接触器的选配及工作原理

摘要：接触器分为交流接触器(电压 AC)和直流接触器(电压 DC)，它应用于电力、配电与用电。

掌握器工作原理及选配的标准，这是电气学习的基础，因此本文对接触器的选配及工作原理进行研究。

接触器的选配原则需要和接触器的参数相互匹配，使得功率，负载，电压，电流不能超过接触器的允许范围。

接触器的工作原理是通过线圈接触实现通电和断电。

第一章绪论
1.1 研究背景
接触器分为交流接触器(电压 AC)和直流接触器(电压 DC)，它应用于电力、配电与用电。

接触器广义上是指工业电中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。

接触器在电气工业中有广泛的引用，如何对接触器进行使用需要首先掌握器工作原理及选配的标准，这是电气学习的基础，因此本文主要是探讨如何对接触器进行选配，并对其工作原理进行学习，从而达到在工作总可以灵便使用接触器。

1.2 交流接触器节电技术的发展
传统交流接触器是基于“通电吸合，带电保持，断电释放”的工作原理之上的，为实现其工作工艺过程，设计和采用了相应的结构，运行过程中，铁心和短路环中的磁滞损耗和涡流损耗占总能耗的 90％以上，且功率因数低，噪声大，线圈温升高，加大了电网路线上的电能损耗，降低了接触器线圈的使用寿命。

为改善这种运行状况，国务院早在 1981 年(1981) 56 号文发布的节电指令第 2 号文中就指令要实施交流接触器节电措施。

电子技术的广泛应用使得交流接触器的节电技术获得新发展，为了适应交流接触器节电产品发展的需要，我国颁布了国家标准 GB8871－1998 《交流接触器节电器及其应用技术条件》。

为了进一步适应我国能源结构的需要，我国颁布 GB8871－2001《交流接触器节电器》取代 GB8871 －1998，在新标准中，除对应用节电器的节电率、节电器寿命以及电磁兼容性做出规定外，还对温升、保护性能、噪声等性能参数做了硬性要求。

对交流接触器节电及无噪声运行技术的研究和应用起到了积极的促进作用。

交流接触器节电及无噪声运行技术对交流接触器提出了“瞬时通电吸合，脉流微机机械保持，断电释放”的新工艺原理要求，新交流接触器组采用了线圈和元件组合集成结构，改变其交流运行方式为直流吸合，直流保持运行方式，具有显著的节能 (平均节电率 85％以上)、消声(25dB 以下，人耳听不到声音)、功率因数高(接近 1)、线圈温升低等优点。

主要表现在以下 3 个方面。

1.3 主要研究内容及章节安排
由于直流接触器比较简单，本文主要对交流接触器进行研究，本文主要研究交流接触器的选配原理及相关的工作原理。

本文主要分为四个部份。

第一部份绪论，介绍研究的背景，目前接触器的发展过程及研究主要内容。

第二部份接触器的选配，对接触器的结构，接触器的参数及接触器的选择原则进行介绍。

第三部份接触器的工作原理，对接触器的构成，接触器的工作原理进行介绍，并对接触器的使用接法进行了简单的介绍。

第四部份结束语，对全文进行总结。

第二章接触器的选配
1.1 接触器的结构
普通使用中要求交流接触器设置结构紧奏，使用方便，动静触头的磁吹装置良好，灭弧效果好，最好达到零飞弧，温升小。

按照灭弧方式分为空气式和真空式，按照操动方式分电磁式、气动式和电磁气动式，按接触器额定电压参数分高压和低压。

1.2 接触器的参数
接触器的相关参数主要包含额定电压，额定电路，约定发作条件，工作值等参数。

(1)额定电压 Un
在规定条件下，保证接触器主触头正常工作的电压值。

通常最大工作电压即为额定绝缘电压。

低压普通为 380V、500V、660V、1140V 等。

(2)额定电流 In
由电器主触头的工作条件 (额定工作电压、使用类别、额定工作制和操作频率)所决定的电流值。

在 380V 时，额定工作电流可近似等于控制功率的 2 倍。

(3)约定发热条件
在规定条件下试验时，电流在 8h 工作制下，各部温升不超过极限值时所承载的最大电流。

(4)功作值
功作值是接触器的接通电压和释放电压。

要求加 85%额定电压时其衔铁应能彻底可靠地吸合。

(5)操作频率，指每小时接通的次数，交流接触器最高为 600 次/h，直流接触器可达 1200 次/h。

(6)辅助触头的工作电流：辅助触头(或者称辅助开关)的微动开关，它有
两
个电流参数，一是约定发热电流，一是工作电流。

工作电流有多种，而约定发热电源惟独一个。

1.3 接触器的选配原则
接触器作为通断负载电源的设备，接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压与被控设备的额定工作电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择的依据。

