1.6 接触器
接触器是用于远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他电力负载，如电热器、电焊机等。接触器不仅能实现远距离集中控制，而且操作频率高、控制容量大，并具有失电压和欠电压释放保护、工作可靠、使用寿命长等优点，是继电器—接触器控制系统中最重要和最常用的元器件之一。
接触器种类很多，按驱动力的不同可分为电磁式、气动式和液压式，按其主触点通过电流的种类，可分为交流接触器和直流接触器，机床电气控制上以电磁式交流接触器应用最为广泛。
1.6.1 交流接触器
交流接触器常用于远距离接通和分断电压至1140V、电流至630A的交流电路，以及频繁控制交流电动机。交流接触器结构示意图如图1-29所示，它由电磁系统、触点系统、灭弧装置、弹簧和支架底座等部分组成。
1．电磁系统
电磁系统用来操纵触点的闭合与分断，由铁心、线圈和衔铁3部分组成。交流接触器多采用E形直动式电磁机构，如CJ10系列，也有采用衔铁绕轴转动的拍合式，如CJ12系列。当线圈通电后，衔铁在电磁吸力的作用下，克服复位弹簧的拉力与铁心吸合，带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，从而接通或断开相应电路。当线圈断电后，衔铁在复位弹簧的作用下，返回至初始位置，从而使各触点复位。
图1-29 交流接触器结构示意图
1—动触头 2—静触头 3—衔铁 4—复位弹簧 5—线圈 6—铁心 7—垫毡 8—触头弹簧 9—灭弧罩 10—触头压力弹簧
交流接触器的线圈通交流电，为减少交变磁场在铁心中产生的涡流与磁滞损耗，避免铁心过热，铁心一般采用硅钢片叠压后铆成，线圈设有骨架，使线圈与铁心隔离，且制成短粗型，以增加散热面积。此外，交流接触器为减少其吸合时产生的振动和噪音，在铁心端面上装设了短路环。
2．触点系统
触点系统是接触器的执行部件，用来接通与分断电路。交流接触器一般采用双断点桥式触点，根据用途不同，其触点可分为主触点与辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由3对常开触点组成；辅助触点用于通断小电流的控制电路，由常开触点和常闭触点组成。
3．灭弧装置
接触器用于分断大电流电路，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧。因此，必须设置灭弧装置。容量较小（10A以下）的交流接触器通常采用电动力灭弧，容量较大的交流接触器一般采用栅片灭弧。
常用的交流接触器有CJ10、CJ20、CJX1等系列。其中，CJ10系列交流接触器的主要技术参数如表1-9所示。
表1-9 CJ10系列交流接触器的主要技术参数
接触器的图形符号和文字符号如图1-30所示。
图1-30 接触器的图形符号和文字符号
a）线圈 b）常开主触点 c）常开辅助触点 d）常闭辅助触点
1.6.2 直流接触器
直流接触器主要用来远距离接通和分断电压至440V、电流至630A的直流电路，以及频繁地控制直流电动机的起动、反转与制动等。
直流接触器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，均是由电磁系统、触点系统、灭弧装置等部分组成，但各部分存在不同之处。
1．电磁系统
电磁系统由铁心、线圈和衔铁3部分组成。直流电磁铁通入的是直流电，其产生恒定磁通，不会在铁心中产生磁滞损耗与涡流损耗，只有线圈本身的铜损，所以铁心用整块铸铁或铸钢制成，线圈无骨架且制成细长形，使线圈与铁心直接接触，易于散热。并且由于恒定磁通，其产生的电磁吸力在衔铁与铁心闭合后是恒定不变的，因此运行中没有振动与噪音，所以铁心上不需要安装短路环。
2．触点系统
直流接触器的主触点要接通或断开较大的电流，多采用滚动接触的指形触点，做成单极或双极两种。辅助触点开断电流较小，常做成双断口桥式触点。
3．灭弧装置
直流接触器的主触点在分断较大的直流电时，会产生较难熄灭的直流电弧，通常采用灭弧能力较强的磁吹式灭弧。
常用的直流接触器有CZ0、CZ18等系列。其中，CZ0系列直流接触器适用于直流电压440V以下，电流600A及以下电路，供远距离接通与分断直流电力线路，频繁起、停直流电动机及控制直流电动机的换向及反接制动。
1.6.3 接触器的主要技术参数
1）额定电压。指主触点的额定工作电压。交流接触器常用的额定电压等级有127V、220V、380V、660V；直流接触器常用的额定电压等级有110V、220V、440V、660V。
2）额定电流。指主触点的额定工作电流。它是在规定条件（额定工作电压、使用类别、额定工作制和操作频率等）下，保证电器正常工作的电流值。需要说明，若改变使用条件，额定电流也要随之改变。
3）吸引线圈的额定电压。指吸引线圈的正常工作电压。交流线圈常用的电压等级有36V、110V、127V、220V、380V；直流线圈常用的电压等级有24V、48V、110V、220V、440V。
