理论教育 接触器原理与应用:虚功原理下的力学平衡

接触器原理与应用:虚功原理下的力学平衡

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于在力的作用下处于平衡状态的任何物体,不用考虑它是否真正发生了位移,而假想它发生了位移,那么,物体上所有的力在这个虚位移上的总功必定等于零。这就称为虚位移原理,也称虚功原理。必须指出,虚功原理的应用范围是有条件的,它所涉及的力和位移两个方面并不是随意的。这时该约束力称为被动力。在位移过程中做功的力,称为主动力。

接触器原理与应用:虚功原理下的力学平衡

1.基本结构与用途

可远距离频繁通断交直流大容量的电器,分交流和直流接触器两种,应用于电力、配电与用电。利用线圈流过电流产生磁场,使触头闭合,实现控制负载的功能。接触器由电磁机构、触头和灭弧装置等组成。可快速切断交流与直流主电路,可频繁通断大电流电路,适用于频繁操作和远距离控制,电流在5~1000A。主触头一般常开,辅助触头有常开和常闭。交流接触器的触头由银钨合金制成,导电性和耐高温烧蚀性良好。20A以上接触器有灭弧罩,快速拉断电弧,保护触头;最高操作频率达每小时1200次;机械寿命数百万次至一千万次,电寿命数十万次至数百万次。

①真空接触器,触头系统采用真空消磁室。

半导体接触器,通过改变电路的导通和断路状态实现电流操作。

③永磁接触器,利用磁性原理,永磁驱动机构取代电磁铁驱动。

接触器可控制电热、照明、电容器组等负载。铭牌额定电压是指主触头的额定电压;铭牌额定电流是指主触头的额定电流;通断能力是主触头在规定条件下可靠通断的电流值;线圈额定电压是长期安全工作的最大电压;额定操作频率是每小时操作次数。使用类别见表1-4。

2.交流接触器

(1)CKJ5系列交流真空接触器 50Hz、额定电压至1140V、额定电流至250A、400A、600A电力系统中,远距离通断电路及频繁起动交流电动机,电弧不外露,可与保护装置组成防爆型电磁起动器。其型号见图1-12。主电路接通10Ie,通断8Ie;极限分断能力,4500A(250、400A),6000A(600A);电寿命360万次;机械寿命300万次,其中真空灭弧室大于100万次,主要技术数据见表1-92。

978-7-111-52990-3-Chapter01-114.jpg

图1-12 CKJ5系列交流真空接触器型号

1-92 CKJ5—250系列交流真空接触器控制电路主要技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-115.jpg

(2)CKJ15、CKJ16系列交流真空接触器 50Hz、额定电压至1140V、额定电流至600A电路中,远距离通断电气设备和线路,可频繁起动、控制电动机,可组合成磁力起动器、防爆磁力起动器,技术数据见表1-93。

1-93 CKJ15、CKJ16系列交流真空接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-116.jpg

(3)CJ系列交流 50Hz、660V(或1140V)、电流至630A电路中,远距离频繁通断电路及控制交流电动机,可与热继电器组成电磁起动器。CJ系列交流接触器型号见图1-13。CJ20系列为直动式、双断点、立体布置。CJ20—10~25不带灭弧系统,方便安装于IEC标准35mm宽帽形安装轨。CJ20—40及以上为两层布置正装式结构,主触头和灭弧室在上,电磁系统在下,两只独立辅助触头组件布置在两侧。全系列根据容量等级配套灭弧结构,CJ20—10和CJ20—16为双断点开断灭弧室,CJ20—25为U形铁片灭弧,CJ20—40~160在380、660V时为多纵缝陶土灭弧罩,CJ20—250及以上接触器在380V时用多纵缝陶土灭弧罩,660V时用栅片灭弧罩,1140V时均用栅片灭弧罩。全系列用银基合金触头。CJ20—40及以下接触器电磁系统用双E形铁心、迎击式缓冲;CJ20—63及以上用U形铁心,硅橡胶缓冲。

CJ20—10辅助触头有4闭、3闭1开、2开2闭、1闭3开、4开等。常用有CJ20、CJ12、CJ24系列等,CJ20系列技术数据见表1-94,CJ24系列技术数据见表1-95~表1-97。

978-7-111-52990-3-Chapter01-117.jpg

图1-13 CJ系列交流接触器型号

1-94 CJ20系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-118.jpg

(续)

