IEC 60947-4-22020AMD12024 修改件1 低压开关设备和控制设备 第4-2部分接触器和电动机起动器 半导体电动机控制器、起动器和软起动器标准立项发展报告

IEC60947-4-2:2020/AMD1:2024《修改件1低压开关设备和控制设备第4-2部分：接触器和电动机起动器半导体电动机控制器、起动器和软起动器》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-Low-voltageSwitchgearandControlgear-Part4-2:ContactorsandMotor-starters-SemiconductorMotorControllers,StartersandSoft-starters摘要随着工业自动化与智能制造的深入推进，低压电气设备在能源管理、电机驱动及过程控制等关键场景中的应用日益广泛。作为工业动力系统的核心执行与控制元件，半导体电动机控制器、起动器和软起动器的技术性能与安全可靠性直接关系到生产系统的运行效率与人员设备安全。为适应电力电子技术的快速发展及新型工业应用对性能提出的更高要求，国际电工委员会（IEC）于2024年11月正式发布IEC60947-4-2:2020/AMD1:2024修改件。本报告系统梳理该标准的立项背景、修订依据、核心技术变更内容及其与现有标准体系的协调关系，深入分析标准在电磁兼容、能效分级、通信接口、环境适应性等方面的技术更新，并结合智能制造、能效管理及绿色低碳发展等宏观趋势，评估其对产业升级和国际贸易的深远影响。报告认为，该修改件的发布将进一步完善低压开关设备与控制设备标准体系，为设备制造商、系统集成商及终端用户提供更加科学、全面的技术依据。关键词：低压开关设备；接触器；电动机起动器；半导体控制器；软起动器；IEC标准修订；智能制造；能效管理Keywords:Low-voltageswitchgear;Contactors;Motor-starters;Semiconductormotorcontrollers;Soft-starters;IECstandardamendment;Intelligentmanufacturing;Energyefficiencymanagement1引言1.1标准修订背景低压开关设备和控制设备是工业配电与控制系统的基础组成部分，广泛应用于工业生产、基础设施建设、商业建筑及可再生能源等众多领域。其中，接触器和电动机起动器作为电动机控制与保护的核心元件，承担着电路通断、过载保护、频繁起停控制等关键功能。随着电力电子技术、数字控制技术和通信技术的快速发展，以半导体器件为核心的新型电动机控制器和软起动器在性能上取得显著突破，能够实现更为精准的电压调节、电流限制和转矩控制，有效降低电动机起动过程中的电流冲击和机械应力，延长设备使用寿命，提升系统能效。IEC60947-4-2标准是国际电工委员会低压开关设备和控制设备技术委员会（IEC/TC121）制定的关于半导体电动机控制器、起动器和软起动器的专用标准，其前身可追溯至20世纪90年代发布的IEC60947-4-2首版。历经多次修订与补充，该标准已成为全球范围内该类产品设计、制造、测试和认证的基础依据。2020年，IEC正式发布IEC60947-4-2:2020完整修订版，对标准结构和技术内容进行了全面更新。在此基础上，为进一步解决标准实施过程中发现的问题、反映新技术发展趋势并满足市场新需求，IEC于2024年11月正式发布本次修改件。1.2标准立项依据与意义本修改件的编制与发布，是国际电工委员会低压开关设备和控制设备技术委员会及其相关工作组在广泛收集行业反馈、深入分析技术发展趋势的基础上做出的重要技术决策。其立项依据主要包括以下几个方面：-技术发展的客观需求：碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带半导体器件的商业化应用日益成熟，显著提升了电力电子装置的开关频率和效率，同时带来了新的电磁兼容与热管理挑战，亟需标准层面的技术规范更新。-用户需求的变化：工业用户对设备智能化水平、通信互联能力、预测性维护功能以及能效监测提出了更高要求，标准需要随之扩展相关技术要求与试验方法。-标准实施中的反馈：在IEC60947-4-2:2020版标准的实际应用中，各国家委员会和行业用户反映了一些技术条款需要进一步明确或调整以消除歧义。-国际标准协调的需要：需与IEC60947系列其他部分以及IEC61800（可调速电力驱动系统）、IEC61131（可编程控制器）等相关标准保持术语、技术要求和试验方法的一致性。