交流接触器的吸合过程是一个动态过程,其动、静触点的吸合速度与线圈电压、电源合闸相角之间的关系变化复杂。因此在整个线圈工作范围内和所有合闸相角下,很难保证吸合过程中,吸力与反力特性达到最佳动态配合,在这种情况下,动、静铁心闭合时会发生碰撞,引起触点的二次振动。二次振动不仅加速了触点磨损,而且可能产生触点熔焊,严重影响接触器工作可靠性和电寿命。如将传统的交流接触器与晶闸管开关电路组合而成混合式交流接触器,这种开关电路接通与分断的转换由晶闸管来执行,而接通状态的保持仍由接触器来承担,因而具有无弧、动作时间快、操作频率高、电气寿命长和无噪声等一系列优点。但同时也有过载、过压能力低,主回路压降身耗大,必须附加散热装置及保护装置等不足之处。
1、 交流接触器的智能化
将微处理器和计算机技术引入交流接触器,使交流接触器有了智能化的功能,可以完全克服传统的交流接触器和混合式交流接触器的上述缺陷,提高工作性能指标。智能化交流接触器具有设置简单、使用可靠、节能控制、在线更改设置和显示功能。单片机在接到闭合和分断指令时,可以最佳的分断、闭合相角控制三个触点进行分断与闭合,减少火花能量。智能化交流接触器在工业、油田、煤矿、农业(灌溉系统)等领域有着广泛的应用前景。目前,我国工矿企业中电力拖动与控制的继电器—接触器系统中的接触器均为机械非智能型的。一般为交流吸合、交流吸持和随机分断。由实验可知,不论是220V或是380V的线圈,只要加上不低于Un*85%V(Un为线圈的额定电压)的电压,接触器均能可靠的吸合,并且不会产生一、二次弹跳。此时,只要维持吸持电压不低于DC Un*5%V或 AC Un*10%V的电压,就可以稳定地保持吸合状态。分断过程一旦发生,必然有电弧产生。分断过程的唯一要求就是在时间允许的前提下使电弧总能量最小。对于单相电磁电路,触点通断的最佳时刻应该是主电路电流过零之时;而对于三相电磁电路来讲,如能实现轮流控制三个触点的过零分断,就可以使三相电弧的总能量最小,并使它们有相同的电气使用寿命,从而达到将交流接触器智能化的目的。
2、 智能化交流接触器的工作原理
智能交流接触器的核心是由微处理器与传统交流接触器组合而成的智能式交流电磁系统, 其基本功能是:(1)能检测并判别正常门槛吸合电压,使电磁系统从电源吸收较大功率以克服初始反力,保证可靠吸合。另外,在正常运行时也能监视输入电压。(2)根据电压值变化自动选择最佳合闸相角合闸,实现动态吸力与反力特性的最佳配合,以降低动、静触点的碰撞而引起的二次振动。(3)触点闭合后,自动转换到低电压和续流环节控制,给电磁系统提供一很小的功率输入,使衔铁维持吸合状态,实现最佳节能运行。 可以看出,当电源接通时,经过整流电路加到主控元件上,同时提供给变压器的一次绕组。在最佳的合闸相角下,单片机系统发出控制信号,通过控制回路1加于主控元件,使其接通电路,接触器线圈便在强励磁下起动工作,从而实现了动态吸力与反力特性的最佳配合。变压器二次侧保持绕组与整流回路、续流回路共同构成续流系统加于接触器线圈绕组两端。导通时间过后,单片机系统通过控制回路1使主控元件截止,起动过程结束。在吸持阶段,变压器二次侧提供一个合适的保持电压,经整流电路一起加在续流回路上,使接触器线圈在很低的保持电压与励磁电流下运行,从而实现了节能运行。如果电源电压小于接触器释放电压,单片机立即发出控制信号,通过控制回路2加于续流元件,在适当的时刻关断续流元件,从而使接触器线圈断电。
3、 硬件设置及智能接触器的控制
视控制对象和要求,可采用继电器或可控硅作为控制接触器线圈通断的元件。输入电压设计成自适应型的。传感器是在磁环或矽钢上绕一个绕组并通过整流装置送入单片机。单片机可以选用Motorola公司的M68HC系列单片机,此系列单片机内部资源丰富,采用分时动态扫描模式进行显示,其外部元件非常少,成本低,可靠性高。交流接触器智能化程度的高低,主要取决于控制方案的选取和软件的编制。电源接通后,单片机就开始检测电源电压,并与接触器吸合电压相比较,如果大于吸合电压,根据输入电压值,查表选择最佳合闸相角和导通时间,进入吸合子程序,使动、静触点可靠吸合。导通时间一到,发出信号,使主控元件截止,起动过程结束。之后,单片机自动转入吸持子程序,使接触器线圈处于低电压、小电流励磁状态。在整个运行过程中,单片机一直对
电源电压进行检测,并与释放电压比较,如果低于 释放电压,就进入分断子程序,单片机发出信号,使接触器在某一相触点电流过零的时刻关断续流元件,使接触器线圈断电。
4、 智能化交流接触器实验验证
考虑到系统的抗干扰能力和操做方便,可行性装置选择了擦写方便的