一例西門子直流控制接觸器的控制回路改進

靳麗娟 金玉成

【摘 要】直流接觸器廣泛應用于冶金、礦山、地鐵、化工等部門的直流控制電路，其適用于遠距離頻繁地接通和分斷大容量控制電路中的電器元件，主要控制對象是電動機。在采用直流電路控制高功率接觸器啟動的工況下，過大的啟動電流會導致控制繼電器工作故障，本文通過對西門子接觸器的控制回路改進，在不增加硬件成本的情況下，成功解決了控制問題。

【關鍵詞】直流控制 接觸器 控制回路

1 背景

各個國家的電力控制系統對電源級別的要求不盡相同，在筆者最近參與的一個出口設備項目設計中，合同規定的控制系統電壓為直流110V，需要通過PLC控制繼電器啟動某個供電為400VAC，功率為110KW的電機運行。

2 初步設計

首先根據該項目的系統要求通過PLC的組態編程，在滿足啟動條件時導通啟動繼電器的線圈，啟動繼電器的觸點串聯交流接觸器的啟動線圈，對接觸器控制，從而完成對受控電機的自動啟動控制，這是一種經典的電機啟動方式。

因該合同規定了對電氣元件的廠家的指定，我們選用了西門子3TF系列的接觸器。根據選型手冊，選擇接觸器的型號為3TF5322-1XF4，由樣本得知，該接觸器工作電壓110VDC，可控電機功率為110KW，滿足設計要求。

3 問題提出

通過在選型樣本中查表可知該型號接觸器的保持功率消耗為11W，但吸合功率卻高達876W，這樣通過計算可知吸合瞬間的控制回路沖擊電流為：

I=876W/110V≈8A

而常規控制繼電器的觸點最大容量僅為7A，如此高的電流會對控制繼電器的觸點造成損害，甚至引起繼電器觸點粘連導致整個控制系統故障，造成嚴重后果。

為此，我們深入的研究了西門子接觸器的工作原理，圖1為選型樣本中的3TF5322-1XF4的工作接線原理圖。圖中可見KM01有適用于不同工況的吸合線圈和保持線圈，其中觸點95/96為接觸器啟動斷開型輔助觸點，另外該接觸器附帶了一件輔助控制接觸器KM02用于完成KM01的啟動控制。

圖1 接觸器工作接線原理圖

在接觸器吸合階段，當外部控制觸點閉合（本項目中為繼電器輸出觸點）時，接觸器A1接通控制電源正極，此時外部輔助控制接觸器KM02帶電閉合。吸合線圈的負端通過B2點繞經輔助控制接觸器KM02的閉合觸點與控制電源負極相連，吸合線圈投入工作。同時保持線圈也投入工作。

當KM01啟動完成后，輔助觸點95與96斷開， KM02失電，吸合接觸器的路被斷開，吸合線圈退出工作，此時僅保持線圈在工作，接觸器進入低功率的保持階段。

4 解決方案

經過摸索，我們設計了一種全新的控制接線方式，如圖2所示。在這個設計方案中，由啟動繼電器K01同時控制功率較低的吸合線圈和輔助控制接觸器KM02。

圖2 改進的控制接線原理圖

當收到啟動命令時，控制繼電器觸點閉合，此時輔助控制接觸器KM02帶電閉合。吸合線圈的負端通過B2點繞經輔助控制接觸器KM02的閉合觸點，經觸點95與控制電源負極相連，吸合線圈工作，與此同時保持線圈也投入工作。

當吸合完成后輔助觸點95與96斷開，輔助控制接觸器KM02失電，吸合接觸器的回路被斷開，吸合線圈退出工作，此時僅保持線圈在工作，接觸器進入低功率的保持階段。

由此發現，采用這種控制方式實現了與原設計方案同樣的控制效果，在不增加硬件成本的情況下，成功解決了控制繼電器操作回路中啟動電流過大的問題，推進了項目的執行。

5 結語

電氣元件控制回路的安全性和經濟性是設計人員追求的目標，希望本案例能對廣大設計人員及產品制造廠家予以啟發，完善項目設計和控制控制產品的研發制造。

參考文獻：

[1]西門子低壓控制產品目錄.2013（1）.