控制系統(tǒng)中低壓交流接觸器的選擇

張啟龍

（蘭州長(zhǎng)城電工股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引言

在低壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，正確選用接觸器是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。但在實(shí)際選用時(shí)，仍有一些用戶及設(shè)計(jì)工作者，由于對(duì)控制對(duì)象的工作情況以及接觸器的性能不夠了解，在設(shè)計(jì)及產(chǎn)品營(yíng)銷中出現(xiàn)一些偏失或誤解。本文通過(guò)對(duì)交流接觸器負(fù)載類型、工作制兩方面進(jìn)行較為全面的介紹，使其對(duì)用戶在選擇及營(yíng)銷人員在推介產(chǎn)品時(shí)有所幫助。

交流接觸器是一種控制電器、是一種遙控開(kāi)關(guān)，適用于遠(yuǎn)距離頻繁的接通和分?jǐn)嘟涣髦麟娐返碾娖?，其主要控制?fù)載對(duì)象；第一是電動(dòng)機(jī)，用作控制交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)、調(diào)速，并與熱繼電器或其它適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置組合，保護(hù)電動(dòng)機(jī)可能發(fā)生的過(guò)載或斷相。第二是非電動(dòng)機(jī)負(fù)載，如電焊機(jī)、電容器組、電熱裝置、照明設(shè)備等其它負(fù)載。

選擇接觸器時(shí)應(yīng)首先根據(jù)線路和負(fù)載的要求（屬于輕載、一般負(fù)載還是重載）即使用類別，選擇合適的結(jié)構(gòu)型式，然后再根據(jù)負(fù)載的額定值和極限值、操作頻率選擇主要技術(shù)參數(shù)，包括主回路參數(shù)、輔助回路參數(shù)、根據(jù)控制回路的要求選擇接觸器的線圈參數(shù)，再根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參量如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等確定接觸器的容量等級(jí)等。

2 按使用類別選用相應(yīng)的接觸器

按接通分?jǐn)嗄芰?lái)區(qū)分使用類別：交流接觸器的接通和分?jǐn)嗄芰﹄S著用途和控制對(duì)象的不同有很大的差異，它是正確設(shè)計(jì)和選用接觸器的主要依據(jù)，按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC947－1、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB14048.4－2010《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器》規(guī)定，交流接觸器主觸頭可劃分為 AC－1、AC－2、AC－3…等類，輔助觸頭可劃分為AC－11等類，見(jiàn)GB14048.1附錄A。使用類別的制定為各種應(yīng)用規(guī)定了考核條件，并為用戶選擇提供了參考。因?yàn)橥〝嗄芰κ墙佑|器的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，是接觸器在規(guī)定條件下，能在給定電壓下接通和分?jǐn)嗟念A(yù)期電流值，接通能力是指開(kāi)關(guān)閉合時(shí)不造成觸頭容焊的能力，斷開(kāi)能力是指開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)能可靠滅弧的能力，各使用類別的通斷條件見(jiàn) GB14048.4 表 7 和 GB14048.5 表 4。

2.1 電動(dòng)機(jī)負(fù)載

按電動(dòng)機(jī)負(fù)載的輕重程度選用：以使用類別為基礎(chǔ)，把電動(dòng)機(jī)負(fù)載的輕重程度分為一般任務(wù)、重任務(wù)、特重任務(wù)三類。

（1）一般任務(wù)：主要運(yùn)行于AC－3使用類別，其操作頻率不高，用以接通籠型電動(dòng)機(jī)或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，在滿速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)斷開(kāi)，并伴有少量的點(diǎn)動(dòng)。屬于這一類的典型機(jī)械有：壓縮機(jī)、泵、通風(fēng)機(jī)、閘門、沖床等，選配接觸器時(shí)，只要使被選用接觸器的額定電壓和額定電流等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流即可。

（2）重任務(wù)：主要運(yùn)行于包括90%AC－3和10%AC－4或 50%AC－1和 50%AC－2的混合使用類別，操作頻率可達(dá)100h－1，用于起動(dòng)籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，并不時(shí)運(yùn)行于點(diǎn)動(dòng)、反接制動(dòng)、反向和從低速時(shí)斷開(kāi)。屬于這一類的典型機(jī)械有：工作母機(jī)（車、鉆等）、升降設(shè)備、扎機(jī)輔助社備、破碎機(jī)。

（3）特重任務(wù)：主要運(yùn)行于乎100%的AC－4或100%AC－2的使用類別，操作頻率可達(dá)600～1200h－1，個(gè)別的甚至達(dá)到 3000h－1，用于起動(dòng)籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的頻繁點(diǎn)動(dòng)、反接制動(dòng)和可逆運(yùn)轉(zhuǎn)。屬于這一類的典型機(jī)械有：印刷機(jī)、拉絲機(jī)、鏜床、港口起重設(shè)備等，選用時(shí)應(yīng)特別注意。

