智能交流接触器消声节能器

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1、交流铁心线圈的消声节能和失压延时石定良 一一. 交流铁心线圈被广泛应用的原因交流铁心线圈被广泛应用的原因 1. 具有自动调节功能。在启动时，铁心间距较大，需要较大的吸力才能将衔铁吸下。此时由于磁路中磁阻较 大， 感抗 X 较小，I=U(R2+X2)1/2式中 X 为线圈的感抗，R 为线圈的电阻可见电流很大。又 因 F=IW 式中 F 为磁动势、I 为电流，W 为线圈的匝数我们知道磁动势的大小决定吸力 的大小，电流大，吸力也就较大。在同一个铁芯线圈里，能自动用增大电流的方法来增大 吸力；随着衔铁吸合的程度加强，间隙越来越小，也就是感抗 X 越来越大，线圈中的电流 也就越来越小了。直至稳定在维持电

2、流上维持电流般是吸合电流的几十分之一。在启动时，吸力随间隙变化而自动变化(自动用改变电流的方法来实现)，即用大电流 产生的大吸力迅速克服衔铁静态惯力，吸合的过程就比较快速。同时间隙越小，电流越小，产生的吸力也越小，衔铁的加速度就较小，这个特点有益 动铁芯的撞击力度的减小和避免伴随而来可能产生剧烈的触头弹跳。 2. 交流铁芯线圈用铜量少由于交流芯线圈具有感抗和自动调节功能，线圈圈数可以比仅有直流电阻的直流铁芯 线圈少得多，直流铁芯线圈的吸力不能随衔铁的间距改变，因此它的吸力(IW)只能按吸动 最大间距时的衔铁来设计电流(吸合以后)和圈数都比交流铁芯线圈大直流铁芯线圈在 吸合以后的电流和圈数过于浪

3、费。但不这样设计又无法在启动时吸动间距较大的衔铁。为 此，接触器等铁芯线圈广泛采用交流。二交流铁芯线圈的缺点二交流铁芯线圈的缺点 1噪音大由于通过线圈的电流是交变的，吸力也必然是交变的，交变的力会引起振动，便产生 了 单调的声音噪音，衔铁之间不平时尤为严重；突变的电流会产生涡流，大的涡流会使铁 芯发热，为削减涡流，铁芯做成片状叠成这种结构加剧了振动，即增强了噪音，铁芯没 有压紧和没有浸漆时尤其严重这种振动引起的噪音时刻在磨损铁芯，线圈框，缩短了接 触器的寿命。 2浪费能量噪音本身就是一种能量损失；涡流也是交流特有的能量损失形式。 按国家标准规定：铁芯线圈必须在 8 5标称电压时能可靠启动，3

4、07 0标称电压中 的一个电压能可靠释放事实上，一个线圈，在同一个电压下，要兼顾启动和运行，就不 可能二者都设计在最佳状态般都优先考虑可靠的启动，运行时电流宁可偏大些。随之 而带来了：启动是短时的，运行却是长期的。这个长期的“偏大”就产生了不小的浪费。 由于铁磁体都有剩磁，交流电的正反向充磁总要有部分能量消耗在抵消剩磁上如：CJl2B100A 交流维持电流 230mA，功率 87.4VA；实测直流维持电流只需 128mA，功率 0.5W 即可(电压只需 DC 68V)可见，交流特有的铁损占总损耗的 90以上三三. 现状现状 1国务院早在 1981 年 56 号文(2 号节电指令)中，指令要实施

5、交流接触器节电措施。2全国有 4000 万台交流接触器需要进行节电改进，如果这些交流接触器全部改造后，每 年可节电 100 亿千瓦时 3新安装的交流接触器绝大多数仍没有节电措施 四四. 推广不了的原因推广不了的原因 1. 市上有售的节电消声器加装不方便有的需要占用交流接触器的辅助接点；有的需要 改动原来交流接触器的线路 2，市上有售的节电消声器适用范围很窄；如 CJl2B100A 的节电消声器只能用于 CJl2B 100A 的交流接触器上，用错会烧坏交流接触器的线圈或不动作。而实际使用的交流接触器 电流档次和型号(包括各种进口型号)繁多，也就是线圈的参数各不相同，用户选不到合适 的节电消声器。

6、 3市上有售的节电消声器质量不过关，使用不可靠。在应该是适宜装节能消声器的大容量 和连续工作的场所，如：化工业，造纸业，泵控制等由于害怕节电消声器不可靠而影响整 个生产线的运行，宁可浪费一些电能也不考虑安装。五介绍一种新型的节电消声器五介绍一种新型的节电消声器 1节电消声器种类 (1)交流吸合，低压直流保持型 这种形式是最符合交流接触器的启动。工作特性但是在启动到工作的转换过程中会遇到 线圈中储存的高电压向低直流电源泄放的危险 (2)直流吸合，低压直流保持型 大多数市售的节电消声器多为这种形式而这种形式最大的问题是改变了原交流接触器的 启 动特性，使启动电流(时间)不能自动调节，因此启动极不可

