《新型無弧交流接觸器》原理及應用

劉松嶺

（齊齊哈爾澤蘭電氣自動化有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

一、概述

《新型無弧交流接觸器》產(chǎn)品是作者與2000年1月1日申請的國家實用新型專利產(chǎn)品，專利號ZL00201710.5，專利保護期10年，現(xiàn)在保護期已滿，為使產(chǎn)品更大的發(fā)揮其自身價值，更廣泛的產(chǎn)生社會效應和經(jīng)濟效益，現(xiàn)將本產(chǎn)品的技術核心原理，生產(chǎn)的關鍵點介紹如下。

目前在大量的配電裝置上使用的交流接觸器，依然采用原始的滅弧罩滅弧，這種落后的滅弧方法不可能從根本上解決滅弧問題，特別是當交流接觸器頻繁接通和斷開時，在觸點間產(chǎn)生極強的飛弧，致使交流接觸器的觸點粘連或燒毀，從而大大的降低了交流接觸器的使用壽命，頻繁的更換交流接觸器觸頭，增加了設備維修工作量和生產(chǎn)成本，給配電裝置的運行、維護帶來不便。長期以來許多人在不斷地采用各種方法提高交流接觸器的使用壽命，研究新觸點的材料，改進滅弧裝置，但都沒有從根本上解決滅弧問題。

用反并聯(lián)晶閘管或雙向晶閘管和電子電路組成的固態(tài)繼電器，這種無觸點開關工作時雖然無弧，但是工作時在晶閘管上有約1--2V的導通壓降，特別是在大容量使用時產(chǎn)生的損耗非常大，同時為保證長時間可靠工作還得增加散熱裝置，并且選用時電流還應留有余量。這種開關的過電壓、過電流能力很弱，一旦出現(xiàn)過電壓或過電流晶閘管即不可逆的永久損壞，這就限制了無觸點開關特別是大容量情況下的使用。而傳統(tǒng)的交流接觸器雖然電壽命低，但是工作時觸頭壓降小，根據(jù)這種現(xiàn)狀研究發(fā)明的無弧交流接觸器產(chǎn)品，充分利用了交流接觸器和固態(tài)繼電器的優(yōu)點，巧妙地使機械觸點與無觸點結合設計了無弧交流接觸器產(chǎn)品，可避免由于拉弧造成交流接觸器觸點的損壞，延長了交流接觸器的使用壽命，特別適合于在易燃易爆場合下使用，可大大地降低火災事故的發(fā)生。本產(chǎn)品具有很高的電壽命和操作頻率，可靠性大大提高，使用簡便，無電力污染，無噪聲污染，控制電源與主回路光電隔離安全可靠。

二、原理

本產(chǎn)品是這樣實現(xiàn)的，由交流接觸器和固態(tài)繼電器或反并聯(lián)晶閘管與觸發(fā)模塊組合成的無觸點開關及延時控制電路組成。使用時將固態(tài)繼電器的輸出端并聯(lián)在交流接觸器的機械觸點上，將交流觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR輸入端或交流觸發(fā)模塊的輸入端并聯(lián)電容C同時并接在交流接觸器線圈上。若選用直流觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR，則交流接觸器線圈兩端接在變壓器輸入端，經(jīng)變壓器降壓，整流器整流后接在電容和直流觸發(fā)固態(tài)繼電器輸入端。若反并聯(lián)的可控硅與觸發(fā)模塊組合成的無觸點開關替代固態(tài)繼電器可實現(xiàn)較大電流的無弧交流接觸器。

當交流接觸器線圈得電時，固態(tài)繼電器觸發(fā)輸入端也同時得電，由于固態(tài)繼電器響應時間為微秒級比交流接觸器動作為毫秒級快得多，所以固態(tài)繼電器槍先導通。當交流接觸器線圈失電時，以充過電的電容對固態(tài)繼電器繼續(xù)維持觸發(fā)導通，即依靠電容存儲電荷泄放，實現(xiàn)延時關斷。選擇適當?shù)碾娙菘蓪崿F(xiàn)固態(tài)繼電器輸出端比交流接觸器觸點斷開慢，從而達到無弧的目的。 本產(chǎn)品靈活多變，可分體安裝，也可組裝成一體化的無弧交流接觸器。

三、配固態(tài)繼電器電氣原理圖：

四、配反并聯(lián)晶閘管電氣原理圖：

以100A無弧交流接觸器為例元器件參數(shù)如下：

五、技術參數(shù)：

額定電壓：380V 額定電流：10A—630A斷態(tài)漏電流：小于3mA

六：技術關鍵點：

1、光電耦合器MOC3062為過零檢測光耦，在三相交流電過零時觸發(fā)輸出可最大限度的防止電壓突加和減小浪涌電流的沖擊，三相交流電的半周期為10mS，交流接觸器響應時間大于10 mS，以40A交流接觸器為例其響應時間15 mS，而晶閘管的導通時間為幾uS，比交流接觸器快得多，實現(xiàn)無觸點開關搶先導通，也即實現(xiàn)了導通無弧。

2、在斷開時依靠電容存儲電荷泄放以達到晶閘管延時關斷，也即達到了交流接觸器先斷開，晶閘管后斷開從而實現(xiàn)斷開無弧。

七：注意事項：

1、選擇固態(tài)繼電器或晶閘管額定電流與交流接觸器額定電流相對應。

2、選擇固態(tài)繼電器交流額定電壓380V或晶閘管阻斷電壓大于1200V。

3、交流接觸器觸點狀態(tài)良好，觸點接通電阻應為0。

4、固態(tài)繼電器或晶閘管無需配散熱片。

5、在無弧交流接觸器斷開時輸出端有虛電壓，所以檢修時應斷開電源。

6、在星角變換、降壓啟動或換相使用時，轉(zhuǎn)換過程應使用中間繼電器，以利用中間繼電器動作所需的時間作為延時時間，以防止電荷釋放不凈產(chǎn)生相間短路。

[1]實用電工電子技術手冊編委會編.實用電工電子技術手冊.機械工業(yè)出版社,2003.

[2]電力電子技術編輯委員會.電力電子技術.電力電子期刊社,1999.

[3]郭效軍.電力自動化設備電力自動化設備雜志社,2006.

[4]張豐收.電氣應用電工技術雜志社,2008.

[5]周寶東.電工技術雜志.電工技術雜志社,2007.