《工厂电气控制设备》电磁式接触器（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《工厂电气控制设备》电磁式接触器-讲义 1. 了解接触器的定义及分类。 2. 了解接触器的结构及工作原理。 3. 了解接触器的主要技术参数。 4. 了解常用典型交流接触器。 5. 了解直流接触器。 6. 掌握接触器的选用。 知识点一 接触器的定义、分类、结构及工作原理和主要技术参数 1、 接触器的定义 接触器是一种用于中远距离频繁接通与断开交、直流主电路及大容量控制电路的自动开关电器，主要用于控制交、直流电动机、电热设备、电容器组等。接触器具有大的执行机构，大容量的主触头以及迅速熄灭电弧的能力。当电路发生故障时，能迅速、可靠地切断电源，并有欠电压释放功能，常与保护电器配合用于电动机的控制及保护，故应用十分广泛。 2、 接触器的分类 接触器按操作方式分为电磁式接触器、气动式接触器和电磁气动式接触器；按灭弧介质分，有空气电磁式接触器、油浸式接触器和真空接触器等；按主触头控制的电流性质分，有交流接触器、直流接触器；而按电磁机构的励磁方式可分为直流励磁操作接触器与交流励磁操作接触器两种。其中应用最广泛的是空气电磁式交流接触器和空气电磁式直流接触器，简称为交流接触器和直流接触器。 3、 接触器的结构及工作原理 1. 接触器的结构 接触器由电磁机构、触头系统、灭弧装置及辅助部件等构成。CJ10-20型交流接触器的结构与工作原理如图1所示。 电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成，用来产生电磁吸力，带动触头动作。 触头系统有主触头和辅助触头两种，中小容量的交、直流接触器的主、辅触头一般都采用直动式双断口桥式结构，大容量的主触头为转动式单断点指型触头。主触头为常开触头用于接通和分断主电路，允许通过较大电流。辅助触头在结构上通常是常开和常闭成对的用在控制电路中，只允许通过小电流。当线圈通电后，衔铁在电磁吸力作用下吸向铁心，同时带动动触头动作，使其与常闭触头的定触头分开，与常开触头的定触头接触，实现常闭触头断开，常开触头闭合。当线圈断电或线圈电压降低时，电磁吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下释放，触头复位，实现低电压释放保护功能。 图1 交流接触器的结构和工作原理 a)结构 b)工作原理 1-反作用弹簧 2-主触头 3-触头压力弹簧 4-灭弧罩 5-辅助常闭触头 6-辅助常开触头 7-动铁心 8-缓冲弹簧 9-静铁心 10-短路环 11-线圈 由于接触器主触头用来接通或断开主电路或大电流电路，为了灭弧，小容量接触器常采用电动力吹弧、灭弧罩灭弧；对于大容量接触器常采用纵缝灭弧装置或栅片灭弧装置灭弧；直流接触器常采用磁吹式灭弧装置来灭弧。 图2 磁吹灭弧工作原理 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 接触器的图形符号与文字代号如图3所示。 图3 接触器的符号 a)线圈 b)主触头 c)辅助常开触头 d)辅助常闭触头 2. 接触器的工作原理 因接触器最主要的用途是控制电动机，下面介绍接触器控制电动机的工作原理。 如图 1所示，当把按钮向下按时，接触器的线圈就经过按钮和熔断器与电源接通。当线圈通电后，产生的磁场将静铁心磁化，吸引动铁心向着静铁心运动，并最终吸合在一起。接触器触头系统中的动触头是同动铁心固定在一起的，当动铁心被静铁心吸引向下运动时，动触头也随之向下运动，并与静触头闭合。这样，电动机便经接触器的触头系统和熔断器接通电源，开始起动运转。一旦电源电压消失或明显降低，以致电磁线圈没有励磁或励磁不足，动铁心就会因电磁吸力消失或过小而在释放弹簧的反作用力作用下释放，脱离静铁心，与此同时，和动铁心固定在一起的动触头也与静触头脱离，使电动机断开电源，停止运转，这就是所谓失电压保护。 4、 接触器的主要技术参数 接触器的主要技术参数有极数和电流种类、额定工作电压、额定工作电流(或额定控制功率)、约定发热电流、额定通断能力、线圈额定电压、允许操作频率、机械寿命和电气寿命、接触琺臌器线圈的起动功率和吸持功率、使用类别等。 1. 极数和电流种类 按接触器主触头的个数不同有两极、三极与四极接触器。按接触器接通与断开主电路电流种类不同，有直流接触器和交流接触器。 2. 额定工作电压 接触器额定工作电压是指主触头之间的正常工作时的电压值，也就是指主触头所在电路的电源电压。直流接触器的额定工作电压有：110V、220V、440V、660V，交流接触器的额定工作电压有：127V、220V、380V、500V、660V。 3. 额定工作电流 接触器额定工作电流是指主触头正常工作时的电流值。直流接触器的额定工作电流有40A、80A、100A、150A、250A、400A及600A；交流接触器的额定工作电流有10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A及600A。 