电气-接触器与空气开关

一、接触器

1、交流接触器

2、直流接触器

3、接触器用途

4、接触器的常见故障分析

5、接触器工作机制

6、永磁交流接触器

二、空气开关

1、内部结构

2、过流保护原理

3、弧光的抑制

1）各种弧光 2）直流电弧的特性及熄弧方法 3）交流电弧的特性及熄弧方法

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一、接触器

1、交流接触器

交流接触器电磁铁芯存在涡流，所以电磁铁芯做成一片一片叠加在一起。过零瞬间防止电磁释放，在电磁铁芯上加有短路环，线圈匝数少电流大，线径粗。启动接触器的电源是交流电时，就必须用交流接触器。

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2、直流接触器

直流接触器电磁铁芯是整体铁芯，线圈细长，匝数特别多。启动接触器的电源是直流电时，就必须用直流接触器。

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3、接触器用途

电力拖动和自动控制系统中应用最普遍的一种低压控制电器。作为执行元件，用于接通、分断线路、或频繁的控制电动机等设备运行。也可用于容性负载的通断控制。

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4、接触器的常见故障分析

1）线圈烧毁

工作电源电压过高，超过额定电压的110%就有可能烧毁线圈。

工作电源电压过低，低于额定值的85%也有可能烧毁接触器线圈，这是因为接触器衔铁吸合不上，线圈回路电抗值较小、电流过大而造成的。

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5、接触器工作机制

1）八小时工作制

2）短时工作制

3）断续周期工作制

4）不间断工作制就是主触头保持闭合承载一稳定电流持续时间超过八小时（数周甚至数年）也不分断电流的工作制。接触器长期处于工作状态不变的情况下容易触头氧化和灰尘积累，这些因素会导致散热条件劣化，相与相、相对地绝缘降低，容易发生爬电现象甚至短路。当工况要求接触器工作于此类工作制时，交流接触器必须降容使用或特殊设计，宜选用灰尘不易聚集、爬电间距较大的型号。多尘和腐蚀性气体的环境应特别重视这个问题。另外可以考虑选用永磁交流接触器，但价格贵。

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6、永磁交流接触器

传统交流接触器由于它工作时线圈和铁芯会发热，特别是电压、电流、磁隙增大时容易导致发热而将线圈烧毁，而永磁交流触器不存在烧毁线圈的可能。触头烧蚀主要是由分闸、合闸时产生的电弧造成的。与传统接触器相比，永磁交流接触器在合闸时，除同样有电磁力作用外，还具有永磁力的作用，因而合闸速度较传统交流接触器快很多，经检测，永磁交流接触器合闸时间一般小于20ms，而传统接触器合闸速度一般在60ms左右。分闸时，永磁交流接触器除分闸弹簧的作用外，还具有磁极相斥力的作用，这两种作用使分闸的速度较传统接触器快很多，经检测，永磁交流接触器分闸时间一般小于25ms，而传统接触器分闸速度一般在80ms以上。此外，线圈和铁芯的发热会降低主触头容量，电压波动导致的吸力不够或振颤会使传统接触器主触头发热、拉弧甚至熔焊。永磁交流接触器触头寿命与传统交流接触器触头相比，在同等条件下寿命提高3-5倍。

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二、空气开关

1、内部结构

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2、过流保护原理

上图空气开关过电流时双金属片受热形变，向右运动顶住1，2脱扣逆时针运动，3在回位弹簧的作用下向左运动，触点分断。

如果发生瞬间大电流，扼流圈感应电流达到动作程度，4往左运动，顶1的下端，2脱扣逆时针运动，3在回位弹簧的作用下向左运动，触点分断。

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3、弧光的抑制

1）各种弧光

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2）直流电弧的特性及熄弧方法

空气被击穿电离后，由于温度极高，大约为6000K，因而产生大量的热。这些热既能用来电焊，但也能对开关电器产生破坏作用。电弧其实是一条炽热的等离子体气体。电弧气体越热，它的等效电阻就越小，电弧电流也就越大。因此电弧的伏安特性曲线具有负阻特性，如下图，这一点非常重要。

图1采取电阻灭弧的方法，对应于方法1；图2采取在电感线圈的反向电动势回路中增加泄放二极管和电阻串联的方式，此法亦为方法1；图3采用阻容吸收的方式，图4与图2类似，常用于晶体管开关电路；图5是配电和继保线路中常见方式，采取同类触点串联，使得短弧变为长弧，以对电弧降温熄弧。

说到直流熄弧，一定要谈到灭弧栅。如下：

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3）交流电弧的特性及熄弧方法

上图是电阻性负载的电压和电流波形图，下图是电感性负载的电压和电流波形图。注意到感性负载时电压超前电流90度。

区别于直流电弧，交流电弧在电流过零的时刻，电弧会自动熄灭，而在电流过零后，如果条件具备，则又重新起弧。

这种在电流过零前后电弧熄灭的情况，被称为交流电弧的零休现象。见下图：

对于以空气作为绝缘介质的低压电器来说，用三聚氰胺作为电弧隔板时，电弧的热量会使得这种材料释放出类似六氟化硫特性的气体，如氢气和氮气，由此加强介质恢复强度，使得交流电弧不再重燃。

近阴极效应由于时间短，对于中压的长弧不起任何作用，但对于低压电弧来说，能起到很好的限制起弧和限流作用。

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