2017年6月8日 星期四

電控應該要認識的基本元件介紹4-電磁接觸器

※ 2026年更新:本文重新排版並補充進階閱讀,帶你從零搞懂電磁接觸器的原理與經典接法。

什麼是電磁接觸器(Magnetic Contactor)?

電磁接觸器(簡稱 MC)是在交流電系統裡面,用來自動控制大電流負載(如馬達)最常見的一種開關設備。

1. 外觀與基本辨識

這是常見的電磁接觸器外觀:

初學者常把它跟下圖的無熔線開關(無熔絲斷路器, NFB)搞混。NFB 主要是純手動開關與過載保護使用:

兩者長得很像,但最大的差異在於:電磁接觸器多了控制 ON/OFF 的接點。

  • 黃框:控制 ON/OFF 的線圈接點。
  • 紅框:大電流(負載端)的主開關接點。
  • 藍框:控制迴路用的輔助接點,包含 NO(常開)與 NC(常閉)。

2. 內部結構與運作原理

整體的結構跟「繼電器 (Relay)」非常像,差別主要在於承受電流的大小。電磁接觸器的線圈端,通常以交流電(AC)控制為主。

3. 外加保護裝置:積熱電驛 (TH-RY)

電磁接觸器的下方通常會加掛保護裝置,最常見的就是積熱電驛(Thermal Overload Relay)

  • 可以透過裝置上的白色圓盤,來設定限制電流的大小。
  • 當負載電流過大產生過熱時,內部機構會動作並跳脫,切斷控制迴路保護馬達。
  • 過載跳脫時,也會有專屬接點可以將異常訊號回報給上層的控制系統(如 PLC)。

電磁接觸器的電路圖與實務接法

1. 電路圖符號

在電路圖中,MC 符號代表的就是線圈端:

2. 常見接法:自保持迴路 (極重要!)

這是電控中最基礎也最重要的「自保持」控制線路:

自保持迴路接線圖

▶ 階段一:按下「起動按鈕」

電流會經過藍色的線,在控制線圈端產生 R-T 的電壓,使線圈導通,主接點吸合。

▶ 階段二:放開「起動按鈕」(自保持作動)

放開按鈕後,電流改走輔助接點 NO(紫色線)。因為剛剛線圈已經導通,輔助接點 NO 已閉合,所以能繼續維持線圈端有 R-T 電壓,這就是「自保持」。

▶ 階段三:按下「停止按鈕」

  1. 因為停止按鈕是 NC(常閉)接法,按下時會將兩端斷路。
  2. T 相電壓無法到達線圈端(紫色的維持電路在停止按鈕處斷開)。
  3. 線圈端失去電壓,電磁力消失,NO 輔助接點與主接點隨之斷路(彈開)。
  4. 當「停止按鈕」放開後,雖然電壓可以通過停止按鈕,但因為 NO 接點已經 OFF,電壓無法再到達線圈端。
  5. 此時「起動按鈕」未被按下,所以兩端也是斷路狀態。

這時,電磁接觸器就完全 OFF 關閉了。

透過這樣簡單的邏輯,就完成了:按「起動」一下即開啟電路,按「停止」即關機的自保持線路。


📌 進階學習推薦

想了解更深入的 MC 規格挑選與實務查修?請參考這篇最新整理:
👉 【電控進階】從原理到實務:電磁接觸器 (MC) 的選型細節與常見故障排除

2017年6月6日 星期二

電控應該要認識的基本元件介紹3 - 繼電器(RELAY)

💡 2026 年更新註記:本文原發表於 2014 年。為提供更好的閱讀體驗,已全面清除舊版網頁的冗餘程式碼,並優化手機版排版與電路圖解說。

PLC 輸出接點怎麼選?電控必備基礎元件:繼電器 (Relay) 原理與規格介紹

當我們在選擇 PLC 的輸出接點形式時,通常有「電晶體 (Transistor)」和「繼電器 (Relay)」兩種可以選擇。

  • 電晶體輸出:有方向性,耐壓與耐電流較小,以直流電(DC)居多,優點是開關速度極快、壽命長。
  • 繼電器輸出:交流(AC)、直流(DC)皆可使用,能承受的電流較大。通常應用在需要控制交流電或較大負載的場合。

