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電氣-接觸器與空氣開關

目錄:

一、接觸器

1、交流接觸器

2、直流接觸器

3、接觸器用途

4、接觸器的常見故障分析

5、接觸器工作機制

6、永磁交流接觸器

二、空氣開關

1、内部結構

2、過流保護原理

3、弧光的抑制

1)各種弧光   2)直流電弧的特性及熄弧方法  3)交流電弧的特性及熄弧方法

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1、交流接觸器

交流接觸器電磁鐵芯存在渦流,是以電磁鐵芯做成一片一片疊加在一起。過零瞬間防止電磁釋放,在電磁鐵芯上加有短路環,線圈匝數少電流大,線徑粗。啟動接觸器的電源是交流電時,就必須用交流接觸器。

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2、直流接觸器

直流接觸器電磁鐵芯是整體鐵芯,線圈細長,匝數特别多。啟動接觸器的電源是直流電時,就必須用直流接觸器。

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3、接觸器用途

電力拖動和自動控制系統中應用最普遍的一種低壓控制電器。作為執行元件,用于接通、分斷線路、或頻繁的控制電動機等裝置運作。也可用于容性負載的通斷控制。

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4、接觸器的常見故障分析

1)線圈燒毀

工作電源電壓過高,超過額定電壓的110%就有可能燒毀線圈。

工作電源電壓過低,低于額定值的85%也有可能燒毀接觸器線圈,這是因為接觸器銜鐵吸合不上,線圈回路電抗值較小、電流過大而造成的。

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5、接觸器工作機制

1)八小時工作制

2)短時工作制

3)斷續周期工作制

4)不間斷工作制就是主觸頭保持閉合承載一穩定電流持續時間超過八小時(數周甚至數年)也不分斷電流的工作制。接觸器長期處于工作狀态不變的情況下容易觸頭氧化和灰塵積累,這些因素會導緻散熱條件劣化,相與相、相對地絕緣降低,容易發生爬電現象甚至短路。當工況要求接觸器工作于此類工作制時,交流接觸器必須降容使用或特殊設計,宜選用灰塵不易聚集、爬電間距較大的型号。多塵和腐蝕性氣體的環境應特别重視這個問題。 另外可以考慮選用永磁交流接觸器,但價格貴。

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6、永磁交流接觸器

       傳統交流接觸器由于它工作時線圈和鐵芯會發熱,特别是電壓、電流、磁隙增大時容易導緻發熱而将線圈燒毀,而永磁交流觸器不存在燒毀線圈的可能。觸頭燒蝕主要是由分閘、合閘時産生的電弧造成的。與傳統接觸器相比,永磁交流接觸器在合閘時,除同樣有電磁力作用外,還具有永磁力的作用,因而合閘速度較傳統交流接觸器快很多,經檢測,永磁交流接觸器合閘時間一般小于20ms,而傳統接觸器合閘速度一般在60ms左右。分閘時,永磁交流接觸器除分閘彈簧的作用外,還具有磁極相斥力的作用,這兩種作用使分閘的速度較傳統接觸器快很多,經檢測,永磁交流接觸器分閘時間一般小于25ms,而傳統接觸器分閘速度一般在80ms以上。此外,線圈和鐵芯的發熱會降低主觸頭容量,電壓波動導緻的吸力不夠或振顫會使傳統接觸器主觸頭發熱、拉弧甚至熔焊。永磁交流接觸器觸頭壽命與傳統交流接觸器觸頭相比,在同等條件下壽命提高3-5倍。

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二、空氣開關

1、内部結構

電氣-接觸器與空氣開關

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2、過流保護原理

上圖空氣開關過電流時雙金屬片受熱形變,向右運動頂住1,2脫扣逆時針運動,3在回位彈簧的作用下向左運動,觸點分斷。

如果發生瞬間大電流,扼流圈感應電流達到動作程度,4往左運動,頂1的下端,2脫扣逆時針運動,3在回位彈簧的作用下向左運動,觸點分斷。

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3、弧光的抑制

1)各種弧光

電氣-接觸器與空氣開關
電氣-接觸器與空氣開關
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2)直流電弧的特性及熄弧方法

空氣被擊穿電離後,由于溫度極高,大約為6000K,因而産生大量的熱。這些熱既能用來電焊,但也能對開關電器産生破壞作用。電弧其實是一條熾熱的等離子體氣體。電弧氣體越熱,它的等效電阻就越小,電弧電流也就越大。是以電弧的伏安特性曲線具有負阻特性,如下圖,這一點非常重要。

電氣-接觸器與空氣開關
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圖1采取電阻滅弧的方法,對應于方法1;圖2采取在電感線圈的反向電動勢回路中增加洩放二極管和電阻串聯的方式,此法亦為方法1;圖3采用阻容吸收的方式,圖4與圖2類似,常用于半導體開關電路;圖5是配電和繼保線路中常見方式,采取同類觸點串聯,使得短弧變為長弧,以對電弧降溫熄弧。

說到直流熄弧,一定要談到滅弧栅。如下:

電氣-接觸器與空氣開關

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3)交流電弧的特性及熄弧方法

電氣-接觸器與空氣開關

上圖是電阻性負載的電壓和電流波形圖,下圖是電感性負載的電壓和電流波形圖。注意到感性負載時電壓超前電流90度。

差別于直流電弧,交流電弧在電流過零的時刻,電弧會自動熄滅,而在電流過零後,如果條件具備,則又重新起弧。

這種在電流過零前後電弧熄滅的情況,被稱為交流電弧的零休現象。見下圖:

電氣-接觸器與空氣開關

對于以空氣作為絕緣媒體的低壓電器來說,用三聚氰胺作為電弧隔闆時,電弧的熱量會使得這種材料釋放出類似六氟化硫特性的氣體,如氫氣和氮氣,由此加強媒體恢複強度,使得交流電弧不再重燃。

近陰極效應由于時間短,對于中壓的長弧不起任何作用,但對于低壓電弧來說,能起到很好的限制起弧和限流作用。

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