什么是接觸器

分類：行業(yè)動態(tài) 7139人瀏覽 2020-11-05

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接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應(yīng)用于電力、配電與用電場合。

接觸器的裝置作用
在電工學(xué)上，因為可快速切斷交流與直流主回路和可頻繁地接通與關(guān)斷大電流控制（達800A）電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機做為控制對象﹐也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機和各樣電力機組等電力負載，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制，是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。
在工業(yè)電氣中，接觸器的型號很多，工作電流在5A-1000A的不等，其用處相當(dāng)廣泛。

接觸器的工作原理
接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵芯，并帶動交流接觸器點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復(fù)原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關(guān)的原理有點相似。

接觸器的主要結(jié)構(gòu)
交流接觸器利用主接點來控制電路，用輔助接點來導(dǎo)通控制回路。
主接點一般是常開接點，而輔助接點常有兩對常開接點和常閉接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。
交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。
交流接觸器動作的動力源于交流通過帶鐵芯線圈產(chǎn)生的磁場，電磁鐵芯由兩個「山」字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定鐵芯，套有線圈，工作電壓可多種選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面加上短路環(huán)。交流接觸器在失電后，依靠彈簧復(fù)位。
另一半是活動鐵芯，構(gòu)造和固定鐵芯一樣，用以帶動主接點和輔助接點的閉合斷開。
20A以上的接觸器加有滅弧罩，利用電路斷開時產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，保護接點。
接觸器可高頻率操作，做為電源開啟與切斷控制時﹐最高操作頻率可達每小時1200次。
接觸器的使用壽命很高，機械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬次，電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百萬次。

技術(shù)發(fā)展
交流接觸器制作為一個整體，外形和性能也在不斷提高，但是功能始終不變。
無論技術(shù)的發(fā)展到什么程度，普通的交流接觸器還是有其重要的地位。
空氣式電磁接觸器（英文：MAGNETic Contactor）：主要由接點系統(tǒng)、電磁操動系統(tǒng)、支架、輔助接點和外殼（或底架）組成。
因為交流電磁接觸器的線圈一般采用交流電源供電，在接觸器激磁之后，通常會有一聲高分貝的“咯”的噪音，這也是電磁式接觸器的特色。
80年代后，各國研究交流接觸器電磁鐵的無聲和節(jié)電，基本的可行方案之一是將交流電源用變壓器降壓后，再經(jīng)內(nèi)部整流器轉(zhuǎn)變成直流電源后供電，但此復(fù)雜控制方式并不多見。

真空接觸器：真空接觸器是接點系統(tǒng)采用真空消磁室的接觸器。
半導(dǎo)體接觸器：半導(dǎo)體接觸器是一種通過改變電路回路的導(dǎo)通狀態(tài)和斷路狀態(tài)而完成電流操作的接觸器。
永磁接觸器：永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理，用永磁驅(qū)動機構(gòu)取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動機構(gòu)而形成的一種微功耗接觸器。

接觸器的主要分類
按主觸點連接回路的形式分為：直流接觸器、交流接觸器。
按操作機構(gòu)分為：電磁式接觸器、永磁式接觸器。
永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、用永磁驅(qū)動機構(gòu)取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動機構(gòu)而形成的一種微功耗接觸器國內(nèi)成熟的產(chǎn)品型號：CJ20J、NSFC1、NSFC2、NSFC3、NSFC4、NSFC5、NSFC12、NSFC19、CJ40J、NSFMR。

直流接觸器
直流接觸器國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r
接觸器總體的發(fā)展趨勢將朝著長電氣壽命、高可靠性、多功能、環(huán)保型、多規(guī)格、智能化、可通信化的方向發(fā)展。

混合式直流接觸器
直流電流與交流電流相比較，不存在周期性的電流數(shù)值過零點，因此，傳統(tǒng)接觸器開斷電路時，觸頭之間產(chǎn)生的電弧較為強烈，燃弧時間也比較長，以便充分釋放電路中剩余的能量。電弧的燃燒產(chǎn)生高溫和強光，對觸頭表面有嚴(yán)重的燒蝕作用，觸頭材料在多次開斷之后逐漸流失，觸頭電磨損嚴(yán)重時，導(dǎo)致直流接觸器報廢，不能開斷電路。 [1]
電力電子技術(shù)得以迅猛發(fā)展，人們將電力電子元件應(yīng)用到直流接觸器中，巧妙的創(chuàng)造出一種混合式直流接觸器，使得直流接觸器向智能化、可控化邁進了新的一步。這種混合式接觸器利用傳統(tǒng)直流接觸器在閉合導(dǎo)通狀態(tài)下觸頭接觸電阻小、導(dǎo)通壓降小的優(yōu)點，將由反并聯(lián)晶閘管和控制模塊單元共同組成的無觸點開關(guān)并聯(lián)在傳統(tǒng)直流接觸器觸頭上。這種無觸點的電力電子開關(guān)分?jǐn)嚯娐窌r不產(chǎn)生電弧，這就避免了傳統(tǒng)接觸器中電弧對觸頭材料的電磨損，也就大大增加了觸頭的使用壽命和可靠性。

