接觸器（contactor）是在外界輸入信號下，利用電磁力使觸點打開或閉合，從而自動接通或斷開帶有負載主電路（如電動機）的自動控制電器。適用于頻繁操作、遠距離控制強電流電路，并具有低壓釋放的保護性能、工作可靠、壽命長和體積小等優點。但接觸器不能切斷短路電流，因此通常須與熔斷器配合使用。是繼電器接觸器控制系統中最重要和常用的元件之一。
接觸器由電磁系統、觸頭系統、滅弧系統、釋放彈簧及基座等幾部分構成通常分為交流接觸器和直流接觸器兩種。基本參數有主觸點的額定電流、主觸點允許切斷電流、觸點數、線圈電壓、操作頻率、機械壽命和電壽命等。接觸器的主要控制對象是電動機，也可以來控制其他電力負載，如電焊機、電爐等，同時廣泛應用于航天、航空、兵器、船舶、電子等系統裝備中。
工作原理
接觸器的工作原理是利用電磁鐵吸力及彈簧反作用力配合動作，使觸頭接通或斷開。當吸引線圈通電時，鐵芯被磁化，吸引銜鐵向下運動，使得常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合。當線圈斷電時，磁力消失，在彈簧反作用力的作用下，銜鐵回到原來位置，也就使觸頭恢復到原來狀態。直流接觸器的工作原理與上述類似，但因其線圈由直流電源供電，通電時產生恒定的電磁力，不會像交流接觸器那樣因電流周期性變化導致銜鐵抖動，因此直流接觸器的鐵芯不需要加裝短路環。下圖為接觸器的結構原理圖，動斷觸頭（常閉觸頭）1和動合觸頭（常開觸頭）2在通電前在彈簧3作用下，分別處于閉合和打開狀態。當線圈5得電后，產生磁場并由靜鐵芯6將動鐵芯（銜鐵）4吸住，與動鐵芯連接的觸頭立即進人相反的狀態，即常開觸頭閉合常閉觸頭斷開。
基本構造
接觸器由電磁系統、觸頭系統、滅弧系統、釋放彈簧及基座等幾部分構成，如下圖所示。電磁系統包括線圈、靜鐵芯和動鐵芯（銜鐵）；觸頭系統包括用于接通、切斷主電路的主觸頭和用于控制電路的輔助觸頭；滅弧裝置用于迅速切斷主觸頭斷開時產生的電弧（一個很大的電流），以免使主觸頭燒毛、熔焊，對于容量較大的交流接觸器，常采用滅弧柵滅弧。
電磁系統
電磁系統用來操縱觸點的閉合與分斷，由鐵芯、線圈及銜鐵三部分組成，鐵芯及銜鐵形狀均為E形，一般由硅鋼片疊壓后鉚成，以減小交變磁場在鐵芯中產生的渦流和磁滯損耗，防止鐵芯過熱。
在實際運行過程中，交流接觸器的電磁機構銜鐵不僅受釋放彈簧及其他機構阻力的作用，還受交流勵磁電流過零時的影響，使銜鐵振動，發出噪聲。消除振動和噪聲的措施是在鐵芯上加裝短路環(又稱減振環或分磁環)。加裝短路環后，交變磁通量Φ1的一部分通過短路環，在短路環中產生感應電流，該電流在短路環中也會產生磁通，使得短路環中的磁通變成Φ2，Φ1與Φ2的相位不同，即Φ1與Φ2，不會同時過零，由它們產生的電磁力F1和F2也不會同時為零，從而使鐵芯始終吸引銜鐵，振動和噪聲會顯著減小。
觸頭系統
接觸器的觸頭用來接通或斷開電路，按其接觸情況可以分為點接觸式、線接觸式和面接觸式三種。根據用途不同，觸點分為主觸點和輔助觸點兩種。主觸點用來接通或斷開電流較大的主電路，一般由接觸面較大的常開觸點組成。輔助觸點用來接通或斷開小電流的控制電路，由常開和常閉觸點成對組成。當接觸器未工作時，處于斷開狀態的觸點稱為常開(或動合)觸點；當接觸器未工作時，處于接通狀態的觸點稱為常閉（或動斷）觸點。
滅弧裝置
交流接觸器在分斷大電流電路時會在動、靜觸點之間產生很強的電弧，電弧是觸點間氣體在強電場作用下產生的放電現象。電弧一方面會燒傷觸點，另一方面會使電路的切斷時間延長，甚至引起其他事故。因此，滅弧是接觸器的主要任務之一。電弧的熄滅方法一般采用雙斷口結構的電動力滅弧和半封閉式絕緣柵片陶土滅火罩，前者適用于容量較小（10A以下）的接觸器，后者適用于容量較大的接觸器。
基本分類
按照流過主觸點的電流類型分類
按照流過主觸點的電流類型分類，接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器。
