交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究

何海帆+郭德權(quán)+王世鵬

摘 要：在電力系統(tǒng)中，由交流接觸器負(fù)責(zé)分配的電能占據(jù)了一定的比例。在這個過程中，交流接觸器電磁系統(tǒng)本身的能耗會從一定程度上降低電力系統(tǒng)中電能的利用率。針對這種情況，有必要將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在交流接觸器的電磁系統(tǒng)中，使得該系統(tǒng)能夠更好地提供電能分配、控制等功能。本文從交流接觸器的交流工作特性入手，對交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：交流接觸器；電磁系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)

前言：結(jié)合我國實(shí)際狀況可知，隨著電能生產(chǎn)主要來源——煤炭資源儲量的不斷減少，能耗控制逐漸成為各行各業(yè)面臨的一種共性問題。交流接觸器作為一種重要的低壓控制電器，降低其電磁系統(tǒng)消耗的電能具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。對此，可以在充分分析現(xiàn)有可用節(jié)能裝置的基礎(chǔ)上，將可行的交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的方案確定出來。

一、交流接觸器電磁系統(tǒng)的交流工作特性

在交流操作狀態(tài)下，交流接觸器電磁系統(tǒng)的工作特性主要包含以下幾種：

（一）電磁系統(tǒng)電磁吸力變化頻率與激勵頻率關(guān)系特性

在運(yùn)行狀態(tài)下，交流接觸器電磁系統(tǒng)中電磁吸力的變化頻率為激勵頻率參數(shù)的2倍。這種特性是引發(fā)交流接觸器電磁系統(tǒng)能耗的原因之一。

（二）低起動時(shí)間特性

通過對交流接觸器運(yùn)行過程的檢測可以發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備起動過程的持續(xù)時(shí)間大多在20-80ms時(shí)間段內(nèi)。在實(shí)際工作中，交流接觸器多處于吸合保持狀態(tài)。因此，交流接觸器電磁系統(tǒng)的能耗也主要發(fā)生在吸合狀態(tài)中。

（三）高激磁功率特性

就交流接觸器而言，高激磁功率參數(shù)是引發(fā)交流接觸器電磁系統(tǒng)銜鐵產(chǎn)生電磁吸力的基礎(chǔ)。而就吸合操作而言，其激磁功率的數(shù)量級為10-2mm[1]。這種鮮明的差距為節(jié)能技術(shù)在交流接觸器電磁系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

二、交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

這里主要從以下幾方面入手，對交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析：

（一）既有節(jié)能裝置

就我國目前情況而言，可被應(yīng)用于交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)優(yōu)化方面的節(jié)能裝置主要包含以下幾種：第一，節(jié)電型交流接觸器裝置。目前我國市面上已經(jīng)出現(xiàn)了永磁吸持式、機(jī)械鎖扣式等多種型號的節(jié)電裝置；第二，節(jié)電器裝置。在實(shí)際應(yīng)用過程中，該裝置可以利用自身的輔助觸頭增加按鈕，實(shí)現(xiàn)降壓帶點(diǎn)保持、通電吸合。相對于傳統(tǒng)帶電狀態(tài)而言，節(jié)電器的應(yīng)用可以從一定程度上降低交流接觸器電磁系統(tǒng)所需的能耗。

（二）基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)方面

基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電磁系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)主要包含以下幾種：

1.節(jié)電率指標(biāo)

就無功節(jié)電率方面而言，交流接觸器電磁系統(tǒng)在無功狀態(tài)下的節(jié)電率參數(shù)包含0-95%的二級水平和95%-100%的一級水平。就有功節(jié)電率方面而言，交流接觸器電磁系統(tǒng)的有功節(jié)電率主要包含七級（0-50%）、六級（50%-60%）、五級（60%-70%）、四級（70%-80%）、三級（80%-90%）、二級（90%-95%）、一級（95%-100%）[2]。

2.動作性能指標(biāo)

為了保證基于節(jié)能技術(shù)交流接觸器在電力系統(tǒng)中的有效性應(yīng)用，這類設(shè)備的動作性能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該處于原本設(shè)備的動作范圍之內(nèi)。

3.操作頻率指標(biāo)

相對于傳統(tǒng)的交流接觸器而言，節(jié)能型交流接觸器更適合被應(yīng)用在接觸不頻繁的電力系統(tǒng)中（閉合操作與關(guān)斷操作頻率較低）。基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電磁系統(tǒng)的最佳操作頻率指標(biāo)為3-60次/h[3]。