选用原则如下：
1、交流接触器的电压等级要和负载相同，选用的接触器类型要和负载相适应。

2、负载的计算电流要符合接触器的容量等级，即计算电流小于等于接触器的额定工作电流。

接触器的接通电流大于负载的启动电流，分断电流大于负载运行时分断需要电流，负载的计算电流要考虑实际工作环境和工况，对于启动时间长的负载，半小时峰值电流不能超过约定发热电流。

3、按短时的动、热稳定校验。

路线的三相短路电流不应超过接触允许的动、热稳定电流，当使用接触器断开短路电流时，还应校验接触器的分断能力。

4、接触器吸引线圈的额定电压、电流及辅助触头的数量、电流容量应满足控制回路接线要求。

要考虑接在接触器控制回路的路线长度，普通推荐的操作电压值，接触器要能够在 85~110%的额定电压值下工作。

如果路线过长，由于电压降太大，接触器线圈对合闸指令有可能不起反映；由于路线电容太大，可能对跳闸指令不起使用。

5、根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。

如果操作频率超过规定值，额定电流应该加大一倍。

6、短路保护元件参数应该和接触参数配合选用。

选用时可参见样本手册，样本手册普通给出的是接触器和熔断器的配合表。

接触器和空气断路器的配合要根据空气断路器的过载系数和短路保护电源系数来决定。

接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流，接触器的接通、断开电流应小于断路器的短路保护电流，这样断路器才干保护接触器。

实际中接触器在一个电压等级下定发热电流和额定工作电流比值在 1~1.38 之间，而断路器的反时限过载系数参数比较多，不同类型断路器不一样，所以两者间配合很难有一个标准，不能形成配合表，需要实际核算。

7、接触器和其它元器件的安装距离要符合相关国标、规范，要考虑维修和走线距离。

1.4 不同负载下交流接触器的选用
为了使接触器不会发生触头粘连烧蚀，延长接触器寿命，接触器要躲过负载
启动最大电流，还要考虑到启动时间的长短等不利因数，因此要对接触器通断运行的负载进行分析，根据负载电气特点和此电力系统的实际情况，对不同的负载启停电流进行计算校合。

1、控制电热设备用交流接触器的选用
这种设备有电阻炉、调温设备等，其电热元件负载中用的绕线电阻元件，接通电流可达额定电流的 1.4 倍，如果考虑到电源电压升高等，电流还会变大。

此类负载的电流波动范围很小，操作也不频繁，选用接触器时只要按照接触器的额定工作电流 1th 等于或者大于电热设备的工作电流 1.2 倍即可。

2、控制照明设备用的接触器的选用
照明设备的种类不少，不同类型的照明设备、启动电流和启动时间也不一样。

此类负载使用类别为 AC－5a 或者 AC－5b。

如果启动时间很短，可选择其发热电流 1th 等于照明设备工作电流 1.1 倍。

启动时间较长以及功率因数较低，可选择其发热电流 1th 比照明设备工作电流大一些。

3、控制电焊变压器用接触器的选用
当接通低压变压器负载时，变压器因为二次侧的电极短路而浮现短时的陡峭大电流，在一次侧浮现较大电流，可达额定电流的 15~20 倍，它与变压器的绕阻布置及铁心特性有关。

当电焊机频繁地产生突发性的强电流，从而使变压器的初级侧的开关承受巨大的应力和电流，所以必须按照变压器的额定功率下电极短路时一次侧的短路电流及焊接频率来选择接触器，即接通电流大于二次侧短路时一次侧电流。

4、电动机用接触器的选用。

4、电动机用接触器的选用
电动机用接触器根据电动机使用情况及电动机类别可分别选用，对于启动电流在 6 倍额定电流，如风机水泵等，可采用查表法及选用曲线法，根据样本及手册选用，不用再计算。