交流接觸器
交流接觸器用于控制額定電壓至660V或1140V、電流至1000A的交流電路，頻繁地接通和分斷以控制交流電動機等電氣設備電路。
直流接觸器
直流接觸器主要用于遠距離接通和分斷直流電路，以及頻繁地起動、停止、反轉和反接制動直流電動機、也可用于頻繁地接通和斷開起重電磁鐵、電磁閥、離合器的電磁線圈等。
按操作方式分
按操作方式分為電磁接觸器、氣動接觸器、液動式接觸器和電磁氣動接觸器；也可按滅弧介質的性質，分為空氣式接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等。
電磁接觸器
電磁接觸器是在工業控制中應用非常廣泛的一種電器。在電力機車上用來頻繁地接通或切斷帶有負載的輔助電路或大容量的控制電路。與其他開關電器相比，它具有可動作頻繁，能通斷較大電流，可以實現一定距離的控制等特點。
1-支架;2-調整墊板;3-停擋;4-鐵芯;5-銜鐵;6-調整螺釘;7-開斷彈簧;8、9、11-螺釘;10-導磁體;12-底盤;13-磁軛;14-螺栓;15-絕緣墊片;16-線圈;17-滅弧罩;18透明罩;19-觸頭支持件;20-墊圈;21-輔助觸頭;22-主觸頭;23-滅弧線圈
氣動接觸器
如果是由壓縮空氣裝置驅動的，則稱氣動接觸器。
電磁氣動接觸器
如果是通過電磁閥控制壓縮空氣裝置驅動的，則稱電氣氣動接觸器。
技術參數
參數
接觸器的主要技術參數有極數和電流種類、額定工作電壓、額定工作電流、約定發熱電流、額定通斷能力、線圈額定工作電壓、允許操作頻率、機械壽命和電氣壽命、接觸器電感線圈的啟動功率和吸持功率、使用類別等。
(1)接觸器的極數和電流種類。按接觸器接通與斷開主電路電流種類不同，分為直流接觸器和交流接觸器，按接觸器主觸頭的個數不同又分為兩極、三極與四極接觸器。
(2)額定電壓。接觸器額定工作電壓是指主觸頭之間的正常工作電壓值，也就是指主觸頭所在電路的電源電壓。直流接觸器額定電壓有:110V、220V、440V、660V;交流接觸器額定電壓有:127V、220V、380V、500V、660V。
(3)額定工作電流。接觸器額定工作電流是指主觸頭正常工作時通過的電流值。直流接觸器的額定工作電流有40A。
(4)約定發熱電流。指在規定條件下試驗時，電流在8h工作制下，各部分溫升不超過極限時接觸器所承載的最大電流。對老產品只講額定工作電流，對新產品則有約定發熱電流和額定工作電流之分。
(5)額定通斷能力。指接觸器主觸頭在規定條件下能可靠地接通和分斷的電流值。在此電流值下接通電路時主觸頭不應發生熔焊;在此電流下分斷電路時，主觸頭不應發生長時間燃弧。電路中超出此電流值的分斷任務，則由保險絲、斷路器等承擔。
(6)線圈額定工作電壓。指接觸器電磁吸引線圈正常工作電壓值。常用接觸器線圈額定電壓等級為:對于交流線圈，有220V、380V;對于直流線圈，一般與直流控制電路的電壓一致。
(7)允許操作頻率。指接觸器在每小時內可實現的最高操作次數。交、直流接觸器允許操作頻率有600次/h、1200次/h。
(8)機械壽命和電氣壽命。機械壽命是指接觸器在需要修理或更換機構零件前所能承受的無載操作次數。電氣壽命是在規定的正常工作條件下，接觸器不需修理或更換的有載操作次數。
(9)接觸器線圈的啟動功率和吸持功率。直流接觸器啟動功率和吸持功率相等。交流接觸器啟動視在功率一般為吸持視在功率的5~8倍。而線圈的工作功率是指吸持有功功率。
(10)使用類別。接觸器用于不同負載時，其對主觸頭的接通和分斷能力要求不同，按不同使用條件來選用相應使用類別的接觸器便能滿足其要求。
技術現狀
目前對接觸器等有觸點開關電器動態檢測技術研究主要集中在以下幾個方面：
1. 以計算機作為上位機，A/D 采樣板或 DSP 作為下位機的觸頭參數自動檢測系統
