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电气设计中低压交流接触器的选用(转)  

2009-07-17 16:24:28|  分类: 经验心得 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  低压交流接触器主要用于通断电气设备电源,可以远距离控制动力设备,接通断开设备电源时避免人身伤害。交流接触器选用对动力设备和电力线路正常运行非常重要。
1、交流接触器结构与参数

  一般使用中要求交流接触器装置结构紧凑,使用方便,动静触头磁吹装置良好,灭弧效果好,最好达到零飞弧,温升小。灭弧方式分为空气式和真空式,操动方式分为电磁式、气动式和电磁气动式。
  接触器额定电压参数分为高压和低压,低压一般为380V,500V,660V,1140V等。
  电流按型式分为交流、直流。电流参数有额定工作电流、约定发热电流、接通电流及分断电流、辅助触头约定发热电流及接触器短时耐受电流等。一般接触器型号参数给出是约定发热电流,约定发热电流对应额定工作电流有好几个。比如CJ20-63,主触头额定工作电流分为63A,40A,型号参数中63指是约定发热电流,它和接触器外壳绝缘结构有关,而额定工作电流和选定负载电流、电压等级有关。
  交流接触器线圈电压分为36、127、220、380V等。接触器极数分为2、3、4、5极等。辅助触头常开常闭各有几对,控制需要选择。
  其他参数还有接通、分断次数、机械寿命、电寿命、最大允许操作频率、最大允许接线线径以及外形尺寸和安装尺寸等。接触器分类见表1
使用类别代号 适用典型负载举例 典型设备
   AC-1 无感或微感负载,电阻性负载 电阻炉,加热器等
   AC-2 绕线式感应电动机启动、分断 起重机,压缩机,提升机等
   AC-3 笼型感应电动机启动、分断 风机,泵等
   AC-4 笼型感应电动机启动、反接制动或密接通断电动机 风机,泵,机床等
   AC-5a 放电灯通断 高压气体放电灯如汞灯、卤素灯等
   AC-5b 白炽灯通断 白炽灯
   AC-6a 变压器通断 电焊机
   AC-6b 电容器通断 电容器
   AC-7a 家用电器和类似用途低感负载 微波炉、烘手机等
   AC-7b 家用电动机负载 电冰箱、洗衣机等电源通断
   AC-8a 具有手动复位过载脱扣器密封制冷压缩机电动机 压缩机
   AC-8b 具有手动复位过载脱扣器密封制冷压缩机电动机 压缩机
   
2、交流接触器选用原则
  接触器作为通断负载电源设备,接触器选用应按满足被控制设备要求进行,除额定工作电压与被控设备额定工作电压相同外,被控设备负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择依据。选用原则如下:
(1)交流接触器电压等级要和负载相同,选用接触器类型要和负载相适应。
(2)负载计算电流要符合接触器容量等级,即计算电流小于等于接触器额定工作电流。接触器接通电流大于负载启动电流,分断电流大于负载运行时分断需要电流,负载计算电流要考虑实际工作环境和工况,启动时间长负载,半小时峰值电流不能超过约定发热电流。
(3)按短时动、热稳定校验。线路三相短路电流不应超过接触器允许动、热稳定电流,当使用接触器断开短路电流时,还应校验接触器分断能力。
(4)接触器吸引线圈额定电压、电流及辅助触头数量、电流容量应满足控制回路接线要求。要考虑接接触器控制回路线路长度,一般推荐操作电压值,接触器要能够 85~110%额定电压值下工作。线路过长,电压降太大,接触器线圈对合闸指令有可能不起反映;线路电容太大,可能对跳闸指令不起作用。
(5)操作次数校验接触器所允许操作频率。操作频率超过规定值,额定电流应该加大一倍。
(6)短路保护元件参数应该和接触器参数配合选用。选用时可参见样本手册,样本手册一般给出是接触器和熔断器配合表。
 接触器和空气断路器配合要空气断路器过载系数和短路保护电流系数来决定。接触器约定发热电流应小于空气断路器过载电流,接触器接通、断开电流应小于断路器短路保护电流,这样断路器才能保护接触器。实际中接触器一个电压等级下约定发热电流和额定工作电流比值1~1.38之间,而断路器反时限过载系数参数比较多,不同类型断路器不一样,两者间配合很难有一个标准,不能形成配合表,需要实际核算。
(7)接触器和其它元器件安装距离要符合相关国标、规范,要考虑维修和走线距离。
   
