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1第1章常用低压电器常用低压电器的定义及分类接触器、继电器、常用的开关电器、熔断器、主令电器、变频器的用途、基本结构、基本工作原理，主要技术参数，选用原则及使用注意事项常用低压电器的故障现象、原因及排除组合开关和交流接触器拆装的技能训练21.1概述1．低压电器的定义凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。用于交流50Hz额定电压1200V以下，直流额定电压1500V以下的电路内起通断、保护、控制或调节作用的电器称为低压电器。2．低压电器的分类按用途可分为：配电电器和控制电器按动作方式可分为：自动操作电器和手动操作电器按执行机构又可分为：有触点电器和无触点电器31.2接触器1.2.1接触器的用途及分类1.2.2接触器的工作原理及结构1.2.3接触器的主要技术参数及型号1.2.4接触器的选择1.2.5接触器的运行维护41.2.1接触器的用途及分类1.接触器的用途接触器是一种通用性很强的电磁式电器，它可以频繁地接通和分断交、直流主电路，并可实现远距离控制，主要用来控制电动机，也可控制电容器、电阻炉和照明器具等电力负载。2.接触器的分类接触器按主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器。按其主触点的极数还可分为单极、双极、三极、四极和五极等多种。5接触器的文字符号和图形符号KM电磁线圈主触点常开辅助触点常闭辅助触点61.2.2接触器的工作原理及结构1．交流接触器结构：交流接触器主要由电磁机构、触点系统、弹簧和灭弧装置等组成。其工作原理是：当线圈中有工作电流通过时，在铁心中产生磁通，由此产生对衔铁的电磁力的作用。当电磁吸力克服弹簧的反作用力，使得衔铁与铁心闭合，同时通过传动机构由衔铁带动相应的触头动作。当线圈断电或电压显著降低时，电磁吸力消失或降低，在释放弹簧的反作用力的作用下，衔铁返回，并带动触点恢复到原来的状态。7（1）电磁机构电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作，完成通断电路的控制作用。电磁机构由铁心（静铁心）、衔铁（动铁心）和线圈等几部分组成。根据衔铁的运动方式不同，可以分为转动式和直动式。如图1-2所示。交流接触器的铁心一般都是E型直动式电磁机构，如CJ0、CJ10系列，也有的采用衔铁绕轴转动的拍合式，如CJ12、CJ12B系列接触器。为了减少剩磁，保证断电后衔铁可靠地释放，E型铁心中柱较短，铁心闭合后上下中柱间形成0.1㎜～0.2㎜的气隙。8图1-2交流接触器电磁系统结构图铁心线圈衔铁（a）衔铁转动式（b）衔铁直动式衔铁铁心线圈9（1）交流接触器的线圈中通过交流电，产生交变的磁通，并在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，使铁心发热。一方面，为了减少交变的磁场在铁心中产生的磁滞损耗和涡流损耗，交流接触器的铁心一般用硅钢片叠压而成；另一方面，线圈由绝缘的铜线绕成有骨架的短而粗的形状，将线圈与铁心隔开，便于散热。（2）交流接触器的线圈中通过交流电，产生交变的磁通，其产生的电磁吸力在最大值和零之间脉动。因此当电磁吸力大于弹簧反力时衔铁被吸合，当电磁吸力小于弹簧的反力时衔铁开始释放，这样便产生振动和噪声。为了消除振动和噪声，在交流接触器的铁心端面上装入一个铜制的短路环。如图1-3所示。交流电磁机构的特点10图1-3短路环的结构φ2φ1铁心线圈衔铁短路环11短路环的工作原理ΦmΦ2Φ1mΦ2mΦ1Φ在铁心端面装入短路环后，交变的磁通Φm经过铁心端面时被分成两部分Φ1m和Φ2m，且Φ1m和Φ2m同相位，Φ2m经过短路环在其中产生感应电动势E，E滞后于Φ2m90˚，E在短路环中产生感应电流I，I在短路环附近产生磁通Φ，Φ和I同相位。因此由于Φ的产生，使得穿过短路环的磁通变为Φ2=Φ2m+Φ，而未经过短路环的磁通变为Φ1=Φ1m–Φ。由相量图可见，Φ2和Φ1之间不再同相位，这样就使得Φ2和Φ1分别产生的电磁力F2和F1不会同时为0，所以总吸力F不再为0。如果短路环设计合理，总吸力F将比较平坦，衔铁就不会产生振动和噪声了。