張啟龍
(蘭州長城電工股份有限公司,甘肅 蘭州 730000)
在低壓控制系統(tǒng)的設(shè)計中,正確選用接觸器是一個關(guān)鍵問題。但在實際選用時,仍有一些用戶及設(shè)計工作者,由于對控制對象的工作情況以及接觸器的性能不夠了解,在設(shè)計及產(chǎn)品營銷中出現(xiàn)一些偏失或誤解。本文通過對交流接觸器負(fù)載類型、工作制兩方面進行較為全面的介紹,使其對用戶在選擇及營銷人員在推介產(chǎn)品時有所幫助。
交流接觸器是一種控制電器、是一種遙控開關(guān),適用于遠(yuǎn)距離頻繁的接通和分?jǐn)嘟涣髦麟娐返碾娖?,其主要控制?fù)載對象;第一是電動機,用作控制交流感應(yīng)電動機的起動、停止、反轉(zhuǎn)、調(diào)速,并與熱繼電器或其它適當(dāng)?shù)谋Wo裝置組合,保護電動機可能發(fā)生的過載或斷相。第二是非電動機負(fù)載,如電焊機、電容器組、電熱裝置、照明設(shè)備等其它負(fù)載。
選擇接觸器時應(yīng)首先根據(jù)線路和負(fù)載的要求(屬于輕載、一般負(fù)載還是重載)即使用類別,選擇合適的結(jié)構(gòu)型式,然后再根據(jù)負(fù)載的額定值和極限值、操作頻率選擇主要技術(shù)參數(shù),包括主回路參數(shù)、輔助回路參數(shù)、根據(jù)控制回路的要求選擇接觸器的線圈參數(shù),再根據(jù)接觸器控制對象的工作參量如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等確定接觸器的容量等級等。
按接通分?jǐn)嗄芰韰^(qū)分使用類別:交流接觸器的接通和分?jǐn)嗄芰﹄S著用途和控制對象的不同有很大的差異,它是正確設(shè)計和選用接觸器的主要依據(jù),按國際標(biāo)準(zhǔn) IEC947-1、國家標(biāo)準(zhǔn) GB14048.4-2010《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓機電式接觸器和電動機起動器》規(guī)定,交流接觸器主觸頭可劃分為 AC-1、AC-2、AC-3…等類,輔助觸頭可劃分為AC-11等類,見GB14048.1附錄A。使用類別的制定為各種應(yīng)用規(guī)定了考核條件,并為用戶選擇提供了參考。因為通斷能力是接觸器的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一,是接觸器在規(guī)定條件下,能在給定電壓下接通和分?jǐn)嗟念A(yù)期電流值,接通能力是指開關(guān)閉合時不造成觸頭容焊的能力,斷開能力是指開關(guān)斷開時能可靠滅弧的能力,各使用類別的通斷條件見 GB14048.4 表 7 和 GB14048.5 表 4。
按電動機負(fù)載的輕重程度選用:以使用類別為基礎(chǔ),把電動機負(fù)載的輕重程度分為一般任務(wù)、重任務(wù)、特重任務(wù)三類。
(1)一般任務(wù):主要運行于AC-3使用類別,其操作頻率不高,用以接通籠型電動機或繞線轉(zhuǎn)子電動機,在滿速運轉(zhuǎn)時斷開,并伴有少量的點動。屬于這一類的典型機械有:壓縮機、泵、通風(fēng)機、閘門、沖床等,選配接觸器時,只要使被選用接觸器的額定電壓和額定電流等于或稍大于電動機的額定電壓和額定電流即可。
(2)重任務(wù):主要運行于包括90%AC-3和10%AC-4或 50%AC-1和 50%AC-2的混合使用類別,操作頻率可達(dá)100h-1,用于起動籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動機,并不時運行于點動、反接制動、反向和從低速時斷開。屬于這一類的典型機械有:工作母機(車、鉆等)、升降設(shè)備、扎機輔助社備、破碎機。
