智能混合式交流接触器的设计与研究--优秀毕业论文.pdf

工学硕士学位论文 智能混合式交流接触器 的设计与研究 林文生 哈尔滨工业大学 2006 年 6 月 图书分类号：tm572.1 u.d.c.: 621.316.53 工学硕士学位论文 智能混合式交流接触器 的设计与研究 硕 士 研 究 生 ： 林文生 导师： 梁慧敏副教授 申 请 学 位： 工学硕士 学 科 、 专 业：电机与电器 所 在 单 位： 电气工程系 答 辩 日 期： 2006 年 6 月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学 classified index：tm572.1 u.d.c.: 621.316.53 dissertation for the master degree in engineering the design and research of the intelligent hybrid ac contactor candidate： lin wensheng supervisor： vice-prof. liang huimin academic degree applied for： master of engineering specialty： electrical machine and apparatus affiliation： department of electrical engineering date of oral examination： june, 2006 university： harbin institute of technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要摘要 交流接触器是一种量大面广的开关电器，其性能的好坏不仅有直接的经 济利益，而且关系到电力系统的电能质量和电能资源。随着新材料新工艺的 采用，交流接触器的机械寿命已达千万次，而其电寿命一般只有机械寿命的 10%左右。提高主触头的电寿命已成为提高交流接触器整体寿命的关键。特 别是交流接触器在 ac-4 使用类别下，触头侵蚀主要发生在合闸过程，这对 交流接触器提出了更加严格的技术要求。这就要求对交流接触器运行全过程 实现最优化控制，减少触头碰撞，同时实现无弧分合闸，减少电弧侵蚀；同 时由于电力资源紧缺，对传统接触器提出了节能运行的要求。本文结合上述 要求，开展了交流接触器智能化无弧化技术的研究。 首先分析了触头回跳产生机理，对比交流激磁和直流激磁的不同特点， 给出交流激磁的不足和直流激磁的优点，结合大量试验确定了直流激磁的最 佳激磁电压，并在此基础上，结合现有直流激磁控制方式的不足，提出交流 接触器激磁系统的稳压多段直流脉冲激磁的控制方式。采用场效应管设计接 触器分合闸机构，提高接触器线圈激磁能量控制的精度。自行设计的直流电 源保证了激磁电压在电网电压存在 20%波动的情况下保持稳定。各项措施 实现了 cj20-25 交流接触器触头在合闸过程中一次回跳明显减少，二次回 跳不发生，有助于提高交流接触器的电寿命。通过对比交流保持和直流保持 的特点，提出直流低压保持的运行方式，实现了交流接触器节能、无噪声以 及分闸可控。通过分析对称三相负载分断时三相电压、电流特点，计算晶闸 管运行参数，分析各种触发方式，提出合适的本相触发方法，采用晶闸管及 驱动电路组成了电子灭弧模块，结合电磁系统智能操作参数，给出触发信 号，实现交流接触器的无弧通断。研制了基于 cj20-25 接触器的智能无弧交 流接触器样机，对样机进行电磁系统操作试验和主触头系统无弧通断试验。 试验结果表明，本文研究成果能够减少主触头的电侵蚀，从而提高交流接触 器的电寿命。 关键词关键词 交流接触器；智能；混合；分合闸 - - i 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 abstract ac contactor is a kind of electrical apparatus which is widely used. the capability of the ac contactor not only affects the benefit of the industry producer, but also affects electricity quality and electric power resource. benefited from the application of the new material, the mechanical life of ac contactor is up to 15 000 000 operations. however, its electrical life is only 10% of its mechanical life. specially, while ac contactor is used at utilization category ac-4, the contacts erosion mostly occurs in the process of pick up. thus, it demands that ac contactor can be controlled optimally in order to decrease contacts bumping, pick up and reset