常见低压电器的工作原理和参数选型.docx

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常见低压电器的工作原理和参数选型

交流接触器结构与工作原理  

接触器是一种自动化的控制电器。

接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，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，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。

一．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。

这里主要介绍常用的交流接触器。

交流接触器又可分为电磁式和真空式两种。

二．

1一灭弧罩  2一触点压力弹簧片  3一主触点  4一反作用弹簧  5一线圈  6一短路环  7一静铁心  8一弹簧  9一动铁心

            10一辅助常开触点  11一辅助常闭触点

（1）电磁机构  电磁机构由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。

（2）触点系统  包括主触点和辅助触点。

主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。

辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。

  （3）灭弧装置  容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。

对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。

（4）其他部件   包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。

电磁式接触器的工作原理如下：

线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。

此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。

线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。

（二）直流接触器

   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。

交流接触器的分类及基本参数

1．交流接触器的分类

   交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。

按照一般的分类方法，大致有以下几种。

  ①按主触点极数分    可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。

单极接触器主要用于单相负荷，如照明负荷、焊机等，在电动机能耗制动中也可采用；双极接触器用于绕线式异步电机的转子回路中，起动时用于短接起动绕组；三极接触器用于三相负荷，例如在电动机的控制及其它场合，使用最为广泛；四极接触器主要用于三相四线制的照明线路，也可用来控制双回路电动机负载；五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机，以变换绕组接法。

②按灭弧介质分  可分为空气式接触器、真空式接触器等。

依靠空气绝缘的接触器用于一般负载，而采用真空绝缘的接触器常用在煤矿、石油、化工企业及电压在660V和1140V等一些特殊的场合

。

③按有无触点分   可分为有触点接触器和无触点接触器。

常见的接触器多为有触点接触器，而无触点接触器属于电子技术应用的产物，一般采用晶闸管作为回路的通断元件。

由于可控硅导通时所需的触发电压很小，而且回路通断时无火花产生，因而可用于高操作频率的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。

2．交流接触器的基本参数

（1）额定电压   指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。

一只接触器常规定几个额定电压，同时列出相应的额定电流或控制功率。

通常，最大工作电压即为额定电压。

常用的额定电压值为220V、380V、660V等。

（2）额定电流   接触器触点在额定工作条件下的电流值。

380V三相电动机控制电路中，额定工作电流可近似等于控制功率的两倍。

常用额定电流等级为5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。

（3）通断能力   可分为最大接通电流和最大分断电流。

最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值；最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。

一般通断能力是额定电流的5～10倍。

当然，这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。

（4）动作值   可分为吸合电压和释放电压。

吸合电压是指接触器吸合前，缓慢增加吸合线圈两端的电压，接触器可以吸合时的最小电压。

释放电压是指接触器吸合后，缓慢降低吸合线圈的电压，接触器释放时的最大电压。

一般规定，吸合电压不低于线圈额定电压的85％，释放电压不高于线圈额定电压的70%

（5）吸引线圈额定电压  接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。

一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上，使用时应加以注意。

（6）操作频率   接触器在吸合瞬间，吸引线圈需消耗比额定电流大5～7倍的电流，如果操作频率过高，则会使线圈严重发热，直接影响接触器的正常使用。

为此，规定了接触器的允许操作频率，一般为每小时允许操作次数的最大值。

（7）寿命  包括电寿命和机械寿命。

目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%～20％

交流接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。

具体分为以下步骤：

  1．选择接触器的类型

   交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1、AC2、AC3和AC4。

一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。

2．选择接触器的额定参数

   根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。

   1）接触器的线圈电压，一般应低一些为好，这样对接触器的绝缘要求可以降低，使用时也较安全。

但为了方便和减少设备，常按实际电网电压选取。

   2）电动机的操作频率不高，如压缩机、水泵、风机、空调、冲床等，接触器额定电流大于负荷额定电流即可。

接触器类型可选用CJl0、CJ20等。

   3）对重任务型电机，如机床主电机、升降设备、绞盘、破碎机等，其平均操作频率超过100次／min，运行于起动、点动、正反向制动、反接制动等状态，可选用CJl0Z、CJl2型的接触器。

为了保证电寿命，可使接触器降容使用。

选用时，接触器额定电流大于电机额定电流。

   4）对特重任务电机，如印刷机、镗床等，操作频率很高，可达600～12000次／h，经常运行于起动、反接制动、反向等状态，接触器大致可按电寿命及起动电流选用，接触器型号选CJl0Z、CJl2等。

