接触器：结构、工作原理及应用

接触器是一种适用于远距离频繁接通和切断交流、直流主电路和控制电路的自动电器。其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电炉、电焊机等。接触器具有欠电压保护、零电压保护、控制容量大、工作可靠、使用寿命长等优点，它是自动控制系统中应用最多的一种电器。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两种；按其主触点系统的驱动方式，可分为电磁式接触器、气动式接触器和液压式接触器等多种，其中以电磁式接触器应用最广泛。图4.23所示为接触器的外形。

图4.23　接触器的外形

1.交流接触器

1）交流接触器的结构与工作原理

交流接触器是一种依靠电磁力作用来接通和切断带有负载的主电路或大容量控制电路的自动切换电器，它与按钮配合使用，可以对电动机进行远距离自动控制。另外，交流接触器还具有欠电压保护和零电压保护功能。

交流接触器的结构和符号如图4.24所示，工作原理如图4.25所示。交流接触器主要由触点、电磁操作机构和灭弧装置三部分组成。触点用来接通、切断电路，它由动触点、静触点和弹簧组成。触点一般分为主触点和辅助触点。主触点用于通断电流较大的主电路，体积较大，一般由三对动合触点组成。辅助触点用于通断电流较小的控制电路，体积较小，通常有动合和动断各两对触点。主触点断开瞬间会产生电弧，可能灼伤触点或造成切断时间延长，故触点位置有灭弧装置。电磁操作机构实际上就是一个电磁铁，它包括吸引线圈、静铁芯和动铁芯。当线圈通电，动铁芯被吸下，使动合触点闭合、动断触点断开。为了减小涡流、磁滞损耗，以免铁芯过度发热，铁芯由硅钢片叠铆而成。同时为了减小机械振动和噪声，在静铁芯极面上要装短路环。

接触器是电力拖动中最主要的控制电器之一。在设计它的触点时已考虑到接通负荷时的启动电流问题，因此，选用接触器时主要应根据负荷的额定电流来确定。如一台Y112M-4三相异步电动机，额定功率4kW，额定电流为8.8A，选用主触点额定电流为10A的交流接触器即可。除电流之外，还应满足接触器的额定电压不小于主电路额定电压。

图4.24　交流接触器的结构和符号

1—主触点；2—上铁芯；3—线圈；4—下铁芯

图4.25　交流接触器的工作原理

1—主触点；2、3—辅助触点；4—反力弹簧；5—线圈；6—衔铁；7—固定铁芯

2）常用的交流接触器

交流接触器常用于远距离接通和分断电压至660V、电流至660A 的交流电路，以及频繁启动和控制交流电动机的场合，所以交流接触器应用广泛，品种规格繁多。常用的有CJ20、CJ40、CJ12、CJ10、CJX1、CJX2、B、3TB等系列交流接触器，其中CJ20系列为我国20世纪80年代完成的更新换代产品；CJX1、CJX2、B、3TB系列为同期引进国外技术制造的产品。CJ40系列为在CJ20系列基础上自行开发、设计、试制的产品，主要技术参数达到甚至超过国外产品。

2.直流接触器

1）直流接触器的结构与工作原理

图4.26　直流接触器的结构

1—铁芯；2—线圈；3—衔铁；4—静触点；5—动触点；6—辅助触点；7、8—接线柱；9—反力弹簧；10—底板

直流接触器的结构和工作原理与交流接触器的基本相同，但是因为它主要用于控制直流用电设备，所以具体结构与交流接触器有一些差别。图4.26所示为直流接触器的结构示意图。

直流接触器的触头系统一般做成单极或双极，多采用滚动接触的指形触头。电磁系统线圈通过直流电，铁芯中不会产生涡流，没有铁损耗，铁芯不发热，所以铁芯可用整块铸铁或铸钢制成。铁芯不需装短路环。大容量的直流接触器一般采用磁吹灭弧装置灭弧。

2）常用的直流接触器

直流接触器常用于远距离接通和分断直流电压至440V、直流电流至1600A 的电力线路，并适用于直流电动机的频繁启动、停止、反转与反接制动。常用的有CZ0、CZ18、CZ21、CZ22系列直流接触器。(www.xing528.com)

CZ0系列直流接触器，其主触头额定电流有40 A、100A、150A、250A、400A 及600A 六个等级。从结构上看，150A 及以下的接触器为立体布置整体式结构，它有沿棱角转动的拍合式电磁机构，主触头采用双断点桥式结构，触头上镶有银块，主触头采用串联磁吹线圈和横隔板式陶土灭弧罩的灭弧装置。组合式的辅助触头固定在主触头绝缘基座一端的两侧，并用透明的罩盖来防尘。额定电流为250A及以上的直流接触器采用平面布置整体结构。主触头采用单断点的指形触头，主触头的灭弧装置由串联磁吹线圈和纵隔板陶土灭弧罩组成。组合式的桥式双断口辅助触头固定在磁轭背上，并有透明罩盖。

3.接触器的主要技术参数与选用

1）接触器的主要技术参数

（1）额定电压，指主触头的额定工作电压。交流接触器额定电压有36V、127V、220V、380V 等；直流接触器额定电压有24V、48V、110V、220V、440V 等。

吸引线圈的额定电压，直流线圈额定电压有24V、48V、110V、220V、440V 等；交流线圈额定电压有36V、127V、220V、380V 等。

（2）额定电流，指主触头的额定工作电流。它是指在一定条件下（额定电压、使用类别和操作频率等）下规定的，目前常用的电流等级为10～800A。

（3）机械寿命和电气寿命，接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电气寿命。目前好的接触器的机械寿命已达1000万次以上，电气寿命已达100万次以上。

（4）操作频率，指每小时允许操作的次数，一般为300次/时、600次/时、1200次/时等。

（5）动作值，是指吸合电压和释放电压的值。规定接触器的吸合电压大于线圈额定电压的85%时应可靠地吸合，释放电压不高于线圈额定电压的70%。

（6）接通与分断能力，是指接触器的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，主触点不应发生熔焊；分断时，主触点不应发生长时间燃焊。

2）接触器的选用

（1）选择接触器的类型。根据负载性质选择接触器的类型。

（2）选择接触器主触点的额定电压。额定电压应不小于主电路的工作电压。

（3）选择接触器主触点的额定电流。额定电流应不小于被控电路的额定电流。

对于电动机负载，接触器主触点的额定电流为

式中：PN 为电动机的功率（kW）；UN 为电动机的额定电压（V）；cosφ 为电动机的功率因数，其值一般在0.85～0.9；η为电动机的效率。

在选用接触器时，其额定电流应大于计算值。在实际应用研究中，接触器主触点的额定电流为

式中：K 为经验系数常数，一般取1～1.4。

（4）选择接触器吸引线圈的额定电压。

交流接触器吸引线圈的额定电压一般直接选用与交流控制电路相一致的380 V 和220V。但如果控制电路复杂，使用的电器又比较多，为了安全起见，线圈的额定电压可选低一些。例如，可选用127V 或36V 等。

直流接触器吸引线圈的额定电压应视回路的情况而定。同一系列、同一容量等级的接触器，其线圈的额定电压有几种，可以选择线圈的额定电压与直流控制电路的电压一致。

直流接触器的线圈加的是直流电压，交流接触器的线圈一般加交流电压。有时为了提高接触器的最大操作频率，交流接触器也有采用直流电压的。