without arc and reduce arc erosion. while the electric power resource is declining, it needs ac contactor running in energy- saving way. combined with the above demands, intelligence and zero arc technique for ac contactor was researched here. this paper researched the principle of the rebound of contacts, contrasted the ac excitation way and the dc excitation way, then brought forward the scarcity of ac excitation mode and the advantage of the other way. under a great deal of test, the optimal excitation voltage for dc excitation was determined. combined with the shortage of the control mode for dc excitation in existence, the excitation control mode that is multi-segment pulse excitation with steady voltage was proposed. in order to improve the control precision, mosfet was applied in the switch-on-off operation circuit. the dc power designed here ensured that the excitation power could keep steadily when the voltage of electrical network fluctuated 20%. all the designation realized cj20-25 ac contactor less-first and non-second rebound that would improve the electrical life. by contrasting the ac holding and dc holding way, the operating mode with lower dc holding voltage was proposed. it realized saving energy, zero noise and switch-off controlled. by analyzing the characteristics of triphase voltage and current as the load was disconnected, the function parameters of triac were calculated. based on the analysis of various trigger modes, the suitable current phase trigger method was put forward. adopting triac and driven circuit built the electronic extinguishing arc module. combined with the intelligence - - ii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 operating parameters of electromagnetic system, the trigger signal was produced and the switch-on-off of ac contactor without arc was achieved. then this paper designed the sample of ac contactor without arc based on cj20-25 contactor. the experiment of operating electromagnetic system and power contacts switching without arc was carried out. the result of the experiment shows that the research conclusions can decrease the contacts erosion and improve the electrical life of ac contactor. keywords ac contactor；intelligent；hybrid；switch-on-off - - iii 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 目录目录 摘要 . i abstract.ii 第 1 章 绪论.1 1.1 课题研究的目的和意义 .1 1.2 课题的国内外研究现状 .1 1.2.1 智能合闸控制关键技术发展状况.2 1.2.2 节能保持关键技术发展状况.5 1.2.3 智能分闸控制技术发展状况.6 1.2.4 智能混合式交流接触器其他相关理论.8 1.3 课题的主要研究内容 .9 第 2 章 智能混合交流接触器总体设计.10 2.1 引言.10 2.2 研究对象简介.10 2.2.1 接触器技术性能分析 .10 2.2.2 接触器工作原理简述 .11 2.3 智能混合交流接触系统总体设计.12 2.4 智能分合闸方案分析 .13 2.5 最佳激磁参数分析 .14 2.5.1 确定最佳激磁参数设计 .14 2.5.2 确定最佳激磁参数实验设计.16 2.5.3 确定最佳激磁参数结果及分析.19 2.6 无弧通断方案分析 .20 2.6.1 无弧分断时三相电压、电流理论分析.22 2.6.2 无弧通断的电子开关方案 .26 2.6.3 无弧通断的开关驱动方案 .27 2.7 中央控制方案选择 .29 2.8 系统电源方案分析 .30 2.9 本章小结.30 第 3 章 系统软硬件设计 .32 - - iv 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 3.1 引言.32 3.2 系统电源设计.32 3.2.1 系统直流激磁回路电源设计.32 3.2.2 系统直流供电电源设计 .33 3.3 分合闸执行系统设计 .35 3.4 无弧通断执行系统设计 .36 3.5 中央控制系统设计 .38 3.5.1 控制系统的硬件设计 .38 3.5.2 控制系统的软件设计 .38 3.6 智能混合式交流接触器样机 .39 3.7 本章小结.40 第 4 章 试验及结果分析 .41 4.1 引言.41 4.2 系统电源波形及性能评价 .41 4.2.1 系统激磁电源性能 .41 4.2.2 系统供电电源波形 .43 4.3 接触器智能分合闸试验及数据分析.43 4.3.1 样机试验波形分析 .44 4.3.2 各种控制方案试验及对比分析.46 4.3.3 交流接触器分闸试验 .49 4.3.4 试验分析结论 .50 4.4 接触器样机节能分析 .50 4.5 无弧通断试验及数据分析 .50 4.5.1 无弧通断判断方法 .50 4.5.2 阻性和感性负载试验 .51 4.5.3 无弧通断对比试验 .52 4.5.4 无弧通断分析结论 .54 4.6 本章小结.54 结论 .55 参考文献.56 攻读学位期间发表的学术论文 .59 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明.60 致谢 .61 - - v 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第第1章 绪论章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 交流接触器是一种量大面广的开关电器，主要用作频繁地接通或分断交 流主电路且可以远距离控制，其主要控制对象是电动机。其中电磁交流接触 器是应用最广泛的一种1。其性能的好坏不仅有直接的经济利益，而且关系 电力系统电能质量与电能资源2。 随着新材料新工艺的采用，交流接触器机械寿命大幅度提高，机械寿命 已达 1 500 万次，只有机械寿命十分之一左右的电气寿命已成为影响接触器 发展的瓶颈3,4。特别是交流接触器在ac-4 使用类别下，需要接通 6 倍额定 值的电流，触头侵蚀主要发生在交流接触器合闸过程，对交流接触器提出了 更加严格的技术要求。国内、外研究指出，交流接触器闭合过程触头的回跳 是造成触头侵蚀的主要因素，特别是触头的二次回跳；通过对电磁系统智能 化，可以提高在ac-4 使用类别下交流接触器的电寿命58。 另一方面，在绿色环保、防爆防尘的应用场合下，要求交流接触器无弧 通断。由于电力资源紧缺，对传统接触器提出了节能运行的要求3。 随着微电子技术、电力电子技术和计算机技术引入到电器领域，交流接 触器智能化、无弧化成为可能。接触器正逐步实现智能化，其接通与分断性 能得到不断提高。 交流接触器运行全过程实现最优化控制，减少触头碰撞，同时实现无弧 分合闸，减少电弧对触头造成侵蚀，对提高交流接触器电寿命，最终提高交 流接触器的整体性能，同时对绿色、安全、节约型电能建设有重要的实际作 用和意义。 1.2 课题的国内外研究现状课题的国内外研究现状 智能混合交流接触器的主要理论包括：电器理论（电器分合闸保持最优 控制、故障诊断、寿命预测） 、智能控制理论（模糊逻辑控制技术、专家系 统、遗传算法、神经网络）和传感技术（小型化传感器） 。 其中智能无弧通断是目前智能混合交流接触器研究的主要内容，其分为 - - 1 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 合闸、保持和分闸三部分。合闸关键技术分为交流激磁合闸和直流激磁合 闸。保持关键技术分为低压直流保持和永磁保持等。分闸的关键技术有过零 分断技术、无触点器件分流技术及主触头系统改制技术等。 1.2.1 智能合闸控制关键技术发展状况智能合闸控制关键技术发展状况 根据合闸控制时励磁线圈激励电压类型不同，合闸激磁方式可以分为交 流激励和直流激励。 交流激磁技术发展状况 交流激磁技术发展状况 交流激磁指励磁线圈加交流电压9。交流激 磁智能合闸操作原理是通过控制功率晶体管定时、定相导通线圈激磁电压， 其原理图如图 1-1 所示。 