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交流接触器的应用和故障分析1接触器用途分类接触器是一种自动化的控制电器，主要用于频繁接通或分断交、直流电路，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。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。本文将主要介绍常用的交流接触器。1.1交流接触器接触器触头按通断能力，可分为主触头和辅助触头。主触头主要用于通断较大电流的电路(此电路称主电路)，它的体积较大，一般由三对常开触头组成。辅助触头主要用于通断较小电流的电路(此电路称控制电路)，它的体积较小，有常开触头和常闭触头之分。交流接触器的外形和结构(见图1)。当给交流接触器的线圈5通人交流电时，在铁心6上会产生电磁吸力，克服弹簧4的反作用力，将衔铁3吸合，衔铁的动作带动动触桥1运动，和静触点2闭合。当电磁线圈断电后，铁心上的电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下回到原位，各触点也随之回到原始状态。交流接触器的铁心断面上有短路环，是为了防止交变电流所造成的吸合时的抖动。交流接触器的型号有CJ1O、CJ12、CJ20等系列。1.2直流接触器直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路及直流电动机的频繁启动、停止、反转和反接制动。直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，也由电磁机构、触头系统和灭弧装置组成。电磁机构采用沿棱角转动拍合式铁芯，由于线圈中通入直流电，铁芯不会产生涡流，可用整块铸铁或铸钢制成铁芯，也不需要短路环。触头系统有主触头和辅助触头，主触头通断电流大，采用滚动接触的指型触头；辅助触头通断电流小，采用点接触式的桥式触头。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，故直流接触器采用磁吹式灭弧装置和其它灭弧方法灭弧。直流接触器通人直流电，吸合时没有冲击启动电流，不会产生猛烈撞击现象，因此使用寿命长，适宜频繁操作场合。1.3线圈额定电压相同的直流和交流接触器，不可互换替代使用在交、直流接触器的电磁锈中，影响线圈电流的因素不同，若互换则要么不能正常工作，要么立即烧毁线圈。直流接触器工作时，线圈不感应电势，限制励磁电流主要采用增大线圈电阻实现，因而其线径细。若将其接到交流电路，由于线圈本身将感应很大的电势，因而流过的电流很小，接触器不会损坏，但是产生的电磁吸力将不足以使衔铁吸合，所以直流接触器用在交流电路中将不能正常工作。相反，交流接触器因其线圈工作时会感应电势，此电势正常工作时起限流作用，为了使其有足够的吸力，线圈的线阻应较小，因而线径较细。若将其接到直流电路中，由于不能感应出电势，在相同大小的电压下，将产生非常之大的电流(十几甚或几十倍于额定电流)，使接触器的线圈立即烧毁；即使是应急使用，也必须在线圈中串人合适的电阻，或者选用电压等级高很多的交流接触器。2交流接触器的选用方法交流接触器的选用，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：2.1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、AG3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。2.2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CJ10、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CJ1OZ、CJ12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，型号选CJ10Z、CJ12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CJ10、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，型号选CJ10、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，型号选CJ10、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。3交流接触器的一般故障原因1)断电后，造成接触器不释放的主要原因有：①铁心表面有油或者使用一段时间有油腻，铁心表面要求平整，但是不宜过光，否则易于造成延时释放。②磁系统E型铁中柱无气隙，剩磁过大。③触点抗熔焊性能差，由于过大电流，使触点熔接在一起。其中纯银触点比较容易熔焊。2)造成交流接触器工作噪声的主要原因有：①铁心端面短路环(又称为磁环)断裂损坏，铁心在交流电过零时产生50次／s的颤动。②供电电压与接触器线圈工作电压不等，如将额定工作电压为380V的线圈误接在220V的电源上。③线路电压过低。若接触器线圈工作电压低于其额定电压85％以下时，就不能保证接触器可靠地吸合，导致噪声的产生。④接触器铁心表面粘附有油腻灰尘等污物。⑤接触器工作时间长久，铁心端面受冲击次数过多，端部变形磨损而不平整。⑥接触器动铁心或静铁心夹紧螺丝松动。⑦新接触器在安装前没有认真检查，铁心端面上的防锈保护脂没有清除。还有部分接触器为了在运输过程中不致损坏，在上、下动静“山”字形铁心之间垫有缓冲纸片，如安装前未取出，使用时也会导致工作噪声的产生。3)造成线圈过热烧毁的主要原因有：①铁心极面不平或者中柱气隙过大。②机械损伤，造成匝间短路，或者运动部分被卡住。③使用环境温度过高，或者空气潮湿或含有腐蚀性气体。4)造成接触器吸不上或吸力不足的主要原因有：①电源电压过低。②操作回路电源容量不足或断线，配线错误及控制触点接触不良。③线圈参数及使用条件不符。④接触器受损如线圈损坏或烧毁，机械可动部分被卡住。4案例分析例1：压油泵接触器烧毁图2是我站主变风扇自动装置部分原理图(见图2)。2005年4月份，风扇电机启动接触器CQ在启动过程中出现冒烟现象，值班员立刻切断控制电源和主回路电源，打开灭弧罩发现接触器已经烧毁，更换新的接触器后我们对烧毁的CQ进行了分析，发现衔铁接触面氧化脏污比较严重，使动静衔铁吸合不好，导致接触器烧毁。分析原理：因为根据公式：U≈E=4.44fw∮×10-8，所以对某个衔铁来讲，线圈匝数w与电压U及频率f是固定不变的。因此穿过线圈的磁通为1个常数。流过线圈的电流就是产生磁通∮所需的激磁电流，它正比于铁心磁阻R，衔铁未闭合时其磁阻最大，电流最大(对‖型磁路，此电流可达额定电流的5～6倍；对E型磁路，可达10～15倍)。所以，当衔铁卡住或者吸合不好时，线圈中将流过很大的电流，使线圈过热烧毁。例2：接触器不吸合图3是我站调速器压油泵控制回路部分原理图(见图3)，1号泵和2号泵互为备用，轮流启动。2006年10月20日值班员发现2号调速器总是1号泵启动，2号泵不动作，起不到备用作用。分析原因：根据现象，首先认为是轮流启动回路的故障，经过反复的切投转换开关81QK、82QK，发现单纯切投82QK时，85ZJ不吸合，当投人82QK、切断81QK时，85ZJ吸合；说明82QK的导通没有问题，而是84ZJ常闭触点在81QK投入时总是断开状态，也就是84ZJ线圈此时一直是带电的。至此，结合油泵启动情况可以认为是81CQ的常闭辅助触点发生了粘连。用万用表电压档测量81CQ的常闭辅助触点两端发现有电压存在，于是我们更换了新的同型号接触器。此外，有的单位也曾出现过接触器主触点三相闭合不一致，造成电动机长时间缺相运行烧毁、电动机堵转电流过大造成接触器触点烧毁、过度频繁操作引起接触器线圈烧毁等事件。总之，在实际应用中可能出现的问题是多样的，这就需要我们的技术人员仔细分析现象，找到故障原因。5结束语交流接触器在我们日常生产生活中应用广泛，针对长期使用中普通电磁式交流接触器暴露出来的线圈易烧毁、触头易熔焊、铁心吸合不正时噪音大等问题，有的厂家生产出了一些新型产品，如永磁式交流接触器，但普通电磁式还将在以后的较长时间内占据市场主流，所以我们还是要重点了解。