智能交流接觸器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

林成全，魏國蓮（.甘肅機電職業(yè)技術(shù)學院； .天水二一三電器有限公司，甘肅 天水 7400）

智能交流接觸器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

林成全1，魏國蓮2
（1.甘肅機電職業(yè)技術(shù)學院； 2.天水二一三電器有限公司，甘肅 天水 741001）

本文介紹了現(xiàn)階段研究比較成熟的智能交流接觸器技術(shù)和模塊化的智能交流接觸器相關(guān)技術(shù)概況，展望了交流接觸器的智能化發(fā)展趨勢。

智能交流接觸器；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1　引言

交流接觸器供遠距離接通和分斷線路及頻繁啟動、控制交流電動機與熱過載繼電器、電動機保護器配合保護線路可能發(fā)生的過載。隨著微電子、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及人工智能技術(shù)在低壓接觸器中的應(yīng)用，交流接觸器逐步向高性能、高可靠性、電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2　交流接觸器智能化概況

專業(yè)的接觸器制造廠家、研究院所，經(jīng)過分析大量的試驗數(shù)據(jù)和實際應(yīng)用情況統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并結(jié)合理論分析，將智能化技術(shù)應(yīng)用到交流接觸器中，實現(xiàn)交流接觸器起動、保持、分斷過程的優(yōu)化控制。智能交流接觸器應(yīng)用電子技術(shù)實現(xiàn)智能化，電子器件和核心部件單片機組成硬件電路，并由軟件驅(qū)動和實現(xiàn)信號檢測、信息傳遞、和各種智能控制功能。主要在兩個部分實現(xiàn)，一是主回路分斷的智能化控制，減少分斷電??；二是控制回路即電磁系統(tǒng)的智能化，如電磁系統(tǒng)的抗電壓跌落、抗晃電、帶選相合閘、寬電壓、低功耗節(jié)能無噪音。

3　智能交流接觸器研究現(xiàn)狀

3.1交流吸合、交流保持類型交流接觸器的智能化

交流吸合、交流保持類型的交流接觸器在正常工作時，通過接觸器鐵心磁通是交變的，磁軛加裝分磁環(huán)可抑制電流過零時鐵芯的振動。極面不平、防銹油過多、粘附異物均會引起不同程度的產(chǎn)品異響和振動，造成接觸器觸點因振動時拉弧而燒損，引起電氣設(shè)備跳閘、燒損等事故。這類問題目前通過研究觸頭材料的零磨損等方面來解決。

3.2混合式交流接觸器智能化

這種交流接觸器電磁系統(tǒng)采用交流吸合、直流保持持的辦法。在交流接觸器的三相觸頭上并聯(lián)一個單向晶閘管，實現(xiàn)無弧接通、分斷、節(jié)能、降耗、靜音運行，并實現(xiàn)與主控計算機雙向通信。

3.3智能型交流接觸器

這種交流接觸器的電磁系統(tǒng)采用直流線圈，加入電子線路控制模塊，通過單片機控制改變電磁鐵動鐵芯的閉合速度，實現(xiàn)減小觸頭振動的目的。整個電磁鐵吸動作過程勵磁周期分為通電階段、停歇階段。控制勵磁線圈交直流通用，交流電通過全波整流電路轉(zhuǎn)換為直流電，提供接觸器吸合電磁。

4　模塊化智能接觸器

通過對傳統(tǒng)電磁式接觸器控制回路或主回路加裝具有特殊功能的外掛或內(nèi)嵌式模塊，來提升接觸器各種性能，構(gòu)成模塊化智能接觸器，具有經(jīng)濟實用的優(yōu)點，以下介紹目前比較成熟的幾種智能模塊。

