電子式零投切接觸器—無(wú)功補(bǔ)償專(zhuān)用接觸器

電子式零投切接觸器—無(wú)功補(bǔ)償專(zhuān)用接觸器
摘要：詳細(xì)介紹了涉及一種融合了電力電子技術(shù)的全新電子式交流接觸器產(chǎn)品的工作原理和使用效果，與目前大量使用的專(zhuān)用接觸器或固態(tài)繼電器來(lái)投切電力電容的方式相比較，這種新型的電子式接觸器是一種功耗低，無(wú)諧波的環(huán)保型綠色電器產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：浪涌電流；零投切；接觸器
1問(wèn)題的提出在電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)中，為了減少線路的電壓降落和提高電力線路的功率因數(shù)，以降低網(wǎng)損節(jié)約電能和改善供電電壓質(zhì)量，大都安裝無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置。由于是自動(dòng)投切，而電力負(fù)載又是一個(gè)不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此造成電容器的投切頻率要大大高于手動(dòng)投切。這種情況導(dǎo)致了一個(gè)技術(shù)難題的產(chǎn)生，這就是電容器在投入瞬間的浪涌電流過(guò)大，必須加以抑制。
因此，在使用普通接觸器投入電容器時(shí)，往往會(huì)在接觸器觸點(diǎn)處產(chǎn)生極大的火花，在切斷電容器時(shí)，又容易粘住觸頭，造成咬死，松不開(kāi)現(xiàn)象。之所以出現(xiàn)這些問(wèn)題，是因?yàn)殡娙萜鞴逃械奈锢硖匦裕弘娙輧啥说碾妷翰荒苘S變。在電容器投入電網(wǎng)的瞬間，由于其初始態(tài)端電壓為零，一下子投到電網(wǎng)中，將造成巨大的浪涌電流，其幅值在不加其他措施時(shí)，通常為器件額定電流的數(shù)十或數(shù)百倍以上，因此導(dǎo)致交流接觸器和電容器本身受到大電流沖擊而損壞。
此技術(shù)方案的 大優(yōu)點(diǎn)是：從根本上解決了接觸器在通電時(shí)產(chǎn)生的巨大浪涌電流以及斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的拉弧問(wèn)題。由于電容器投切接觸器量大面廣，在低壓線路中缺它不可，因此這種接觸器的生產(chǎn)、使用，可以解決接觸器電壽命短的問(wèn)題并提高其可靠性。
2工作原理該器件的工作原理是：
（1）在接觸器通電之前，先由電力電子元件將接觸器觸點(diǎn)兩端短接，使負(fù)載浪涌電流經(jīng)由雙向晶閘管通過(guò)。然后接通接觸器電源，使觸點(diǎn)閉合，延遲一段時(shí)間后，晶閘管退出。接觸器斷電時(shí)與上述類(lèi)似，也是先接通并聯(lián)于接觸器觸頭兩端的雙向晶閘管，再使接觸器斷電，延遲一段時(shí)間后，晶閘管退出運(yùn)行。
（2）每一相的強(qiáng)電執(zhí)行部分都設(shè)計(jì)成過(guò)零觸發(fā)電路。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通控制指令發(fā)出后，該相并不立即動(dòng)作，而要到本相電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)，才開(kāi)始導(dǎo)通，浪涌電流幾乎與額定電流相等。
（3）作為接觸器的單體產(chǎn)品，控制方式要簡(jiǎn)單化。為此，該產(chǎn)品采用由電子元件組成的硬件數(shù)字邏輯電路，完成電路所要求的工作時(shí)序，并實(shí)現(xiàn)了單一化指令觸發(fā)。其觸發(fā)和工作時(shí)序圖及工作框圖見(jiàn)。
整個(gè)電氣原理圖由三大部分組成：指令觸發(fā)系統(tǒng)、接觸器穩(wěn)態(tài)接入系統(tǒng)和晶閘管瞬態(tài)接入系統(tǒng)。這三部分電路的接配順序是：指令觸發(fā)電路的輸出端與晶閘管接入電路的輸入端相接，指令觸發(fā)電路的另一輸出端與接觸器穩(wěn)態(tài)接入電路的輸入端相接。