采用自行研制的繼電器電壽命計算機檢測與控制裝置在繼電器電壽命試驗的開始、中間、結尾三個不同的時段對過電壓信號進行采集。采用自行研制的A/D采樣板或以DSP為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。控制部分采用數字I/O板通過控制固態繼電器來驅動接觸器或繼電器通斷。軟件方面采用VB編程，中斷處理程序實現數據采樣、邏輯控制等功能。文獻中的數據處理方面主要針對電網頻率、功率因數的計算。通過對采集到的電壓信號的分析，利用快速傅里葉變換將時域信號變換為頻域信號，將變換的結果分別放在實部與虛部的數組中，出現峰值的位置為電網頻率，利用公式計算出電網頻率。將采集到的數據進行傅里葉變換，將時域信號變換為頻域信號，從而計算出電壓和電流的相位，進而求得功率因數。
2. 基于單片機控制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控制中。通過改進傳統交流接觸器接通與分斷實驗裝置，采用單片機作為試驗裝置的控制模塊控制交流接觸器通斷，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，相比于傳統的示波器檢測，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人機交互，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。文獻中張強等人研制的繼電器電參數測試裝置以增強型 89C51 單片機為核心，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。該裝置性價比高，對于本課題試驗裝置的研制具有很重要的參考價值。
3. 虛擬儀器技術在開關電器參數檢測中的應用
隨著虛擬儀器技術的發展與成熟，虛擬儀器技術越來越多的被應用在繼電器、接觸器等開關電器的測試中。虛擬儀器技術是一種以軟件為中心的新型測量技術，它可以大大降低試驗儀器成本。測量功能主要由軟件編程來實現，在以工控機為核心組成的硬件平臺支持下，通過LabVIEW軟件開發平臺編程實現儀器的測試功能。LabVIEW應用庫中加載了很多不同用途的測試與控制模塊，用戶可以在LabVIEW應用程序下直接調用相關模塊即可實現多種測試功能。與傳統的匯編、VB、VC等文本編程語言相比，LabVIEW軟件的編寫非常簡單。在LabVIEW環境下安裝數據采集卡的驅動后，即可調用采集卡的功能函數實現對采集卡的控制、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相同。杜太行等人提出一種交流繼電器動作時間檢測技術，它利用計算機數據處理技術，通過編寫交流電壓瞬時值快速估算算法對每一個觸點電壓采樣值時進行求導，由觸點電壓瞬時值推算出交流電壓峰值。通過峰值的變化判定觸點狀態即而計算出繼電器動作、釋放的時間參數。
5. 接觸器動態性能檢測技術與綜合評判方法
目前對電器技術性能的考核主要還是采用型式試驗，該方法側重于考察電器的機械與電氣壽命，并不能對電器的動態特性對其機械電氣壽命的影響進行綜合評估]。因此研究基于動態特性檢測的電器性能綜合評估對于電器產品的研制與出廠檢測具有實際指導意義。通過對交流接觸器動態過程進行測試，從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形成接觸器動態性能綜合評判系統。交流接觸器動態測試裝置以DSP為核心，搭建各種信號傳感器，通過RS232 與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系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值。
應用領域
作為一個大功率開關器件,廣泛應用于航天、航空、兵器、船舶、電子等系統裝備中,其控制的負載電流大于25A,電壓為28VDC;115VAC、400Hz;380VAC、50Hz,在裝備中主要作為配電開關進行電源控制或者控制大功率電機的啟停控制等,是裝備中的一個關鍵器件,起著重要的作用。
