保證電器正常工作的電壓,它與產品的通斷能力關係很大。通常,最大工作電壓即額定絕緣電壓,並據此確定電器的電氣間隙和爬電距離。一台接觸器常規定數個額定工作電壓,同時列出相應的額定工作電流(或控制功率)。當額定工作電壓為380V時,額定工作電流可近似地認為等於額定控制功率(KW)的二倍。
根據我國的標準,額定電壓應在下述標準數系中選取:
直流:12、24、36、48、60、72、110、125、220、250、440V;
交流:24、36、42、48、127、220、380、660、1140V。
它是由電器的工作條件,如工作電壓、操作頻率、使用類別、外殼防護形式、觸頭壽命等所決定的電流值,它一般為6.3～3150A。
⑶使用類別與通斷條件機械工業部標準JB2455-85《低壓接觸器》,對低壓接觸器的使用類別及通斷能力有一定的要求。
⑷壽命接觸器的壽命包括機械壽命和電壽命。接觸器的機械壽命以其在需要維修或更換機械零件前所能承受的無載操作循環次數來表示。推薦的機械壽命操作次數為:0.001、0.003、0.01、0.03、0.1、0.3、0.6、1、3、10百萬次。接觸器的電壽命以在規定的使用條件下,無需修理或更換零件的負載操作次數來表示。除非另有規定,對於AC-3使用類別的電壽命次數,應不少於相應機械壽命的1/20,且產品技術條件應規定此標準。
⑸操作頻率和額定工作制操作頻率是指接觸器每小時的允許操作次數,它分為九級,即每小時操作1、3、12、30、120、300、600、1200、3000次。操作頻率直接影響到接觸器的電壽命和滅弧室的工作條件,也將影響到交流勵磁線圈的溫升。
接觸器的額定工作制有8小時工作制、不間斷工作制、短時工作制及斷續周期工作制等四種。短時工作制的觸頭通電時間有10、30、60、90min四種。斷續周期工作制由三個參數—通過電流值、操作頻率和負載係數來說明。負載係數也稱通電持續率,它是通電時間與整個周期之比,一般以百分數表示。其標準值有:15%、25%、40%、60%。
SCPD的種類有斷路器和熔斷器,它們應安裝在接觸器的電源側,其短路分斷能力應不少於安裝點的預期短路電流。在接觸器的正常工作電流範圍內SCPD應不動作,在發生短路時應及時可靠地動作,切除故障電流。
結構分析
接觸器主要由電磁系統、觸頭和滅弧系統、輔助觸頭、支架和外殼等部分組成。
⑴主觸頭
接觸器的主觸頭有雙斷點橋式觸頭和單斷點指形觸頭兩種形式。前者的優點是具有兩個有效的滅弧區域,滅弧效果好。通常,額定電壓在380V及以下、額定電流在20A及以下的小容量交流接觸器,利用電流自然過零時兩斷口的近陰極效應即可熄滅電弧。額定電流為20～80A的交流接觸器,在加裝引弧片或利用迴路電動力吹弧的條件下,再有雙斷口以配合,就能有效地滅弧,但為可靠起見,有時還需加裝柵片或隔板。若額定電流大於80A,交流接觸器的主觸頭雖是雙斷口的,其滅弧定必須加裝滅弧柵片或採用其他滅弧室。通常,雙斷口觸頭開距較小,結構較緊湊,體積又小,同時還不用軟連線,故有利於提高接觸的機械壽命。然而,雙斷口觸頭參數調節不便,閉合時一般無滾滑運動,不能清除觸頭表面的氧化物,故觸頭需用銀或銀基合金材料製造,成本較高。單斷口指形觸頭在閉合過程中有滾滑運動,易於清除表面的氧化物,保證接觸可靠,故觸頭可用銅或銅基合金材料製造,成本較低。但觸頭的滾滑運動會增大觸頭的機械磨損。由於只有一個斷口,觸頭的開距要比雙斷口的大,故體積也較大,同時動觸頭需通過軟連線外接,以致機械壽命受到限制。
接觸器的滅弧裝置有下列幾種:
①利用觸頭迴路產生的電動力拉長電弧,使之與陶土滅弧罩接觸,為其冷卻而熄滅。這種滅弧罩是最簡單的滅弧裝置,它適用於小容量的交流接觸器。
②柵片滅弧室 它主要用於交流接觸器,利用電流自然過零時的近陰極效應和柵片的冷卻作用熄弧。柵片一般由鋼板沖制,它對電弧有吸引作用,故噴弧距離小,過電壓低。但柵片會吸收電弧能量,所以其溫度較高,對提高操作頻率不利。
