德國ABB接觸器 R100.30-IO

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Name :   鍾啟鵬

球球 : 

接觸器分為(wei) 交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），它應用於(yu) 電力、配電與(yu) 用電場合。接觸器廣義(yi) 上是指工業(ye) 電中利用線圈流過電流產(chan) 生磁場，使觸頭閉合，以達到控製負載的電器。

在電工學上，因為(wei) 可快速切斷交流與(yu) 直流主回路和可頻繁地接通與(yu) 大電流控製（達800A）電路的裝置，所以經常運用於(yu) 電動機做為(wei) 控製對象﹐也可用作控製工廠設備﹑電熱器﹑工作母機和各樣電力機組等電力負載，接觸器不僅(jin) 能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控製容量大，適用於(yu) 頻繁操作和遠距離控製,是自動控製係統中的重要元件之一。

在工業(ye) 電氣中，接觸器的型號很多，工作電流在5A-1000A的不等，其用處相當廣泛。

工作原理

接觸器的工作原理是：當接觸器線圈通電後，線圈電流會(hui) 產(chan) 生磁場，

產(chan) 生的磁場使靜鐵芯產(chan) 生電磁吸力吸引動鐵芯，並帶動交流接觸器點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩(liang) 者是聯動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點複原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關(guan) 的原理有點相似。

主要結構

交流接觸器利用主接點來控製電路，用輔助接點來導通控製回路。

主接點一般是常開接點，而輔助接點常有兩(liang) 對常開接點和常閉接點，小型的接觸器也經常作為(wei) 中間繼電器配合主電路使用。

交流接觸器的接點，由銀鎢合金製成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。

交流接觸器動作的動力源於(yu) 交流通過帶鐵芯線圈產(chan) 生的磁場，電磁鐵芯由兩(liang) 個(ge) 「山」字形的幼矽鋼片疊成，其中一個(ge) 固定鐵芯，套有線圈，工作電壓可多種選擇。為(wei) 了使磁力穩定，鐵芯的吸合麵加上短路環。交流接觸器在失電後，依靠彈簧複位。

另一半是活動鐵芯，構造和固定鐵芯一樣，用以帶動主接點和輔助接點的閉合斷開。

20A以上的接觸器加有滅弧罩，利用電路斷開時產(chan) 生的電磁力，快速拉斷電弧，保護接點。

接觸器可高頻率操作，做為(wei) 電源開啟與(yu) 切斷控製時﹐高操作頻率可達每小時1200次。

接觸器的使用壽命很高，機械壽命通常為(wei) 數百萬(wan) 次至一千萬(wan) 次，電壽命一般則為(wei) 數十萬(wan) 次至數百萬(wan) 次。

技術發展

交流接觸器製作為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，外形和性能也在不斷提高，但是功能始終不變。

無論技術的發展到什麼程度，普通的交流接觸器還是有其重要的地位。

空氣式電磁接觸器（英文：Magnetic Contactor）：主要由接點係統、電磁操動係統、支架、輔助接點和外殼（或底架）組成。

因為(wei) 交流電磁接觸器的線圈一般采用交流電源供電，在接觸器激磁之後，通常會(hui) 有一聲高分貝的“咯”的噪音，這也是電磁式接觸器的特色。

80年代後，各國研究交流接觸器電磁鐵的無聲和節電，基本的可行方案之一是將交流電源用變壓器降壓後，再經內(nei) 部整流器轉變成直流電源後供電，但此複雜控製方式並不多見。

真空接觸器：真空接觸器是接點係統采用真空消磁室的接觸器。

半導體(ti) 接觸器：半導體(ti) 接觸器是一種通過改變電路回路的導通狀態和斷路狀態而完成電流操作的接觸器。

永磁接觸器：永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理，用永磁驅動機構取代傳(chuan) 統的電磁鐵驅動機構而形成的一種微功耗接觸器。