978-7-111-52990-3-Chapter01-119.jpg

1-95 CJ24系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-120.jpg

1-96 CJ24系列交流接触器的操作次数

978-7-111-52990-3-Chapter01-121.jpg

1-97 CJ24系列交流接触器辅助触头种类数量及基本参数

978-7-111-52990-3-Chapter01-122.jpg

(4)CJ12系列 50/60Hz、1000V、额定电流至4000A电路中,远距离通断电路,并用于交流电动机频繁起动和开断,技术数据见表1-98。

1-98 CJ12系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-123.jpg

(5)CJ17系列 50/60Hz、电压至5000V、电流至32A电路中,远距离通断电路,用于交流电动机频繁起停,技术数据见表1-99。

1-99 CJ17系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-124.jpg

(6)CJ18系列 50/60Hz、380V电路中,供远距离通断,用于交流电动机频繁起停,技术数据见表1-100。

1-100 CJ18系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-125.jpg

(7)CJ16、CJ19系列切换电容器接触器 50Hz、500V电路中,作低压无功功率补偿设备投入或切除低压并联电容器,技术数据见表1-101。

1-101 CJ16、CJ19系列切换电容器接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-126.jpg

(8)CJ20系列交流接触器 50Hz、660V或1140V、电流至630A电路中,远距离通断电路与频繁起动、控制三相交流电动机,与保护装置可组合成电磁起动器,技术数据见表1-102。

1-102 CJ20系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-127.jpg

(9)CJ24系列转动式交流接触器 50Hz、660V、额定电流100~630A电路中,作轧钢及起重机等电气设备远距离频繁通断电路和起动、停止、反向及反接制动电动机,技术数据见表1-103、表1-104。

1-103 CJ24系列转动式交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-128.jpg

1-104 CJ24系列转动式交流接触器辅助触头技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-129.jpg

(10)CJ40系列交流接触器 50/60Hz、1140V、电流至800A电路中,远距离通断电路,并适用于交流电动机频繁起停,技术数据见表1-105。

1-105 CJ40系列交流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-130.jpg

(续)

978-7-111-52990-3-Chapter01-131.jpg

3.直流接触器

(1)CZ0系列 控制直流电动机,吸合冲击小、噪声小,适于电动机频繁起停、换向或反接制动。额定电流至150A接触器是立体布置整体式结构,有沿棱角转动拍合式电磁系统,双断点常闭主触头,线圈用串联双绕组结构。组合桥式双断点辅助触头固定在主触头绝缘基座一端两侧。250A及以上是平面布置整体式结构,用沿棱角转动拍合式电磁系统及串联双绕组吸引线圈,单断点结构主触头由整块镉铜制成,组合桥式双断点辅助触头固定在磁轭背上。全系列板前接线,不带底板。其技术数据见表1-106。

1-106 CZ0系列直流接触器技术数据(www.daowen.com)

978-7-111-52990-3-Chapter01-132.jpg

注:分子为线圈吸合功率、分母为吸持功率;CZ0—40串联磁吹线圈额定电流分1.5A、2.5A、5A、10A、20A和40A等。

(2)CZ2系列直流 DC600V、电流2500A,作远距离通断电路,频繁起停、控制直流电动机换向或反接制动,技术数据见表1-107。

1-107 CZ2系列直流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-133.jpg

(3)CZ10系列 DC 1000V、额定电流至4000A,远距离通断电路,频繁起停、控制直流电动机换向或反接制动,技术数据见表1-108。

1-108 CZ10系列直流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-134.jpg

(4)CZ21—16型 DC440V、电流至16A,作通断电源及频繁地起动、控制直流电动机,还可与保护装置配合作电路负载保护,技术数据见表1-109。

1-109 CZ21—16型直流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-135.jpg

(5)CZ16系列 DC660V、电流至1500A,远距离通断直流电路,技术数据见表1-110。

1-110 CZ16系列直流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-136.jpg

4.选用与维护

(1)一般原则

①类型。按所控制电动机或负载电流类型,即交(直)流电动机或负载选交(直)流接触器;如主要是交流电动机,直流电动机或直流负载容量较小时,可全选交流接触器,但触头额定电流适当大一些。

②触头额定电压和额定电流。触头额定电压不小于电路电压;主触头额定电流不小于电动机或负载额定电流。

③线圈电压等级。线圈电压等级与控制电路电压一致。

④辅助触头额定电流、数量和种类。满足控制电路或选择叠加式接触器、增加中间继电器。

(2)交流接触器选用

1)按使用类别。分为轻任务和重任务接触器。前者如CJ10、CJ8、CJ0等,指接触器需在额定电压下接通电动机的6Ie;后者如CJ12系列,在额定电压下通断电动机6Ie。根据负载选择适合的交流接触器,接触器容量不小于负载电流。

