GB/T 14048.4—2020 接觸器和電動機起動器標準分析

安雅麗,魏慧慧

（甘肅電器科學研究院，甘肅 天水 741018）

低壓開關設備和控制設備所依據的標準在不同時期不同地區會有所不同，標準GB/T 14048.4—2020 所規定接觸器和電動機起動器在產品技術性能方面有了很大的提高，在高能效電機系統、線圈功耗和光伏應用系統中都增加了相應的性能指標和技術要求，并在試驗要求和試驗方法等方面做出較大的變化，以適應綠色環保能源下的高能效電機系統并能達到預期的使用壽命。本研究通過分析GB/T 14048.4—2020 標準的主要更新內容，對電動機控制行業的科研創新有重要意義。

1 標準主要變更內容

1.1 修改了術語“可逆起動器”的定義

新版標準對可逆起動器的定義是：在電動機非運行狀態下，反接定子接線使電動機反轉的起動器[1]。而將舊版板標準GB/T 14048.4—2010 對可逆起動器的定義“在電動機運行狀態下，反接定子接線使電動機反轉的起動器[2]”，標注稱為反接制動與反向。

1.2 修改了介電性能參數要求

新版標準在介電性能驗證中，對固體絕緣的工頻耐受電壓進行驗證時，將試驗電壓施加的時間由舊標準的5 s 改為60 s。

1.3 修改了使用類別AC-6b 設備的溫升試驗要求

新標準在主電路的溫升試驗中，要求對于使用類別AC-6b 設備的試驗電流應等于1.35 倍的Ie（額定電容電流）。Ie應按下式計算：

對于單相設備：Ie=Q（var）/Ue，其中Q 是電容容量，Ue是最小額定電壓值；

對于三相設備：Ie=Q（var）/（），其中Q 是電容容量，Ue是最小額定電壓值。

2 標準主要增加內容

2.1 新增“電動機保護開關電器（MPSD）”的安全要求及相關試驗

電動機保護開關電器（MPSD）既滿足起動器的所有要求，也適用斷路器的部分要求，是GB/T 14048.4—2020 所規定起動器的新增產品，標準對MPSD 的定義是手動操作的電動機起動器,具有電動機及電路的可復位短路保護功能。本部分規定了最低的安全要求和性能要求。

2.1.1 MPSD 的短路脫扣器的動作范圍

新標準規定如果MPSD 的短路脫扣電流整定值可調，則應對每個電流整定值進行動作范圍試驗，并要求在每個電流值的±20%精度范圍內脫扣。

2.1.2 短路條件下的MPSD 通斷能力

對于MPSD 通斷能力試驗的其他要求，與《低壓開關設備和控制設備 第1 部分：總則》（GB/T14048.1—2012），條款7.2.5“接通、承載和分斷短路電流能力”中的要求相同，其接通、承載和分斷短路電流的能力通過額定極限短路分斷能力Icu和額定運行短路分斷能力Ics值規定。短路試驗應按照規定進行。MPSD 不能與自己協調配合，本標準的附錄Q“短路條件下同一電路中的MPSD 與另一短路保護電器間的協調配合”，詳述了MPSD 和其他短路保護電器的協調配合。

2.1.3 適用于隔離的MPSD 的主觸頭位置驗證

對于適用于隔離的MPSD，應驗證主觸頭位置指示的有效性。即如果MPSD 的脫扣位置不是指示的斷開位置，則應該清晰可見地標明該位置不是斷開位置。并且MPSD 應配有鎖在斷開位置的鎖定裝置。

2.2 增加了高轉子堵轉電流的相關規定，以適應更高能效等級電機的使用條件

新標準新增AC-3e 使用類別，該類別的接觸器和電動機起動器適用于具有更高堵轉轉子電流的籠型感應電動機的起動、運行中分斷和可逆。具有更高堵轉轉子電流的籠型感應電動機符合GB/T 21210—2016 的NE 型和HE 型異步電機，具有比N型和H 型更高的堵轉轉子視在功率和電流，達到更高效率等級。

隨著國家節能減排政策的貫徹落實，對電機動力系統的節能提出了新的要求，為適用于這類電動機起動器，GB/T 14048.4—2020 標準規定了這類產品的使用類別和試驗參數要求。即使用類別為AC-3e 的接觸器和電動機起動器在接通和分斷試驗時，接通和分斷條件（Ic/Ie）為8.5 倍，接通條件（Ic/Ie）可以由制造商在12 或13 之間自行選定，此時，功率因數由以下公式導出：

其中：I/Ie 為接通電流的倍數。

2.3 增加線圈功耗的測量

新標準增加了線圈功耗的測量，接觸器的線圈功耗，包括維持電磁鐵吸合狀態所需的功率和使接觸器從斷電狀態動作至通電狀態所需的功率，即吸持功率和吸合功率。對于交流控制的電磁鐵，應按有效值測量方法進行測量；對于直流控制的電磁鐵，以平均值作為測量值。但兩者功率值的測量不確定性都應小于5%。

本試驗在控制線圈通額定控制電源電壓Us（i）并達到熱穩定后測量線圈的吸持電流I（i），則吸持功耗通過下列公式定義:

對于交流控制電磁鐵:Sh（i）=Us（i）×I（i）（VA）

對于直流控制電磁鐵:Pc（i）=Us（i）×I（i）（W）

在測量吸持電流I（i）后立即測量吸合電流。即在控制線圈斷電、接觸器保持在斷開位置后，重新通電，立即測量吸合電流。對于交流和直流控制線圈的吸合功耗通過下面公式計算：

結果判定：測量后通過計算得到交流控制電磁鐵的被測規格的吸持功率，不應大于相關標準的吸持功率，直流控制電磁鐵的被測規格的吸持功率不應大于制造商的聲明值；所有被測規格的吸合功率均不應大于制造商的聲明值。

2.4 增加極阻抗的測量

新標準規定當制造商提供產品資料時，如果給定了極阻抗，則應進行相應測試來驗證。本試驗建議在接觸器或起動器進行溫升驗證的過程中，測試電路通上被試品的約定發熱電流Ith，等達到熱平衡狀態時，進行測量驗證極阻抗值，此時在產品的進線端子和負載接線端子之間測量電壓降Ud，極阻抗通過如下公式定義：

在有多個相同極的情況下，阻抗值應為從試驗中獲得的平均值。

本試驗的判定由制造商提供范圍值。3 極接觸器的極阻抗測量示意圖如圖1 所示，圖中A 為電流表；V1、V2、V3 為電壓表，分別測得各極的電壓降Ud1、Ud2、Ud3，由公式低壓可以計算出各極的極阻抗Z 值。

圖1 3 極接觸器的極阻抗測量示意圖

2.5 增加了光伏應用的相關直流要求

在國家將碳達峰、碳中和作為今后經濟工作的重要任務形勢下，光伏能源作為代替傳統能源的清潔能源之一，在技術攻關方面取得了一個個驕人的成就，這也離不開組成光伏應用系統的電器元件在結構性能上的創新改進，GB/T 14048.4—2020 的附錄M“光伏（PV）應用中的直流接觸器”規定了光伏應用中直流側與半導體控制器一起使用的接觸器的相關要求，并規定了驗證產品性能是否符合PV 應用及光伏環境中預期壽命的相關試驗。

2.5.1 光伏應用接觸器的熱循環試驗

光伏應用接觸器應按《環境試驗 第2 部分：試驗方法試驗N：溫度變化》（GB/T 2423.22—2012）中試驗Nb 承受溫度循環試驗的要求，每個循環包括-40 ℃條件下1 h 和之后的+85 ℃條件下1 h，溫度變化率應為1 K/min，試驗共50 個循環，在所有循環結束時，電器應恢復到（25±5）℃的室溫持續至少3 h。隨后，電器應進行以下驗證：目視檢查，以確認零件上沒有影響正常操作和保護功能的變形或損壞；一次斷開和閉合操作，以確認機械動作正常；驗證溫升、動作條件及動作范圍、介電性能。

2.5.2 光伏應用接觸器的介電試驗

光伏應用接觸器的介電試驗與其他接觸器的介電試驗方法相同，區別在于試驗參數的選取，即驗證沖擊耐受電壓的試驗電壓值，見表2。

表2 PV 接觸器的額定沖擊耐受電壓等級（V）

2.5.3 光伏應用直流側接觸器的臨界負載電流試驗

在使用條件范圍內燃弧時間明顯延長的分斷電流定義為臨界負載電流[3]。本試驗就是從分斷4 A電流到光伏應用直流側接觸器的Ie之間尋找使燃弧時間最長的分斷電流值。由于直流電弧沒有過零點的原因，其電弧長度要比交流大得多，因此直流接觸器比交流接觸器難以可靠分斷[4]。針對一個光伏應用直流側接觸器，找到臨界負載電流后由制造商在說明書中加以說明，用戶在選型時可以避開臨界負載電流，以提高接觸器的使用壽命。

本試驗的試驗電壓為制造商指定的最大直流工作電壓，試驗電路的時間常數為1 ms，試驗電流從4 A 開始以兩倍于前一電流的方式逐步升高，但最大到該試品的額定電流值，每個試驗電流應斷開PV 接觸器5 次，測量其燃弧時間，找到燃弧時間最長時對應的試驗電流值，從而確定臨界負載電流值，如圖2 所示。應記錄試驗中的燃弧時間，且不應超過1 000 ms。如果在這段電流范圍內未出現電弧熄滅時間峰值，則不存在臨界負載電流。如果制造商沒有規定電流方向，則試驗時應在正反向各進行5個循環。試驗后，在對應于最大平均燃弧時間的電流及其方向，對經受了臨界負載電流試驗的試品進行100 次循環的約定操作性能試驗并進行狀態驗證。

圖2 臨界電流

3 結語

以上為新版標準GB/T 14048.4—2020 所規定產品，接觸器和電動機起動器性能指標和技術要求及其試驗方法的更改和增加。新標準增加了使用類別AC-3e 產品的電流要求，能適應于更高能效等級電機的使用條件，順應了工業節能減排的發展需要；增加光伏應用的相關直流要求是順應產品能適應于當今大力發展清潔能源大環境的需要。分析研究新標準為產品的研發和檢驗檢測提供技術幫助。