7、靠。如果电流(也就是直流电压) 和时间设置得太小，吸不动衔铁和衔铁没有吸到位而不能启动；设置得太大，时间稍长就 会烧降压元件笔者按设计院要求在用户 40A220V 接触器中加装市售 CZ5 型无声节电 器 200 多套，结果大多是这个原因不能工作而全部拆除 2新型的节电消声器设计原则(1)不占用交流接触器的资源，不改动原交流接触器的控制线路(2)采用交流吸合低压直流保持形式(3)采用电子平滑无间隙转换 3新型的智能节电消声器实践 根据以上思路，笔者制成适用样机，经过对 B170 接触器和 CJ20-40 接触器试验，动作可 靠，节电 (1)交流吸合如图，启动时，电源通过 J 触点送入线圈，使其

8、吸合。交流接触器吸合情 况与原相同。(2)交流保持吸合后，在原交流条件下保持 3 秒，让其充分吸住此时取样电阻测量它 的交流吸持电流，并把这个电流值记忆下来(3)直流维持。3 秒后 J 吸合，接点接通由单片机光耦发出的脉冲触发双向可控硅（由取 样电阻的电压决定其导通程度） ，送入线圈的已经是低压直流了，此时产生的直流电流值小 于等于刚才测量到的交流电流值 （比例可以调整）处于稳定的工作状态。 这种方案进入了智能自适应的范围，能通用於所有没有经过处理（即没有电子元件等附加 装置的纯铁心线圈）的交流接触器、牵引电磁铁，断路器欠压线圈等交流铁心线圈。 电源 220接触器 线 圈原原原原原原原原原原原

9、原原原六断路器的欠压线圈六断路器的欠压线圈 一种用得较为普遍的铁心线圈一种用得较为普遍的铁心线圈 1.“欠压线圈”的作用 断路器用“欠压线圈”带动欠压脱口机构，实现断电保护目的。有了该机构，断 路器就不会象隔离开关那样，在突然停电后再度来电时，会给接在电路中的电机，电 热器等用电器突然开动而带来事故。所以断路器合闸期间“欠压线圈”一直要带电吸 合以“检测电压的有无，万一“欠压线圈”失电释放，断路器就马上跳闸。 在电源质量不好的地方，电源有时会因为大负载启动等因素使电压引起波动，波 动可能造成“欠压线圈”非正常失电，以至使断路器非正常跳闸电源此时并没有 断电，仅仅是一次时间很短的波动，过后马上恢

10、复正常了。我们生活中有时会感到灯 突然暗一下就是这种情况。这种非正常波动引起的跳闸，会给连续生产的生产线带来 重大损失、无人值班的宾馆造成混乱2. 欠压线圈的种类欠压线圈长期接在电源上，要兼顾启动和吸持的二个特性。有的象接触器线圈一 样设计，这种线圈耗能高，遇到电源电压过高（用电低谷时）或机械卡死，就要烧毁 线圈，造成断路器不能工作；有的用二个线圈，启动时同时工作，启动完毕关掉一个 线圈，这种线圈需要专用电路，不能通用于其他断路器。也就是万一损坏，不能代用。 还有专门设计的用电子电路控制的线圈。电子元件在很小的空间（线圈旁）容易烧毁。七断路器的失压延时器七断路器的失压延时器 1. 失压延时器

11、为避免电源电压波动造成非正常跳闸的发生，在九十年代开发的 DW45 断路器上 配置了“失压延时器”选配件。即在延时范围内（13 秒）即使“欠压线圈”二端没 有电压，铁心也不会释放，能有效避开电源电压的波动而不跳闸，如果超过延时范围， 断路器就判定为正常指令断电（“欠压线圈”一般都串联在分闸按钮回路里）跳闸了。 以前生产的 DW10, DW15, DW17,ME,DWE 等型框架式断路器和所有 DZ 系列塑壳断路器都没有这个功能。用户对这些开关延时需求却都存在。 2.断路器失压延时器 用以前接触器节能消声的电路，在吸持后线圈二端并上大电容，使其充电待命， 在失压时，电容对线圈放电，维持线圈的吸持，在设定的时间（13 秒）关断电容和 线圈回路。 由于电路能够自适应，所以就能通用于所有的断路器，包括 DW45（将其控制回 路拆掉，直接接入线圈内） 3.接触器失压延时器 有的地方接触器也希望避开电源的波动而实现“失压延时” 。此时并入电容是不可 能实现。原因是：接触器线圈直流电阻小，电容里储存的能量不能维持 13 秒时间。 我们可以并入 1Ah 以上锂电池 3 节 10.8V，平时充电备用，在需要延时时，这个电压 和容量已经足够使所有线圈吸持 13 秒。当然也可以用容量大一些的镍氢电池 （2000mAh 以上） ，DC-DC 升压获得。电路要复杂一些。