图 1-1 交流智能合闸操作原理图 fig.1-1 the sketch map of the intelligent ac switch-on operation 福州大学最早通过试验，得出合闸相角不同，铁芯闭合末速度不同，触 点振动情况不同的结论。触头回跳产生的断续电弧造成触头侵蚀，因而必须 寻找合适的合闸相角以减小触头的回跳，从而延长接触器电寿命10,11。 传统的方法是通过实验得到不同电压、不同合闸相角下的触头振动波 形，通过观察法检测回跳情况从而寻找出最佳合闸相角。并通过分析与电寿 命、机械寿命和接通能力最密切相关的各参量，并组成模糊综合评判的评判 因素集合，利用模糊综合评判的方法，设计出最佳合闸相角12。 cad技术的发展为触头闭合动态全过程的分析提供了虚拟分析途径。 西安交通大学、河北工业大学都采用了基于ansys软件的虚拟样机技术仿 真接触器动态闭合全过程，并通过分析计算得到铁心速度、触头速度等影响 触头振动的参量。前者以铁心速度为判据，后者以基于game的多目标优化 算法得到最佳合闸相角13,14。 最佳合闸相角确定后，在控制的实现方面，引入了反馈技术。智能交流 - - 2 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 接触器能实时检测接触器操作线圈两端的电压，故在不同的电网电压下，吸 合过程的动态吸力特性都可以和接触器的反力特性很好地配合，能明显减少 触头振动，提高接触器的机械寿命和电寿命5。 日本富士电机公司设计的newsc系列接触器，采用专用集成电路构成 超级电磁系统，控制接触器智能通断。法国te公司生产的lc-1f系列交流接 触器，采用交-直双线圈驱动15,16。 直流激磁技术发展状况 直流激磁技术发展状况 直流激磁启动指激磁电压由交流电压改为 直流电压。通过实验分析，针对某一型号交流接触器，只要加上不低于某一 预定值的直流电压，接触器就能可靠吸合，并且一、二次弹跳明显减弱 17。同时直流激磁不产生交流激磁的合闸相角问题，并且易于控制激磁能 量。合闸时可以控制供电电压的导通时间或大小，以改变激磁能量，从而改 变合闸瞬间的触头速度，减少触头振动时间，达到吸反力特性最佳配合。 在直流激磁方面，国外研究者做了大量工作。西英格兰大学t.s.davies 与h.nouri将电磁系统改用直流激磁，对线圈的激磁采用如图 1-2 的控制时 序。智能系统根据线圈电流反馈，自动调节激磁时间、，从而改变线圈 激磁能量，致使接触器主触头闭合瞬间速度最小，触头振动时间最短 1 t 2 t 18。 图 1-2 合闸电压控制 fig.1-2 the voltage control for the switch-on operation 在产品方面，德国 klockner-moeller（金钟-穆勒）公司设计的 dil m185-820 系列交流接触器是这方面的代表。图 1-3 为 dil m185-820 系列接 触器结构分解图。 - - 3 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图 1-3 dilm 185-820 系列交流接触器结构图 fig.1-3 the sketch map of the dilm 185-820 series ac contactor structure 该系列交流接触器的电磁线圈由一脉冲整流电压供电，按照存储在微处 理器中的吸反力特性最佳配合曲线来调节线圈电流。在吸合阶段输入宽脉冲 电压，使主触头安全可靠地吸合，且回跳时间只有 1.5左右，降低了触头 电磨损，节省了大量的触头材料，提高了接触器电寿命。在保持阶段输入窄 脉冲电压，在保持触头闭合条件下节能运行 ms 19,20。 美国westinghouse（西屋）公司的advantage系列接触器，装有带单片机 的电子线路板（sure） 。利用能量平衡原理，通过监测线圈电流的变化选 取最佳动态特性曲线，使闭合过程中线圈消耗功率最小，闭合后使线圈功率 迅速下降，使闭合速度几乎为零，减少了触头的二次弹跳21。 近年来国内研究者也开展了大量的研究工作。福州大学提出如图 1-4 的 直流脉动电压激磁的控制理论。通过实验得出不同电压下的最佳延时时间参 - - 4 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 数、，存储在微处理器系统里，接触器可根据不同的电网电压自行确 定最佳运行参数 a t b t 22。 图 1-4 合闸电压控制 fig.1-4 the voltage control for the switch-on operation 西安交通大学则提出最小吸合电压理论。电网电压在 85%110% 额定 线圈电压值波动时，保持线圈电压不变，且吸力特性仅稍高于反力特性 5。其线圈供电电压如图 1-5 所示。 图 1-5 最小电压激磁方式 fig.1-5 the optimal voltage excitation mode 1.2.2 节能保持关键技术发展状况节能保持关键技术发展状况 线圈通以交流电时，铁芯产生涡流和磁滞损耗。交流电产生的电磁吸力 以两倍工频脉动，出现反力大于吸力的情况，铁芯振动产生噪音并加快触头 - - 5 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 磨损21。试验研究表明，在接触器可靠吸合后，只要维持保持电压不低于 某直流值，就可以稳定地保持吸合状态。