（4）按交流接觸器的電壽命和使用類別選用：交流接觸器的觸頭電壽命和分?jǐn)嚯娏饔忻芮嘘P(guān)系，有些生產(chǎn)廠家的樣本及使用說(shuō)明書(shū)中提供觸頭電壽命次數(shù)和分?jǐn)嚯娏鞯年P(guān)系曲線，選擇時(shí)可根據(jù)控制的電極功率及電壽命次數(shù)從曲線族中選用額定電流合適的交流接觸器。

在實(shí)際使用中，交流接觸器通常是在AC－3和AC－4或AC－2和AC－4混合使用類別下工作，對(duì)含有不同比例的AC－4使用類別下工作的交流接觸器的電壽命為：

低溫等離子體凈化法的原理是在外加電場(chǎng)的作用下，通過(guò)介質(zhì)放電產(chǎn)生大量的高能粒子，高能粒子與有機(jī)污染物分子發(fā)生一系列復(fù)雜的等離子體物理-化學(xué)反應(yīng)，從而將有機(jī)污染物降解為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)[16]；該法是一種新型的凈化工藝，可以處理甲苯廢氣等。低溫等離子體凈化法適用于處理VOCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)低（1～1000 μL/L）的有機(jī)廢氣，與傳統(tǒng)方法相比具有處理效率高、反應(yīng)流程短等優(yōu)點(diǎn)，但該技術(shù)還不成熟，容易造成二次污染，且能耗較高。

2.2 非電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的正確選用

選擇此類負(fù)載時(shí)用接觸器，除考慮接通容量外，還應(yīng)考慮使用中可能出現(xiàn)的過(guò)電流。

（1）電熱設(shè)備：如電阻爐、調(diào)溫加熱設(shè)備等，電流波動(dòng)最大值不超過(guò)1.4Ie，選用時(shí)可按接觸器的額定發(fā)熱電流Ith來(lái)選擇，但考慮到實(shí)際使用環(huán)境條件可能超過(guò)使用條件等因素，因此要按Ith等于或稍大于1.2倍的電熱設(shè)備額定電流選取接觸器。一般的接觸器名牌上都會(huì)注明Ith值，如果沒(méi)有則按工作電流相等原則選用。

（2）控制變壓器：應(yīng)按接觸器AC－6a額定工作電流不小于變壓器的額定工作電流選用，但是，當(dāng)通斷浪涌電流峰值不大于額定電流30倍時(shí)，可用下列公式根據(jù)AC－3額定工作電流來(lái)確定AC－6a額定工作電流Ie6a＝0.45Ie3。控制電焊機(jī)變壓器時(shí)，應(yīng)考慮到電焊機(jī)上電極短路情況。焊接時(shí)的分?jǐn)嚯娏髌骄冉油娏鞔?－4倍，而且為單相負(fù)載，因此所用接觸器的三極可考慮并聯(lián)。

（3）控制照明裝置：如照明燈具為放電燈或白燈，則分別按接觸器AC－5a或AC－6a的額定工作電流不小于相應(yīng)燈具的額定工作電流選用。

當(dāng)選用具有AC－1使用類別額定電流的接觸器時(shí)，須考慮到照明裝置的類型、電路圖、起動(dòng)電流和長(zhǎng)期工作電流。由于電壓增大使工作電流增大，因此選用時(shí)不得超過(guò)接觸器AC－1額定電流的90%，對(duì)于鎢絲燈和有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)恼彰餮b置，要充分注意到它們具有較大的起動(dòng)電流。

（4）控制電容器：一般應(yīng)按接觸器的AC－6b額定工作電流不小于電容器的額定工作電流選用，也可根據(jù)交流接觸器AC－3額定工作電流Ie3按下列公式確定切換電容器的AC－6b額定工作電流Ie6b，Ie6b＝ik×x2/（x－1）2（A），式中x＝13.3 Ie3/ik（Ω）。ik＞205 Ie3（A）。注：上述公式適用于通斷單獨(dú)的電容器組，且電容器安裝處的預(yù)期短路電流為ik的場(chǎng)合。

一般沒(méi)有特殊要求的，均應(yīng)采用空氣電磁式結(jié)構(gòu)。在三相電路一般為三極交流接觸器，單相系統(tǒng)中，則采用單極、兩極交流接觸器，也常采用由三極并聯(lián)的接觸器。兩極電路并聯(lián)允許通過(guò)1.6Ie額定工作電流；三極電路并聯(lián)允許通過(guò)2.25Ie額定工作電流，但電容性負(fù)載，由于觸頭不能絕對(duì)同時(shí)閉合，因此不能用于電容性負(fù)載中。接線方式如表1所示。

