楊紅梅

（河南油田南陽(yáng)石蠟精細(xì)化工廠，河南 南陽(yáng) 473132）

供電線路因受到雷擊、小動(dòng)物造成短路和鄰近用電設(shè)備短路等故障，會(huì)造成供電短時(shí)中斷。而對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的單位，供電短時(shí)中斷，會(huì)造成用電設(shè)備的交流接觸器斷路，輕則造成生產(chǎn)的中斷，重則造成設(shè)備或產(chǎn)品的損壞。

交流接觸器因通過(guò)交流電，一方面會(huì)造成其電磁鐵振動(dòng)并產(chǎn)生噪聲，另一方面會(huì)產(chǎn)生電磁損耗，浪費(fèi)了電能。如將交流電改成直流電，就可避免接觸器產(chǎn)生噪聲。交流接觸器的阻抗會(huì)隨磁鐵中的氣隙減少而增加，因此，交流接觸器能自動(dòng)改變接觸器吸合前后的電流。

當(dāng)采用直流電源后，其回路阻抗只決定于接觸器線圈的電阻，因此，無(wú)法自動(dòng)改變接觸器吸合前后的電流大小。而將交流接觸器改成直流供電，為保證電磁鐵能吸合，必須使吸合時(shí)的電流大于交流接觸器吸合的電流。而接觸器吸合后，所需的維持電流只是初始吸合電流的1/5 即可，如不降低這個(gè)電流，就會(huì)造成更大的電能損失。

因此，人們一直在研究一種產(chǎn)品，使之既能在電源短時(shí)失電時(shí)，維持接觸器的短時(shí)吸合；又能自動(dòng)改變通過(guò)電磁鐵吸合前后的直流電流大小，實(shí)現(xiàn)交流接觸器無(wú)聲節(jié)電運(yùn)行。

1 節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器

已公開(kāi)的實(shí)用新型專利“節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器”（專利號(hào)：ZL96214935.7）結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是利用二極管、電容、穩(wěn)壓二極管、PCT 電阻等元件，實(shí)現(xiàn)了交流接觸器失電延釋和無(wú)聲節(jié)能運(yùn)行。

其主要工作原理及動(dòng)作過(guò)程是：接通交流電源，交流電流通過(guò)電容C1限流，二極管D1－D4 整流后，分別通過(guò)D5 和PTC 熱變電阻向高壓電解電容C2和低壓大容量電解電容C1充電，其中電容C3上并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管DW，限制其兩端的最高充電電壓。

圖1

當(dāng)C2兩端電壓達(dá)到電源電壓最大值時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止充電。此時(shí)，因C2兩端電壓高，C1兩端電壓低，LD1 指示燈熄滅，LD2 指示燈亮，指示接觸器處于斷路狀態(tài)；同時(shí)，PTC 熱變電阻因兩端電壓較高，會(huì)發(fā)熱并自動(dòng)增加其電阻值，以自動(dòng)減少通過(guò)穩(wěn)壓二極管DW 的電流。

當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕QA，電容C2向交流接觸器線圈KM 放電，并使其吸合。因線圈KM 的電阻相對(duì)于C1的阻抗小，會(huì)使C2兩端電壓降低，指示燈LD2熄滅，LD1 點(diǎn)亮，同時(shí)，PTC 電阻因其端電壓降低，發(fā)熱量減少，溫度降低，電阻變小，以及時(shí)補(bǔ)充電容C3泄漏的電流，以維持其兩端的電壓。

如電網(wǎng)突然短時(shí)失電，電容C3會(huì)通過(guò)二極管D6 向接觸器KM 供電，以維持接觸器的吸合。如在吸合期內(nèi)恢復(fù)供電，能繼續(xù)保持接觸器的吸合，避免了生產(chǎn)的中斷。