主要分類

按主觸點連接回路的形式分為(wei) ：直流接觸器、交流接觸器。

按操作機構分為(wei) ：電磁式接觸器、永磁式接觸器。

永磁交流接觸器是利用磁極的同性相斥、用永磁驅動機構取代傳(chuan) 統的電磁鐵驅動機構而形成的一種微功耗接觸器國內(nei) 成熟的產(chan) 品型號：CJ20J、NSFC1、NSFC2、NSFC3、NSFC4、NSFC5、NSFC12、NSFC19、CJ40J、NSFMR。

直流接觸器

直流接觸器國內(nei) 外的發展狀況

接觸器總體(ti) 的發展趨勢將朝著長電氣壽命、高可靠性、多功能、環保型、多規格、智能化、可通信化的方向發展。

混合式直流接觸器

直流電流與(yu) 交流電流相比較，不存在周期性的電流數值過零點，因此，傳(chuan) 統接觸器開斷電路時，觸頭之間產(chan) 生的電弧較為(wei) 強烈，燃弧時間也比較長，以便充分釋放電路中剩餘(yu) 的能量。電弧的燃燒產(chan) 生高溫和強光，對觸頭表麵有嚴(yan) 重的燒蝕作用，觸頭材料在多次開斷之後逐漸流失，觸頭電磨損嚴(yan) 重時，導致直流接觸器報廢，不能開斷電路。 

電力電子技術得以迅猛發展，人們(men) 將電力電子元件應用到直流接觸器中，巧妙的創造出一種混合式直流接觸器，使得直流接觸器向智能化、可控化邁進了新的一步。這種混合式接觸器利用傳(chuan) 統直流接觸器在閉合導通狀態下觸頭接觸電阻小、導通壓降小的優(you) 點，將由反並聯晶閘管和控製模塊單元共同組成的無觸點開關(guan) 並聯在傳(chuan) 統直流接觸器觸頭上。這種無觸點的電力電子開關(guan) 分斷電路時不產(chan) 生電弧，這就避免了傳(chuan) 統接觸器中電弧對觸頭材料的電磨損，也就大大增加了觸頭的使用壽命和可靠性。 

直流接觸器永磁機構

直流接觸器作為(wei) 應用廣泛的電氣開關(guan) 之一，其生產(chan) 和需求數量巨大，在正常使用過程中，電磁鐵線圈一直通電工作，產(chan) 生電磁吸力，保證鐵芯和銜鐵吸合，帶動動、靜觸頭閉合，接通電路。在上述過程中，線圈本身存在電阻，持續消耗電能，這是直流接觸器主要的使用成本之一，浪費了大量的能源和財產(chan) ，因此，如何降低直流接觸器的工作耗能，是研究直流接觸器的關(guan) 鍵點和重難點。直流接觸器永磁操動機構是一種在傳(chuan) 統直流接觸器電磁操動機構基礎上發展而來，將電磁操動機構和永磁鐵相結合的混合型操動機構，不單單使用原有的電磁吸力和彈簧反力作為(wei) 鐵心吸合與(yu) 分離的動力，而是加入了永磁鐵對鐵心的吸引力，采用儲(chu) 能電容充放電提供合閘、分閘電力，通常稱之為(wei) “電磁操動，永磁保持，電子控製”。在分、合閘運動過程中，電磁吸力，永磁吸力與(yu) 彈簧作用力共同作用，在穩定工作過程中，采用永磁吸力代替之前的電磁吸力，保持銜鐵與(yu) 鐵芯心的吸合狀態。一則，永磁操動機構大量節約了保持線圈的電能消耗，環保節能。二則，永磁體(ti) 保持吸合與(yu) 電磁吸合相比，噪音低，無汙染。三則，永磁操動機構剔除了電磁機構中一係列複雜繁瑣鎖扣保護裝置，大大提高了接觸器操動機構的工作可靠性，降低了生產(chan) 工序和成本，減小了接觸器的體(ti) 積。 