表1 兩極三極并聯(lián)接線方式及容量關(guān)系

3 按工作制及操作頻率選擇相應(yīng)的接觸器

3.1 八小時(shí)工作制

八小時(shí)工作制是接觸器的基本工作制，接觸器的約定發(fā)熱電流參數(shù)就是按此工作制確定的，在這種工作制下，接觸器的主觸頭承載穩(wěn)定電流足夠長(zhǎng)時(shí)間，但八小時(shí)必須斷開(kāi)，一般而言接觸器是按照此工作制進(jìn)行設(shè)計(jì)和考核的。當(dāng)接觸器按基本工作制工作時(shí)，按照用戶樣本選擇接觸器則可。

3.2 不間斷工作制

即長(zhǎng)期工作制、沒(méi)有空載期的工作制。這種工作制下的接觸器是連續(xù)運(yùn)行的、不間斷的，接觸器主觸頭載流通路通以穩(wěn)定持續(xù)的電流，通電時(shí)間可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于八小時(shí)也不分?jǐn)?。雖然工作情況比八小時(shí)工作要嚴(yán)酷，但主要參數(shù)與八小時(shí)工作制相同，只是考慮到長(zhǎng)期通電會(huì)使觸頭氧化，積塵會(huì)導(dǎo)致觸頭散熱條件劣化，故接觸器用于此工作制時(shí)，必須適當(dāng)降容使用或特殊設(shè)計(jì)。如果工作條件允許，可以采用在每個(gè)工作班內(nèi)關(guān)合和分?jǐn)鄶?shù)次的方法來(lái)解決克服接觸器主觸頭氧化和積塵的問(wèn)題。

3.3 斷續(xù)工作制

又稱為反復(fù)短時(shí)工作制，其有載時(shí)間與空載時(shí)間循環(huán)交替。斷續(xù)周期工作制的典型參數(shù)是通電持續(xù)率和操作頻率。通電持續(xù)率（又稱負(fù)載因數(shù)）的標(biāo)準(zhǔn)值為15%、25%、40%、60%四種。操作頻率共分14級(jí)，每一級(jí)的數(shù)字就表示該級(jí)的每小時(shí)操作循環(huán)數(shù)。斷續(xù)工作制的工作周期，一般可理解為不超過(guò)10min。一般接觸器多適用于斷續(xù)周期工作制，接觸器每小時(shí)操作循環(huán)數(shù)對(duì)觸頭的燒損影響很大，選用時(shí)應(yīng)予以注意，接觸器的技術(shù)參數(shù)中給出了適用的操作頻率。當(dāng)用電設(shè)備的實(shí)際操作頻率高于給定數(shù)值時(shí)，接觸器必需降容使用。

3.4 短時(shí)工作制

這種工作制下工作的接觸器，其有載時(shí)間與空載時(shí)間互相交替，且有載時(shí)間比空載時(shí)間短，短時(shí)工作制的接觸器主觸頭通電時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)值為10、30、60和90min四種。

4 按電源頻率選擇相應(yīng)的交流接觸器

對(duì)于主電路而言，頻率的變化影響集膚效應(yīng)，頻率高時(shí)集膚效應(yīng)增大，對(duì)大多數(shù)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)50Hz與60Hz對(duì)導(dǎo)電回路的溫升影響不是很大。但對(duì)于吸引線圈而言就需要予以注意，50Hz設(shè)計(jì)的吸引線圈用于60Hz時(shí)電磁線的磁通將減少，吸力也將有所減少，是否能用要看其設(shè)計(jì)的裕度。一般情況下，用戶最好按其標(biāo)定值使用，訂貨時(shí)按使用的操作電源頻率訂貨。

5 工作電壓與容量關(guān)系選擇接觸器

接觸器使用在不同的工作電壓時(shí)，一般按控制功率相等的原則計(jì)算接觸器的工作電流，但在較低的工作電壓下，工作電流不應(yīng)超過(guò)同一接觸器的約定發(fā)熱電流；在高工作電壓下，接觸器的控制功率可能有所增加或減少，主要取決于其觸頭滅弧系統(tǒng)性能的好壞。一般生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品樣本上均列有不同工作電壓下控制功率，可作為選用的依據(jù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

交流接觸器的選用不僅和所通斷的負(fù)載有關(guān)，和接觸器所在回路的電力系統(tǒng)各阻抗參數(shù)有關(guān)，還和控制方式、使用環(huán)境及使用要求有關(guān)，所以選擇交流接觸器時(shí)要全面考慮，逐步計(jì)算各參數(shù)數(shù)值，達(dá)到選用合理、使用方便。

［1］GB14048.1－2006，低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則［S］.

［2］GB14048.4－2010，機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器［S］.

［3］李茂林.低壓電器及配電電控設(shè)備選用手冊(cè)［M］.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

［4］鄭銘芳.低壓電器選用維修手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.