12（2）触点系统交流接触器的触点由主触点和辅助触点构成。主触点用于通断电流较大的主电路，由接触面积较大的常开触点组成，一般有三对。辅助触点用以通断电流较小的控制电路，由常开触点和常闭触点组成。常开触点（又叫动合触点）是指电器设备在未通电或未受外力的作用时的常态下，触点处于断开状态；常闭触点（又叫动断触点）是指电器设备在未通电或未受外力的作用时的常态下，触点处于闭合状态。触点的结构有桥式和指式两类。交流接触器一般采用双断口桥式触点如图1-5所示。13双断口桥式触点超程测量处开距超程（a）（b）（c）触点一般采用导电性能良好的紫铜材料构成，因铜的表面容易氧化生成一层不易导电的氧化铜，所以在触头表面嵌有银片，氧化后的银片仍有良好的导电性能。14指形触头（a）完全分开位（b）刚接触位置（c）完全闭合位置开距超程测量处因指形触头在接通与分断时动触头沿静触头产生滚动摩擦，可以去掉氧化膜，故其触头可以用紫铜制造，特别适合于触头分合次数多、电流大的场合。15（3）灭弧系统触头在分断电流瞬间，在触头间的气隙中就会产生电弧，电弧的高温能将触头烧损，并且电路不易断开，可能造成其它事故，因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。熄灭电弧的主要措施有：①迅速增加电弧长度(拉长电弧)，使得单位长度内维持电弧燃烧的电场强度不够而使电弧熄灭。②使电弧与流体介质或固体介质相接触，加强冷却和去游离作用，使电弧加快熄灭。电弧有直流电弧和交流电弧两类，交流电流有自然过零点，故其电弧较易熄灭。16低压控制电器常用的具体灭弧方法拉长灭弧磁吹灭弧窄缝(纵缝)灭弧法栅片灭弧法17拉长灭弧通过机械装置或电动力的作用将电弧迅速拉长并在电弧电流过零时熄灭，如图1-7所示。这种方法多用于开关电器中。静触头电弧磁场方向动触头IFF18窄缝(纵缝)灭弧法在电弧所形成的磁场电动力的作用下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄(纵)缝中，几条纵缝可将电弧分割成数段且与固体介质相接触，电弧便迅速熄灭，如图1-9所示。这种结构多用于交流接触器上。电弧灭弧室壁磁性夹板19磁吹灭弧在一个与触头串联的磁吹线圈产生的磁场作用下，电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入由固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相接触，电弧被冷却而熄灭，如图1-8所示。直流电器中常采用磁吹灭弧。1-磁吹线圈2-铁心3-导磁夹板4-引弧角5-灭弧罩6-动触头7-磁场方向8-静触头20栅片灭弧法触头分开时，产生的电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中而被分割成数段，彼此绝缘的金属栅片的每一片都相当于一个电极，因而就有许多个阴阳极压降。对交流电弧来说，近阴极处，在电弧过零时就会熄灭。由于栅片灭弧效应在交流时要比直流时强得多，所以交流电器常常采用栅片灭弧。1-主触点2-电弧3-电弧进入灭弧栅片4-灭弧栅片5-电弧产生的磁场212．直流接触器直流接触器主要用于控制直流电压至440V、直流电流至630A的直流电力线路，常用于频繁地操作和控制直流电动机。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等组成，但也有不同之处。22（1）电磁机构电磁机构由铁心、线圈和衔铁组成。线圈中通过的是直流电，产生的是恒定的磁通，不会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，所以铁心不发热，铁心可以用整块铸钢或铸铁制成。并且由于磁通恒定，其产生的吸力在衔铁和铁心闭合后是恒定不变的，因此在运行时没有振动和噪声，所以在铁心上不需要安装短路环。在直流接触器运行时，电磁机构中只有线圈产生热量，为了使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒形，没有骨架，与铁心直接接触，便于散热。23（2）触点系统直流接触器的主触点接通或断开较大的电流，常采用滚动接触的指形触头，一般由单极或双极两种。