华宇检测 接触器结构分析原理

1、接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载。它不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等优点。接触器按主触点通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种。在机床电气控制线路中，主要采用的是交流接触器。一、交流接触器（一）结构交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置及辅助部件等组成。CJl020型交流接触器的结构如图525所示。1电磁系统交流接触器的电磁系统主要由线圈、静铁芯和衔铁（动铁芯）三部分组成。其作用是利用电磁线圈的通电或断电，使衔铁和

2、静铁芯吸合或释放，从而带动动触点与静触点闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。CJl0系列交流接触器的衔铁运动方式有两种，对于额定电流为40A及以下的接触器，采用如图526a所示的衔铁直线运动的螺管式；对于额定电流为60A及以上的接触器，采用如图526b所示的衔铁绕轴转动的拍合式。为了减少工作过程中交变磁场在铁芯中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁芯过热，交流接触器的铁芯和衔铁一般用E形硅钢片叠压铆成。尽管如此，铁芯仍是交流接触器发热的主要部件。为增大铁芯的散热面积，避免线圈与铁芯直接接触而受热烧损，交流接触器的线圈一般做成粗而短的圆筒形，并且绕在绝缘骨架上，使铁芯与线圈之间有一定间隙。另外，E形铁

3、芯的中柱端面需留有0.1mm0.2mm的气隙，以减小剩磁影响，避免线圈断电后衔铁粘住不能释放。a)衔铁直线运动式；b）衔铁绕轴转动排合式交流接触器在运行过程中，线圈中通入的交流电在铁芯中产生交变的磁通，因此铁芯与衔铁间的吸力也是变化的。这会使衔铁产生振动，发出噪声。为消除这一现象，在交流接触器铁芯和衔铁的两个不同端部各开一个槽，槽内嵌装一个用铜、康铜或镍铬合金材料制成的短路环，又称减振环或分磁环，如图527a所示。铁芯装短路环后，当线圈通以交流电时，线圈电流产生磁通1，1一部分穿过短路环，在环中产生感生电流，进而会产生一个磁通2，由电磁感应定律知，1和2的相位不同，即1和2不同时为零，则由1和

4、2产生的电磁吸力Fl和F2不同时为零，如图527b所示。这就保证了铁芯与衔铁在任何时刻都有吸力，衔铁将始终被吸住，振动和噪声会显著减小。图527    加短路环后的磁通和电磁吸力图a)磁通示意图；b) 电磁吸力图2触点系统触点按接触情况可分为点接触式、线接触式和面接触式三种，分别如图528a、b和c所示。按触点的结构形式划分，有桥式触点和指形触点两种，如图529所示。 a)点接触；b）线接触；c)面接触图529    触点的结构形式a)双断点桥式触点；b）指形触点    CJ10系列交流接触器的

5、触点一般采用双断点桥式触点。按通断能力划分，交流接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对接触面较大的动合触点组成。辅助触点用以通断电流较小的控制电路，一般由两对动合触点和两对动断触点组成。3灭弧装置交流接触器在断开大电流或高电压电路时，在动、静触点之间会产生很强的电弧。电弧的产生，一方面会灼伤触点，减少触点的使用寿命；另一方面会使电路切断时间延长，甚至造成弧光短路或引起火灾事故。容量在10A以上的接触器中都装有灭弧装置。在交流接触器中常用的灭弧方法有以下几种：（1）双断口电动力灭弧  双断口结构的电动力灭弧装置如图532a所示。这种灭弧方法是将整个

6、电弧分割成两段，同时利用触点回路本身的电动力F把电弧向两侧拉长，使电弧热量在拉长的过程中散发、冷却而熄灭。（2）纵缝灭弧  纵缝灭弧装置如图530b所示。由耐弧陶土、石棉水泥等材料制成的灭弧罩内每相有一个或多个纵缝，缝的下部较宽以便放置触点；缝的上部较窄，以便压缩电弧，使电弧与灭弧室壁有很好的接触。当触点分断时，电弧被外磁场或电动力吹入缝内，其热量传递给灭弧室壁，电弧被迅速冷却熄灭。（3）栅片灭弧  栅片灭弧装置的结构及工作原理如图531所示。金属栅片由镀铜或镀锌铁片制成，形状一般为人字形，栅片插在灭弧罩内，各片之间相互绝缘。当动触点与静触点分断时，在触点间产生电弧，电弧电