在运行过程中采用降压直流智能控 制，可以减少接触器所消耗的功率，大幅度节能降噪。在直流吸持下断开接 触器，释放时间基本稳定，有利于提高智能分断的控制精度。图 1-6 为降压 直流保持操作原理图。 图 1-6 降压直流保持操作原理图 fig.1-6 the sketch map of the optimum direct current holding operation 近年来剩磁原理亦应用于接触器的保持。永磁结构具有断电自保持功 能，为接触器的保持提供了更为环保、节能的途径。 1.2.3 智能分闸控制技术发展状况智能分闸控制技术发展状况 过零分断技术过零分断技术 确定分断过程何时发生的唯一原则就是在时间允许 的前提下使电弧总能量最小。对于三相电磁电路来说，如果分断过程发生在 某一相电流过零时刻，此时三相电弧的总能量应该为最小，即过零分断技 术。但是由于过零检测实现难度大，该技术的实际应用难度较大23。 无触点器件分流技术无触点器件分流技术 为了实现无弧分断，在主触头上并联电力电 子器件，其原理图如图 1-7 所示。运行期间由机械触头承担电流，在分断过 程中，由电力电子器件承担分断电流，提高分断能力，实现无弧控制，提高 交流接触器电寿命。主触头可以并联三个双向（或六个单向）晶闸管。根据 该原理，德国klockner-moeller设计的dil系列混合交流接触器，采用主触头 并联双向晶闸管。其电寿命已达到了 300 万次，比一般的接触器提高了 2-3 倍19,24。 - - 6 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 图 1-7 无弧分断原理图 fig.1-7 the sketch map of switch-off operation without arc 晶闸管的控制电路可以是独立电子元器件组成的电子延时电路，也可以 是由槽隙式光耦和与触头联动的挡光槽片组成的过零触发电路25，也可以 是单片机系统。这是目前普遍采用的技术，但是由于电力电子器件抗浪涌能 力差，导通时本身存在压降，功率大，而且电源与负载没有明显的断点，不 能实现完全隔离。因而新思路是采用新材料以承担分断电流，河北工业大学 尝试采用ptc新材料26。 触头系统改造技术 触头系统改造技术 对主触头系统的改造可以提高主触头电寿命。 加装速断励磁机构，提高分断速度；或者改变触头结构，使之具有不同的开 距，配合过零分断技术，通过实验找出首开相的最佳分断控制区域。图 1-8 是混合交流接触器的原理图。 图 1-8 混合交流接触器原理图 fig.1-8 the sketch map of the hybrid ac contactor - - 7 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 随着微处理器集成度及其性价比的提高，单片机被广泛应用于接触器的 智能控制。单片机通过检测执行信号，自动适时导通晶闸管分流，一定延时 后自动关断电力电子器件，实现无弧分断。为了降低成本及发挥单片机系统 的优势，可以通过检测三相电流，实现首开相过零分断。首开相分断后，其 余两相电流方向相反，可以只用两个单向晶闸管实现无弧分断22,27。同时 改造触头开距，使首开相分断时，其余两相电流很小。基于这个原理还设计 了组合式交流接触器，即首开相b相与ac相分开，分别用单极和两极接触 器代替，实现三相电流同时过零分断2831。 其他理论介绍其他理论介绍 由于过零分断难于控制，混合设计成本较高，国外 开展了机遇分断过程电弧理论的研究，以提高触头电寿命。 b.capp提出了电弧电子电位模型理论，该理论指出如能保持触头间开 距为 0.1mm，则两电极从电弧中接受相等的能量，因而获得触头最小侵 蚀。h.nouri设计的电磁系统由一电子线路供电，在电源第一半波中以小电 流激磁，让可动部件有一近乎常值的速度 10mm/s，则第一半波结束时，触 头开距仅为 0.1mm。第一半波后，改为大电流激磁，触头快速分断。目前 该技术的应用仅限于小容量交流接触器32,33。 利用在分断过程的金属相和气相电弧两种过程中，触头材料在阳极阴极 转移方向相反的现象，j.swingler和j.c.mcbride通过控制分闸相角和燃弧延 续时间，可实现触头材料的零磨损。h.nouri研究了不同材料在不同分断相 角下得触头侵蚀情况3436。 1.2.4 智能混合式交流接触器其他相关理论智能混合式交流接触器其他相关理论 智能控制理论智能控制理论 智能控制理论的引入给交流接触器的智能化提供了 更为广阔的发展前景。采用模糊逻辑控制技术与电器技术相结合，研制具有 模糊控制能力的多功能、高可靠性、高性能模糊智能电器。专家系统不仅可 应用于电器制造、生产过程的管理，而且可以与电器技术结合完成优化的运 行过程。遗传算法可用于函数优化、制动控制、图像识别、机器学习、规划 设计等领域。神经网络由于其适应不确定性和高度的非线性控制对象，在控 制中可用于模式识别、优化计算、推理模型、故障诊断等。因而可用于电器 的设计和适时信号检测、控制、保护、调节、故障诊断等3740。 新型传感技术新型传感技术 新型传感器的出现为智能接触器小型化设计提供了 途径。如光电式传感器、电阻和电容分压器、罗柯夫斯基电流传感器。 - - 8 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1.3 课题的主要研究内容课题的主要研究内容 （1） 综合分析国内外智能混合交流接触器的研究现状，研究基于 cj20-25交流接触器分合智能控制及无弧分断结构的总体设计方案； （2） 交流接触器电磁系统的智能化研究，给出智能分合闸控制方案， 设计系统电源和分闸闸执行机构，减少接触器触头回跳时间； （3） 交流接触器无弧通断研究，进行三相负载分断时的电压、电流理 论分析，分析无触点灭弧原理，设计晶闸管触发电路； （4） 基于cj20-25智能混合交流接触器样机的电磁系统智能化操作试 验和主触点系统无弧化操作试验研究，给出样机评价。 - - 9 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 第第2章 智能混合交流接触器总体设计章 智能混合交流接触器总体设计 2.1 引言引言 交流接触器的电磁系统在吸合过程中，线圈通过交流电时，其吸合特性 具有很大的分散性，即吸合时间和触头振动时间波动很大。而触头的回跳引 起的断续电弧是影响交流接触器电寿命的主要因素，特别是在ac-4 使用类 别下，触头在额定电压下要接通 6 倍电机额定电流的电流5。研究表明，以 一定的合闸相角激磁电磁线圈，触头的振动可以较好地得到控制，存在的问 题是：一是过零检测及合闸相角确定的高精度要求加大了合闸执行系统的设 计难度；二是电网的波动要求高精度、低相移的传感器实时跟踪电压信号， 增加了设计成本。交流接触器在交流保持运行阶段，由于交流电工频变化， 导致吸力出现 50hz脉动，不仅产生噪声还浪费大量的电能41,42。 本章通过分析现有激磁系统存在的不足，对比直流激磁系统的优点，提 出稳压直流可控激磁、低压直流保持、分闸可控的电磁系统智能化操作方 案；并且提出交流接触器的无弧通断方案。 2.2 研究对象简介研究对象简介 接触器主要用作频繁地接通或分断交、直流主电路，其主要控制对象是 电动机，也可以用于控制其他电力负载，如电热器、电焊机、电容器和照明 等。接触器的触头系统可以用电磁铁、压缩空气或液压等来驱动，相应地接 触器分为电磁接触器、启动接触器与液压接触器等5。 cj20 系列交流接触器，主要用于交流 50hz（或 60hz）额定工作电压 至 660v，额定工作电流至 630a的电路中，供远距离接通和分断电路之用， 并可与适当的热过载继电器组合，以保护可能发生操作过负载的电路。本接 触器符合iec60947-4-1、gb14048.4 标准3。 2.2.1 接触器技术性能分析接触器技术性能分析 本文研究的 cj20-25 为电磁接触器，接触器的主要参数如表 2-1 所示。 - - 10 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 表 2-1 cj20-25 接触器的主要参数和技术性能指标 table2-1 the parameters of the cj20-25 ac contactor ac-4 使用类别下可 控制的三相鼠笼型电 动机的最大功率(kw) 接触器 型号 额定 绝缘 电压 (v) i u 约定 发热 电流 (a)ith220v380v660v 每小时操 作循环次 数 (次/h) 机械寿 命 (万次) 线圈功率 起动/保持 (va/va) cj20-25 690 32 5.5 11 13 1 200 1 000 93/14 cj20-25 交流接触器的额定电流为 25a，线圈额定控制电源电压 s u 为交 流（50hz）220v。 其动作特性是吸合电压为 85%-110% s u ，释放电压为 20%-75% s u 3。 接触器对其可靠工作的环境范围做了如下规定：海拔高度不超过 1 000m；环境温度不高于+40，不低于-30；空气的月平均相对湿度不大 于90%；安装使用的倾斜度不大于50；振动的全振幅不大于1mm，其频率不 大于600次/分；并须安装在无爆炸危险、无腐蚀性气体或导电尘埃以及能防 雨、雪的场所。 2.2.2 接触器工作原理简述接触器工作原理简述 交流接触器的动作原理是通过套在磁轭（或铁芯）上的电磁线圈通过电 流产生磁势吸引活动的衔铁，直接或通过杠杆传动使动触头与静触头接触， 接通电路。线圈失电后，靠弹簧的反力使动触头恢复原位，从而分断电路。 图2-1 交流接触器结构简图 fig.2-1 the sketch map map of the ac contactor - - 11 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 如图2-1所示，接触器一般都具有下列组成部分：电磁系统1，动静触头 及灭弧系统2，释放弹簧3，联锁触头4，支座与底座5等。 接触器必须根据外界输入信号（通过线圈）动作电磁铁，与衔铁连在 一起的触头支架带动动触头向静触头处移动，于是动静触头接触，主电路接 通。在这过程的同时，一方面释放弹簧受压缩，另一方面联锁触头被分开， 控制回路断开。这就是具有常开触头和常闭联锁触头的接触器动作原理。合 闸过程（即接触过程）是电磁铁被激磁产生的电磁力大于释放弹簧的机 械反向力而完成接通任务，分闸过程（即断开过程）是电磁铁失掉激磁 后只有剩磁力并且小于释放弹簧的机械反向力，所以衔铁恢复原位，完成触 头断开任务。 1 f 2 f 2.3 智能混合交流接触系统总体设计智能混合交流接触系统总体设计 智能混合交流接触器由中央控制模块、电源模块、晶闸管及其驱动模块 和智能电磁控制模块组成。图 2-2 为智能混合交流接触器的原理图。 图 2-2 智能混合交流接触器原理图 fig.2-2 the sketch map of the intelligent hybrid ac contac