(3)特重任務(wù):主要運行于乎100%的AC-4或100%AC-2的使用類別,操作頻率可達(dá)600~1200h-1,個別的甚至達(dá)到 3000h-1,用于起動籠型或繞線轉(zhuǎn)子電動機的頻繁點動、反接制動和可逆運轉(zhuǎn)。屬于這一類的典型機械有:印刷機、拉絲機、鏜床、港口起重設(shè)備等,選用時應(yīng)特別注意。
(4)按交流接觸器的電壽命和使用類別選用:交流接觸器的觸頭電壽命和分?jǐn)嚯娏饔忻芮嘘P(guān)系,有些生產(chǎn)廠家的樣本及使用說明書中提供觸頭電壽命次數(shù)和分?jǐn)嚯娏鞯年P(guān)系曲線,選擇時可根據(jù)控制的電極功率及電壽命次數(shù)從曲線族中選用額定電流合適的交流接觸器。
在實際使用中,交流接觸器通常是在AC-3和AC-4或AC-2和AC-4混合使用類別下工作,對含有不同比例的AC-4使用類別下工作的交流接觸器的電壽命為:
低溫等離子體凈化法的原理是在外加電場的作用下,通過介質(zhì)放電產(chǎn)生大量的高能粒子,高能粒子與有機污染物分子發(fā)生一系列復(fù)雜的等離子體物理-化學(xué)反應(yīng),從而將有機污染物降解為無毒無害的物質(zhì)[16];該法是一種新型的凈化工藝,可以處理甲苯廢氣等。低溫等離子體凈化法適用于處理VOCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)低(1~1000 μL/L)的有機廢氣,與傳統(tǒng)方法相比具有處理效率高、反應(yīng)流程短等優(yōu)點,但該技術(shù)還不成熟,容易造成二次污染,且能耗較高。
選擇此類負(fù)載時用接觸器,除考慮接通容量外,還應(yīng)考慮使用中可能出現(xiàn)的過電流。
(1)電熱設(shè)備:如電阻爐、調(diào)溫加熱設(shè)備等,電流波動最大值不超過1.4Ie,選用時可按接觸器的額定發(fā)熱電流Ith來選擇,但考慮到實際使用環(huán)境條件可能超過使用條件等因素,因此要按Ith等于或稍大于1.2倍的電熱設(shè)備額定電流選取接觸器。一般的接觸器名牌上都會注明Ith值,如果沒有則按工作電流相等原則選用。
(2)控制變壓器:應(yīng)按接觸器AC-6a額定工作電流不小于變壓器的額定工作電流選用,但是,當(dāng)通斷浪涌電流峰值不大于額定電流30倍時,可用下列公式根據(jù)AC-3額定工作電流來確定AC-6a額定工作電流Ie6a=0.45Ie3??刂齐姾笝C變壓器時,應(yīng)考慮到電焊機上電極短路情況。焊接時的分?jǐn)嚯娏髌骄冉油娏鞔?-4倍,而且為單相負(fù)載,因此所用接觸器的三極可考慮并聯(lián)。
(3)控制照明裝置:如照明燈具為放電燈或白燈,則分別按接觸器AC-5a或AC-6a的額定工作電流不小于相應(yīng)燈具的額定工作電流選用。
當(dāng)選用具有AC-1使用類別額定電流的接觸器時,須考慮到照明裝置的類型、電路圖、起動電流和長期工作電流。由于電壓增大使工作電流增大,因此選用時不得超過接觸器AC-1額定電流的90%,對于鎢絲燈和有功率因數(shù)補償?shù)恼彰餮b置,要充分注意到它們具有較大的起動電流。
(4)控制電容器:一般應(yīng)按接觸器的AC-6b額定工作電流不小于電容器的額定工作電流選用,也可根據(jù)交流接觸器AC-3額定工作電流Ie3按下列公式確定切換電容器的AC-6b額定工作電流Ie6b,Ie6b=ik×x2/(x-1)2(A),式中x=13.3 Ie3/ik(Ω)。ik>205 Ie3(A)。注:上述公式適用于通斷單獨的電容器組,且電容器安裝處的預(yù)期短路電流為ik的場合。
一般沒有特殊要求的,均應(yīng)采用空氣電磁式結(jié)構(gòu)。在三相電路一般為三極交流接觸器,單相系統(tǒng)中,則采用單極、兩極交流接觸器,也常采用由三極并聯(lián)的接觸器。兩極電路并聯(lián)允許通過1.6Ie額定工作電流;三極電路并聯(lián)允許通過2.25Ie額定工作電流,但電容性負(fù)載,由于觸頭不能絕對同時閉合,因此不能用于電容性負(fù)載中。接線方式如表1所示。
表1 兩極三極并聯(lián)接線方式及容量關(guān)系