7、流在其周围产生磁场。由于金属栅片的磁阻远小于空气的磁阻，因此电弧上部的磁通容易通过金属栅片而形成闭合磁路，这就造成了电弧周围空气中的磁场上疏下密。这一磁场对电弧产生向上的作用力，将电弧拉到栅片间隙中，栅片将电弧分割成若干个串联的短电弧。每个栅片成为短电弧的电极，将总电弧压降分成几段，栅片间的电弧电压都低于燃弧电压，同时栅片将电弧的热量吸收散发，使电弧迅速冷却，促使电弧尽快熄灭。图531   栅片灭弧装置4辅助部件交流接触器的辅助部件有反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及底座、接线柱等。反作用弹簧的作用是线圈断电后，推动衔铁释放，使各触点恢复原状态。缓冲弹簧的作用是

8、缓冲衔铁在吸合时对静铁芯和外壳的冲击力。触点压力弹簧作用是增加动、静触点间的压力，从而增大接触面积，以减小接触电阻。传动机构的作用是在衔铁或反作用弹簧的作用下，带动动触点实现与静触点的接通或分断。（二）型号（三）工作原理交流接触器的工作原理如图525b所示。当接触器的线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁芯产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触点和动合辅助触点闭合，动断辅助触点断开。当接触器线圈断电或电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧力的作用下复位，带动各触点恢复到原始状态。常用的CJ0、CJ10等系列的交流接触器在0.851

9、.05倍的额定电压下，能保证可靠吸合。交流接触器在电路图中的符号如图532所示。图532    接触器的符号a)线圈；b）主触点；c）动合辅助触点；d）动断辅助触点二、直流接触器其结构及工作原理与交流接触器基本相同，但也有一些区别。（一）结构直流接触器也是由电磁系统、触点系统和灭弧装置三部分组成，其结构如图533所示。1电磁系统直流接触器的电磁系统由线圈、铁芯和衔铁组成。其电磁系统采用衔铁绕棱角转动的拍合式。由于线圈通过的是直流电，铁芯中不会因产生涡流和磁滞损耗而发热，因此铁芯可用整块铸钢或铸铁制成，铁芯端面也不需嵌装短路环。为保证线圈断电后衔铁能可靠释放，在磁路

10、中常垫有非磁性垫片，以减少剩磁影响。直流接触器线圈的匝数比交流接触器多，电阻值大，铜损大，是接触器中发热的主要部件。为使线圈散热良好，通常把线圈做成长而薄的圆筒形；且不设骨架，使线圈与铁芯间距很小，以借助铁芯来散发部分热量。                                &

11、#160;                  a)外形结构；b）触点接触过程示意图图535  直流接触器双绕组线圈接线图2触点系统由于主触点接通和断开的电流较大，多采用滚动接触的指形触点，以延长触点的使用寿命。其结构如图534所示，在触点闭合过程中，动触点与静触点先在A点接触，然后经B点滑动过渡到C点。断开时作相反方向的运动，这样就自动清除触点表面的氧化膜，保证了可靠的接触。辅助触点的通断电流小，多采用双断

12、点桥式触点，可有若干对。   为了减小运行时的线圈功耗及延长吸引线圈的使用寿命，容量较大的直流接触器线圈往往采用串联双绕组，其接线如图535所示。接触器的一个动断触点与保持线圈并联。在电路刚接通瞬间，保持线圈被动断触点短路，可使起动线圈获得较大的电流和吸力。当接触器动作后，起动线圈和保持线圈串联通电，由于电压不变，所以电流较小，但仍可保持衔铁被吸合，从而达到省电的目的。3灭弧装置直流接触器一般采用磁吹灭弧装置结合其他灭弧方法灭弧。磁吹灭弧装置主要由磁吹线圈、铁芯、两块导磁夹板、灭弧罩和引弧角等部分组成，其结构如图536所示。磁吹灭弧装置的工作原理：当接触器的动、静

13、触点分断时，在触点间产生电弧，短时间内电弧通过自身仍维持负载电流继续存在，此时该电流便在电弧未熄灭之前形成两个磁场。一个是该电流在电弧周围形成的磁场，其方向可用安培定则确定，如图536所示。另外，在电弧周围同时还存在一个由该电流流过磁吹线圈在两导磁夹板间形成的磁场，该磁场经过铁芯，从一块导磁夹板穿过夹板间的空气隙进人另一块导磁夹板，形成闭合磁路。显然外面一块导磁夹板上的磁场方向是进入纸面的。可见，在电弧的上方，导磁夹板间的磁场与电弧周围的磁场方向相反，磁场强度削弱；在电弧下方两个磁场方向相同，磁场强度增强。因此，电弧将从磁场强的一边被拉向弱的一边；于是电弧向上运动。电弧在向上运动的过程中被迅速拉长并和空气发生相对运动，使电弧温度降低。同时电弧被吹进灭弧罩上部时，电弧的热量又被传递给灭弧罩，进一步降低