交流接觸器的應(yīng)用研究

1、。安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）系 專 班別： 業(yè)： 級：機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè) 班級 姓名 一、課題名稱： 交流接觸器的應(yīng)用研究 二、課題應(yīng)達(dá)到的要求： 我國自上世紀(jì) 50 年代開始仿造接觸器，到今天能自主研發(fā)制造各種接觸器，經(jīng)歷了 半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，在此期間，接觸器大致經(jīng)過了三次換代，接觸器已經(jīng)深入到了我們 生活的各個(gè)角落，如何制造使用最好最優(yōu)的接觸器是接觸器未來的發(fā)展目標(biāo)，通過努 力，相信我們能夠?qū)崿F(xiàn)。 三、主要工作內(nèi)容： 1、搜集資料 2、征求老師和同學(xué)的意見，做出提綱 3、整理資料，征求老師意見，完成初稿 4、修改，完善論文

2、，完成二稿 5、確定論文，完成定稿，上交論文 四、主要參考文獻(xiàn)： 1 張培銘. 鄭昕新型智能混合式交流接觸器J低壓電器，2001，(1：P2021 2 許志紅. 張培銘智能交流接觸器的研究J低壓電器，1998，(3：P1920 3 王富東. 智能化斷路器的開發(fā)J.低壓電器，2000， ：P13 （2） 4 袁小琴. 高平. 淺談交流接觸器的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及其發(fā)展J.電氣制造，2008，(01 5 韓光熙. 智能接觸器節(jié)能控制模塊J.低壓電器，2000， ：P24. （3）學(xué)生（簽名）年 年 年 年月 月 月 月日 日 日 日指 導(dǎo) 教師（簽名） 教研室主任（簽名） 系 主 任（簽名）交流接觸器的應(yīng)

3、用研究I安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文題目） 設(shè)計(jì)（論文題目） 一、選題的背景和意義： 選題背景： 接觸器是一種自動(dòng)開關(guān)控制電器，在低壓配電系統(tǒng)中用于遠(yuǎn)距離控制、頻繁操作， 交、直流主電路及大容量控制電路。接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能 迅速、可靠地切斷電源，并有欠電壓釋放的功能。它具有動(dòng)作迅速，操作安全方便，能 遠(yuǎn)距離操作等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛，主要用作電動(dòng)機(jī)、小型發(fā)電機(jī)、電焊 機(jī)、電熱設(shè)備等電氣設(shè)備的主控開關(guān)。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化程度的不斷提 高，對低壓配電系統(tǒng)提出了更加嚴(yán)格的要求，而作為低壓配

4、電系統(tǒng)中的重要組成部分的 接觸器也有了新發(fā)展。 選題意義： 通過三年專業(yè)的系統(tǒng)學(xué)習(xí), 我們基本掌握了有關(guān)電氣的理論知識(shí), 選擇交流接觸器作 為課題可以讓我綜合運(yùn)用以前所學(xué)知識(shí), 使書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用, 更有利于對交流接 觸器的掌握和實(shí)際運(yùn)用. 將課堂知識(shí)運(yùn)用與生產(chǎn)實(shí)踐。 交流接觸器的應(yīng)用研究是融合多種知識(shí)的綜合實(shí)踐活動(dòng)，在完成該課題的過程中能 進(jìn)一步熟悉電氣元件在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用， 對于將來上崗實(shí)習(xí)有很大的幫助作用。交流接觸器的應(yīng)用研究二、課題研究的主要內(nèi)容： 1了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)自動(dòng)化控制、國防以及日常生活之中交流接觸器的使用； 2交流接觸器的相關(guān)概念以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； 3交流接觸器的

5、結(jié)構(gòu)與參數(shù)； 4交流接觸器的工作原理； 5交流接觸器的使用類別及典型負(fù)載； 6交流接觸器的應(yīng)用及其發(fā)展。 三、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述： ： 1進(jìn)行市場調(diào)查，了解目前產(chǎn)品的情況； 2. 查找相關(guān)資料掌握課題要點(diǎn)； 3在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下修改完善。 交流接觸器的應(yīng)用研究II安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容8.018.02 8.038.05 8.068.08 8.088.13 8.148.16 8.178.20 8.218.22 8.238.24 8.258.28 8.298.30市場調(diào)研、收集資料、 選擇設(shè)計(jì)課題 初步確定論文內(nèi)容，完成開題