（三）基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電磁系統(tǒng)特點(diǎn)方面

基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電磁系統(tǒng)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：

1.輔助觸頭占用性特點(diǎn)

結(jié)合目前市面上較為常見的節(jié)電器裝置可知，其節(jié)能作用建立在占用交流接觸器輔助觸頭的基礎(chǔ)上?；谏鲜銮闆r可以判斷，基于節(jié)能技術(shù)的交流接觸器電氣系統(tǒng)同樣應(yīng)該具有占用輔助觸頭特點(diǎn)。

2.低吸持功率特點(diǎn)

通過對交流接觸器電磁系統(tǒng)工作流程的分析可知，能耗主要是在電磁系統(tǒng)的吸持環(huán)節(jié)產(chǎn)生的。因此，交流接觸器電磁系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)可以通過降低吸持過程的吸收功率來實(shí)現(xiàn)，即通過轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)斷開交流接觸器設(shè)備的保持電路與起動電路。

（四）交流接觸器電磁系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)方案

結(jié)合上述分析可知，可行的交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)方案主要包含以下幾種：

1.機(jī)械結(jié)構(gòu)變更方案

在這種節(jié)能技術(shù)方案中，需要在交流接觸器中增設(shè)脫扣線圈和鎖扣裝置。在交流操作工程中，當(dāng)交流接觸器的電磁系統(tǒng)出現(xiàn)吸合變化時(shí)，會立刻被事先增設(shè)的鎖扣扣住，進(jìn)而避免吸合過程產(chǎn)生一定能耗。

2.交流控制調(diào)整方案

這種節(jié)能技術(shù)方案是指，將交流接觸器電磁系統(tǒng)吸合狀態(tài)下的交流控制調(diào)整為直流控制。在直流控制狀態(tài)下，電磁系統(tǒng)線圈中產(chǎn)生的銅損參數(shù)和鐵損參數(shù)相對較小?；谏鲜霈F(xiàn)象，整個運(yùn)行過程中交流接觸器電磁系統(tǒng)消耗的能耗相對較少。

3.電磁系統(tǒng)鐵心改良方案

這種節(jié)能技術(shù)方案設(shè)置，利用剩磁大的磁性材料對原本交流接觸器電磁系統(tǒng)內(nèi)部的鐵心進(jìn)行合理改良。在改料鐵心材料的同時(shí)，還應(yīng)該對交流接觸器內(nèi)部的起動電路進(jìn)行優(yōu)化，使得交流接觸器能夠完全利用剩磁使得自身的電磁系統(tǒng)在交流操作中始終處于吸合狀態(tài)[4]。從電流角度來講，針對交流接觸器的電磁系統(tǒng)應(yīng)用這種節(jié)能技術(shù)方案之后，電磁系統(tǒng)吸持狀態(tài)時(shí)電磁線圈的電流參數(shù)為0，因此可以認(rèn)為：該節(jié)能技術(shù)方案的節(jié)能效果較為明顯。

結(jié)論：在工作過程匯總，交流接觸器的電磁系統(tǒng)需要消耗較多的電能。為了改善這種現(xiàn)象，充分發(fā)揮交流接觸器的控制功能，可以根據(jù)交流接觸器電磁系統(tǒng)的工作特性，選擇電磁系統(tǒng)改良方案、機(jī)械結(jié)構(gòu)變更方案、交流控制調(diào)整方案，將其應(yīng)用在交流接觸器電磁系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改良工作中。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，上述節(jié)能技術(shù)方案的應(yīng)用，可以顯著降低交流接觸電磁系統(tǒng)在工作狀態(tài)中消耗的電能。

參考文獻(xiàn)

[1]黃世澤，郭其一，柯伯湘，朱諒. 交流接觸器電磁系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究[J]. 低壓電器，2013，10：19-22.

[2]韓雁，壽鑫莉，丁晨，彭成，郭行干. 交流接觸器節(jié)能專用芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2012，06：27-30.

[3]康榮波，林瀚偉，王田，楊明發(fā). 一種低壓交流接觸器控制技術(shù)研究[J]. 電器與能效管理技術(shù)，2015，22：1-4.

[4]韓雁，丁晨，彭成，范鎮(zhèn)淇，郭行干. 交流接觸器節(jié)能專用芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 中國集成電路，2011，05：31-35.