基于综合性能评估系统的智能接触器控制策略

基于综合性能评估系统的智能接触器控制策略

冯文强  ,王镇

贵州振华群英电器有限公司，贵州省贵阳市，550018

摘要：随着社会经济的快速发展，人们对于电能的实际需求以及依赖显著升高。因此，想要承担电能的实际传输以及分配情况，就需要充分保护用电设备，控制任务低电压器。全球都重视低压电器的实际发展，每年都划分大量的资金对其进行研发。由于低压电器在实际运行的过程中，需要进行多种能量转换，这些能量转换的规律主要为非线性转换，且诸多现象多为瞬态过程，其属于复杂的环节。随着社会信息科学进步，大量的技术、材料以及工艺迅速发生，为压电器发展奠定良好的基础。

关键词：综合性能评估；智能接触器；控制策略

引言

随着低压配电系统交/直流供电一体化的发展，交/直流用电设备的增加，触头系统的单一控制模式已经不能满足需求。由于交流接触器的种类和数量远远大于直流接触器，对于同等容量的接触器，交流接触器的体积、成本、性能占有绝对优势，因此常常出现将交流接触器降容使用代替直流接触器的情况。随着电力电子技术、智能控制技术的进一步发展，在交流接触器本体的基础上，设计智能化的交/直流通用接触器成为可能。

1不同供电方式下的振动过程分析

以国内某型接触器产品为例，其供电方式为直流恒压供电，吸合阶段的线圈电压为36V，此电压下，动铁心在全部行程内受到的Fx均大于弹簧反力;而在吸持阶段的供电电压为12V，在此电压下动铁心受到的静态吸力特性曲线，与反力特性曲线在x=0.5mm处存在相交点，当动铁心离开吸合位置的幅度超过该点后，存在不能返回闭合位置的可能性。接触器的触头开距为5mm，超程为2mm，动铁心总行程为7mm。在上述结构参数下，如果动铁心的振幅超过0.5mm，则在12V的保持电压下存在不能回复到闭合位置的可能;如果振幅超过2mm，将在触头间出现拉弧。

设接触器受到振动前处于稳定的吸持状态，供电电压为12V，稳态电流为100mA。接触器受到冲击后，动铁心在吸合位置获得初速度v0，并开始从闭合位置向释放方向运动。在不考虑铁心在最大和最小2个极限开距反弹的情况下，分别以v0=0.5、1.0、1.5m/s对振动过程的线圈电流和动铁心行程进行计算，结果如图2所示。从图中可看到，当v0=0.5m/s时，动铁心的位移较小(0.4mm)，在此范围内，动、静触头未分离，触头间未出现拉弧，且在12V的电压下动铁心能自行返回闭合位置，不会造成事故，而此时线圈电流已有明显上升，峰值达到160mA，超过正常电流60%;当v0=1.0m/s时，动铁心位移超过2mm，动、静触头已分离，触头间出现拉弧，但在12V的电压下动铁心仍能自行返回闭合位置，此时电流峰值已超过300mA;当v0=1.5m/s时，动铁心在12V电压下不能自行返回到闭合位置，而是运动到释放位置造成误分，而此时线圈内的电流出现明显的脉冲，其峰值接近500mA。上述实例说明，在线圈恒压供电的情况下，铁心受到振动产生的气隙变化，能通过线圈中的电流变化敏感地反应出来，因此，依靠监测线圈电流的变化获得动铁心发生的振动信息是可行的。

还以上述电磁铁为例，改用100mA理想直流恒流源对其线圈供电，此时线圈电压初始值为12V。分别在v0=0.5和1.0m/s的情况下对振动过程的线圈电压和动铁心行程进行计算，结果如图3所示。从图中可看到，无论是v0=0.5m/s还是v0=1.0m/s，动铁心均运动到最大开距的释放位置，而此时线圈的端电压出现幅值远高于正常吸持电压的脉冲。上述情况说明，在恒流源控制的情况下，当动铁心出现振动时，线圈端电压出现显著的变化，利用这种变化来反映铁心发生振动的信息同样是可行的

