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交直流接触器不能混用原因

日期:2020-03-31 20:39
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摘要:摘 要:本文系统阐述了交直流接触器的结构、工作原理、电气性能及使用环境,根据对它们不同的结构、原理、性能及使用环境之不同,从而得出在实际应用过程中不能混用之原因(在特殊情况下,交流接触器在应急时可以代用直流接触器,吸合时间不能超过 2 小时,因为交流线圈散热比直流差,这是由它们的结构不同决定的,真的要长时间使用*好在交流线圈中串一电阻,反过来直流却不能代用交流接触器 )。根据电路中的负载电流的种类选择。交流负载应选用交流接触器,直流负载应选用直流接触器,如果控制系统中主要是交流负载,直流电动机或直流负载的容量较小,也可都选用交流接触器来控制,但触点的额定电流应选得大一些。 关键词:交直流接触器的结构;原理及性能;不能混用之原因

接触器(英文:Contactor),指利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,以达到控制负载的电器。因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达 800 安培)电路的装置,所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载,并作为远距离控制装置。同时接触器还是一种自动化的控制电器,用于频繁接通(启动)、反接制动,反向,点动 或分断交、直流电路,它具有控制容量大,可远距离操作,配合继电器可以实现定时操作,联锁控制,各种定量控制和失压及欠压保护,并广泛应用于自动控制电路(如电动机,电热器、照明、电焊机、电容器组等)。

 

接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。这里主要介绍在实际运用中交直流接触器能否混用,如果不能混用是什么原因,通过以下的分析探讨便一目了然。

 

1 交流接触器的结构、工作原理及适用环境

 

交流接触器的结构一般由一副动静铁心,一个线圈,一副动静触点,加上框架构成。当线圈通电后,动铁心与静铁心吸合,带动动触点与静触点接触,达到接通电路的目的。交流接触器广泛用于电力传动系统中,作为频繁或分断带负荷电路的控制电器,交流接触器为电动操作,所以适合于远距离操作及自动控制系统。交流接触器不具有过电流保护功能,因此在线路中使用需要与带有过电流保护功能的电器配合使用。如配合熔断器、动空气断路器、热继电器等。交流接触器由电磁系统、触头系统、灭弧装置及机构附 

件组成。电磁系统包括电磁线圈和静、动铁芯。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。结构用来支撑、固定各工作部件,并起到电气绝缘的作用。当需要接通主电路时,先接通交流接触器的电磁线圈,电磁线圈通电后,产生磁力将动铁芯吸合,连在动铁芯上的动触头随之接通电路。当电磁线圈断电后,吸力消失,动铁芯由于弹簧的作用力而分离,触头随之切断电路。这种特性形成了交流接触器的失压保护功能。

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。 交流接触器的接点,由银钨合金制成,具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁,电磁铁由两个“山”字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定,在上面套上线圈,工作电压有多种供选择。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短。 20 安培以上的接触器加有灭弧罩,利用断开电路时产生的电磁力,快速拉断电弧,以保护接点。 交流接触器制作为一个整体,外形和性能也在不断提高,但是功能始终不变。无论技术的发展到什么程度,普通的交流接触器还是有其重要的地位。由于交流接触器具有可高频率的做电源开启与切断控制﹐较高操作频率甚至可达每小时 1200 次也没问题。同时交流接触器的使用寿命很长﹐机械寿命通常为数百万次至一千万次﹐电寿命一般则为数十万次至数百万次。所以在电气自动控制回路中得到广泛的应用。

交流接触器有一个铁心线圈吸引衔铁动作,还有三个主触点和若干辅助触点。主触点接在主电路中,对电动机起接通或断开电源的作用,线圈和辅助触点接在控制电路中,可按自锁或联锁的要求来联接,亦可起接通或断开控制电路某分支的作用。接触器还可起欠压保护作用。选用接触器时,应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量。目前实际应用中使用的*多的是电磁式交流接触器, 电磁式交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成。 电磁系统包括电磁线圈和铁心,是接触器的重要组成部分,依靠它带动触点的闭合与断开;触点系统:触点是接触器的执行部分,包括主触点和辅助触点。主触点的作用是接通和分断主回路,控制较大的电流,而辅助触点是在控制回路中,以满足各种控制方式的要求; 灭弧系统:灭弧装置用来保证触点断开电路时,产生的电弧可靠的熄灭,减少电弧对触点的损伤。为了迅速熄灭断开时的电弧,通常接触器都装有灭弧装置,一般采用半封式纵缝陶土灭弧罩,并配有强磁吹弧回路。 其它部分:有绝缘外壳、弹簧、短路环、传动机构等。 它的工作原理是,当接触器电磁线圈不通电时,弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压)时,电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心,带动主触点闭合,接通电路,辅助接点随之动作。 另一种相对使用较多的是交流真空接触器 ,真空接触器以真空为灭弧介质,其主触头密封在特制的真空灭弧管内。当操作线圈通电时,衔铁吸合,在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合;当操作线圈断电时,反力弹簧克服真空管自闭力使衔铁释放,触点断开。接触器分断电流时,触头间隙中会形成由金属蒸汽和其它带电粒子组成的真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘强度,且介质恢复速度很快,真空电弧在**次过零时就能熄灭,燃弧时间一般小于 10ms。 真空交流接触器具有分断能力强:分断电流可达额定电流 10 倍的特点。目前我国现有的交流接触器有电磁接触器、真空接触器和半导体接触器等。