直流接觸器永磁機構(gòu)
直流接觸器作為應(yīng)用廣泛的電氣開關(guān)之一，其生產(chǎn)和需求數(shù)量巨大，在正常使用過程中，電磁鐵線圈一直通電工作，產(chǎn)生電磁吸力，保證鐵芯和銜鐵吸合，帶動動、靜觸頭閉合，接通電路。在上述過程中，線圈本身存在電阻，持續(xù)消耗電能，這是直流接觸器主要的使用成本之一，浪費了大量的能源和財產(chǎn)，因此，如何降低直流接觸器的工作耗能，是研究直流接觸器的關(guān)鍵點和重難點。直流接觸器永磁操動機構(gòu)是一種在傳統(tǒng)直流接觸器電磁操動機構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，將電磁操動機構(gòu)和永磁鐵相結(jié)合的混合型操動機構(gòu)，不單單使用原有的電磁吸力和彈簧反力作為鐵心吸合與分離的動力，而是加入了永磁鐵對鐵心的吸引力，采用儲能電容充放電提供合閘、分閘電力，通常稱之為“電磁操動，永磁保持，電子控制”。在分、合閘運動過程中，電磁吸力，永磁吸力與彈簧作用力共同作用，在穩(wěn)定工作過程中，采用永磁吸力代替之前的電磁吸力，保持銜鐵與鐵芯心的吸合狀態(tài)。一則，永磁操動機構(gòu)大量節(jié)約了保持線圈的電能消耗，環(huán)保節(jié)能。二則，永磁體保持吸合與電磁吸合相比，噪音低，無污染。三則，永磁操動機構(gòu)剔除了電磁機構(gòu)中一系列復(fù)雜繁瑣鎖扣保護裝置，大大提高了接觸器操動機構(gòu)的工作可靠性，降低了生產(chǎn)工序和成本，減小了接觸器的體積。

技術(shù)現(xiàn)狀
接觸器電性能測試技術(shù)現(xiàn)狀

對接觸器等有觸點開關(guān)電器動態(tài)檢測技術(shù)研究主要集中在以下幾個方面：

1.以計算機作為上位機，A/D 采樣板或 DSP 作為下位機的觸頭參數(shù)自動檢測系統(tǒng)
采用自行研制的繼電器電壽命計算機檢測與控制裝置在繼電器電壽命試驗的開始、中間、結(jié)尾三個不同的時段對過電壓信號進行采集。采用自行研制的A/D采樣板或以DSP為核心的高速數(shù)據(jù)采集卡，對觸頭接觸壓降、斷開觸頭間電壓、主回路電流等觸頭電氣參數(shù)進行采樣?？刂撇糠植捎脭?shù)字I/O板通過控制固態(tài)繼電器來驅(qū)動接觸器或繼電器通斷。軟件方面采用VB編程，中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采樣、邏輯控制等功能。文獻中的數(shù)據(jù)處理方面主要針對電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)的計算。通過對采集到的電壓信號的分析，利用快速傅里葉變換將時域信號變換為頻域信號，將變換的結(jié)果分別放在實部與虛部的數(shù)組中，出現(xiàn)峰值的位置為電網(wǎng)頻率，利用公式計算出電網(wǎng)頻率。將采集到的數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，將時域信號變換為頻域信號，從而計算出電壓和電流的相位，進而求得功率因數(shù)。

2. 基于單片機控制技術(shù)的繼電器參數(shù)檢測技術(shù)
隨著電器檢測自動化水平的不斷提高，單片機越來越多的應(yīng)用到各類電器的檢測與控制中。通過改進傳統(tǒng)交流接觸器接通與分?jǐn)鄬嶒炑b置，采用單片機作為試驗裝置的控制模塊控制交流接觸器通斷，觸頭電氣參數(shù)的檢測主要通過電壓、電流互感器、數(shù)據(jù)采集卡及PC機完成。該裝置可以實現(xiàn)對接觸器接通與分?jǐn)噙^程觸頭電壓、電流等動態(tài)波形進行實時數(shù)據(jù)采集，相比于傳統(tǒng)的示波器檢測，其觸頭電弧燃弧電壓波形記錄準(zhǔn)確。采用Visual C++6.0 軟件開發(fā)采集程序與人機界面，數(shù)據(jù)處理程序可以對數(shù)據(jù)進行實時自動處理，減小了人工處理波形數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的誤差。該試驗方案簡單可行，能夠?qū)崿F(xiàn)對交流接觸器接通與分?jǐn)鄤討B(tài)過程中觸頭電壓、電流波形的分析。文獻中張強等人研制的繼電器電參數(shù)測試裝置以增強型 89C51單片機為核心，配置交、直流電壓源及觸點檢測電路可以對多種型號交直流電壓繼電器的動作時間、動作電壓、接觸電阻等電氣參數(shù)進行測試。在動作時間的測試上，將被測繼電器的常閉觸點接高電平、常開觸點接地，在檢測線圈的額定電壓的同時啟動計時器開始計時，搭建觸點電平檢測電路實時監(jiān)測觸點電平的變化。根據(jù)觸點電平變化情況判斷觸點動作狀態(tài)。當(dāng)電平由高變?yōu)榈蜁r立即停止計時，此時可以讀出計時器的計時，此時間即為相應(yīng)的吸合時間。同理可以得到繼電器的釋放時間。同時試驗裝置還可以監(jiān)測觸點的接觸電阻。該裝置性價比高，對于本課題試驗裝置的研制具有很重要的參考價值。