基于理想电流源供电的情况，事实上，如果线圈采用PWM电流反馈方式供电，对于目前大多数产品采用的电路，受半导体开关元件单向导通性的限制，线圈两端不会出现负向电压，线圈电流不可能维持恒流。对比电流源供电和电压源供电条件下的振动情况，一个基本的事实是:在同样保持功耗及冲击强度情况下，恒压控制(电压反馈)的抗振动性能明显优于恒流控制(电流反馈)。其实质性的区别在于，当动铁心位置的变化引起磁系统能量变化时，通过电压反馈可使控制开关半导体工作于导通状态，而通过电流反馈则使其工作于截止状态。这样，当系统能量出现突变时，前者可通过电源输入能量的增加来限制这种突变，而后者截断了电源能量的输入。

2交流接触器在电力系统继电保护中的创新应用

2.1变电站室外端子箱除湿装置设计

环境、气候等因素影响，尤其是天气条件、空气湿度等影响较大，因此，变电站室外端子箱内可能会凝结有大量水珠等，塑料和金属等部分存在水珠的情况下，势必会对电路安全运行产生不利影响。因存在大量水珠，可能影响到交、直流电，继而产生短路情况，导致内部元件绝缘性难以充分保证，开关动作受到明显影响，并引起开关误动情况频繁发生，严重可引起拒动情况。鉴于此，若想有效防范此类情况，需重点关注变电站室外端子箱温度，对此采取合理控制，应对除湿装置采取科学合理设计，有效解决上述问题。例如，以KWN型温度凝露控制器的传感器为例，内部电子元件设计使用时，其材料主要以环氧树脂为主，具有良好的绝缘性。其中，有关温度传感器，通过设置安装加热器的方式，通过加热器运行使用，可充分保证电力设备具备良好的防潮性能，同样可起到除湿效果。有关加热器部分，通过自动开关完成操作控制。通过温度控制器、加热器的合理设置，保证电力设备良好的防潮性能，同样可对加热系统完成自动控制。鉴于此，通过交流接触器的合理运用，使除湿问题得到有效解决。

2.2接触器的典型负载

电热元件负载：对于电热元件负载中存在的线绕电阻元件，将其接通电流之后，可以达到额定电流的1.4倍左右。例如，将其用于室内供暖、电热空调、电烤箱等。如果网络电压显著升高10%左右，则电阻元件的电流也会显著增加。因此，选择接触器额定工作电流的时候，需要对其进行充分的分析。

照明装置：当接通照明装置的白炽灯负载的时候，其还存在较大的冲击电流，大约为额定电流的15倍左右。如果到容许电压显著升高10%，电流也会显著升高，且实际应用类别也被划分至AC-5b内。其他不同的照明灯内，将其接通的时候，冲击电流值以及起动时间不同，负载功率因数也不等于1，其被划分为AC-5a中。

低压变压器负载：当接通低压变压器的时候，其会发生持续时间较短的峰值电流。可达变压器的额定电流的15～20倍，其与变压器的绕组布置以及铁心特性存在一定的关系。例如，电焊机上存在的变压器，其实际操作的过程中，变压器次级侧可以通过电焊条将电路短路接通电源。而电焊机在频繁应用的过程中，其会出现突发性的强电流，进而导致变压器初级侧的开关装置承受较大的应力。

电容器负载：接通电容器的过程中，其会产生瞬态充电过程，且充电电流可以到达较高的数值。随着较高的频率震荡，其会对电器开关提出较高的要求。因此，接通电容器电流的振幅以及频率时，其主要是由电路的电网电压、电容器容量、电路中的电抗值决定，并与电变压器以及连接导线的长度、截面相关。想要经济合理的切换电容器，需预防在不利的条件下应用电气的开关，避免开关器的触头出现熔焊。通常，电容器以及支路内传入附加电感或者电阻，进而限制电流，以此减少接通电路对电网产生的影响。

结语

电力系统继电保护中，交流接触器的工程运用发挥着关键性的影响和作用，直接与电力系统稳定和安全运行相关。所以，电力系统运行期间，有关继电保护方面，务必对交流接触器加以重点关注，对其工作原理做到熟悉掌握，并对交流接触器加以科学合理运用，充分发挥其交流接触器的关键作用，为继电保护提供基础保障，充分保证电力系统稳定安全运行。

参考文献

[1]马江海,高云龙.交流接触器在电力系统继电保护中的创新应用[J].电子制作,2015(04):220.