抗晃電智能交流接觸器設(shè)計

摘要: 設(shè)計并完成了以開關(guān)電源為基礎(chǔ)、單片機(jī)為核心，并且?guī)в泻髠潆娫聪到y(tǒng)的抗晃電智能交流接觸器控制模塊。通過智能控制模塊實(shí)現(xiàn)接觸器動態(tài)過程控制，形成壽命高、可靠性強(qiáng)的新型電磁式智能接觸器產(chǎn)品，可以廣泛應(yīng)用在石化、鋼鐵、礦山等對連續(xù)性生產(chǎn)要求比較高的企業(yè)中。

　　0 引言

　　晃電作為一種特殊的故障，危害很大，特別是對連續(xù)運(yùn)行的企業(yè)。目前抗晃電的方法可歸結(jié)為如下4 類:

　　(1) 應(yīng)用斷電延時繼電器、電動機(jī)再起動器。

　　通過時序關(guān)系，使接觸器的主觸頭在晃電結(jié)束后重新吸合( 晃電期間斷開)，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)再起動。

　　這種抗晃電方法的特點(diǎn)是在晃電發(fā)生期間主觸頭斷開，電壓恢復(fù)后電動機(jī)重起動，電動機(jī)重起動產(chǎn)生的沖擊電流大，控制回路原理復(fù)雜，而且電動機(jī)再起動器的成本很高。

　　(2) 采用儲能延時元件對接觸器的線圈在晃電期間繼續(xù)提供能量，保證主觸頭的吸合。這種抗晃電方式有選型不靈活、選擇范圍小、增加了控制線路的復(fù)雜程度等缺點(diǎn)。

　　(3) 延時鎖扣頭裝置，在接觸器吸合后線圈轉(zhuǎn)入省電模式，靠鎖扣頭鎖扣作用保持主觸頭的接通狀態(tài)。晃電發(fā)生時，接觸器主觸頭不斷開，在進(jìn)行正常的停機(jī)操作后主觸頭才斷開。但這種鎖扣頭只能與專門設(shè)計的特殊接觸器配合使用，并且在斷電的情況下由鎖扣頭鎖定的主觸頭斷開需要獨(dú)立的電源。對于> 170 A 的接觸器，并沒有與之配套的鎖扣裝置。

　　(4) 采用雙電源供電方式，成本高、線路復(fù)雜。目前市面上出現(xiàn)了少量的抗晃電交流接觸器產(chǎn)品，但是價格居高，同等容量的抗晃電交流接觸器是原交流接觸器產(chǎn)品價格的5 倍左右。

　　因此，本文研發(fā)了新型抗晃電智能交流接觸器產(chǎn)品，該抗晃電智能交流接觸器采用接觸器本體和智能控制模塊的結(jié)構(gòu)。智能控制模塊具有體積緊湊小巧、控制精確、通用性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn);同時，通過對接觸器的起動、分?jǐn)噙^程進(jìn)行智能控制，大幅度提高了接觸器的機(jī)械壽命和電壽命，配合不同的接觸器本體，可形成系列抗晃電智能交流接觸器產(chǎn)品，具有較高的性價比。

　　1 工作原理

　　抗晃電智能交流接觸器除了具有智能交流接觸器的功能外，還具有抗晃電、遠(yuǎn)程控制等功能，其控制原理如圖1 所示。

圖1 抗晃電智能交流接觸器的硬件框圖。

　　通過采樣電路對電源電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)采樣電壓高于0. 7 Ue( Ue為額定電壓值) 且小于1. 15Ue時，單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號給隔離回路1，強(qiáng)激磁起動回路接通，接觸器高電壓起動。單片機(jī)給隔離回路2 發(fā)出驅(qū)動信號，低壓保持回路接通，接觸器低電壓保持，然后驅(qū)動回路1 斷開，退出運(yùn)行。

　　當(dāng)采樣電壓低于0. 6 Ue時，視為晃電故障發(fā)生，單片機(jī)發(fā)出信號給隔離回路3 和隔離回路2，先后打開抗晃電保持回路和分?jǐn)嗟蛪罕３只芈?，由全自動后備電源系統(tǒng)對單片機(jī)系統(tǒng)和線圈供電，使接觸器保持吸合狀態(tài)，此時采樣回路繼續(xù)對電源電壓進(jìn)行采樣，若在規(guī)定的時間內(nèi)，晃電結(jié)束，電壓恢復(fù)正常，則單片機(jī)發(fā)出信號給隔離回路2 和隔離回路3，先后打開低壓保持回路和分?jǐn)嗫够坞姳３只芈?，恢?fù)接觸器的正常保持狀態(tài)，若經(jīng)N ms(N 可調(diào))電壓仍未恢復(fù)，則單片機(jī)發(fā)出信號給隔離回路3，斷開抗晃電保持回路，接觸器分?jǐn)唷?/p>

　　若電源正常時手動分?jǐn)嘟佑|器，則正常分?jǐn)鄼z測電路會檢測到手動分?jǐn)嘈盘?，此時單片機(jī)屏蔽抗晃電程序，使接觸器立即分?jǐn)唷?/p>

　　全自動后備電源系統(tǒng)由鎳氫充電電池和全自動充電電路組成，當(dāng)抗晃電模塊工作時，充電回路檢測電池的電壓值，當(dāng)電壓值低于設(shè)定最小值時，充電回路開始對電池充電，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定最大值時，停止對電池充電，并繼續(xù)循環(huán)檢測電池電壓值。電源正常時，可通過抗晃電時間調(diào)整電路對抗晃電時間進(jìn)行調(diào)整，并顯示在兩位八段數(shù)碼管上，單片機(jī)自動存儲設(shè)定的時間，下次啟動時，默認(rèn)加載上次設(shè)定值，時間調(diào)整范圍和調(diào)整梯度可根據(jù)用戶要求設(shè)置，當(dāng)抗晃電時間調(diào)到0 時，系統(tǒng)關(guān)閉抗晃電功能，作為普通智能接觸器使用。

　　該智能模塊可工作在獨(dú)立和遠(yuǎn)程兩種模式。

　　獨(dú)立工作模式時，不具備通信功能，遠(yuǎn)程工作模式時，可以與上位機(jī)雙向通信。上位機(jī)可對智能控制模塊的接通、分?jǐn)嗉翱够坞姇r間進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)整，下位機(jī)可以將當(dāng)前接觸器的狀態(tài)、抗晃電時間、有無晃電發(fā)生等信號傳給上位機(jī)。