本修改件的发布对于统一全球范围内半导体电动机控制器和软起动器的技术要求、推动技术创新和产业升级、促进国际贸易便利化具有重要的现实意义。2标准技术内容概述2.1标准的适用范围与定位IEC60947-4-2:2020/AMD1:2024适用于与交流或直流电源连接、用于控制电动机的半导体电动机控制器、起动器和软起动器。该类设备通常由半导体开关器件、控制电路、保护功能和辅助电路等组成，通过调节施加于电动机的电压、电流或频率来实现电动机的起动、停止和运行控制。标准涵盖的设备类型包括但不限于：半导体电动机控制器（SMC）、半导体电动机起动器（SMS）、软起动器（soft-starter）以及集成了上述功能的组合设备。本修改件继续遵循IEC60947系列标准的总体框架和通用要求，同时针对半导体控制器和软起动器的特殊性能特点规定了专门的技术要求和试验方法。需要指出的是，本标准的适用范围不包括完全集成的变频驱动器（VFD），该类产品由IEC61800系列标准覆盖，但本标准涉及的部分技术内容可作为变频驱动器中半导体功率部件的参考依据。2.2主要技术变更内容本修改件在IEC60947-4-2:2020版基础上，进行了以下方面的主要技术变更和完善：（一）术语定义的更新与补充。随着技术发展，原有术语体系已不能完全涵盖新型设备的功能特征和应用场景。修改件新增了若干与数字通信、智能控制和能效管理相关的术语定义，同时对原有术语中表述不够精确的部分进行了修订。例如，对"软起动器"的定义进行了扩展，明确了其在不同控制模式（电压斜坡控制、电流限制控制、转矩控制等）下的功能界定。（二）电磁兼容（EMC）要求的强化。针对半导体开关器件高频开关动作带来的电磁干扰问题，修改件对射频发射限值和抗扰度试验要求进行了更新。新增了针对工业环境（IEC61000-6-2）和居住环境（IEC61000-6-1）的电磁兼容测试配置导则，并补充了传导发射和辐射发射的试验布置要求和性能判据。（三）能效要求的引入。在全球碳中和目标的推动下，电气设备能效已成为国际标准关注的焦点。修改件首次引入半导体电动机控制器和软起动器在轻载和待机状态下的功率损耗测量方法，给出了推荐的能效分级指南（1级至3级），为终端用户选择高能效产品提供了依据。（四）通信与智能化要求的补充。为实现设备互联互通和远程监控，修改件增加了基于工业以太网、Modbus、PROFIBUS等常用工业通信协议的接口要求和建议，明确了通信接口的电气隔离、抗干扰性能和故障响应要求。（五）环境适应性与可靠性要求的完善。修改件对环境条件分类进行了细化，特别是在环境温度、湿度和污染等级的组合方面进行了重新界定，以确保设备在不同安装环境下的可靠运行。同时，增加了高温高湿、温度循环和振动等环境试验的可选性要求。（六）试验方法与验证流程的优化。针对型式试验和出厂试验的项目设置、试验顺序和抽样方案进行了优化，使试验过程更加合理高效，试验结果的可比性和可重复性得到提升。3与相关标准的协调性分析3.1与IEC60947系列标准的关系IEC60947系列标准是低压开关设备和控制设备的通用规范体系，由以下主要部分组成：第1部分（通用规则）、第2部分（断路器）、第3部分（开关、隔离器和熔断器组合电器）、第4部分（接触器和电动机起动器），其中第4部分又分为若干子部分。本修改件作为IEC60947-4-2的补充修订文件，与IEC60947-4-2:2020版一起构成完整的现行有效版本。在技术内容上，本修改件继续遵循IEC60947-1（通用规则）所确立的基本框架，包括额定值、使用类别、试验条件、标记和产品信息等要求，并结合半导体控制器的特殊性进行了适当扩展。例如，由于半导体器件具有不同于机械触点的通断特性和损耗特性，温升试验、耐久性试验和短路试验等条款需要对试验条件和判定准则进行调整，这些调整在修改件中均有明确体现。3.2与相关标准的技术协调与IEC61800系列（可调速电力驱动系统）的协调。半导体电动机控制器和软起动器在功能上部分重叠于可调速驱动系统，但前者通常不具备频率变换功能，主要功能为电压调节和电流限制。修改件在技术表达上注意了与IEC61800系列标准的区别表述，同时协调了涉及EMC、功能安全和能效等方面的交叉条款，以避免标准间的冲突和重复。与IEC61000系列（电磁兼容）标准的协调。本修改件在修订EMC技术要求时，全面引用了IEC61000系列标准中适用于低压电气设备的通用EMC发射限值和抗扰度要求，并结合半导体控制器的特殊工作特点，对部分试验等级和性能判据进行了适配性调整。与ISO/IEC的通用安全要求协调。在涉及电气安全、机械安全和热安全等通用要求时，修改件继续遵循IEC60947-1中规定的安全原则，同时参考了IEC60204-1（机械电气安全）中关于控制电路和保护电路的要求。