4.1抗晃電智能模塊

以開關(guān)電源為基礎(chǔ)、單片機為核心，帶有后備電源系統(tǒng)的抗晃電智能交流接觸器控制模塊。

4.2抗電壓跌落模塊

雷電、短路故障后重合閘、外部或內(nèi)部電網(wǎng)故障、大型設(shè)備、電機起動等原因，可引起電力系統(tǒng)在運行過程中，供電電壓有效值迅速下降至額定值的10%～90%，持續(xù)時間為10ms到1min，這種現(xiàn)象稱為“電壓跌落”。接觸器在電壓跌落期間，電磁系統(tǒng)可能會因電壓不足而瞬間或欠電壓運行，造成電磁線圈燒損或觸頭彈跳燒損，造成巨大損失。

4.3節(jié)能保護模塊

交流接觸器節(jié)能保護模塊，是一種高節(jié)能（直流維持吸和）、全保護（抗晃電）、電源通用（AC220V-380V通用）無噪音（直流控制）的電子產(chǎn)品。

4.4寬電壓模塊

接觸器在智能控制板的配合作用下，實現(xiàn)交直流通用，工作電壓寬、減少觸頭彈跳，提高合閘可靠性達到節(jié)能寬電壓的目的。

4.5帶選相合閘模塊

暫態(tài)電磁現(xiàn)象，會造成交流接觸器觸頭電壽命降低，采用電子式選相分合閘模塊，瞬時采樣電壓、電流值，通過計算信號頻率、信號相位、功率因數(shù)、來選擇分合閘相角，實現(xiàn)交流接觸器在一定的電壓或電流相位吸和、釋放。使接觸器更具經(jīng)濟性和長期工作的可靠性，模塊精度高、使用方便。

5　交流接觸器智能化的設(shè)計技術(shù)

智能化交流接觸器產(chǎn)品的設(shè)計需要運用計算機技術(shù)、CAD、CAE 和CAM技術(shù)的輔助，三維輔助設(shè)計系統(tǒng)集設(shè)計、分析和制造于一體，包含結(jié)構(gòu)外觀設(shè)計、實體造型、特性分析與動態(tài)演示功能，具有相應(yīng)的專家模塊，可以方便地根據(jù)接觸器的電磁性能、滅弧性能、電性能等的要求確定接觸器的結(jié)構(gòu)形式，合理安排勵磁系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、吸反力系統(tǒng)，選擇合理的觸橋類型、橫截面、滅弧裝置等。大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

6　交流接觸器智能化發(fā)展趨勢

智能交流接觸器的研究工作已全面展開，中、小容量的交流接觸器采用單片機系統(tǒng)對接觸器的起動、保持、分斷過程實現(xiàn)智能優(yōu)化控制。實現(xiàn)無弧、少弧分斷，大大提高了交流接觸器的電壽命，實現(xiàn)了交流接觸器技術(shù)的重大突破。

由于大容量交流接觸器分斷時產(chǎn)生的電弧能量大，產(chǎn)品機構(gòu)分散，動作過程不穩(wěn)定，對零電壓接通、同步分斷造成較大困難而無法實現(xiàn)。因此，必須將人工智能技術(shù)引入接觸器的控制中才能解決這個難題，保證大容量交流接觸器實現(xiàn)零電壓接通、無弧或少弧分斷，提高其技術(shù)性能指標，實現(xiàn)接觸器控制技術(shù)的新突破。

［1］張雄清.電磁式接觸器智能控制模塊設(shè)計及試驗［J］.電氣技術(shù)，2011（02）.

［2］鄭昕，許志紅，張培銘.智能交流接觸器自適應(yīng)零電流的分斷與實現(xiàn)［J］.電工電能新技術(shù)，2005.

［3］許志紅，張培銘.智能交流接觸器動態(tài)吸合過程研究［J］.中國電工電能新技術(shù)，2002.

［4］許志紅，張培銘.智能交流接觸器全過程動態(tài)優(yōu)化設(shè)計［J］.中國電機工程學報，2005.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.129

林成全（1980-），男，甘肅天水人，本科，助理講師，研究方向：電氣電路設(shè)計，計算機通信。