6、報(bào)告 了解交流接觸器的相關(guān)知識(shí) 熟悉交流接觸器的基本工作原理 掌握交流接觸器的應(yīng)用資料和發(fā)展方向 撰寫并完成設(shè)計(jì)報(bào)告初稿 初稿審閱、修改 整理、完成論文 定稿、打印 準(zhǔn)備論文答辯五、指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名：年月日六、系部意見：系主任簽名：年月日交流接觸器的應(yīng)用研究III安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告目第1章錄摘要 1 緒論 22.1 交流接觸器的分類 5 2.2 交流接觸器的基本參數(shù) 5 2.3 接觸器的使用類別 6 2.4 接觸器的典型負(fù)載 6 第3章 交流接觸器的發(fā)展趨勢 8交流接觸器的應(yīng)用研究IV安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告交流接觸器的應(yīng)用研究摘要：交流接觸器是

7、鐵路機(jī)車與車輛供電系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的電器元件，其可靠性及壽命直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和壽命。電磁式交流接觸器在開斷過程中 存在電弧磨損，且功率越大電弧磨損越嚴(yán)重，是造成交流電磁式接觸器可靠性 差、電壽命短的關(guān)鍵因素。為了消除或減小電弧的影響，本文設(shè)計(jì)了混合式交 流接觸器，即采用電子開關(guān)和機(jī)械觸頭并聯(lián)，由數(shù)?；旌线壿嬰娐房刂?，使機(jī) 械觸頭通斷瞬間，由電子開關(guān)承擔(dān)負(fù)荷，穩(wěn)態(tài)時(shí)由機(jī)械觸頭承擔(dān)負(fù)荷，從而實(shí) 現(xiàn)無電弧通斷。 關(guān)鍵詞：接觸器；混合式接觸器；電力電子器件；一體化設(shè)計(jì)Applied research of the alternating current contactorAbstract:The

8、 AC contactor is a kind of electrical controller that is widely applied in railway locomotive.Its reliability and life-span directly affects the whole system's reliability and life-span.Electrical arc is generated when mechanical contactor is operated.The electrical abrasion cann't be avoide

9、d,however,the higher power is,the more electrical abrasion is generated.This is a primary factor that affects the life-span of high-power switch.To slake or weaken the effect of arc,the hybrid contactor is researched in this paper.The power electronic device and mechanical contactor are connected in

10、 parallel in hybrid contactor.It is controlled by logical circuit.While the mechanical contactor turns off,the electrical switch is loaded.And mechanical is loaded in stabilization.The hybrid contactor has a lot of advantage such as no arc,high reliability,pollution- free,explosion protection.Keywor

11、ds:Contact device; Mixed style contact device; Electric power electronic device; Integrated design交流接觸器的應(yīng)用研究1安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告第 1 章 緒論1.1 概述隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能的需求和依賴不斷增大。因此承擔(dān)電能傳輸 和分配、用電設(shè)備保護(hù)與控制任務(wù)的低壓電器顯得更為重要。世界各國都十分 重視低壓電器的發(fā)展，為此每年投入大量的資金進(jìn)行研究和開發(fā)。 由于低壓電器在運(yùn)行時(shí)存在著電、磁、光、熱、力、機(jī)械等多種能量轉(zhuǎn)換， 這些轉(zhuǎn)換規(guī)律大多是非線性的，許多現(xiàn)象又是一種瞬態(tài)過

12、程，使低壓電器的理 論分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能檢驗(yàn)變得極為復(fù)雜。在分析與設(shè)計(jì)低壓電器產(chǎn)品時(shí)， 除采用低壓電器傳統(tǒng)理論:電接觸理論、電弧理論、發(fā)熱與電動(dòng)力理論、電磁機(jī) 構(gòu)理論等進(jìn)行必要的理論推導(dǎo)、分析計(jì)算之外，還使用了大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。即 便這樣，有時(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)與產(chǎn)品實(shí)際性能仍然存在較大差異，需要反復(fù)修改 和試驗(yàn)，導(dǎo)致開發(fā)周期長、資金投入大，要設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、價(jià)格合理的低壓 電器產(chǎn)品十分困難。 為了適應(yīng)電網(wǎng)容量的不斷增大及控制要求的不斷提高，低壓配電與控制系 統(tǒng)日益復(fù)雜化，對低壓電器產(chǎn)品的性能與結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。同時(shí)，隨著 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，給低壓電器的發(fā)展提 供