③串聯磁吹滅弧 它主要用於直流接觸器和重任務交流接觸器。電弧在磁吹線圈產生的電動力作用下迅速進入滅弧室,為其室壁冷卻而熄滅。滅弧室多由陶土製成,並有寬縫、窄縫、橫隔板及迷宮式多種形式。由於電弧的熱電離氣體易於逸出滅弧室,故熱量易擴散,可用於操作頻率較高處。但這種滅弧方式噴弧距離大、聲光效應大、過電壓也較高。熄滅交流電弧時,由於滅弧罩兩側的鋼質夾板和吹弧線圈中的鐵心記憶體在鐵損,會使磁吹磁通與電流不同相,以致斷開時可能發生電弧反吹現象。
為了防止電弧或電離氣體自滅弧室噴出後,通過其他帶電元件造成放電或短路,滅弧室外應有一定的對地距離,而且與相鄰電器間也有一定的間隔。
當切斷接觸器的勵磁線圈電路後,為防止因剩磁過大使銜鐵不釋放,在磁路中要人為地設定一防剩磁非工作氣隙,以削弱剩磁。對於直流電磁系統,多在銜鐵上設定一些銅質非磁性薄墊片。對於交流電磁系統,其小容量者多採用E型電磁鐵,故可令其中極端面略低於兩旁極端面,以此形成防剩磁非工作氣隙;至於大容量者多採用U型電磁鐵,故只能在其鐵心底部設定一個防剩磁非工作氣隙。
⑷輔助觸頭輔助觸頭是接觸器的重要組成部件之一,其工作的可靠性直接影響到接觸器乃至整個控制系統的性能。因此,它多採用透明的密封結構,並做成具有2常開和2常閉或3常開和3常閉觸頭的形式,但根據需要常開和常閉觸頭數還可以調整。輔助觸頭的工作電壓為交流380V及以下、直流220V及以下,其額定電流一般為5A及以下。它是作為一個獨立組件安裝在底座或支架上。
提高接觸器壽命的主要措施
接觸器是重要的低壓電器元件,其壽命的長短是質量評價和主要指標之一,故採取一些措施提高壽命很重要。
吸力特性與反力特性的合理配合可以提高接觸器的壽命。接觸器的動作電壓為85%~110%Un。
觸頭閉合和鐵心吸合時使觸頭產生的一次和二次跳動,可能導致觸頭熔焊及增大其電侵蝕。為了減小觸頭跳動時間,應適當減小觸頭的質量和運動速度,並適當增大觸頭初接觸力。為了減小和防止觸頭的第二次彈跳(此時因起動電流大,危害性更嚴重),除借吸力特性與反力特性的良好配合以減小碰撞能量外,還需給電磁系統加裝緩衝裝置以吸收銜鐵等的動能。
對於轉動式結構,適當地改變銜鐵支臂與觸頭支臂間的槓桿比,可改變觸頭的接觸壓力和閉合速度,從而改善觸頭的彈跳情況。
交流鐵心的分磁環在機械上是一個薄弱環節。當銜鐵與鐵心碰撞時,分磁環懸伸於鐵心外部分的根部及轉角處應力最大,常易斷裂。當前普遍採用的工藝是將分磁環緊嵌於靜鐵心磁極端部的槽內,並在其四周以膠粘劑粘牢,以增大機械強度。
為了提高接觸器的機械壽命,還可適當增大極面面積,以減小碰撞應力。交流鐵心的極面和直流鐵心的稜角部分,還可通過硬化處理以延長使用壽命。凡轉動部分合理地選用運動副,如採用摩擦係數小而耐磨性強的塑膠-塑膠或塑膠-金屬構成運動副,或在熱逆性塑膠中添加少量的二硫化鉬或者石墨等,以製造軸承或導軌,對降低摩擦係數和提高耐磨性能,都很有效。
接觸器的選用與故障分析
接觸器的選擇
選擇接觸器時,應根據其所控制負載的工作屬輕任務、一般任務還是重任務,電動機或其他負載的功率和操作情況等,選擇接觸器的電流等級。再根據控制迴路電源情況選擇接觸器的線圈參數,並根據使用環境選擇一般的或特殊規格的產品。
接觸器常見故障有:
①通電後不能合閘或不能完全合閘,原因是線圈電壓等級不對或電壓不足,運動部件卡位,觸頭超程過大及觸頭彈簧和釋放彈簧反力過大等;
②吸合過程過於緩慢,其原因在於動、靜鐵心氣隙過大,反作用過大,線圈電壓不足等;
③噪聲過大或發生振動,其原因是分磁環斷裂,線圈電壓不足,鐵心板面有污垢和銹斑等;
④線圈損壞或燒毀,原因在於線圈內部斷線或匝間短路、線圈在過壓或欠壓運行等;
⑤線圈斷電後鐵心不釋放,其原因有剩磁太大,反作用力太小,板面有粘性油脂,運動部件卡位等;
⑥觸頭溫升過高及發生熔焊,其原因是負載電流過大,超程太小,觸頭壓力過小及分斷能力不足,觸頭接觸面有金屬顆粒凸起或異物,閉合過程中振動過於激烈或發生多次振動等。
