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1、机电一体化复合开关 近年来，一些专业厂家研制了不同形式的机电一体化复合开关，作为电容器的投切装置。其中有些机电开关已能达到良好的电容器投切效果，并取得了很好的运行经验。 因机电一体开关是一种新型的电容器投切装置，下面将其工作原理、结构特点和选用注意事项作一简单介绍。 主接线和工作原理 机电一体化开关的基本构成： CPU 控制单元接收无功补偿控制器发出的电容器投切信号，即“控制信号 1 ”，并按预先设定的程序发出晶闸管和交流接触器的通断控制信号。 晶闸管电子开关它接收 CPU 控制单元发出的触发信号，实现电容器的零电压投入和零电流切除功能。 交流接触器它接收 CPU 控制单元发出的分合指令，即“
2、控制信号 2 ”。交流接触器只在稳态时，起到无功补偿电容器与电网之间的能量传递作用。 机电一体化开关的设计思想： 由上图可见，机电一体化开关的通断器件有两种，即正反向并联晶闸管和普通交流接触器。 其设计思想是：将电容器投切和运行的不同特性，分为暂态和稳态两个过程，分别采用不同特性的器件进行控制，即： 利用晶闸管的易控和无触点特性，使反向并联晶闸管工作在电容器投切瞬间的暂态过程中，起到抑制涌流、过压和拉弧现象，并能实现快速投切。 利用交流接触器在可靠闭合时，其主触点接触电阻小、导通容量大、压降小、功耗小、工作安全可靠等特性，使其工作在电容器投入后和切除前的稳态过程中，起到电容器向电网提供无功能量
3、的主通道作用。 机电一体化开关的原理框图： 实现上述设计思想的核心部件，是机电一体化控制单元，它 由程序化控制电路、正反向并联晶闸管和阻容能量吸收电路所组成。机电一体化控制单元的原理框图如下：当无功补偿控制器根据电网无功的增量，向机电一体化控制单元发出投入或切除电容器的控制信号时，该信号通过光电转换后进入单片机，启动相应的时序控制程序，单片机按照规定的程序步骤，发出晶闸管通断指令和接触器通断指令，该指令通过功率放大和光电隔离后，驱动晶闸管和交流接触器按预先设定的程序适时动作，确保安全可靠地对电容器进行投切操作。机电一体化复合开关的动作时序： 对机电一体化复合开关动作时序的要求是： 投入时段首先
4、使晶闸管电子开关在电压过零时刻导通，将电容器平稳可靠地接入电网，并维持导通状态；接着使交流接触器导通，使其处于同晶闸管并联工作的状态，并持续一段时间；最后，电路已处于稳定工作状态，将晶闸管断开退出工作，使交流接触器独立承担电容器与电网的连通作用。 切除时段首先使晶闸管电子开关导通，使其处于同交流接触器并联工作的状态；接着使交流接触器断开退出工作，电容器与电网的连通作用短时内由晶闸管独立承担；最后切除晶闸管的触发信号，使晶闸管在电流过零时自然关断。 机电一体化复合开关的动作时序图如下所示： 由时序图可见，无论交流接触器的主触点是在闭合时刻还是在开断时刻，晶闸管电子开关都是处于可靠导通的状态，因此
5、，交流接触器的主触点上基本不会产生电弧，从而使接触器的使用寿命得到了很大的提高，同时消除了电路的电弧干扰，使整个系统更加安全可靠。 开关的结构、特点及选用注意事项 从机电一体化复合开关的结构形式来看，主要分为一体式和分体式两种，下面分别作一简单介绍。 一体式机电复合开关 一体式机电复合开关，是将 CPU 控制单元、晶闸管、交流接触器、以及连接导线和安装附件等，组装在同一个外壳中，形成一个独立的整体。 优点：一体式机电复合开关结构紧凑、体积小巧、相应的外部接线少，因此，给安装带来了方便。 缺点：由于体积小，其开断容量和通风散热均受到了限制，一般只能用于小容量的电容器投切。特别是有些一体式复合开关
6、的外壳做成不可拆卸的形式，一旦开关中某个器件损坏时，只能整体更换，造成了一定的浪费。 分体式机电复合开关 分体式机电复合开关，是将 CPU 控制单元、晶闸管、阻容吸收电路等做成一个整体，构成一个独立的程序化控制单元，该单元不含交流接触器，而是与交流接触器配套使用。 优点：将暂态开关（晶闸管）与稳态开关（交流接触器）相互独立，提高了系统的抗干扰能力；独立的控制单元具有通用性，可根据补偿电容器的实际容量，与不同容量的交流接触器配套使用。整个补偿装置运行可靠、配置灵活，器件损坏时互换性好。 缺点：由于控制单元与交流接触器需分别安装，所占空间较大。 机电一体化复合开关的选用注意事项 为了达到安全、可靠
7、、长寿命的使用效果，在选用机电复合开关时应注意以下内容： 、查验控制程序是否符合要求 不同的生产厂家，其控制程序也不尽相同，在选择机电一体复合开关时，必须仔细鉴别控制程序是否合理，是否能够确保过零投切，具体鉴别方法可通过查阅此复合开关的型式试验波形图进行验证。 、选择机电一体复合开关的控制相数 在进行三相平衡补偿时，既可选用两相控制模式的机电一体复合开关，也可选用三相全控模式的机电一体复合开关。一般在符合当地供电要求的前提下，选用两相控制模式的机电一体复合开关，可降低设备的成本。 、机电一体复合开关中晶闸管的选择 晶闸管的质量直接关系到复合开关的使用寿命和可靠性，在满足电流、耐压等要求时，还应
8、选用知名厂家生产的反向并联晶闸管模块。 、一体式结构机电一体化复合开关的选择 在选用一体式结构的机电一体化复合开关时，要对其内部晶闸管和接触器进行鉴别，防止因压缩体积，而使晶闸管容量过小和用继电器代替接触器。因为继电器属于二次控制器件，其触点的压力、开距、超程、接触电阻、灭弧功能等指标，均不能满足一次电流、电压的要求，从而影响开关的使用寿命。 、分相式机电复合开关的选用 当需要进行分相补偿或复合补偿时，宜选择专用的分相补偿式机电一体化复合开关，以对单相电容器进行投切控制。 、多路机电复合开关的应用 当补偿路数达 4 路或 4 路以上时，为了降低补偿装置的综合成本并使其结构紧凑，可选用多路输出的机电一体化复合开关。 UTSP(Ultra Thin Strip Production)