*註:實務上也常選擇「電晶體型 PLC」,然後在外部自行拉線連接「外接繼電器模組」,方便日後維修與隔離保護。


一、 外觀與內部構造

PLC 內建的繼電器通常包在塑膠殼內部看不到,但它的原理跟外面常見的獨立繼電器是一模一樣的。我們直接拿一般的繼電器來拆解:

繼電器外觀 繼電器內部構造

從內部零件圖可以清楚看到繼電器的作動原理:

  • 導通時 (ON):基本上它就是一個「電磁線圈」。通電後產生磁性,將上方的可動電樞吸下來。此時「共接點 (COM)」會跟「常開接點 (NO)」導通
  • 非導通時 (OFF):電磁線圈沒有通電,失去磁性,可動電樞受彈簧拉力維持在上方。此時「共接點 (COM)」會跟「常閉接點 (NC)」導通
繼電器作動原理圖
💡 繼電器的三大物理特性:
因為它是純機械式的實體開關,所以:
1. 沒有方向性(正接反接都能通)。
2. 接點金屬的大小與粗細,決定了它能承受的電流與電壓上限。
3. 交、直流(AC/DC)接點都可用

二、 看懂繼電器的電路圖

[Image of electrical schematic symbol for a relay]

電路圖範例 1:

在下圖中,13 跟 14 就是「電磁線圈」。對這兩點施加額定電壓,就可以使繼電器激磁作動。(電壓要給多少,請看規格表)

這個繼電器有兩組獨立的輸出接點:

  • 第一組:9 (COM)5 (NO)1 (NC)
  • 第二組:12 (COM)8 (NO)4 (NC)

這兩組接點之間是絕緣獨立的,你可以一組接 24VDC 控制訊號,另一組接 110VAC 控制警示燈,彼此不會干擾。但只要線圈(13, 14)一通電,這兩組接點就會「同時」作動 (ON/OFF)。

繼電器接腳圖1 印在繼電器外殼上的電路圖

電路圖範例 2:

有些圖面會把線圈的符號直接畫出來,其實意思是一樣的,只是表達方式不同。

繼電器接腳圖2

三、 如何選型?認識繼電器規格重點

挑選繼電器時,一定要確認以下三個關鍵規格:

  1. 線圈 (Coil) 驅動電壓: 你的 PLC 或控制器要輸出多少電壓來推動它?(常見有 AC 110V/220V 或 DC 12V/24V)。
  2. 接點 (Contact) 容量: 你的負載端需要多大的耐壓與耐電流?
  3. 極數 (Poles): 你需要幾組獨立的輸出接點?(常見有 2組、3組、4組)。

以 OMRON (歐姆龍) 的 RELAY 型錄為例:
型錄會清楚標示線圈的規格(交流或直流),以及接點的負載能力(例如:接 AC 時最大 220V 5A,接 DC 時最大 24V 5A)。接點數量也可以從型號直接辨識出來。

繼電器規格表 繼電器型號說明

*備註:有些直流線圈會有「極性」限制(有內建突波吸收二極體),接線時要注意正負極。另外,多數工規繼電器會附帶 LED 指示燈,當線圈導通時 LED 會亮起,非常方便查修。

帶LED指示燈的繼電器

四、 實務常遇問題:接點積碳與火花

因為繼電器常被用來開關大電流、高電壓(特別是交流電感性負載,如馬達、電磁閥),在接點導通或斷開的瞬間,很容易產生電弧(火花)

長時間下來,金屬接點表面會因為高溫而氧化、變黑(積碳),最終導致接觸不良、無法導通。

解決與預防建議:

  • 選用耐壓、耐流更大一級的繼電器型號,保留安全餘裕。
  • 在負載端或接點端並聯突波吸收器(RC 吸收電路 / 飛輪二極體),減少瞬間反電動勢造成的火花。
  • 一分錢一分貨,選擇品質穩定的日系或歐系大廠產品,其接點材質抗熔接能力較好,使用壽命確實會比較長。