三相交流电动机电流,根据电动机铭牌数据确定,如额定电压、电流、功率因数效率、功率等选接触器。一般情况下按下式计算:

978-7-111-52990-3-Chapter01-137.jpg

式中 Un——主电路额定线电压(V);

In——接触器额定电压下额定工作电流(A);

cosφ——电动机功率因数;

η——电动机的效率。

对AC380V三相4极电动机,cosφ=0.77~0.92,η=87.2~93.5%,电动机功率大则效率高,一般取0.85~0.9。为方便,In估算值取Ie=P/0.5,或Ie=2P,即估算电流为“电动机2倍”;对纯阻性加热负载,Ie=1.5P,估算电流为“电热倍半”。对AC3kV三相电动机,IeP/4;对AC6kV三相电动机,IeP/8;对AC10kV三相电动机,IeP/13。

2)按降低接触器容量。以可靠性为前提,交流接触器的使用与工作制有关,如电动机频繁“点动”,同样是3kW电动机,水泵选10A接触器,行车配20A接触器,因行车频繁操作,主触头实际电流为6~12倍额定电流。对控制车、铣、刨、钻床的异步电动机及起重设备用电动机等,推荐接触器工作电流为

978-7-111-52990-3-Chapter01-138.jpg

式中 Ic——接触器工作电流(A);

Pn——电动机额定功率(kW);

Un——电动机额定电压(V);

Ks——交流接触器负载系数,见图1-14,取决于接触器分断不同电流的操作频率。

978-7-111-52990-3-Chapter01-139.jpg

图1-14 分断不同电流时不同操作频率的接触器负载系数

曲线1是额定或接近额定转速时分断,Ks与操作频率的关系;曲线2是有10%分断起动电流;曲线3是有50%分断起动电流。

(3)直流接触器选用根据DC-1~3类别选用,其技术数据见表1-111。

1-111 直流接触器技术数据

978-7-111-52990-3-Chapter01-140.jpg

(4)接触器维护与检修

①外观检查。清除灰尘,用棉布蘸酒精擦油污,干布擦净或晾干;拧紧紧固件;金属外壳完好。

②灭弧罩检修。用非金属刷清除罩内粉尘,如灭弧罩破裂即更换;栅片式灭弧罩的栅片应完整,如变形严重及松脱必须修复或更换。

③触头检修。银或银基合金触头有轻微烧损或接触面发毛、变黑时,可继续使用;若影响接触,应锉去毛刺,如触头开焊、脱落或磨损到原厚度的1/3时要更换触头;若长时间未用,先通电或手动通断数次,除去氧化膜,观察灵活性。不可用砂纸或锉刀修磨接触面;维修或更换后,应调整触头开距、超行程、触头压力及同步等。

④辅助触头检查。动作灵活,静触头无松动或脱落;开距及行程符合要求,如接触不良且不易修复时需更换。

⑤铁心检修。用棉纱汽油擦拭极面油垢;检查缓冲件齐全、位置正确;铆钉头无断裂;短路环断裂、隐裂造成严重噪声和吸力不足时,更换短路环、铁心或更换接触器;中柱气隙保持0.1~0.3mm。

⑥线圈检修。线圈过热外表层老化变色,可能匝间短路;如引线头与导线开焊、线圈骨架裂纹磨损或固定不正常,及早处理、更换线圈或接触器。

⑦通电检查。接电源检查运动和摩擦部分灵活,在转轴轴承间隙加润滑油;躯壳或机座固定牢靠并与安装面垂直,不得有挠曲或变形;电源连接螺钉要拧紧。

⑧主触头参数调整。拆卸、维修或更换零部件后重组装的接触器,对主辅触头开距、超行程重新调整;直动式交流接触器主触头开距+超行程=铁心行程;旋转直动式主触头开距、超行程调整时可增减调整垫和衔铁打开的距离,如主触头超行程小可增加瓷底板与铝基座间调整纸垫;若开距需增大时,可松开调整衔铁行程限位螺母。旋转式CJ12系列主触头开距通过调整衔铁和磁轭,主触头超行程可调节动触头上端的调整螺钉;直流接触器主触头开距,出厂前已调整好,超行程调整可增减衔铁下端停挡的调整垫。

(5)接触器常见故障分析与处理(见表1-112)

1-112 接触器常见故障分析与处理

978-7-111-52990-3-Chapter01-141.jpg

(续)

978-7-111-52990-3-Chapter01-142.jpg

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