當(dāng)電子型過(guò)零投切接觸器接收到投入指令時(shí)，控制邏輯首先啟動(dòng)雙向晶閘管使之導(dǎo)通，這時(shí)接觸器的觸點(diǎn)尚未接通，浪涌電流從晶閘管一側(cè)通過(guò)，隨后，控制邏輯再接通接觸器，使之觸點(diǎn)閉合，由于在此之前觸點(diǎn)兩端已有晶閘管處于導(dǎo)通態(tài)，因此接觸器的觸點(diǎn)間電壓僅為雙向晶閘管的導(dǎo)通電壓0．8V左右。所以接觸器觸點(diǎn)幾乎是處于空載操作，而不會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)火花使觸點(diǎn)受損。當(dāng)接觸器接入后一段時(shí)間，晶閘管退出運(yùn)行，此后的穩(wěn)定工作狀態(tài)由接觸器來(lái)承擔(dān)。因此不會(huì)如晶閘管導(dǎo)通時(shí)那樣產(chǎn)生諧波，干擾電網(wǎng)。當(dāng)控制邏輯發(fā)出切斷接觸器的指令時(shí)，與投入時(shí)類(lèi)似，先由晶閘管投入運(yùn)行，再使接觸器觸點(diǎn)退出，同樣道理，由于接觸器退出瞬間，晶閘管仍處于導(dǎo)通態(tài)，因此，不會(huì)使接觸器觸點(diǎn)產(chǎn)生斷電時(shí)的拉弧現(xiàn)象。然后，延遲一段時(shí)間，再使晶閘管退出。由于接觸器在投和退出運(yùn)行時(shí)刻，其觸點(diǎn)均處于零負(fù)載狀態(tài)，故稱(chēng)之為“零投切接觸器”。
為電子式零投切接觸器在投切 后一組電容時(shí)（通常這時(shí)的涌流 大）的浪涌波形記錄，由可見(jiàn)，幾乎沒(méi)有浪涌電流。
以上的工作時(shí)序，既可以供給單相回路工作，又可以供給三相回路工作。
3使用意義該項(xiàng)產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景：
（1）在電力電工行業(yè)，它將以機(jī)電一體化的新型電子型接觸器淘汰傳統(tǒng)的帶預(yù)投電阻的CJ19型電力電容專(zhuān)用接觸器以及固態(tài)繼電器，并取而代之。（2）在國(guó)產(chǎn)電梯行業(yè)中，大量使用傳統(tǒng)接觸器，它由于頻繁啟動(dòng)投切，觸點(diǎn)燒損嚴(yán)重，常常造成電梯故障。如將此新型的接觸器用于電梯行業(yè)，可望結(jié)束國(guó)產(chǎn)電梯工作不可靠的歷史。
（3）因?yàn)槔擞侩娏髟陔姽ば袠I(yè)是一個(gè)普遍現(xiàn)象，任何電氣的瞬態(tài)電流常常是穩(wěn)態(tài)電流的幾倍到幾十倍，采用本項(xiàng)技術(shù)做成的電子型接觸器，將可使現(xiàn)有接觸器的電氣壽命延長(zhǎng)五倍以上，即使其電器壽命達(dá)到與機(jī)械壽命一樣長(zhǎng)（通常的接觸器規(guī)范：電氣壽命為其機(jī)械壽命的1／5）。
（4）如果我國(guó)電工行業(yè)廣泛采用本項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，將可大規(guī)模的節(jié)能和節(jié)省成本。因?yàn)槭褂帽卷?xiàng)專(zhuān)利后，接觸器的選型可按額定電流的1／2～1／5來(lái)選用。這是因?yàn)椋趥鹘y(tǒng)接觸器的設(shè)計(jì)中，由于要兼顧其承受瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)的兩方面工作，不得不加大設(shè)計(jì)容量。例如，一般交流接觸器在投入運(yùn)行時(shí)的觸點(diǎn)電流，通常設(shè)計(jì)成其額定穩(wěn)態(tài)電流的10～12倍。現(xiàn)在本項(xiàng)專(zhuān)利，采用電力電子元件取代
常規(guī)接觸器承擔(dān)了電氣的瞬態(tài)工作過(guò)程。一個(gè)額定電流為10A的接觸器，即使用于50A額定電流的工作場(chǎng)所，也無(wú)觸頭燒損之慮。另外，由于晶閘管僅處于短時(shí)間的瞬態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)，幾乎不用考慮采用散熱措施。在容量規(guī)格的選型上也可以“小材大用”，降低成本。更重要的是，不像采用固態(tài)繼電器那樣會(huì)產(chǎn)生諧波，從而造成“電污染”。
4結(jié)論任何使用接觸器的場(chǎng)合，這類(lèi)新型零投切接觸器將以它的功耗孝不產(chǎn)生諧波、成本低、工作可靠等種種優(yōu)點(diǎn)取代傳統(tǒng)的交流接觸器和固態(tài)繼電器。它是新一代環(huán)保型綠色電器產(chǎn)品，從而受到電力電工行業(yè)的普遍歡迎。
目前，該產(chǎn)品已獲技術(shù)專(zhuān)利，并小批量投入試生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)
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