13、了良好的發(fā)展空間。1.2 課題的研究現(xiàn)狀接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離操作的自動(dòng)控制電器，它適合頻繁地接通和斷 開交直流主電路及大容量控制電路。其主要控制對象是電機(jī)，也可以用于其它 電力負(fù)載，如變頻器、電熱器、電焊機(jī)、電容器和照明等，是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、 交通運(yùn)輸、石油化工、冶金、建筑等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中需求量最大額低壓電 器產(chǎn)品，在任何一個(gè)發(fā)展和發(fā)達(dá)的國家中都不例外。我國年需求量大約為 1 億 臺(tái)套，產(chǎn)值約 100 億元。隨著我國現(xiàn)代化步伐、西部大開發(fā)和振興東北進(jìn)程的 加快，這一需求將會(huì)更大，市場將會(huì)更加廣闊，同時(shí)對接觸器性能的要求也會(huì) 更高。 接觸器按主回路通斷的電流，可分為直流接觸器和交流接觸器

14、。接觸器的 觸頭系統(tǒng)可以用電磁鐵、壓縮空氣或液體壓力等來驅(qū)動(dòng)，因而分為電磁接觸器、 氣動(dòng)接觸器與液壓接觸器等。近年來又出現(xiàn)了由晶閘管組成的無觸點(diǎn)接觸器， 真空接觸器也得到一些特殊場合的應(yīng)用。應(yīng)用最廣泛的是電磁式機(jī)械觸點(diǎn)接觸 器，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，造價(jià)便宜，切換容量較大，是最常用的 低壓控制電器。但是傳統(tǒng)的電磁接觸器，觸頭電弧燒損是不可避免的，從而影 響其電氣壽命及使用時(shí)的可靠性。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制交流接觸器的應(yīng)用研究2安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告1 一滅弧罩2 一觸點(diǎn)壓力彈簧片3 一主觸點(diǎn)4 一反作用彈簧5 一線圈6 一短路環(huán)7 一靜鐵心8 一彈簧

15、9 一動(dòng)鐵心10 一輔助常開觸點(diǎn)11 一輔助常閉觸點(diǎn)交流接觸器的應(yīng)用研究3安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告（1）電磁機(jī)構(gòu) （2）觸點(diǎn)系統(tǒng)電磁機(jī)構(gòu)由線圈、動(dòng)鐵心(銜鐵 和靜鐵心組成，其作用是 包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)用于通斷主電路，通常為4安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告第2章2.1 交流接觸器的分類交流接觸器的應(yīng)用交流接觸器的種類很多，其分類方法也不盡相同。按照一般的分類方法， 大致有以下幾種。 按主觸點(diǎn)極數(shù)分 可分為單極、雙極、三極、四極和五極接觸器。單極 接觸器主要用于單相負(fù)荷，如照明負(fù)荷、焊機(jī)等，在電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)中也可采 用；雙極接觸器用于繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中，

16、起動(dòng)時(shí)用于短接起動(dòng)繞組； 三極接觸器用于三相負(fù)荷，例如在電動(dòng)機(jī)的控制及其它場合，使用最為廣泛； 四極接觸器主要用于三相四線制的照明線路， 也可用來控制雙回路電動(dòng)機(jī)負(fù)載； 五極交流接觸器用來組成自耦補(bǔ)償起動(dòng)器或控制雙籠型電動(dòng)機(jī)，以變換繞組接 法。 按滅弧介質(zhì)分 可分為空氣式接觸器、真空式接觸器等。依靠空氣絕緣 的接觸器用于一般負(fù)載，而采用真空絕緣的接觸器常用在煤礦、石油、化工企 業(yè)及電壓在 660V 和 1140V 等一些特殊的場合。 按有無觸點(diǎn)分 可分為有觸點(diǎn)接觸器和無觸點(diǎn)接觸器。常見的接觸器多 為有觸點(diǎn)接觸器，而無觸點(diǎn)接觸器屬于電子技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物，一般采用晶閘管 作為回路的通斷元件。由于可控