 

2 直流接触器的结构、工作原理及适用环境

 

直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭,直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。选用直流接触器,首先要看应用线路的控制方式,接触器在线路中的功能,因为直流接触器的主触头有单双之分,

单触头接触器主要用于发电--电动系统,或其它独立变流系统,功能是:1 准备就绪,允许运行。 事故状态快速切断主电路。因此接触器的额定电流,额定电压,断弧能力,必须满足于系统要求。双触头接触器则用于:非独立供电系统;可逆系统等,同样注意额定电流,额定电压,断弧能力。*后是吸合线圈电压,要附和操作系统要求,再者吸合线圈较大时,要加 RC 吸收回路,以防自感电势击穿自身,或相关设备。直流接触器线圈的额定电压应视控制回路的情况而定。而一系列、同一容量等级的接触器,其线圈的额定电压有好几种,可以选线圈的额定电压和直流控制电路的电压一致。 直流接触器的线圈是加直流电压,交流接触器的线圈一般是加交流电压。有时为了提高接触器的较大操作频率,交流接触器也有采用直流线圈的。如果把直流电压的线圈加上交流电压,因阻挠太大,电流太小,则接触器往往不吸合。如果将交流电压的线圈加上直流电压,则因电阻太小,电流太大,会烧坏线圈。

直流接触器的工作原理如下:当接触器线圈通电后,线圈电流产生磁场,使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心,并带动触点动作:常闭触点断开,常开触点闭合,两者是联动的。当线圈断电时,电磁吸力消失,衔铁在释放弹簧的作用下释放,使触点复原:常开触点断开,常闭触点闭合。与交流接触器工作原理相同,不同之处在于交流接触器的吸引线圈由交流电源供电,直流接触器的吸引线圈由直流电源供电。

例如 MZJ 直流接触器主触头为桥式、双断点、银合金接点、直动式结构;螺管式电磁铁吸取线圈为串联双绕组结构。具有体积小、重量轻、功效低、吸力余量大、动作可靠等优点。 MZJ 直流接触器供远距离接通和断开额定电压至 48V,额定电流至 200A的直流电力线路之用,适宜于控制直流电动机的频繁起动、停止、换向及反接制动。广泛应用于工矿企业、机场、码头、车站、港口的电瓶车、叉车以及客运、货运汽车等。 

直流接触器还可用于 DDX-1 断相保护继电器、电压回路断相闭锁继电器 BXX-2 相序继电器 、直流绝缘监视继电器、消声、无声节电器、 微电脑、路灯光控开关 、电动机综合保护器、正反转控制继电器、小型电磁继电器 、转子一点接地继电器、转速信号装置、重合闸继电器、中间继电器、液位继电器、信号继电器 、小电流接地信号装置、消声、无声继电器、温度继电器、同步检查继电器、速度继电器、双位置继电器、 数字式时间继电器、数字频率继电器 、数显时间继电器 、数显计时仪、 闪烁继电器、闪光继电器、气体继电器、平衡继电器等领域。运用十分广泛。

 

3 交直流接触器不能混用之原因

 

通过以上对交直流接触器的结构及原理的分析,便能清晰地得出交直流接触器不能混用之原因主要有以下几个方面:

从结构上交流接触器的线圈匝数少,直流接触器的线圈匝数多,从线圈的体积可以区分了对于主电路电流过大的情况(Ie>250A)的情况下,接触器采用串联双绕组线圈,直流继电器的线圈的电抗大,电流小。如果说接上交流电是不会损坏的,时合时放。可是交流继电器的线圈的电抗小,电流就大了,如果说接上直流电就会损坏线圈。也就是说交流接触器用在直流电路中会通过很大的电流而被浇毁.而直流接触器用在交流电路中会因为通过较小的电流而不能正常工作。