   5）交流回路中的电容器投入电网或从电网中切除时，接触器选择应考虑电容器的合闸冲击电流。

一般地，接触器的额定电流可按电容器的额定电流的1.5倍选取，型号选CJ10、CJ20等。

   6）用接触器对变压器进行控制时，应考虑浪涌电流的大小。

例如交流电弧焊机、电阻焊机等，一般可按变压器额定电流的2倍选取接触器，型号选CJl0、CJ20等。

   7）对于电热设备，如电阻炉、电热器等，负荷的冷态电阻较小，因此起动电流相应要大一些。

选用接触器时可不用考虑（起动电流），直接按负荷额定电流选取。

型号可选用CJl0、CJ20等。

   8）由于气体放电灯起动电流大、起动时间长，对于照明设备的控制，可按额定电流1.1～1.4倍选取交流接触器，型号可选CJl0、CJ20等。

   9）接触器额定电流是指接触器在长期工作下的最大允许电流，持续时间≤8h，且安装于敞开的控制板上，如果冷却条件较差，选用接触器时，接触器的额定电流按负荷额定电流的110%～120%选取。

对于长时间工作的电机，由于其氧化膜没有机会得到清除，使接触电阻增大，导致触点发热超过允许温升。

实际选用时，可将接触器的额定电流减小30%使用

继电器:

是一种根据电量（电流,电压）或非电量（时间,速度,温度,压力等）的变化自动接通和断开控制电路,以完成控制或保护任务的电器.

与接触器的区别

继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应,而接触器只有在一定的电压信号下动作.

继电器用于切换小电流的控制电路,而接触器则用来控制大电流电路,因此,继电器触头容量较小（不大于5A）,且无灭弧装置.

分类

按反应的参数可分为:

电压继电器,电流继电器,中间继电器,热继电器,时间继电器和速度继电器等.

按动作原理可分为:

电磁式,电动式,电子式和机械式等.

热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器,在电路中用作电动机的过载保护.

结构

工作原理

主双金属片与加热元件串接在接触器负载端,（电动机电源端）的主回路中.当电动机正常运行时,热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲,但还不足以使继电器动作.当电动机过载时,流过热元件的电流增大,热元件产生的热量增加,使双金属片产生的弯曲位移增大,主双金属片推动导板,并通过补偿双金属片与推杆将触点（即串接在接触器线圈回路的热继电器常闭触点）分开,以切断电路保护电动机

热继电器的选型

　　保护：

过载

　　1、长期工作或间断长期工作电动机热继电器的选型

　　按电动机额定电流选择

　　Iz＝（0.95～1.05）Ied

Iz：

热继电器整定电流

　　Ied：

电动机额定电流

　　（3）按断相保护要求选择

　　对于星形接法的电动机，采用三极热继电器即可；对于三角形接法的电动机，应采用带断相运转保护装置的热继电器。

低压电器选型的一般原则：

　1、低压电器的额定电压应不小于回路的工作电压，即Ue≥Ug。

　2、低压电器的额定电流应不小于回路的计算工作电流，即Ie≥Ig。

　3、设备的遮断电流应不小于短路电流，即Izh≥Ich

　4、热稳定保证值应不小于计算值。

　5、按回路起动情况选择低压电器。

如，熔断器和自动空气开关就需按起动情况进行选择。

一、断路器的选型保护：

过载，短路，欠电压

一般选型：

1、断路器额定电压≥线路额定电压；

2、断路器额定电流≥线路计算负荷电流；

3、断路器脱扣器额定电流≥线路计算负荷电流；

4、断路器极限通断能力≥线路中最大短路电流；

5、断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

断路器的跳闸和复位

二、刀开关的选型

　　保护：

主要用作隔离开关，不切断故障电流，只能承受故障电流引起的电动力和热效应。

　　选型：

　　1、按额定电压选：

刀开关额定电压≥刀开关工作电压。

　　2、按额定电流选：

刀开关额定电流≥刀开关工作电流。

如电路中有电动机，工作电流应按电动机起动电流计算。

　　3、按热稳定和动稳定校验：

imax≥ich。

　imax：

最大允许电流。

　ich：

三相短路冲击电流。