17、硅導(dǎo)通時(shí)所需的觸發(fā)電壓很小，而且回路通斷 時(shí)無火花產(chǎn)生，因而可用于高操作頻率的設(shè)備和易燃、易爆、無噪聲的場合。2.2 交流接觸器的基本參數(shù)（1）額定電壓 指主觸點(diǎn)額定工作電壓，應(yīng)等于負(fù)載的額定電壓。一只接 觸器常規(guī)定幾個(gè)額定電壓，同時(shí)列出相應(yīng)的額定電流或控制功率。通常，最大 工作電壓即為額定電壓。常用的額定電壓值為 220V 、380V 、660V 等。 （2）額定電流 接觸器觸點(diǎn)在額定工作條件下的電流值。380V 三相電動(dòng) 機(jī)控制電路中，額定工作電流可近似等于控制功率的兩倍。常用額定電流等級 為 5A 、10A 、20A 、40A 、60A 、100A 、150A 、250A 、400A 、

18、600A 。 （3） 通斷能力 可分為最大接通電流和最大分?jǐn)嚯娏鳌?最大接通電流是指 觸點(diǎn)閉合時(shí)不會(huì)造成觸點(diǎn)熔焊時(shí)的最大電流值；最大分?jǐn)嚯娏魇侵赣|點(diǎn)斷開時(shí) 能可靠滅弧的最大電流。一般通斷能力是額定電流的 510 倍。當(dāng)然，這一數(shù) 值與開斷電路的電壓等級有關(guān)，電壓越高，通斷能力越小。 （4）動(dòng)作值 可分為吸合電壓和釋放電壓。吸合電壓是指接觸器吸合前， 緩慢增加吸合線圈兩端的電壓，接觸器可以吸合時(shí)的最小電壓。釋放電壓是指 接觸器吸合后，緩慢降低吸合線圈的電壓，接觸器釋放時(shí)的最大電壓。一般規(guī) 釋放電壓不高于線圈額定電壓的 70% 定， 吸合電壓不低于線圈額定電壓的 85，交流接觸器的應(yīng)用研究5安徽工

19、貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告（5）吸引線圈額定電壓接觸器正常工作時(shí)，吸引線圈上所加的電壓值。一般該電壓數(shù)值以及線圈的匝數(shù)、線徑等數(shù)據(jù)均標(biāo)于線包上，而不是標(biāo)于接觸器外 殼銘牌上，使用時(shí)應(yīng)加以注意。 （6）操作頻率 接觸器在吸合瞬間，吸引線圈需消耗比額定電流大 57 倍的電流，如果操作頻率過高，則會(huì)使線圈嚴(yán)重發(fā)熱，直接影響接觸器的正常 使用。為此，規(guī)定了接觸器的允許操作頻率，一般為每小時(shí)允許操作次數(shù)的最 大值。 （7）壽命 包括電壽命和機(jī)械壽命。目前接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)一千萬次 以上，電氣壽命約是機(jī)械壽命的 5%202.3 接觸器的使用類別交流接觸器的使用類別見表 2-1 表 2-1 交流接

20、觸器的使用類別使用類別代 號 AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5a AC-5b AC-6a AC-6b AC-7a AC-7b AC-8a AC-8b 無感或微感負(fù)載、電阻爐 繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、分?jǐn)?籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)?籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反接制動(dòng)或反向運(yùn)轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng) 放電燈的通斷 白熾燈的通斷 變壓器的通斷 電容器組的通斷 家用電器和類似用途的低感負(fù)載 家用的電動(dòng)機(jī)負(fù)載 具有手動(dòng)復(fù)位過載脫扣器的密封制冷壓縮機(jī)中的電動(dòng)機(jī) 具有自動(dòng)復(fù)位過載脫扣器的密封制冷壓縮機(jī)中的電動(dòng)機(jī) 典型用途舉例2.4 接觸器的典型負(fù)載不同的用電設(shè)備其負(fù)載性質(zhì)和通斷過程的電流變化相差很大，因

21、此對接觸 器的要求也有所不同，常用的負(fù)載有以下數(shù)種： （1） 電熱元件負(fù)載 對電熱元件負(fù)載中用的線繞電阻元件，其接通電流可達(dá)額定電流的 1.4 倍， 例如用于室內(nèi)供暖，電烘箱及電熱空調(diào)等設(shè)備。若考慮網(wǎng)絡(luò)電壓升高 10，則 電阻元件的工作電流也將相應(yīng)增大。因此，在選擇接觸器的額定工作電流時(shí)， 應(yīng)予以考慮。這類負(fù)載被劃分在 AC1 使用類別中。交流接觸器的應(yīng)用研究 6安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告（2） 照明裝置 當(dāng)接通照明裝置中的白熾燈負(fù)載時(shí)，有較大的沖擊電流產(chǎn)生，約為額定電 流的 15 倍，若考慮到容許電壓升高 10，電流也將相應(yīng)增加，其使用類別被劃 分在 AC 5b 中。 其它不同