辅助触点开断电流较小，常做成双断口桥式触点。24（3）灭弧装置直流接触器的主触点在分断大的直流电时，产生直流电弧，较难熄灭，一般采用灭弧能力较强的磁吹式灭弧。25（4）其它部件其它部件包括底座，反作用弹簧，缓冲弹簧，触点压力弹簧，传动机构和接线柱。反作用弹簧的作用是当吸引线圈断电时，迅速使主触点、常开触点分断；缓冲弹簧的作用是缓冲衔铁吸合时对铁心和外壳的冲击力；触点压力弹簧的作用是增加动静触点之间的压力，增大接触面积，降低接触电阻，避免触点由于接触不良而过热。261.2.3接触器的主要技术参数及型号1．接触器的主要技术参数（1）额定电压接触器铭牌上标注的额定电压是指主触点正常工作的额定电压。交流接触器常用的额定电压等级有：127、220、380、660V；直流接触器常用的电压等级有：110、220、440、660V。（2）额定电流接触器铭牌上标注的额定电流是指主触点的额定电流。交、直流接触器常用的额定电流的等级有：10、20、40、60、100、150、250、400、600A。27（3）线圈的额定电压指接触器吸引线圈的正常工作电压值。交流线圈常用的电压等级为：36、110、127、220、380V；直流线圈常用的电压等级为：24、48、110、220、440V。选用时交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器，但交流负载频繁动作时可采用直流线圈的交流接触器。（4）主触点的接通和分断能力指主触点在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下，接通时主触点不发生熔焊，分断时不应产生长时间的燃弧。接触器的使用类别不同，对主触点的接通和分断能力的要求也不同。常见的接触器的使用类别、典型用途及主触点要求达到的接通和分断能力如表1-1所示。。28常见的接触器的使用类别、典型用途及主触点要求达到的接通和分断能力电流种类使用类别主触点接通和分断能力典型用途交流AC1允许接通和分断额定电流无感或微感负载、电阻炉AC2允许接通和分断4倍额定电流绕线式感应电动机的启动和制动AC3允许接通6倍额定电流和分断额定电流笼型感应电动机的启动和分断AC4允许接通和分断6倍额定电流笼型感应电动机的启动、反转、反接制动直流DC1允许接通和分断额定电流无感或微感负载、电阻炉DC3允许接通和分断4倍额定电流并励电动机的启动、反转、反接制动DC5允许接通和分断4倍额定电流串励电动机的启动、反转、反接制动29（5）额定操作频率指接触器在每小时内的最高操作次数，交、直流接触器的额定操作频率为1200次/小时或600次/小时。（6）机械寿命指接触器所能承受的无载操作的次数。（7）电寿命指在规定的正常的工作条件下，接触器带负载操作的次数。302．交流接触器的主要型号（1）CJ10系列交流接触器CJ10系列交流接触器适用于交流50HZ，电压至380V，电流至150A的电力线路，作远距离接通与分断线路之用，并适宜于频繁地启动和控制交流电动机。其吸引线圈的额定电压交流为36V、127V、220V、380V；直流为110V、220V。吸引线圈在额定电压的85%～105%时可以正常工作，在线圈电流切断后，常开触头应完全开启，而不停留在中间位置。接触器主触头的接通能力与分断能力：在105%的额定电压下，功率因数为0.35时能承受接通12倍额定电流100次，或者能承受接通与分断10倍额定电流20次，每次间隔5秒，通电时间0.2秒。接触器的操作频率为每小时600次，电寿命可达60万次，机械寿命为300万次。CJ10型系列交流接触器为直动式，主触点采用双断点桥式触点，20安以上的接触器均装有灭弧装置。电磁系统为双E型铁心磁轭两边铁柱端面嵌有短路环，衔铁中柱较短，闭合后留有空气间隙，为了削弱剩磁的作用。31CJ20系列交流接触器适用于交流50HZ、电压至660V、电流至630A的电力线路，供远距离接通于分断线路之用，并适宜于频繁地启动和控制交流电动机。CJ20型系列交流接触器为直动式，主触点采用双断点桥式触点，U形铁心。辅助触点采用通用的辅助触点，根据需要可制成不同组合以适应不同需要。辅助触点的组合有2常开2常闭；4常开2常闭；也可根据需要交换成3常开3常闭或2常开4常闭。CJ20系列