绕线式电动机接通电流及分断电流都是 2.5 倍额定电流，普通启动时在转子中串入电阻以限制启动电流，增加启动转矩，可选用转动式接触器。

对于普通设备用电动机，工作电流小于额定电流，启动电流虽然达到额定电流的 4~7 倍，但时间短，对接触器的触头损伤不大，接触器在设计时已考虑此因数，普通选用触头容量大于电动机额定容量的 1.25 倍即可。

对于在特殊情况下工作的电同要根据实际工况考虑。

如动葫芦属于冲击性负载，重载启停频繁，反接制动等，所以计算工作电流要乘以相应倍数，由于重载启停频繁，选用 4 倍电动机额定电流，通常重载下反接制动电流为启动电流 2 倍，所以对于此工况要选用 8 倍额定电流。

5、电容器用接触器选用
电容器接触时电容器产生瞬态充电过程，浮现很大的合闸涌流，同时伴有
着很高的电流频率振荡，此电流由电网电压、电容器的容量和电路中的电抗决定 (即与此馈电变压器和连接导线有关)，因此触头闭合过程中可能烧蚀严重，应当按计算出的电容器电路中最大稳态电流和实际电力系统中接通时可能产生的最大涌流峰值进行选择，这样才干保证正确安全的操作使用。

选用普通型交流接触器要考虑接通电容器组时的涌流倍数、电网容量、变压器、回路及开关设备的阻抗、并联电容器组放电状态以及合闸相角等，普通达到 50 至 100 额定电流，计算时比较烦琐，可以参见《低压电器选用》文献。

如果电容器组没有放电装置，可选用带强制泄放电阻电路的专用接触器，如 ABB 公司的 B25C、B275C 系列。

国产的 CJ19 系列切换电容器接触器专为电容器而设计，也采用了串联电阻抑制涌流的措施。

选用时参见样本，而且还要考虑无功补偿装置标准中的规定。

电容器投入瞬间产生的涌流峰值应限制在电容器组额定电流的 20 倍以下 (JB7113－1993 低压并联电容器装置规定)；还应考虑最大稳态电流下电容器运行，电容器运行时的谐波电压加之高达 1.1 倍额定工作时的式频过电压，会产生较大的电流。

电容器组电路中的设备器件应能在额定频率、额定正统电压所产生的均方根值不超过1.3 倍额定电流下连续运行，由于实际容器的电容值可能达到额定电容值 1.1 倍，故此电流可达 1.43 倍额定电流，因此选择接触器的额定发热电流应不小于此最大稳态电流。

第三章接触器的工作原理
3.1 接触器的组成
交流接触器是接触器的一种，其典型结构分为双断点直动式和单断路转动式。

交流接触器与继电控制回路组合，远控或者联锁相关电气设备。

交流接触器主要有四部份组成:
(1)电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯 ;
(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头 ,它和动铁芯是连在一起互相联动的 ;
(3)灭弧装置,普通容量较大的交流接触器都设有灭弧装置 ,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头 ;
(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。

3.2 接触器的工作原理
交流接触器工作原理为当线圈通电时 ,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合, 由于触头系统是与动铁芯联动的 ,因此动铁芯带动三条动触片同时运行 ,触点闭合,从而接通电源。

当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部份依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。

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。

主接点一般惟独常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也时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，加之短路环。

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。

永磁交流接触器是利用磁极的同性相斥、异性相吸的原理，用永磁驱动机构取代传统的电磁铁驱动机构而形成的一种微功耗接触器。

安装在接触器联动机构上极性固定不变的永磁铁，与固化在接触器底座上的可变极性软磁铁相互作用，从而达到吸合、保持与释放的目的。

软磁铁的可变极性是通过与其固化在一起的电子模块产生十几到二十几毫秒的正反向脉冲电流，而使其产生不同的极性。

根据现场需要，用控制电子模块来控制设定的释放电压值，也可延迟一段时间再发出反向脉冲电流，以达到低电压延时释放或者断电延时释放的目的，使其控制的电
机免受电网晃电而跳停，从而保持生产系统的稳定。

3.3 接触器的使用接法
普通三相接触器一共有 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。

第四章结束语
本文主要是对交流接触器的选配原则及工作原理进行研究，通过本文的学习研究对接触器有了较深入的理解，为今后的工作打下坚实基础。