節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器具有交流接觸器的短時(shí)失電保持和無(wú)聲節(jié)電運(yùn)行功能，且用于現(xiàn)有控制回路的改造時(shí)，只需將原供電線路的供電電源斷開(kāi)后，分別接入本器件的電源輸入和輸出端即可，無(wú)需對(duì)原有控制線路進(jìn)行任何改造。因此，使用方便，可用于現(xiàn)有裝置的改造。但存在以下不足之處。

圖2

1）在接觸器未工作時(shí)，電源電流會(huì)通過(guò)其PCT電阻和穩(wěn)壓二極管流動(dòng)，浪費(fèi)了電能。

2）PCT 電阻較大，且延釋電容上并聯(lián)了穩(wěn)壓二極管，造成接觸器正常工作時(shí)，其電容電壓不足。

3）分別設(shè)有限流電容、高壓吸合電容和低壓延時(shí)釋放電容，其體積大。其中高壓吸合電容在接觸器吸合后，因電壓降低，其儲(chǔ)能作用基本消失。

4）為保證接觸器具有失電延時(shí)釋放功能，必須使低壓延時(shí)釋放電容兩端電壓高于接觸器最低釋放電壓，浪費(fèi)了部份電能。

圖3

2 無(wú)聲節(jié)能失電延釋器

已公開(kāi)的實(shí)用新型專利“無(wú)聲節(jié)能型失電延釋器”（專利號(hào)：ZL201220031848.7）結(jié)構(gòu)如圖2所示。它也是利用二極管、電容、電阻等元件，實(shí)現(xiàn)交流接觸器失電延釋及無(wú)聲節(jié)電運(yùn)行功能。

它的主要?jiǎng)幼髟砼c“節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器”基本相當(dāng)，不同的是：

1）省掉了穩(wěn)壓二極管DW，將PTC 熱變電阻更換成了普通電阻R。

2）電阻R因是在接觸器吸合后投入使用，此時(shí)，電容C1兩端電壓已經(jīng)降低，從而避免了過(guò)高的電壓對(duì)其電阻R的損害。

3）低壓電容C3是在交流接觸器吸合后投入使用，避免了接觸器未吸合時(shí)，較高的電壓在電阻和穩(wěn)壓二極管DW 上產(chǎn)生的損耗，進(jìn)一步節(jié)省了電能。

“無(wú)聲節(jié)能型失電延釋器”與“節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器”相比，盡管具有以上優(yōu)點(diǎn)，但用于已有裝置的改造時(shí)，需對(duì)接觸器的控制回路進(jìn)行改造。因此，“無(wú)聲節(jié)能型失電延釋器”應(yīng)用在已有裝置上，改造工作量相對(duì)后者要大，其更適用于新裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

3 開(kāi)關(guān)型失電延釋器

已公開(kāi)的實(shí)用新型專利“開(kāi)關(guān)型失電延釋器”（專利號(hào)：ZL201220029345.6）結(jié)構(gòu)如圖3所示。

包括有電容C、二極管在D1－D6 和DC/DC 直流變換模塊構(gòu)成。其中的DC/DC 直流變換模塊又包含有：三端離線式脈寬調(diào)制（PWM）開(kāi)關(guān)TOP221、三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管TL431、高頻變壓器B、晶體管T、電容C1－C4、二極管D10 和D11、電阻R1－R7、電位器W、穩(wěn)壓二極管DW 構(gòu)成。其作用就是將－Ei、＋Ei 之間較高的直流電壓DC 變換成－Eo、＋Eo 之間較低的直流電壓DC，同時(shí)，通過(guò)調(diào)整W 可調(diào)整輸出電壓的大?。ㄒ蛟撾娐肥且粋€(gè)常用DC/DC 變換電路，其原理和動(dòng)作過(guò)程省略）。