4）接通与分断能力。指接触器的主触点在规定的条件下，能可靠接通和分断的电流值。在此电流值下，接触器吸合时其主触点不应发生熔焊；释放时主触点不应发生长时间的燃弧。
5）操作频率。指每小时允许的操作次数。一般为300次/h、600次/h、1200次/h等几种。操作频率直接影响接触器的电寿命及灭弧室的工作条件，对于交流接触器还会影响其线圈的温升，因此，操作频率是一个重要的技术指标。
6）机械寿命与电寿命。机械寿命是指接触器所能承受的无载操作的次数；电寿命是指在规定的正常工作条件下，接触器带负载操作的次数。接触器属于频繁操作电器，应具备较长的机械寿命和电寿命，有些接触器的机械寿命已达1000万次以上，电寿命达100万次以上。
7）约定发热电流。指在使用类别条件下，允许温升对应的电流值。
8）额定绝缘电压。指接触器绝缘等级对应的最高电压。低压电器的绝缘电压一般为500V。
1.6.4 接触器的选择
接触器使用广泛，但随使用场合及控制对象的不同，接触器的操作条件与工作任务的繁重程度也不同。接触器的选用应按如下原则进行。
1．接触器类型的选择
接触器的类型首先应根据负载电流的种类选择，即交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。其次，应根据接触器承担的工作任务选择相应的使用类别及产品系列。
接触器的产品系列是按使用类别设计的。这是由于接触器用于不同负载时，对主触点的接通与分断能力的要求是不一样的。接触器的使用类别比较多，其中，在电力拖动控制系统中，常用接触器的使用类别与典型用途如表1-10所示。如生产中大量使用的笼型异步电动机，承担起动、运转和分断等一般任务时可选用AC3使用类别；而承担电动机的起动、反转、反接制动等重任务时则应选用AC4使用类别；如选用AC3类用于重任务时，则应降低容量使用，例如，AC3类的控制4kW电动机的接触器，用于重任务时，应降低一个容量等级使用，只能控制2.2kW的电动机。
表1-10 常用接触器的使用类别与典型用途
2．主触点额定电压的选择
接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压。
3．主触点额定电流的选择
接触器主触点的额定电流应大于或等于负载电路的额定电流。具体选用时可采用以下几种方法。
1）可根据电气设计手册给出的被控电动机的容量和接触器额定电流之间的对应数据进行选择。
2）对于电动机负载，接触器主触点的额定电流IN可按下式计算：
式中，PN——电动机的额定功率（kW）；
UN——电动机的额定线电压（V）；
cosφ——电动机的功率因数，其值一般在0.85～0.9之间；
η——电动机的效率，其值一般在0.8～0.9之间。
3）对于电动机负载，接触器主触点的额定电流也可按以下经验公式计算：
式中，K——经验系数，一般取1～1.4。
在确定主触点额定电流等级时，如果接触器的使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般应使主触点的电流等级与所控制的负载相当，或稍大一些。如果不对应，如用AC3类别的接触器控制AC4类别对应的负载时，则需要降低电流等级使用。
4．吸引线圈额定电压的选择
接触器吸引线圈的额定电压等级应根据控制电路的电压来确定。如果控制电路比较简单，所用电器数量较少，交流接触器线圈电压可直接选择380V或220V。而如果控制电路比较复杂，所用电器数量较多时，从安全角度考虑，交流接触器线圈电压可选用较低的电压等级，如127V等。而直流接触器线圈电压可以选择与直流控制电路的电压一致。
直流接触器的线圈加直流电压，交流接触器的线圈一般加交流电压。如果直流线圈加上交流电压，因线圈阻抗太大，电流太小，接触器往往不能吸合；如果将交流线圈加上直流电压，则会因电阻太小，电流太大而烧坏线圈。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线圈的。
5．触点数量和种类的选择
接触器的触点数量和种类应满足主电路和控制电路的要求。
1.6.5 接触器的使用注意事项
1）接触器一般应垂直安装于竖直的平面上，其安装底面与地面的倾斜度不应超过5°；安装孔的螺钉应装有垫圈，并拧紧螺钉以防止接触器松脱或振动。
2）应在主触点不带电的情况下通电检查，在通电吸合过程中不能有卡阻或滞缓现象，不应有噪声和振动现象；断电后，可动部分应完全恢复到原位。
3）定期检查接触器的零部件，要求可动部分灵活，紧固件无松动。已损坏的零部件应及时修理或更换。
4）检查触点动作是否灵活，动、静触点位置是否对正，三相是否同时闭合，如有问题应调节触点弹簧。应注意，触点的磨损深度不得超过1mm，清理触点时不允许使用砂纸，应使用整形锉。
5）所有触点的表面及铁心、衔铁的表面均应定期擦拭、清除油污并保持清洁；短路环应完整、牢固。
6）线圈的固定要牢固，可动部分不能碰触线圈，并且线圈绝缘电阻应符合相关要求。
7）定期检查灭弧罩是否破损，位置有无松脱和变化，及时清除灭弧罩缝隙内的金属颗粒及杂物。