3、不同负载下交流接触器选用
使接触器不会发生触头粘连烧蚀,延长接触器寿命,接触器要躲过负载启动最大电流,还要考虑到启动时间长短等不利因数,要对接触器通断运行负载进行分析,负载电气特点和此电力系统实际情况,对不同负载启停电流进行计算校合。
3.1控制电热设备用交流接触器选用
这类设备有电阻炉、调温设备等,其电热元件负载中用绕线电阻元件,接通电流可达额定电流1.4倍,考虑到电源电压升高等,电流还会变大。此类负载电流波动范围很小,按使用类别属于AC-1,操作频繁,选用接触器时接触器额定工作电流Ith等于或大于电热设备工作电流1.2倍即可。
3.2控制照明设备用接触器选用
照明设备种类很多,不同类型照明设备、启动电流和启动时间一样。此类负载使用类别为AC-5a或AC-5b。启动时间很短,可选择其发热电流Ith等于照明设备工作电流1.1倍。启动时间较长以及功率因数较低,可选择其发热电流Ith比照明设备工作电流大一些。表2为不同照明设备用接触器选用原则。
3.3控制电焊变压器用接触器选用
当接通低压变压器负载时,变压器二次侧电极短路而出现短时陡峭大电流,一次侧出现较大电流,可达额定电流15~20倍,它与变压器绕组布置及铁心特性有关。当电焊机频繁产生突发性强电流,使变压器初级侧开关承受巨大应力和电流,必须变压器额定功率下电极短路时一次侧短路电流及焊接频率来选择接触器,即接通电流大于二次侧短路时一次侧电流。此类负载使用类别为AC-6a。
3.4电动机用接触器选用
电动机用接触器电动机使用情况及电动机类别可分别选用AC-2~4,启动电流6倍额定电流,分断电流为额定电流下可选用AC-3,如风机水泵等,可采用查表法及选用曲线法,样本及手册选用,不用再计算。
绕线式电动机接通电流及分断电流都是2.5倍额定电流,一般启动时转子中串入电阻以限制启动电流,增加启动转矩,使用类别AC-2,可选用转动式接触器。
当电动机处于点动、需反向运转及制动时,接通电流为6Ie,使用类别为AC-4,它比AC-3严酷多。可使用类别AC-4下列出电流大小计算电动机功率。公式如下:
Pe=3UeIeCOS¢η,
Ue:电动机额定电流,Ie:电动机额定电压,COS¢:功率因数,η:电动机效率。
允许触头寿命缩短,AC-4电流可适当加大,很低通断频率下改为AC-3类。
电动机保护配合要求,堵转电流以下电流应该由控制电器接通和分断。大多数Y系列电动机堵转电流≤7Ie,选择接触器时要考虑分、合堵转电流。规范规定:电动机运行AC-3下,接触器额定电流不大于630A时,接触器应当能承受8倍额定电流至少10秒。
一般设备用电动机,工作电流小于额定电流,启动电流达到额定电流4~7倍,但时间短,对接触器触头损伤不大,接触器设计时已考虑此因数,一般选用触头容量大于电动机额定容量1.25倍即可。特殊情况下工作电动机要实际工况考虑。如电动葫芦属于冲击性负载,重载启停频繁,反接制动等,计算工作电流要乘以相应倍数,重载启停频繁,选用4倍电动机额定电流,通常重载下反接制动电流为启动电流2倍,此工况要选用8倍额定电流。
3.5电容器用接触器选用
电容器接通时电容器产生瞬态充电过程,出现很大合闸涌流,同时伴很高电流频率振荡,此电流由电网电压、电容器容量和电路中电抗决定(即与此馈电变压器和连接导线有关),触头闭合过程中可能烧蚀严重,应当按计算出电容器电路中最大稳态电流和实际电力系统中接通时可能产生最大涌流峰值进行选择,这样才能保证正确安全操作使用。
选用普通型交流接触器要考虑接通电容器组时涌流倍数、电网容量、变压器、回路及开关设备阻抗、并联电容器组放电状态以及合闸相角等,一般达到50至100 额定电流,计算时比较烦琐,可以参见文献1。
电容器组没有放电装置,可选用带强制泄放电阻电路专用接触器,如ABB.gkcity.com' target='_blank'>ABB公司B25C、B275C系列。国产CJ19系列切换电容器接触器专为电容器而设计,也采用了串联电阻抑制涌流措施。
选用时参见样本,还要考虑无功补偿装置标准中规定。电容器投入瞬间产生涌流峰值应限制电容器组额定电流20倍以下(JB7113-1993低压并联电容器装置规定);还应考虑最大稳态电流下电容器运行,电容器组运行时谐波电压加上高达1.1倍额定工作时工频过电压,会产生较大电流。电容器组电路中设备器件应能额定频率、额定正弦电压所产生均方根值不超过1.3倍额定电流下连续运行,实际电容器电容值可能达到额定电容值1.1倍,故此电流可达1.43倍额定电流,选择接触器额定发热电流应不小于此最大稳态电流。
   