22、的照明燈，其接通時(shí)的沖擊電流值和起動(dòng)時(shí)間不同，負(fù)載功率因 數(shù)也不等于 1。它們被劃分在 AC-5a 中。 （3） 低壓變壓器負(fù)載 當(dāng)接通低壓變壓器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)時(shí)間甚短的峰值電流，可達(dá)變壓器 額定電流的 1520 倍，它與變壓器的繞組布置及鐵心特性有關(guān)。例如，用于電 焊機(jī)上的變壓器，操作是在變壓器的次級側(cè)通過電焊條將電路短路來接能電源 的，電焊機(jī)使用時(shí)頻繁地產(chǎn)生突發(fā)性的強(qiáng)電流，從而使變壓器初級側(cè)的開關(guān)裝 置承受很大的應(yīng)力。在此情況下，必須知道變壓器輸出額定工作電流、電焊條 短接時(shí)的短路電流以及焊接頻率等參數(shù)和操作條件， 其使用類別劃分在 AC 6a 中。 （4）電容器負(fù)載 接通電容器時(shí)產(chǎn)生

23、瞬態(tài)充電過程，充電電流可達(dá)很高的數(shù)值，同時(shí)伴隨著 頻率可從幾百到幾千赫的振蕩，因此，它對開關(guān)電器提出了嚴(yán)峻的要求。接通 電容器對電流的振幅和頻率，由電路的電網(wǎng)電壓、電容器的容量及電路中的電 抗值所決定，并與此饋電變壓器和連接導(dǎo)線的截面、長度有關(guān)。 為了較經(jīng)濟(jì)地切換電容器，并防止在不利的工作條件下使開關(guān)電器的觸頭 發(fā)生接通熔焊，一般可在電容器及支路中串入附加電感或電阻以限制電流，并 減小接通電路時(shí)對電網(wǎng)的影響。此類使用類別劃分在 AC 6b 中。 （5） 電動(dòng)機(jī)負(fù)載 低壓電動(dòng)機(jī)是最常用的負(fù)載之一。交流電動(dòng)機(jī)常用的有繞線式電動(dòng)機(jī)和鼠 籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 繞線式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子電路中接入電阻以限制

24、起動(dòng)電流。但不同的 負(fù)載起動(dòng)時(shí)間不同，負(fù)載越重起動(dòng)時(shí)間越長。用于繞線式電動(dòng)機(jī)切換的接觸器 屬于 AC 2 使用類別。 鼠籠式電動(dòng)機(jī)一般采用直接起動(dòng)，起動(dòng)電流沖擊衰減后隨后流過的是穩(wěn)態(tài) 電流 Ie ，一般的鼠籠式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流（有效值）IA 為 48 倍的電動(dòng)機(jī)額定 電流 IN 。 電動(dòng)機(jī)的空載電流 IO （0.950.2） 正常負(fù)載下的起動(dòng)時(shí)間 tA<10 Ie ， 秒，重載起動(dòng)時(shí) tA 可大于 10 秒。用于切換鼠籠式電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)和在運(yùn)轉(zhuǎn)中 分?jǐn)嗟慕佑|器屬于 AC 3 使用類別。交流接觸器的應(yīng)用研究7安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告第3章交流接觸器的發(fā)展趨勢3.1 傳統(tǒng)交流接

25、觸器的發(fā)展傳統(tǒng)小容量交流接觸器以其體積小巧、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)在特殊的使用場合 下有著不可取代的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的交流接觸器也在新技術(shù)、新材料、新工藝不斷 出現(xiàn)的情況下不斷地更新?lián)Q代，目前傳交流接觸器正向以下幾方面發(fā)展：模 塊化。模塊化使得整個(gè)電器制造業(yè)的過程都大為簡便，新一代傳統(tǒng)小容量接觸 器就是其中很好的范例，通過不同模塊的積木式組合，在接觸器主體的上下左 右側(cè)均可按需要加裝機(jī)械聯(lián)鎖、延時(shí)元件、輔助觸頭和瞬態(tài)過電壓抑制等模塊， 來增加交流接觸器的附加功能。模數(shù)化。模數(shù)化使得接觸器的外形尺寸規(guī)范 化，便于安裝和組合，例如不同額定值，不同類型的產(chǎn)品均可安裝在統(tǒng)一的安 裝導(dǎo)軌上。小型化。小型化有兩種含義：