3. 虛擬儀器技術(shù)在開關(guān)電器參數(shù)檢測中的應(yīng)用
隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展與成熟，虛擬儀器技術(shù)越來越多的被應(yīng)用在繼電器、接觸器等開關(guān)電器的測試中。虛擬儀器技術(shù)是一種以軟件為中心的新型測量技術(shù)，它可以大大降低試驗儀器成本。測量功能主要由軟件編程來實現(xiàn)，在以工控機為核心組成的硬件平臺支持下，通過Lab VIEW軟件開發(fā)平臺編程實現(xiàn)儀器的測試功能。Lab VIEW應(yīng)用庫中加載了很多不同用途的測試與控制模塊，用戶可以在Lab VIEW應(yīng)用程序下直接調(diào)用相關(guān)模塊即可實現(xiàn)多種測試功能。與傳統(tǒng)的匯編、VB、VC等文本編程語言相比，Lab VIEW軟件程序的編寫非常簡單。在Lab VIEW環(huán)境下安裝數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動后，即可調(diào)用采集卡的功能函數(shù)實現(xiàn)對采集卡的控制、數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示等功能。

4. 繼電器時間參數(shù)的獲取方法
繼電器時間參數(shù)的檢測主要利用電秒表和光線示波器等模擬試驗的方法得到，傳統(tǒng)檢測方法測量速度慢、誤差大、測量不準(zhǔn)確等。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，越來越多的繼電器檢測裝置應(yīng)用微處理器，這些檢測裝置其原理大體相同。文獻中提到了一種時間參數(shù)檢測電路，該電路主要組成部分為單片機，其檢測原理為：當(dāng)繼電器觸點閉合時，單片機對應(yīng)輸入通道電壓為 5V，端口為“1”，當(dāng)繼電器斷開時，其對應(yīng)電壓為 0V，I/O端口為“0”。當(dāng)給繼電器加勵磁電壓時，單片機以足夠小的采樣周期讀取單片機對應(yīng)的數(shù)字I/O端口，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，即可計算出相應(yīng)的時間參數(shù)。但是采用此種方法在繼電器接直流負載時基本符合，當(dāng)接交流負載時，由于交流電壓是交變的，繼電器斷開時時單片機端口電壓的瞬時值也有可能很小或接近于零。因此，在觸點所接回路為交流回路時，利用觸點間電壓瞬時值的大小來判斷觸點的閉合與斷開狀態(tài)，誤差就會很大，從而得不到準(zhǔn)確的數(shù)值。文獻中提到了一種繼電器時間參數(shù)的計算機檢測方法，它采用自行研制的采集板卡，其主要由單片機及其外圍電路組成。該方法可以檢測到繼電器動作時間、動作回跳時間、釋放時間、釋放回跳時間等時間參數(shù)。單片機接于線圈驅(qū)動電路中控制勵磁線圈通電與斷電，采集繼電器閉合與分?jǐn)鄷r觸點的狀態(tài)，并計算其時間參數(shù)。其檢測原理為：當(dāng)繼電器線圈通電時觸點經(jīng)過定的動作時間才能夠閉合，因此單片機先采集到數(shù)據(jù) 0，觸點閉合穩(wěn)定后采集到 1。在此過程中觸點會產(chǎn)生彈跳，最后才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間單片機采集到的數(shù)據(jù)或為 0 或為 1。設(shè)定單片機的采樣周期為 0.01ms，由單片機采集到的數(shù)據(jù)的地址值乘以采樣周期，即為所求動作時間。

5. 接觸器動態(tài)性能檢測技術(shù)與綜合評判方法
對電器技術(shù)性能的考核主要還是采用型式試驗，該方法側(cè)重于考察電器的機械與電氣壽命，并不能對電器的動態(tài)特性及其機械電氣壽命的影響進行綜合評估。因此研究基于動態(tài)特性檢測的電器性能綜合評估對于電器產(chǎn)品的研制與出廠檢測具有實際指導(dǎo)意義。文獻通過對交流接觸器動態(tài)過程進行測試，從觸頭測試波形中提取能夠表征接觸器機械及電氣特性的參數(shù)，通過建立接觸器性能綜合評判模型，從而形成接觸器動態(tài)性能綜合評判系統(tǒng)。交流接觸器動態(tài)測試裝置以DSP為核心，搭建各種信號傳感器，通過RS232 與上位機進行數(shù)據(jù)通信。該測試裝置可以完成對接觸器勵磁電流、電壓，吸合過程線圈功耗的電氣參數(shù)的測量。對本課題試驗裝置的搭建具有實際的指導(dǎo)作用，同時其提出的接觸器性能評判系統(tǒng)對本課題將要研究的接觸器性能退化及可靠性估計具有重要的參考價值。

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