發展趨勢
小型化、輕量化方向發展
小型化、輕量化一直是接觸器的基本要求,現在隨著裝備的發展,對小型化、輕量化的要求愈來愈顯得重要,特別是航空及無人裝備方面把接觸器的體積小、重量輕作為使用選型的首要指標。
智能型方向發展
目前,傳統結構型式的接觸器僅具備電氣開斷功能,負載電流、電壓檢測及過流、過壓保護、短路保護等功能由用戶在整機上完成。現在,隨著裝備小型化發展要求,這些功能必須進行集成,減少裝備體積,因此,這些保護功能最好和接觸器集成在一起,由接觸器來完成,從而有效減少整機體積,達到裝備小型化目的。因此,接觸器今后必定向智能型方向發展,即除具備基本的負載開斷功能外,還應具備負載電流、電壓檢測及過流、過壓保護、負載短路保護、I2t反時限保護,總線控制等功能。由于接觸器附加的這些保護功能對于不同的用戶都有差異,因此,智能型接觸器將基本上不會有貨架產品,大多數會成為定制專用產品。
開斷的負載電壓向直流高壓方向發展
以前,傳統結構型式的接觸器的開斷的電壓、電流一般為28VDC,1000A;115VAC、400Hz、420A;380VAC、50Hz、100A,屬于低電壓、大電流范圍。近幾年,隨著裝備系統電壓向高壓直流方向的應用,對配電系統的接觸器提出了新的要求,要求能開斷270VDC系列(包含400VDC、500VDC、600VDC)直流電壓,稱為“高壓接觸器”。
長壽命方向發展
低壓下的壽命要求
接觸器開斷的負載電壓為28VDC;115VAC、400Hz;380VAC、50Hz,我們稱為低壓負載,產品壽命一般不超過50000次,有些甚至不到10000次,這在以前的武器裝備中可以滿足壽命要求,但現在隨著裝備要求的提高,在一些應用領域已不能滿足壽命要求,特別是兵器工業方面要求裝備要終生服役,因此,現在接觸器的壽命需大幅提高。
高壓下的壽命要求
裝備的系統電壓提高到270VDC以上已成趨勢,使用的高壓接觸器采用真空技術,其壽命包含兩個方面,第一是負載開斷次數要求,現在新能源汽車配電控制及充電開關的大功率高壓接觸器的壽命只有幾千次,例如TECO公司的EV500接觸器在270VDC、600A時只有200次壽命,900VDC、100A時只有1000次壽命。裝備中使用的高壓接觸器壽命在開斷270VDC、600A;900VDC、100A時要遠遠大于EV500的壽命。第二是時間壽命要求,高壓接觸器的觸點密封在真空室內,真空密封不能達到絕對的密封,肯定有慢性漏氣,即使產品開斷負載次數很少,儲存到一定的時間時,由于慢性漏氣使真空室真空度下降,達不到滅弧要求,產品就會失效。
防水、防沙塵方面發展
現在,隨著無人裝備的發展,要求作為配電及控制的接觸器要滿足惡劣的環境適應要求,如水下工作、惡劣的沙塵環境下長期工作等。傳統結構型式的接觸器一般是封閉式結構,不能防水,也不能長期在惡劣的沙塵環境下長期工作,因此,要求接觸器要達到防水的密封要求,相應也滿足了防沙塵要求。但密封結構對于接觸器自身散熱是不利因素,對其負載能力、壽命都有影響,需全面考慮。
其它問題
接觸器由于其開斷的負載電流較大,觸點間能可靠接通和斷開,在裝備中出現失效的次數很少,用戶很少有反映。但有一個問題要引起重視,就是接觸器因為開斷的負載電流較大時,帶螺紋的觸點引出端基本都采用銅材料,優點是導通電阻小、散熱效果好,缺點是機械強度小。在多個用戶使用中已出現接線時引出端接線柱斷裂現象,現在已有產品開始進行改進,就是把觸點部分分為兩部分,接線柱螺紋部分用不銹鋼材料,兩部分進行牢固的焊接。這樣既保證了觸點部分導通電阻小、散熱效果好,又確保了接線端子的機械強度,滿足了用戶要求。
標準規范
國家標準
以上資料來自
行業標準
以上資料來自
參考資料 >
接觸器.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-06