4主要参与单位介绍本修改件的编制工作由国际电工委员会低压开关设备和控制设备技术委员会（IEC/TC121）主导，具体由TC121下设的WG1工作组承担技术文件的起草和修订工作。WG1工作组汇集了来自各成员国的技术专家，包括设备制造商、检测认证机构、科研院校及行业用户代表。在技术归口方面，中国对口单位为中国电器工业协会和上海电器科学研究院。值得关注的是，上海电器科学研究院在本修改件编制过程中发挥了重要的技术支撑作用。该院是中国低压电器领域权威的科研院所之一，长期承担IEC/TC121国内技术归口工作，同时也是全国低压电器标准化技术委员会（SAC/TC189）的秘书处单位。上海电器科学研究院成立于1954年，是中国最早从事低压电器研究和检测的单位之一。经过数十年的发展，该院已形成了覆盖低压电器基础研究、产品开发、检测认证、标准制定和行业服务等完整的技术能力体系。在IEC60947-4-2标准修订工作中，上海电器科学研究院依托其在电动机控制与保护电器领域长期积累的技术经验和试验数据，组织国内相关企业和检测机构开展专题研究，通过中国国家委员会向IEC/TC121提交了大量技术提案和修订意见。特别是在软起动器的半导体器件可靠性验证、散热性能测试以及电磁兼容特性研究等方面，该院的研究成果对完善修改件中相关技术条款起到了积极的促进作用。此外，国内行业龙头企业如正泰集团、德力西电气、施耐德电气（中国）等也作为观察员或技术专家参与了相关工作，为标准的合理性和可操作性提供了产业层面的实践反馈。5标准实施建议与展望5.1标准实施的现实意义本修改件的发布与实施，对产业链各相关方均具有重要的实际意义。对于设备制造商而言，及时跟踪并贯彻标准的技术要求，不仅是产品进入国际市场的必要条件，也是提升产品竞争力和品牌信誉的重要途径。制造商应对照修改件的新要求，有针对性地开展产品设计优化、试验验证和内部质量控制，确保产品在电磁兼容、能效、环境适应性等方面满足最新技术要求。对于检测认证机构和实验室而言，应尽快完成标准变更的宣贯和技术准备，更新检测设备和试验软件，确保新标准实施后检测和认证工作的顺利衔接。尤其需要注意的是，修改件新增的EMC试验配置、能效测量方法等对试验设备的能力提出了新的要求，需要提前做好技术储备。对于工程设计人员和最终用户而言，理解和掌握修改件中的技术变化，有助于更合理地选用设备，优化系统设计方案，提升系统运行的可靠性和能效水平。建议相关设计单位及时开展标准培训和技术交流，使工程技术人员第一时间掌握标准变化要点。5.2未来发展趋势展望展望未来，半导体电动机控制器和软起动器标准的发展将在以下方面持续深化：1.智能化与互联互通：随着工业物联网（IIoT）的快速渗透，设备间的数据交互和云端管理将成为基本功能需求。未来的标准修订将进一步规范智能设备的信息模型、通信协议、数据安全和互操作性要求。2.数字化能效管理：在全球碳中和政策背景下，能效监测与优化管理将成为产品功能设计的核心考量。标准预计将进一步细化能效分级指标、扩展测量范围并引入在线能效监测的功能导则。3.宽禁带半导体技术的标准化适配：SiC和GaN器件在低压电气设备中的应用将更加广泛。未来标准需要在开关特性、驱动技术要求、保护策略和EMC治理等方面进行针对性补充，以适应新型功率器件的技术特点。4.功能安全要求的融合：随着机械安全和功能安全标准的持续演进（如IEC61508、IEC62061），半导体电动机控制器作为安全相关系统的组成部分，其功能安全要求预计将逐步细化，推动标准向安全完整性等级（SIL）评估方向拓展。5.环境适应性扩展：面向新能源、船舶、轨道交通等特殊应用场景，标准将不断细化和扩展环境适应性要求，如高海拔、盐雾腐蚀、极端温度等条件下的性能验证方法。6结论IEC60947-4-2:2020/AMD1:2024《修改件1低压开关设备和控制设备第4-2部分：接触器和电动机起动器半导体电动机控制器、起动器和软起动器》的正式发布，是该标准发展历程中的重要里程碑。本修改件基于广泛的行业反馈和深入的技术分析，在术语定义、EMC要求、能效评价、通信接口、环境适应性和试验方法等方面进行了系统的技术更新和补充完善，进一步提升了标准的科学性、先进性和适用性。参考文献[1]IEC60947-4-2:2020/AMD1:2024,Amendment1-Low-voltageswitchgearandcontrolgear-Part4-2:Contactorsandmotor-starters-Semiconductormotorcontrollers,startersand