智能交流接触器的研究现状及发展趋势

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摘 要：本文介绍了现阶段研究比较成熟的智能交流接触器技术和模块化的智能交流接触器相关技术概况，展望了交流接触器的智能化发展趋势。

关键词：智能交流接触器；现状；发展趋势

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.129

1 引言

交流接触器供远距离接通和分断线路及频繁启动、控制交流电动机与热过载继电器、电动机保护器配合保护线路可能发生的过载。随着微电子、计算机网络和数字通信技术的快速发展，以及人工智能技术在低压接触器中的应用，交流接触器逐步向高性能、高可靠性、电子化、智能化、网络化方向发展。

2 交流接触器智能化概况

专业的接触器制造厂家、研究院所，经过分析大量的试验数据和实际应用情况统计数据，并结合理论分析，将智能化技术应用到交流接触器中，实现交流接触器起动、保持、分断过程的优化控制。智能交流接触器应用电子技术实现智能化，电子器件和核心部件单片机组成硬件电路，并由软件驱动和实现信号检测、信息传递、和各种智能控制功能。主要在两个部分实现，一是主回路分断的智能化控制，减少分断电弧；二是控制回路即电磁系统的智能化，如电磁系统的抗电压跌落、抗晃电、带选相合闸、宽电压、低功耗节能无噪音。

3 智能交流接触器研究现状

3.1 交流吸合、交流保持类型交流接触器的智能化

交流吸合、交流保持类型的交流接触器在正常工作时，通过接触器铁心磁通是交变的，磁轭加装分磁环可抑制电流过零时铁芯的振动。极面不平、防锈油过多、粘附异物均会引起不同程度的产品异响和振动，造成接触器触点因振动时拉弧而烧损，引起电气设备跳闸、烧损等事故。这类问题目前通过研究触头材料的零磨损等方面来解决。

3.2 混合式交流接触器智能化

这种交流接触器电磁系统采用交流吸合、直流保持持的办法。在交流接触器的三相触头上并联一个单向晶闸管，实现无弧接通、分断、节能、降耗、静音运行，并实现与主控计算机双向通信。

3.3 智能型交流接触器

这种交流接触器的电磁系统采用直流线圈，加入电子线路控制模块，通过单片机控制改变电磁铁动铁芯的闭合速度，实现减小触头振动的目的。整个电磁铁吸动作过程励磁周期分为通电阶段、停歇阶段。控制励磁线圈交直流通用，交流电通过全波整流电路转换为直流电，提供接触器吸合电磁。

4 模块化智能接触器

通过对传统电磁式接触器控制回路或主回路加装具有特殊功能的外挂或内嵌式模块，来提升接触器各种性能，构成模块化智能接触器，具有经济实用的优点，以下介绍目前比较成熟的几种智能模块。

4.1 抗晃电智能模块

以开关电源为基础、单片机为核心，带有后备电源系统的抗晃电智能交流接触器控制模块。

4.2 抗电压跌落模块

雷电、短路故障后重合闸、外部或内部电网故障、大型设备、电机起动等原因，可引起电力系统在运行过程中，供电电压有效值迅速下降至额定值的10%～90%，持续时间为10ms到1min，这种现象称为“电压跌落”。接触器在电压跌落期间，电磁系统可能会因电压不足而瞬间或欠电压运行，造成电磁线圈烧损或触头弹跳烧损，造成巨大损失。

4.3 节能保护模块

交流接触器节能保护模块，是一种高节能（直流维持吸和）、全保护（抗晃电）、电源通用（AC220V-380V通用）无噪音（直流控制）的电子产品。

4.4 宽电压模块

接触器在智能控制板的配合作用下，实现交直流通用，工作电压宽、减少触头弹跳，提高合闸可靠性达到节能宽电压的目的。

4.5 带选相合闸模块

暂态电磁现象，会造成交流接触器触头电寿命降低，采用电子式选相分合闸模块，瞬时采样电压、电流值，通过计算信号频率、信号相位、功率因数、来选择分合闸相角，实现交流接触器在一定的电压或电流相位吸和、释放。使接触器更具经济性和长期工作的可靠性，模块精度高、使用方便。

5 交流接触器智能化的设计技术

智能化交流接触器产品的设计需要运用计算机技术、CAD、CAE和CAM技术的辅助，三维辅助设计系统集设计、分析和制造于一体，包含结构外观设计、实体造型、特性分析与动态演示功能，具有相应的专家模块，可以方便地根据接触器的电磁性能、灭弧性能、电性能等的要求确定接触器的结构形式，合理安排励磁系统、灭弧系统、吸反力系统，选择合理的触桥类型、横截面、灭弧装置等。大大缩短产品的开发周期。

6 交流接触器智能化发展趋势

智能交流接触器的研究工作已全面展开，中、小容量的交流接触器采用单片机系统对接触器的起动、保持、分断过程实现智能优化控制。实现无弧、少弧分断，大大提高了交流接触器的电寿命，实现了交流接触器技术的重大突破。

由于大容量交流接触器分断时产生的电弧能量大，产品机构分散，动作过程不稳定，对零电压接通、同步分断造成较大困难而无法实现。因此，必须将人工智能技术引入接触器的控制中才能解决这个难题，保证大容量交流接触器实现零电压接通、无弧或少弧分断，提高其技术性能指标，实现接触器控制技术的新突破。

参考文献：

[1]张雄清.电磁式接触器智能控制模块设计及试验[J].电气技术，2011（02）.

[2]郑昕，许志红，张培铭.智能交流接触器自适应零电流的分断与实现[J].电工电能新技术，2005.

[3]许志红，张培铭.智能交流接触器动态吸合过程研究[J].中国电工电能新技术，2002.

[4]许志红，张培铭.智能交流接触器全过程动态优化设计[J].中国电机工程学报，2005.

作者简介：林成全（1980-），男，甘肃天水人，本科，助理讲师，研究方向：电气电路设计，计算机通信。