26、一方面是指交流接觸器本身的尺寸 要小，另一方面是指減小噴弧距離或?qū)崿F(xiàn)無弧以縮小安裝交流接觸器的開關(guān)柜 尺寸。零部件通用化。同類零部件的規(guī)格、尺寸、效能的歸并統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)零 部件的通用化，可以簡化設(shè)計(jì)和工藝，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約人力物力，降低成 本和減少庫存。3.2 智能交流接觸器的發(fā)展隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電能的需求和依賴不斷增大。因此承擔(dān)電能傳輸 和分配、用電設(shè)備保護(hù)與控制任務(wù)的低壓電器顯得更為重要。世界各國都十分 重視低壓電器的發(fā)展，為此每年投入大量的資金進(jìn)行研究和開發(fā)。 由于低壓電器在運(yùn)行時(shí)存在著電、磁、光、熱、力、機(jī)械等多種能量轉(zhuǎn)換， 這些轉(zhuǎn)換規(guī)律大多是非線性的，許多現(xiàn)象又是一種瞬態(tài)過程，

27、使低壓電器的理 論分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能檢驗(yàn)變得極為復(fù)雜。在分析與設(shè)計(jì)低壓電器產(chǎn)品時(shí)， 除采用低壓電器傳統(tǒng)理論:電接觸理論、電弧理論、發(fā)熱與電動(dòng)力理論、電磁機(jī) 構(gòu)理論等進(jìn)行必要的理論推導(dǎo)、分析計(jì)算之外，還使用了大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。即 便這樣，有時(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)與產(chǎn)品實(shí)際性能仍然存在較大差異，需要反復(fù)修改 和試驗(yàn)，導(dǎo)致開發(fā)周期長、資金投入大，要設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良、價(jià)格合理的低壓 電器產(chǎn)品十分困難。 為了適應(yīng)電網(wǎng)容量的不斷增大及控制要求的不斷提高，低壓配電與控制系 統(tǒng)日益復(fù)雜化，對低壓電器產(chǎn)品的性能與結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。同時(shí)，隨著 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，給低壓電器的發(fā)展提 供了良

28、好的發(fā)展空間。 傳統(tǒng)的開關(guān)電器無法滿足現(xiàn)代化控制與配電系統(tǒng)的需求，限制了現(xiàn)代化控 制與配電系統(tǒng)的發(fā)展。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，對開關(guān)電器提出交流接觸器的應(yīng)用研究8安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告了高性能、高可靠性、小型化、多功能、組合化、模塊化、智能化的要求。 電器智能化技術(shù)幾乎是與微機(jī)技術(shù)(特別是單片微機(jī)控制技術(shù) 、微電子技 術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通信技術(shù)同步發(fā)展的。早在 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代 初，從世界上第一片 8 位單片機(jī)問世起，西歐、日本和美國就開始研究通過超 大規(guī)模集成電路技術(shù)，把單片機(jī)及其所需外圍電路芯片制成可與電動(dòng)機(jī)供電電 器相結(jié)合的。 專用集成

29、電路 IC (Integrated Circuit芯片， 替代體積龐大的繼電器控制電路， 完成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、控制和多種保護(hù)功能。日本和美國在 20 世紀(jì) 80 年代中期將 這種產(chǎn)品成功推向市場，開發(fā)出第一代智能電器產(chǎn)品單片機(jī)化電動(dòng)機(jī)多功能 保 護(hù) 裝 置 (Single-chip Microcontroller Based Multi-function Protector for Motors 。 智能電器發(fā)展初期， 對智能電器的定義曾有過一個(gè)很不確切的認(rèn)識(shí)， “微 即 機(jī)控制+開關(guān)電器”就是智能電器。從大多數(shù)智能電器元件和成套設(shè)備的硬件結(jié) 構(gòu)看，它們確實(shí)主要包含這兩部分。把這類產(chǎn)品稱為智能電器

