學點開關電器知識——繼電器與交流接觸器之1

繼電器與交流接觸器看起來很象，它們都有線圈和電磁系統，都有觸點或者觸頭。但繼電器沒有滅弧系統，這說明什麼？

繼電器與接觸器之間的姻緣還是挺深的，它們同屬於電磁繼電器範疇。

我們知道，繼電器有電壓繼電器和電流繼電器，而電壓繼電器又分為過電壓繼電器、欠電壓繼電器。接觸器類似於電壓繼電器。

那麼兩者的本質區別是什麼？是應用範圍和場合。

接觸器應用於電能的切換和控制，它工作在配電網的主迴路。所謂主迴路，指的就是電能傳遞和控制的迴路。

由於主迴路中電流很大，所以接觸器一般都需要配套滅弧裝置。

繼電器應用於控制信號的放大、傳遞、控制等等，它工作在輔助迴路。所謂輔助迴路，指的就是控制迴路。

由此可見，繼電器與交流接觸器的應用場合完全不同，兩者的工作特性當然也不一樣。

我們來看圖1：

由此可見，接觸器與繼電器的不管是工作特性還是運用場合，是完全不同的。

以下，我用幾篇文章的篇幅，來給大家解析接觸器與繼電器的異同點。

區別之一：觸頭和觸點

繼電器和接觸器的觸點名稱叫法不同。對於繼電器來說，我們用的還是觸點這個辭彙，但接觸器則必須用觸頭這個辭彙。

事實上，對於工作在主迴路的所有主迴路元件，它們的接觸點都是觸頭。例如斷路器觸頭、隔離開關觸頭、接觸器觸頭等等。

相應地，我們會在輔助迴路中看見各種繼電器觸點，例如中間繼電器觸點、時間繼電器觸點和電壓繼電器觸點等等。有時，還會看到斷路器的輔助觸點和接觸器的輔助觸點。

那麼觸頭和觸點的本質區別是什麼？

1.接觸點特徵不同

觸點，顧名思義，就是點接觸形式。

點接觸的特徵是接觸壓力較大，但帶載能力較弱，不能流過較大的電流。

觸頭，除了點接觸形式外，還有線接觸形式和面接觸形式。見圖2：

在這三種接觸形式中，線接觸具有自清潔性，因為在接觸過程中，線接觸具有滑動的過程，會把觸頭上的氧化層給磨掉，所以線接觸具有較好的帶載能力。

面接觸具有較大的電流，但其接觸壓力低，因而需要經常清潔接觸表面。

為何接觸壓力對電氣接觸會有如此大的影響？這和電接觸的斥力特性有關。

2.斥力特性

斥力特性與一位著名工程師有關，他是西門子公司的電氣工程師霍姆。

霍姆，在百度百科上甚至都查不到他，然而，他在電接觸領域的貢獻卻十分了得，是電接觸理論的開山鼻祖。雖然霍姆已經不在了，但每年世界上都會舉辦霍姆電接觸年會，並發布數以百計的最新發展。我國也參加了霍姆電接觸組織。

我們看圖3：

圖3中，左圖是電接觸的觸頭，下面是靜觸頭，上面是動觸頭。我們看到，由於接觸點知友一個點，所以電流線在觸頭內部按圖示分布。

注意到靜觸頭右側的電流線Ijr，用右手螺旋定則可以判斷出它產生的磁力線方向，如右圖所示。我們看到，它的左側磁力線是離開紙面出來，右側則是進入紙面。

再看動觸頭右側的電流線Idr，用左手定則可以判斷它的電動力F的方向，如右圖所示。我們把F分解為垂直的Y方向和水平的X方向，我們發現，水平方向的電動力Fx會被動觸頭左側電流線Idl產生的水平方向電動力給抵消，但垂直方向的電動力則會疊加。

如此一來，我們看出動觸頭受到一股向上的斥力Fhy。同理，靜觸頭也受到一股向下的電動斥力Fhy。Fhy與Fhy合稱觸頭的霍姆斥力。霍姆斥力的作用就是把觸頭斥開，並且電流越大，斥力也就越大。

霍姆斥力的計算公式如下：

這裡的觸頭視在面積指的是觸頭底部與導電杆相接處的面積，而觸頭觸點面積則是動靜觸頭接觸處的面積。

一般地，不管觸頭有多大，它們的觸點個數不會超過3個，並且接觸點半徑在0.5mm以下，一般為0.2mm左右。可見觸頭在接觸點處的發熱會有多麼嚴重。

我們不妨通過一個實例來看一下。

設，某交流接觸器的額定電流為100A，它的觸頭視在面積為5mmX8mm，觸點半徑為0.5mm。又知道它的動靜觸頭壓力為35N，試求它的霍姆斥力。

我們將數據代入公式即可：

我們看到，這個值小得很，對於觸頭壓力來說，根本就不值一提。

但現在接觸器的負載處發生了短路，我們假定短路電流是10kA，情況又會如何？我們代入數據計算一番：

我們看到，這下觸頭的霍姆斥力就大於觸頭壓力了。

但這會帶來何種影響？

影響是巨大的：由於觸頭被斥開，觸頭間隙處會出現電弧並燒蝕觸頭。與此同時，觸頭一旦斥開，觸頭間流過的只是電弧電流，它的值較小，因此觸頭又會在觸頭壓力作用下重新閉合，然後再斥開。如此幾次過後，觸頭材料就會發生熔焊。

這種現象叫做電接觸的動穩定性，它與觸頭的霍姆斥力有關。

由於發生了短路，斷路器會執行開斷電路的操作。但斷路器開斷需要時間，於是在這段時間內，接觸器與斷路器之間就有了相互的配合關係。

這種配合關係在國家標準GB14048.4-2008《低壓開關電器和控制電器 第4部分：接觸器和電動機保護器……》中被定義為短路配合關係。其中類型1（type1）的接觸器觸頭會熔焊，類型2（type2）的接觸器觸頭不會熔焊。所以在選型時務必對接觸器和斷路器的短路配合關係要加以關注。

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本次講解到此結束，下次講解我們重點來討論繼電特性。