八小時工作制是接觸器的基本工作制,接觸器的約定發(fā)熱電流參數(shù)就是按此工作制確定的,在這種工作制下,接觸器的主觸頭承載穩(wěn)定電流足夠長時間,但八小時必須斷開,一般而言接觸器是按照此工作制進行設(shè)計和考核的。當(dāng)接觸器按基本工作制工作時,按照用戶樣本選擇接觸器則可。
即長期工作制、沒有空載期的工作制。這種工作制下的接觸器是連續(xù)運行的、不間斷的,接觸器主觸頭載流通路通以穩(wěn)定持續(xù)的電流,通電時間可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于八小時也不分?jǐn)唷km然工作情況比八小時工作要嚴(yán)酷,但主要參數(shù)與八小時工作制相同,只是考慮到長期通電會使觸頭氧化,積塵會導(dǎo)致觸頭散熱條件劣化,故接觸器用于此工作制時,必須適當(dāng)降容使用或特殊設(shè)計。如果工作條件允許,可以采用在每個工作班內(nèi)關(guān)合和分?jǐn)鄶?shù)次的方法來解決克服接觸器主觸頭氧化和積塵的問題。
又稱為反復(fù)短時工作制,其有載時間與空載時間循環(huán)交替。斷續(xù)周期工作制的典型參數(shù)是通電持續(xù)率和操作頻率。通電持續(xù)率(又稱負(fù)載因數(shù))的標(biāo)準(zhǔn)值為15%、25%、40%、60%四種。操作頻率共分14級,每一級的數(shù)字就表示該級的每小時操作循環(huán)數(shù)。斷續(xù)工作制的工作周期,一般可理解為不超過10min。一般接觸器多適用于斷續(xù)周期工作制,接觸器每小時操作循環(huán)數(shù)對觸頭的燒損影響很大,選用時應(yīng)予以注意,接觸器的技術(shù)參數(shù)中給出了適用的操作頻率。當(dāng)用電設(shè)備的實際操作頻率高于給定數(shù)值時,接觸器必需降容使用。
這種工作制下工作的接觸器,其有載時間與空載時間互相交替,且有載時間比空載時間短,短時工作制的接觸器主觸頭通電時間標(biāo)準(zhǔn)值為10、30、60和90min四種。
對于主電路而言,頻率的變化影響集膚效應(yīng),頻率高時集膚效應(yīng)增大,對大多數(shù)的產(chǎn)品來說50Hz與60Hz對導(dǎo)電回路的溫升影響不是很大。但對于吸引線圈而言就需要予以注意,50Hz設(shè)計的吸引線圈用于60Hz時電磁線的磁通將減少,吸力也將有所減少,是否能用要看其設(shè)計的裕度。一般情況下,用戶最好按其標(biāo)定值使用,訂貨時按使用的操作電源頻率訂貨。
接觸器使用在不同的工作電壓時,一般按控制功率相等的原則計算接觸器的工作電流,但在較低的工作電壓下,工作電流不應(yīng)超過同一接觸器的約定發(fā)熱電流;在高工作電壓下,接觸器的控制功率可能有所增加或減少,主要取決于其觸頭滅弧系統(tǒng)性能的好壞。一般生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品樣本上均列有不同工作電壓下控制功率,可作為選用的依據(jù)。
交流接觸器的選用不僅和所通斷的負(fù)載有關(guān),和接觸器所在回路的電力系統(tǒng)各阻抗參數(shù)有關(guān),還和控制方式、使用環(huán)境及使用要求有關(guān),所以選擇交流接觸器時要全面考慮,逐步計算各參數(shù)數(shù)值,達(dá)到選用合理、使用方便。
[1]GB14048.1-2006,低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則[S].
[2]GB14048.4-2010,機電式接觸器和電動機起動器[S].
[3]李茂林.低壓電器及配電電控設(shè)備選用手冊[M].遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1998.
[4]鄭銘芳.低壓電器選用維修手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.