4. 约定发热电流在规定条件下试验时，在8h工作制下，各部分温升不超过极限值时所承载的最大电流。老产品只给出额定工作电流，新产品(如CJ20系列)则有约定发热电流和额定工作电流之分。 5. 额定通断能力 额定通断能力指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。在此电流值下接通电路时主触头不应发生熔焊：在此电流下分断电路时，主触头不应发生长时间燃弧。电路中超出此电流值的分断任务，则由熔断器、断路器等电器承担。 6. 线圈额定工作电压 指接触器线圈正常工作时的电压值。常用接触器线圈的额定工作电压为：交流线圈有127V、220V、380V：直流线圈有110V、220V、440V。 7. 允许操作频率 指接触器在每小时内可实现的最高操作次数。交、直流接触器的额定操作频率有 600 次/h、1200 次/h。 8. 机械寿命和电气寿命 机械寿命是指接触器在需要修理或更换机构零件前所能承受的无载操作次数。电气寿命是在规定的正常工作条件下，接触器不需修理或更换的有载操作次数。 9. 接触器线圈的起动功率和吸持功率 直流接触器起动功率和吸持功率相等。交流接触器起动视在功率一般为吸持视在功率的5~8倍。而线圈的工作功率是指吸持有功功率。 10. 使用类别不 同负载对接触器主触头的接通和分断能力要求不同，应按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器。在电力拖动控制系统中，接触器常见的使用类别及典型用途见表1。它们的主触头达到的接通和分断能力为：AC1和DC1类允许接通和分断额定电流；AC2、DC3和DC5类允许接通和分断4倍的额定电流：AC3类允许接通6倍的额定电流和分断额定电流；AC4类允许接通和分段6倍的额定电流。 表1 接触器常见使用类别和典型用途 接触器主要用于控制以下哪种设备（ ） A. 照明灯具 B. 交、直流电动机 C. 家用电器 D. 电脑设备 【答案】B 【解析】接触器主要用于控制交、直流电动机、电热设备、电容器组等。照明灯具、家用电器、电脑设备一般不使用接触器进行控制，所以答案选B。 1. 以下哪种接触器应用最为广泛（ ） A. 油浸式接触器 B. 真空接触器 C. 空气电磁式交流接触器 D. 电磁气动式接触器 【答案】C 【解析】其中应用最广泛的是空气电磁式交流接触器和空气电磁式直流接触器，简称为交流接触器和直流接触器。油浸式、真空、电磁气动式接触器应用范围相对较窄，故答案选C。 2. 接触器的电磁机构由哪些部分组成（ ） A. 线圈、触头、灭弧罩 B. 线圈、铁心、衔铁 C. 触头、反作用弹簧、缓冲弹簧 D. 灭弧罩、辅助触头、静铁心 【答案】B 【解析】电磁机构由线圈、铁心和衔铁组成，用来产生电磁吸力，带动触头动作。A选项中触头、灭弧罩不属于电磁机构；C选项组合错误；D选项也不符合电磁机构组成，所以选B。 3. 小容量接触器常采用的灭弧方式是（ ） A. 纵缝灭弧装置 B. 栅片灭弧装置 C. 电动力吹弧、灭弧罩灭弧 D. 磁吹式灭弧装置 【答案】C 【解析】小容量接触器常采用电动力吹弧、灭弧罩灭弧；对于大容量接触器常采用纵缝灭弧装置或栅片灭弧装置灭弧；直流接触器常采用磁吹式灭弧装置来灭弧。所以答案选C。 1. 当接触器线圈断电或线圈电压降低时，实现的功能是（ ） A. 常开触头闭合 B. 常闭触头闭合 C. 低电压释放保护功能 D. 持续吸合 【答案】C 【解析】当线圈断电或线圈电压降低时，电磁吸力消失或减弱，衔铁在释放弹簧作用下释放，触头复位，实现低电压释放保护功能。A选项常开触头应断开；B选项常闭触头应恢复闭合前的断开状态；D选项不会持续吸合，所以选C。 2. 交流接触器的额定工作电压常见的有（ ） A. 110V、220V B. 220V、380V C. 440V、660V D. 127V、500V 【答案】B 【解析】直流接触器的额定工作电压有：110V、220V、440V、660V，交流接触器的额定工作电压有：127V、220V、380V、500V、660V，选项中B最符合交流接触器常见额定工作电压，所以选B。 3. 接触器按主触头控制的电流性质分，不包括以下哪种（ ） A. 交流接触器 B. 直流接触器 C. 电磁式接触器 D. 以上都不对 【答案】C 【解析】接触器按主触头控制的电流性质分，有交流接触器、直流接触器；电磁式接触器是按操作方式分类的，所以答案选C。 · 接触器的分类要点：接触器分类方式多样，按操作方式有电磁式、气动式、电磁气动式；按灭弧介质分空气电磁式、油浸式、真空接触器等；按主触头控制电流性质分交流、直流接触器；按电磁机构励磁方式分直流励磁操作与交流励磁操作接触器。其中空气电磁式交流和直流接触器应用最广，不同类型适用于不同场景。 · 接触器的工作原理要点：接触器工作基于电磁原理。电磁机构产生电磁吸力带动触头动作，线圈通电，静铁心磁化吸引动铁心，动触头随动铁心运动实现触头闭合或断开。当电源电压消失或降低，电磁吸力不足，动铁心在释放弹簧作用下复位，触头恢复原状，实现失电压保护，保障电路安全。 · 接触器主要技术参数要点：接触器主要技术参数包括极数和电流种类、额定工作电压、额定工作电流、约定发热电流、额定通断能力、线圈额定电压、允许操作频率、机械寿命和电气寿命、线圈起动和吸持功率、使用类别等。这些参数决定了接触器的性能、适用范围和使用条件，正确选择参数对于接触器的合理应用至关重要。 知识点二 常用典型交流接触器简介及直流接触器 1、 常用典型交流接触器简介 1. 空气电磁式交流接触器 在接触器中，空气电磁式交流接触器应用最广泛，品种最多，各类产品的结构和工作原理基本相同。典型产品有 CJ20、CJ21、CJ26、CJ29、CJ35、CJ40、NC、B、LC1-D、3TB 和3TF等系列交流接触器。其中CJ20是20世纪80年代国内统一设计的产品，CJ40是在 CJ20 基础上在 20世纪90年代更新设计的产品。CJ21是引进德国芬纳尔公司技术生产的、3TB和3TF(国内型号为CJX3)是引进德国西门子公司技术生产(3TF是在3TB 基础上改进设计的产品)的B系列是引进德国 ABB 公司技术生产的、LC1-D(国内型号为CJX2)是引进法国TE公司技术生产的。此外还有 CJ12、CJ15、CJ24等系列大功率重任务交流接触器。 CJ20系列型号含义： B系列型号含义： CJ20系列部分交流接触器主要技术数据见表1。 表1 CJ20系列部分交流接触器主要技术数据 2. 切换电容器接触器 切换电容器接触器是专用在低压无功辅偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因数。常用产品有CJ16、CJ19、CJ36C、CJ41、CJX4、CJX2A、LC1-D、6C系列等。 3. 真空接触器 真空接触器是以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。特别适用于条件恶劣的危险环境中。常用的真空接触器有CKJ和EVS系列等。 2、 直流接触器 直流接触器应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制，以及CD系列电磁操作机构合闸线圈或频繁接通和断开起重电磁铁、电磁阀、离合器和电磁线圈等。常用的直流接触器有CZ18、CZ21、CZ22和CZO系列等。 CZ18系列接触器型号含义： CZ18系列直流接触器技术数据见表2。 表2 CZ18系列直流接触器的技术数据 ① 5A、10A、20A为吹弧线圈的额定工作电流。 ② DC2 时，在440V下额定工作电流等于约定发热电流。 在接触器中，应用最广泛、品种最多的类型是（ ） A. 真空接触器 B. 直流接触器 C. 空气电磁式交流接触器 D. 切换电容器接触器 【答案】C 【解析】在接触器中，空气电磁式交流接触器应用最广泛，品种最多，各类产品的结构和工作原理基本相同。 1. CJ20系列交流接触器是（ ）设计的产品 A. 20世纪70年代国内统一 B. 20世纪80年代国内统一 C. 引进国外技术 D. 21世纪自主研发 【答案】B 【解析】CJ20是20世纪80年代国内统一设计的产品。 2. 以下哪种交流接触器是引进法国TE公司技术生产的（ ） A. B系列 B. LC1-D C. 3TB D. CJ21 【答案】B 【解析】LC1-D（国内型号为CJX2）是引进法国TE公司技术生产的。 3. 切换电容器接触器主要用于（ ） A. 直流电动机控制 B. 调整用电系统的功率因数 C. 高压电路切换 D. 起重电磁铁控制 【答案】B 【解析】切换电容器接触器是专用在低压无功补偿设备中投入或切除并联电容器组，以调整用电系统的功率因数。 1. 真空接触器以什么为灭弧介质（ ） A. 空气 B. 真空 C. 油 D. 六氟化硫气体 【答案】B 【解析】真空接触器是以真空为灭弧介质，其主触头密封在真空开关管内。 2. 直流接触器主要用于（ ） A. 交流电力线路 B. 直流电力线路 C. 高压电路 D. 低压照明电路 【答案】B 【解析】直流接触器应用于直流电力线路中，供远距离接通与分断电路及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制等。 3. CZ18系列直流接触器中，DC2时，在440V下额定工作电流等于什么电流（ ） A. 约定熔断电流 B. 约定发热电流 C. 最大短路电流 D. 起动电流 【答案】B 【解析】CZ18系列直流接触器，DC2时，在440V下额定工作电流等于约定发热电流。 · 空气电磁式交流接触器：空气电磁式交流接触器是应用最广泛、品种最多的接触器类型，其结构和工作原理基本相同。