因为交流接触器的线圈是一个电感.电感的感抗和频率成正比.交流接触器和直流接触器不能掉换使用。如果交流接触器用在直流电路中会因为电流过大而烧坏,因为交流电有感抗,直流电没有感抗,只有线圈的直流电阻。交流接触器线圈的电阻很小,直流接触器的电阻很大,用在交流电路中有交流感抗会使电流减小而不能正常工作。区别交流接触器的线圈圈数少,阻抗大,电流小,燥音大 直流接触器线圈圈数多、内阻大,电流相对大,但燥音小.

目前的交直流接触器都属于有触点的电磁机构,体积大,且有触点会产生火花和磨损,噪声也大。因此发展趋势就是从原理上改变其电磁机构,利用电力电子元件构成无触点的固态交直流接触器。已经有人开始从事这方面的工作,问题是要实现利用电力电子元件构成无触点的固态交直流接触器,目前还存在很多困难。比如:固态接触器保护问题(电力电子元件的过载能力目前远远不如电磁接触器)。此外,固态接触器的触点数相对较少,虽然可以扩充,但扩充后的体积、不同触点之间的相互干扰等方面的问题又出来了。 总之,交直流接触器的发展趋势是采用电力电子元件构成的固态接触器,采用固态接触器后,不仅可实现目前接触器的功能,还能进一步发展多功能(或智能)接触器,同时避免电磁式接触器的一系列缺点(触点易损坏,产生火花,维护工作量大)等。按照控制回路电源选择相应控制方式的接触器。例如直流电源选择直流操作的接触器,交流电源有不同电压等级等等。放电灯电路的启动电流是工作电流的 15 -20 倍,按照接触器接通能力的电流值选择接触器(要留有一定的余量)。

因为交流接触器是有线圈的,应用在交流回路中,接触器在交流作用下显示出的是一阻抗,即不仅有线圈电阻存在,并且还有电抗存在,虽然线圈的电阻值小,但线圈电抗较大,使其工作电流不会超过其额定电流值,接触器能正常工作。如果将交流接触器用在直流回路中,其线圈的电阻值为 0,电阻值又小(自身电阻),工作电流就可能超过其额定电流值,而线圈导线又细,从而导致线圈不能正常工作或烧坏,另外,直流电弧和交流电弧的性质不一样,交流电弧有过零值,直流电弧不易熄灭,因此,要求接触器的触点和灭弧装置就不一样,如果将交流接触器用于直流回路中,触点就容易粘死或烧坏,因此不能用。

直流接触器与交流接触器不能互换使用还有一个原因。因为如果将交流接触器接到额定电压相同的直流电源上时,电流恒定不变磁通也不变,感应电动势等于零,限制电流的因素只有电阻,线圈中的直流电流比接在交流电源上所通过的交流电流的有效值与其额定电压相同的交流电源上时,线圈中会产生感应电动势,限制电流的因素除了电阻,还有很大的感抗,使交流电流的有效值比额定值小很多,磁动势与磁通也减小很多,使接触器不能闭合

纵观以上原因,在选用交直流接触器时应根据电路中负载电流的性质进行,交流负载应选用交流接触器,直流负载应选用直流接触器,如果控制系统中主要是交流负载,直流电动机或直流负载的容量较小,也可都选用交流接触器来控制,但必须注意以下几点:(1)触点的额定电流应选得大一些;(2)选择接触器主触头的额定电压应等于或大于负载的额定电压; (3)选择接触器主触头的额定电流: 被选用接触器主触头的额定电流应不小于负载电路的额定电流,也可根据所控制的电动机较大功率进行选择,如果接触器是用来控制电动机的频繁启动、正反或反接制动等场合,应将接触器的主触头额定电流降低使用,一般可降低一个等级;(4)根据控制电路要求确定吸引线圈工作电压和辅助触点容量:如果控制线路比较简单,所用接触器的数量较少,则交流接触器线圈的额定电压一般直接选用 380V 或 220V,如果控制线路比较复杂,使用的电器又比较多,为了可靠起见,线圈的额定电压可选低一些,这时需要加一个控制变压器。交流接触器在应急时可以代用直流接触器,吸合时间不能超过 2 小时(因为交流线圈散热比直流差,这是由它们的结构不同决定的),如果真的要长时间使用*好在交流线圈中串一电阻,反过来直流接触器却不能代用交流接触器使用。
















































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