技術現狀

接觸器電性能測試技術現狀

對接觸器等有觸點開關(guan) 電器動態檢測技術研究主要集中在以下幾個(ge) 方麵：

1.以計算機作為(wei) 上位機，A/D 采樣板或 DSP 作為(wei) 下位機的觸頭參數自動檢測係統

采用自行研製的繼電器電壽命計算機檢測與(yu) 控製裝置在繼電器電壽命試驗的開始、中間、結尾三個(ge) 不同的時段對過電壓信號進行采集。采用自行研製的A/D采樣板或以DSP為(wei) 核心的高速數據采集卡，對觸頭接觸壓降、斷開觸頭間電壓、主回路電流等觸頭電氣參數進行采樣。控製部分采用數字I/O板通過控製固態繼電器來驅動接觸器或繼電器通斷。軟件方麵采用VB編程，中斷處理程序實現數據采樣、邏輯控製等功能。文獻中的數據處理方麵主要針對電網頻率、功率因數的計算。通過對采集到的電壓信號的分析，利用快速傅裏葉變換將時域信號變換為(wei) 頻域信號，將變換的結果分別放在實部與(yu) 虛部的數組中，出現峰值的位置為(wei) 電網頻率，利用公式計算出電網頻率。將采集到的數據進行傅裏葉變換，將時域信號變換為(wei) 頻域信號，從(cong) 而計算出電壓和電流的相位，進而求得功率因數。 

2. 基於(yu) 單片機控製技術的繼電器參數檢測技術

隨著電器檢測自動化水平的不斷提高，單片機越來越多的應用到各類電器的檢測與(yu) 控製中。通過改進傳(chuan) 統交流接觸器接通與(yu) 分斷實驗裝置，采用單片機作為(wei) 試驗裝置的控製模塊控製交流接觸器通斷，觸頭電氣參數的檢測主要通過電壓、電流互感器、數據采集卡及PC機完成。該裝置可以實現對接觸器接通與(yu) 分斷過程觸頭電壓、電流等動態波形進行實時數據采集，相比於(yu) 傳(chuan) 統的示波器檢測，其觸頭電弧燃弧電壓波形記錄準確。采用Visual C++6.0 軟件開發采集程序與(yu) 人機界麵，數據處理程序可以對數據進行實時自動處理，減小了人工處理波形數據而產(chan) 生的誤差。該試驗方案簡單可行，能夠實現對交流接觸器接通與(yu) 分斷動態過程中觸頭電壓、電流波形的分析。文獻中張強等人研製的繼電器電參數測試裝置以增強型 89C51單片機為(wei) 核心，配置交、直流電壓源及觸點檢測電路可以對多種型號交直流電壓繼電器的動作時間、動作電壓、接觸電阻等電氣參數進行測試。在動作時間的測試上，將被測繼電器的常閉觸點接高電平、常開觸點接地，在檢測線圈的額定電壓的同時啟動計時器開始計時，搭建觸點電平檢測電路實時監測觸點電平的變化。根據觸點電平變化情況判斷觸點動作狀態。當電平由高變為(wei) 低時立即停止計時，此時可以讀出計時器的計時，此時間即為(wei) 相應的吸合時間。同理可以得到繼電器的釋放時間。同時試驗裝置還可以監測觸點的接觸電阻。該裝置性價(jia) 比高，對於(yu) 本課題試驗裝置的研製具有很重要的參考價(jia) 值。 

3. 虛擬儀(yi) 器技術在開關(guan) 電器參數檢測中的應用

隨著虛擬儀(yi) 器技術的發展與(yu) 成熟，虛擬儀(yi) 器技術越來越多的被應用在繼電器、接觸器等開關(guan) 電器的測試中。虛擬儀(yi) 器技術是一種以軟件為(wei) 中心的新型測量技術，它可以大大降低試驗儀(yi) 器成本。測量功能主要由軟件編程來實現，在以工控機為(wei) 核心組成的硬件平台支持下，通過Lab VIEW軟件開發平台編程實現儀(yi) 器的測試功能。Lab VIEW應用庫中加載了很多不同用途的測試與(yu) 控製模塊，用戶可以在Lab VIEW應用程序下直接調用相關(guan) 模塊即可實現多種測試功能。與(yu) 傳(chuan) 統的匯編、VB、VC等文本編程語言相比，Lab VIEW軟件程序的編寫(xie) 非常簡單。在Lab VIEW環境下安裝數據采集卡的驅動後，即可調用采集卡的功能函數實現對采集卡的控製、數據的采集、處理、顯示等功能。