30、的實(shí)質(zhì)是因?yàn)槲?機(jī)控制和現(xiàn)場各類參量的數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用，使這類產(chǎn)品具有了自動(dòng)識(shí)別有 無故障及故障類別的能力，并能根據(jù)現(xiàn)場情況控制開關(guān)電器的操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行不 同的操作，達(dá)到提高開關(guān)性能的目的。盡管目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的關(guān)于智能電 器的明確的定義，但是，從其具有的基本特征來看智能電器元件和智能化開關(guān) 設(shè)備可分別定義如下： 智能電器元件是采用微機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、模擬量數(shù)字技術(shù)及計(jì) 算機(jī)數(shù)字通信技術(shù)，具有自動(dòng)監(jiān)測和識(shí)別運(yùn)行環(huán)境或故障類型及操作命令類型 的功能， 能根據(jù)故障和操作命令類別來控制電器元件操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作的電器元件。 這一定義給出了智能電器元件最基本的特征。 智能開關(guān)設(shè)備由一次開關(guān)元件和智

31、能監(jiān)控單元組成。智能監(jiān)控單元不僅可 以替代原有開關(guān)設(shè)備二次系統(tǒng)的測量、保護(hù)和控制功能，還應(yīng)該能夠記錄各種 并通過數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng) 運(yùn)行狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)、 各種數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(當(dāng)?shù)?顯示， 控制中心傳遞各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)，接受系統(tǒng)控制中心的遠(yuǎn)方操作與管理。此外，開 關(guān)設(shè)備的一次開關(guān)電器為智能電器元件時(shí)，也可以由控制中心直接進(jìn)行遠(yuǎn)方的 智能控制。 對于低壓配電系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的電器設(shè)備通常必須具備以下主要 功能:過載保護(hù)、短路保護(hù)、控制、隔離、緊急狀態(tài)下急停。這些功能通常是山 分離元器件組合完成的。由于不同類型產(chǎn)品水平、制造工藝、選用等原因，造 成系統(tǒng)工作可靠性差、保護(hù)性能配合不合理、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低。將智

32、能控制技術(shù)引 入低壓電器之后，可以提高電器產(chǎn)品的工作可靠性、協(xié)調(diào)各控制與保護(hù)環(huán)節(jié)之 間的配合、節(jié)約資源、優(yōu)化系統(tǒng)，形成新一代集成化電器產(chǎn)品一一 CPS (Control交流接觸器的應(yīng)用研究9安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告and Protective Switching Devices。 CPS 具有接觸器、起動(dòng)器、斷路器、隔離器的主要功能，可以有遠(yuǎn)距離自 動(dòng)控制與現(xiàn)場控制兩種工作方式。60 年代初期，法國 MG 公司在轉(zhuǎn)動(dòng)式接觸器 上安裝了電磁式瞬時(shí)脫扣器和熱雙金屬片式延時(shí)過載脫扣器，構(gòu)成“Stangard ” 系列高分?jǐn)嗄芰佑|器。 這是最早的高分?jǐn)嗄芰佑|器。 其額定電流為 40

33、50A， 額定電壓為 380V 。70 年代初期，日本戶上公司生產(chǎn)出直動(dòng)式“組合型”結(jié)構(gòu)的 UNK 系列交流接觸器，它把塑殼斷路器與接觸器組合起來，具有較高的分?jǐn)嗄?力。這種產(chǎn)品的額定電壓為 440V (550V，額定電流為 25125A，操作頻率為 1200 次/h，機(jī)械壽命為 500 萬次，電壽命 50 萬次。這兩種產(chǎn)品被認(rèn)為是 CPS 產(chǎn)品的雛形。由于受到當(dāng)時(shí)工業(yè)發(fā)展水平和技術(shù)水平的限制，CPS 產(chǎn)品的發(fā)展 受到制約。 八十年代初期，法國 TE 公司于 1983 年將其“ntegral 32”接觸器一斷路器 產(chǎn)品投入市場，使 CPS 的發(fā)展跨入了一個(gè)新階段。進(jìn)入九十年代以后，低壓配 電系