4、有特殊要求情况下交流接触器选用
4.1、防晃电型交流接触器
电力系统雷击、短路后重合闸以及单相人为短时故障接后自动恢复等原因使供电系统晃电,晃电时间一般几秒以下。
有连续性生产要求情况下,工艺上不允许设备电源短时中断(晃电)就造成设备跳闸停电,可以采用新型电控设备:FS系列防晃电交流接触器。
FS 系列防晃电接触器不依赖辅助工作电源,不依赖辅助机械装置,具有体积小、可靠性高,它采用强力吸合装置,双绕组线圈,接触器吸合释放时无有害抖动,避免了电网失压时触头抖动引起燃弧熔焊,减少了触头磨损。接触器线圈带有储能机构,当晃电发生时,接触器线圈延迟释放,其辅助触点延迟发出断开控制信号,由此躲开晃电时间,晃电时间由负载性质和断电长短决定,接触器延时时间可调。
4.2、节能型交流接触器
交流接触器节电是指采用各种节电技术来降低操作电磁系统吸持时所消耗有功、无功功率。交流接触器操作电磁系统一般采用交流控制电源,我国现有63A以上交流接触器,吸持时所消耗有功功率数十瓦至几百瓦之间,无功功率数十乏至几百乏之间,一般所耗有功功率铁芯约占65~75%,短路环约占25~30%,线圈约占3~5%,可以将交流吸持电流改为直流吸持,采用机械结构吸持、限电流吸持等方法,可以节省铁芯及短路环中所占大部分功率损耗,还可消除、降低噪声,改善环境。
原理一般分为三大类:节电器、节点线圈、节电型交流接触器。
电磁系统采用节电装置,使电磁无噪声及温升低,并解决了使用节电装置有释放延时缺点,如国产CJ40系列。
4.3带有附加功能交流接触器
电子技术应用可以很方便接触器中增添主电路保护功能,如欠、过电压保护,断相保护、漏电保护等。电动机烧毁事故中,接触器一相接触不良占11%,选择带有断相保护断路器、接触器等电气器件也是十分必要。
  接触器加辅助模块可以满足一些特殊要求。加机械连锁可以构成可逆接触器,实现电动机正反可逆旋转,两个接触器加机械连锁实现主电路电气互锁,可用于变频器变频/工频切换;加气延时头和辅助触头组可以实现电动机星-三角启动;加空气延时头可以构成延时接触器。
  可以选用交流接触器电磁线圈做电动机低电压保护,其控制回路宜由电动机主回路供电,如由其他电源供电,则主回路失压时,应自动断开控制电源。
   
5、交流接触器安装
交流接触器吸合、断开时振动比较大,安装时尽量不要和振动要求比较严格电气设备安装一个柜子里,否则要采用防震措施,一般尽量安装柜子下部。交流接触器安装环境要符合产品要求,安装尺寸应该符合电气安全距离、接线规程,要检修方便。
   
结论:
  交流接触器选用和所通断负载有关,和接触器所回路电力系统各阻抗参数有关,还和控制方式、使用环境及使用要求有关,选择交流接触器时要全面考虑,逐步计算各参数数值,达到选用合理、使用方便。

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