低功耗數(shù)控接觸器的設(shè)計與應(yīng)用
摘要:
本文敘述的低功耗數(shù)控接觸器,是一種為適應(yīng)新型工業(yè)自動化控制、低壓供電控制系統(tǒng)復(fù)雜化而設(shè)計的基礎(chǔ)開關(guān)元件,產(chǎn)品通過采用間隔儲能、單脈沖觸動電流、永磁機構(gòu)與程序控制技術(shù)構(gòu)成的控制系統(tǒng),操動接觸器閉合與分斷。解決了100A~800A規(guī)格接觸器低功率起動、運動可控、嚴酷環(huán)境使用的三大技術(shù)難題。其主要技術(shù)特點:(1)起動功率4.352 VA;保持功率0.116VA;運行耗電量0.0022kW/h;(2)工作電壓DC24V;線圈溫升值6K;閉合噪聲值不大于10dB;(3)在同一元件上實現(xiàn)了電力與電子的結(jié)合。使產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保及信息化的技術(shù)特征。
關(guān)鍵詞:低功耗數(shù)控接觸器、間隔儲能、低功率起動、單脈沖觸動電流、程序控制驅(qū)動電路及永磁機構(gòu)。
中圖分類號:TM572
0 引言
交流接觸器在工業(yè)過程自動化以及低壓終端供電這兩大領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛,有著扎實的市場基礎(chǔ)[2]。但是現(xiàn)有技術(shù)的交流接觸器在工業(yè)過程自動化領(lǐng)域應(yīng)用時存在著:起動功率大、運動可控性差、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜等主要問題。
附言說明:本產(chǎn)品于2006年12月通過由四川省科技廳主持的科技成果鑒定,(《科技成果鑒定證書》川科鑒字[2006]第451號,登記號:9512007Y0011)結(jié)論:達到國際先進水平。
本項目已獲國家發(fā)明專利,專利號為ZL200510021642.0
尤其是在可編程邏輯控制器件(PLC)驅(qū)動大型交流接觸器時,需要經(jīng)過中間級放大才能實現(xiàn),并且需要專設(shè)控制電路降低吸合時的功耗,制約了控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。
本文介紹了根據(jù)文獻[5]所提出的低功耗數(shù)控接觸器,是一種為適應(yīng)新型工業(yè)自動化控制、低壓供電控制系統(tǒng)復(fù)雜化而設(shè)計的基礎(chǔ)開關(guān)元件。低功耗數(shù)控接觸器在秉承交流接觸器基本性能的基礎(chǔ)上,運用編程代碼控制技術(shù)對主電路電流的接通、承載及分斷操動過程進行控制,使得產(chǎn)品的核心技術(shù)性能指標得到大幅度提升。
1 技術(shù)方案構(gòu)思
本項目的技術(shù)方案構(gòu)思為:低功耗數(shù)控接觸器的工作頻率為1200次/小時,間隔時間為3秒,在間隔時間內(nèi)為儲能電容充電,用積聚電能平緩起動時的電流沖擊;利用儲能電容對勵磁線圈放電形成的單脈沖觸動電流,結(jié)合永磁機構(gòu),控制電路精確控制觸動電流在過零點處切換,完成主觸頭閉合,同時依靠永磁吸力保持閉合狀態(tài)。通過上述構(gòu)思實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保以及信息化的技術(shù)特征。
產(chǎn)品的主要技術(shù)特點是:
(1)大容量接觸器起動功率小于8VA的產(chǎn)品,國內(nèi)外尚屬空白。降低起動功率不僅僅是為了節(jié)能,其核心作用在于能夠兼容電子電路,實現(xiàn)信息化。SD-100低功耗數(shù)控接觸器的起動功率實測值:4.352 VA
(2)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入晶體管的設(shè)計理念,設(shè)置了類似于基極的控制端子,實現(xiàn)了在同一元件上 “強電”與“弱電”的結(jié)合。接入電子電路的方法及功耗相當于一只普通的中功率晶體管,其驅(qū)動方式可選擇兼容或隔離的形式,極大地方便了自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計,為實現(xiàn)信息化搭建了一個可行的技術(shù)平臺。
(3)克服交流接觸器與生俱來的“運動不可控性”。使得接觸器吸合時間和釋放時間允許誤差標準值不大于±1ms(實測最大時間誤差值:吸合-0.335ms,釋放-0.124ms)。
(4)產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性有了突破性進展。溫度、傾斜、搖擺、振動、沖擊及電磁兼容等環(huán)境適應(yīng)性指標,均達到了國際先進水平[4]。如:
低溫:工作溫度:-25℃(不間斷工作制),-40℃(1h短時工作制)。
高溫:工作溫度:55℃(不間斷工作制),70℃(1h短時工作制)。
下表是本產(chǎn)品和國外GMC系列產(chǎn)品部分特性指標對比:
特 性 指 標 項 目
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SD-100型 低功耗數(shù)控接觸器
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GMC-100型 交流接觸器
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標稱電壓 (DC)
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24V
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24V
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起動功率 (VA)
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8
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