典型产品包括CJ20、CJ21等多个系列，其中部分系列是引进国外技术生产的。 · 直流接触器的应用：直流接触器主要用于直流电力线路中，实现远距离接通与分断电路，以及直流电动机的频繁起动、停止、反转或反接制动控制。同时，还可用于控制电磁操作机构合闸线圈、起重电磁铁等设备。 · 真空接触器的特点与适用环境：真空接触器以真空为灭弧介质，具有灭弧能力强、触头磨损小、使用寿命长等优点。特别适用于条件恶劣的危险环境，如易燃易爆场所或需要频繁操作的工业环境，能够有效提高设备的安全性和可靠性。 知识点三 接触器的选用 1. 接触器极数和电流种类的确定 接触器由主电路电流种类来决定选择直流接触器还是交流接触器。三相交流系统中一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联。 2. 接触器使用类别的确定根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。如负载是一般任务则选用AC3使用类别：负载为重任务则应选用AC4类别；如果负载为一般任务与重任务混合时，则可根据实际情况选用AC3或AC4 类接触器，如选用AC3类时，应降级使用。一般场合选用电磁式接触器；易爆易燃场合应选用防爆型及真空接触器。 3. 主触头电流等级的确定 根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。当接触器使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般按控制负载电流值来决定接触器主触头的额定电流值，即主触头额定电流应大于或等于负载电流；若不对应时，应降低 接触器主触头电流等级使用。 4. 接触器的额定电压的确定，根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定。 5. 接触器线圈的额定电压的确定 根据所接控制电路电压确定接触器线圈的额定电压。 6. 接触器触头数和种类 应能满足控制电路需要，如不能满足，可增加中间继电器解决。 在三相交流系统中，一般应选用哪种极数的接触器（ ） A. 单极接触器 B. 两极接触器 C. 三极接触器 D. 四极接触器 【答案】C 【解析】三相交流系统中一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。 1. 当接触器用于控制重任务负载时，应选用哪种使用类别的接触器（ ） A. AC1 B. AC2 C. AC3 D. AC4 【答案】D 【解析】负载为重任务则应选用AC4类别。 2. 确定接触器主触头电流等级的主要依据是什么（ ） A. 接触器线圈电压 B. 负载功率和操作情况 C. 控制电路电压 D. 接触器极数 【答案】B 【解析】根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。 3. 当接触器使用类别与所控制负载的工作任务不对应时，应如何处理（ ） A. 提高主触头电流等级 B. 降低主触头电流等级使用 C. 更换接触器类型 D. 无需任何处理 【答案】B 【解析】若不对应时，应降低接触器主触头电流等级使用。 1. 接触器的额定电压是根据什么来决定的（ ） A. 控制电路电压 B. 主触头接通与分断主电路电压等级 C. 线圈电压 D. 负载功率 【答案】B 【解析】根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定。 2. 接触器线圈的额定电压主要由什么因素决定（ ） A. 主电路电压 B. 控制电路电压 C. 负载类型 D. 接触器极数 【答案】B 【解析】根据所接控制电路电压确定接触器线圈的额定电压。 3. 当控制电路需要的触头数和种类不满足现有接触器时，应如何解决（ ） A. 更换更大电流等级的接触器 B. 增加中间继电器 C. 更换不同极数的接触器 D. 无需解决，直接使用 【答案】B 【解析】接触器触头数和种类应能满足控制电路需要，如不能满足，可增加中间继电器解决。 · 接触器极数与电流种类的选择：接触器极数根据系统需求选择，三相交流选三极或四极（需控制中性线时），单相和直流常用两极或三极并联。电流种类由主电路决定，直流选直流接触器，交流选交流接触器。 · 接触器使用类别的选择：根据负载任务选择使用类别，一般任务选AC3，重任务选AC4。混合任务时，根据实际情况灵活选择，选AC3时需考虑降级使用。易爆易燃场合需选用防爆型或真空接触器。 · 接触器主触头电流等级与额定电压的确定：主触头电流等级由负载功率和操作情况决定，与负载电流对应时按负载电流值选，不对应时降级使用。额定电压根据主触头接通与分断的主电路电压等级决定。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$