34、統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)控制中心已經(jīng)形成了智能化監(jiān)控、保護(hù)與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它主 要由以下幾個(gè)部分組成:： (1智能化開關(guān)設(shè)備，包括帶智能化脫扣器的斷路器、智能化的接觸器與智 能化電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。 (2監(jiān)控器，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中起參數(shù)測量、顯示及某種保護(hù)功能，替代傳統(tǒng)的 指令電器、信號電器與測量儀表。 (3中央計(jì)算機(jī)和可編程序控制器(PLC。 (4網(wǎng)絡(luò)元件，用于形成通信網(wǎng)絡(luò)，主要有現(xiàn)場總線、操作器與傳感器接口、 地址編碼器及尋址單元等。 智能化的斷路器、智能化的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器、智能化的接觸器是低壓開關(guān)柜 和電動(dòng)機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)智能化的主要電器元件。 智能斷路器就是將智能型監(jiān)控器的功能與斷路器集成在一起，其主要是實(shí) 現(xiàn)了脫

35、扣器的智能化。由此斷路器的保護(hù)功能大大加強(qiáng):不僅方便地集電流三段 保護(hù)、斷相、反相、過壓、欠壓、不平衡保護(hù)、逆功率保護(hù)、接地保護(hù)于一身， 可做到一種保護(hù)功能多種動(dòng)作特性，而且可顯示電壓、電流、頻率、有功功率、 無功功率、功率因數(shù)等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，具有準(zhǔn)確、可靠的系統(tǒng)協(xié)調(diào)保護(hù)的功能。 目前，在供電系統(tǒng)中大量使用軟起動(dòng)器、變頻器、電力電子調(diào)速裝置、不間斷 電源等裝置，使電網(wǎng)和配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了大量的高次諧波，而模擬式電子脫扣 器一般只反映故障電流的峰值，造成斷路器在高次諧波的影響下發(fā)生誤動(dòng)作。 帶微處理器的智能化斷路器反映的是負(fù)載電流的真實(shí)有效值，可避免高次諧波 的影響。 與傳統(tǒng)的雙金屬片熱繼電器相比

36、，微電子控制的智能式熱繼電器具有一系交流接觸器的應(yīng)用研究10安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告列優(yōu)點(diǎn):可準(zhǔn)確地保護(hù)電動(dòng)機(jī)過載、斷相、三相不平衡、反相、低電流、接地、 失壓、欠壓等故障，并可數(shù)字顯示故障類型，保護(hù)不同起動(dòng)條件與工作條件的 電動(dòng)機(jī)，動(dòng)作特性可靠。 但是，成熟的智能交流接觸器產(chǎn)品至今未見報(bào)道，因此，研究和開發(fā)智能 化高性能交流接觸器是一件非常重要的工作。 智能交流接觸器內(nèi)置的專用微處理器通過對三相主回路、線圈控制回路的 電壓、電流信號的采集、處理，動(dòng)態(tài)優(yōu)化了接觸器的吸合、保持及分?jǐn)嗟炔僮?過程，實(shí)現(xiàn)了無弧、少弧分?jǐn)嗫刂疲瑫r(shí)兼容了電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對電動(dòng)機(jī)工作狀 態(tài)的監(jiān)控及常規(guī)接觸器

37、與熱繼電器組合而產(chǎn)生的過載和斷相保護(hù)功能。目前中 大容量的交流接觸器已普遍采用電子和智能控制，特別是帶反饋系統(tǒng)的智能交 流接觸器大幅提高了電壽命及其他性能。此外，電接觸理論近期提出的觸頭零 電弧侵蝕的新機(jī)理，也為接觸器的智能分?jǐn)嗵峁┝诵碌睦碚撘罁?jù)。單一智能化 低壓電器產(chǎn)品還不能充分發(fā)揮智能化的優(yōu)勢，只有將其與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)才能將其 特點(diǎn)全部發(fā)揮出來，然而以往的通信方式由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝維護(hù)麻煩難以在 電器領(lǐng)域中得到推廣，而現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)正好解決了該問題。它通過一根 總線以串行方式將現(xiàn)場設(shè)備與上位機(jī)連起來，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化，同時(shí)也 在很大程度上降低了系統(tǒng)安裝、調(diào)試及維護(hù)的成本。多臺(tái)智能接觸器組成接觸 器陣列，與一臺(tái)或多臺(tái)現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接成局域網(wǎng)，并可通過 Internet 與遠(yuǎn)程 計(jì)算機(jī)連接。以現(xiàn)場監(jiān)控計(jì)算機(jī)為服務(wù)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)作為客戶機(jī)通過 Modem 登錄現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場智能接觸器的管