4. 繼電器時間參數的獲取方法

繼電器時間參數的檢測主要利用電秒表和光線示波器等模擬試驗的方法得到，傳(chuan) 統檢測方法測量速度慢、誤差大、測量不準確等。隨著計算機技術的發展，越來越多的繼電器檢測裝置應用微處理器，這些檢測裝置其原理大體(ti) 相同。文獻中提到了一種時間參數檢測電路，該電路主要組成部分為(wei) 單片機，其檢測原理為(wei) ：當繼電器觸點閉合時，單片機對應輸入通道電壓為(wei) 5V，端口為(wei) “1”，當繼電器斷開時，其對應電壓為(wei) 0V，I/O端口為(wei) “0”。當給繼電器加勵磁電壓時，單片機以足夠小的采樣周期讀取單片機對應的數字I/O端口，經過數據處理，即可計算出相應的時間參數。但是采用此種方法在繼電器接直流負載時基本符合，當接交流負載時，由於(yu) 交流電壓是交變的，繼電器斷開時時單片機端口電壓的瞬時值也有可能很小或接近於(yu) 零。因此，在觸點所接回路為(wei) 交流回路時，利用觸點間電壓瞬時值的大小來判斷觸點的閉合與(yu) 斷開狀態，誤差就會(hui) 很大，從(cong) 而得不到準確的數值。文獻中提到了一種繼電器時間參數的計算機檢測方法，它采用自行研製的采集板卡，其主要由單片機及其外圍電路組成。該方法可以檢測到繼電器動作時間、動作回跳時間、釋放時間、釋放回跳時間等時間參數。單片機接於(yu) 線圈驅動電路中控製勵磁線圈通電與(yu) 斷電，采集繼電器閉合與(yu) 分斷時觸點的狀態，並計算其時間參數。其檢測原理為(wei) ：當繼電器線圈通電時觸點經過定的動作時間才能夠閉合，因此單片機先采集到數據 0，觸點閉合穩定後采集到 1。在此過程中觸點會(hui) 產(chan) 生彈跳，後才能達到穩定狀態，在此期間單片機采集到的數據或為(wei) 0 或為(wei) 1。設定單片機的采樣周期為(wei) 0.01ms，由單片機采集到的數據的地址值乘以采樣周期，即為(wei) 所求動作時間。 

5. 接觸器動態性能檢測技術與(yu) 綜合評判方法

對電器技術性能的考核主要還是采用型式試驗，該方法側(ce) 重於(yu) 考察電器的機械與(yu) 電氣壽命，並不能對電器的動態特性及其機械電氣壽命的影響進行綜合評估。因此研究基於(yu) 動態特性檢測的電器性能綜合評估對於(yu) 電器產(chan) 品的研製與(yu) 出廠檢測具有實際指導意義(yi) 。文獻通過對交流接觸器動態過程進行測試，從(cong) 觸頭測試波形中提取能夠表征接觸器機械及電氣特性的參數，通過建立接觸器性能綜合評判模型，從(cong) 而形成接觸器動態性能綜合評判係統。交流接觸器動態測試裝置以DSP為(wei) 核心，搭建各種信號傳(chuan) 感器，通過RS232 與(yu) 上位機進行數據通信。該測試裝置可以完成對接觸器勵磁電流、電壓，吸合過程線圈功耗的電氣參數的測量。對本課題試驗裝置的搭建具有實際的指導作用，同時其提出的接觸器性能評判係統對本課題將要研究的接觸器性能退化及可靠性估計具有重要的參考價(jia) 值。

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