開(kāi)關(guān)型失電延釋器動(dòng)作過(guò)程如下。

1）接通交流電源，交流電通過(guò)二極管D1-D4構(gòu)成的整流橋后變成直流電。

2）如按下啟動(dòng)按鈕QA，一方面通過(guò)停止按鈕TA、保護(hù)接點(diǎn)RJ 接觸器線圈JC 向電容C充電；因接觸器線圈是一個(gè)電感線圈，其電流逐步升高，當(dāng)電容C兩端電壓升到電源電壓最大值時(shí)，其電流最大；其后，電流逐步下降，并使續(xù)流二極管D6 導(dǎo)通。

3）DC/DC 直流變換模塊得電，輸出直流電流；當(dāng)流經(jīng)接觸器線圈JC 電流小于DC/DC 直流變換模塊輸出電流時(shí)，由直流模塊向接觸器供電。

4）再一方面，隨著接觸器線圈電流的增加，接觸器吸合，接觸器常開(kāi)觸頭閉合，此后，松開(kāi)啟動(dòng)按鈕QA，交流接觸器仍能保持吸合狀態(tài)。

5）當(dāng)按下停止按鈕TA 時(shí)，接觸器線圈失電，接觸器斷開(kāi)。

6）松開(kāi)停止按鈕TA，盡管由電容C儲(chǔ)存的電量，仍能使DC/DC 直流變換模塊工作一段時(shí)間，但因DC/DC 直流變換模塊輸出電壓遠(yuǎn)小于接觸器JC吸合電壓，接觸器也不會(huì)吸合。

7）隨著電容C的放電，當(dāng)其電壓低于DC/DC直流變換模塊維持輸出最低工作電壓時(shí)，DC/DC 直流變換模塊停止工作，流經(jīng)接觸器線圈電流降到0。

在接觸器吸合之后，如電源失電，電容C儲(chǔ)存的電壓會(huì)使DC/DC 直流變換模塊繼續(xù)工作一段時(shí)間，達(dá)到接觸器延時(shí)釋放的目的。如在接觸器未斷開(kāi)之前恢復(fù)供電，可繼續(xù)保持接觸器的吸合狀態(tài)，避免了連續(xù)生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)中斷。

本電路中，二極管D5 的作用是防止按啟動(dòng)按鈕瞬間，其高壓直流電壓輸入到DC/DC 直流變換模塊的輸出端，損壞直流模塊。

DC/DC 直流變換模塊+Eo 輸出端與接觸器（電磁鐵）JC 線圈一端通過(guò)二極管D7 聯(lián)接有微型繼電器K，且微型繼電器K 的常開(kāi)接點(diǎn)替代了接觸器常開(kāi)觸頭JC。這樣，一方面可以省略聯(lián)接接觸器常開(kāi)接點(diǎn)JC 的接線，同時(shí)，還可用于不帶接點(diǎn)的其他電磁鐵（電磁閥）中。因所有的電磁閥和其他電磁鐵裝置，在電磁鐵未吸合時(shí)，因磁路空氣間隙較長(zhǎng)，需要的吸合電流較較大；而電磁鐵吸合后，磁路空氣間隙減少，需要維持吸合的電流一般不足吸合電流的1/10。因此，也可用本裝置減少電磁鐵正常吸合電流，達(dá)到電磁鐵的啟動(dòng)和停止控制、節(jié)約電能、失電時(shí)延時(shí)釋放的目的。

因DC/DC 直流變換模塊的輸出電壓只需根據(jù)維持接觸器吸合選擇，無(wú)需考慮延遲釋放電壓，因此，比“節(jié)能型電網(wǎng)閃絡(luò)保持器”所需電流小，更加節(jié)能。

“開(kāi)關(guān)型失電延釋器”與前兩種相比，具有更好的節(jié)電效果，更小的體積，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元件多。因此，成本相對(duì)較高，適用于對(duì)運(yùn)行質(zhì)量及穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)所。

4 結(jié)論

油田的抽油機(jī)均是分散安裝，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短時(shí)失電或電壓降低時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)的中斷，而由人工恢復(fù)運(yùn)行，往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，直接影響企業(yè)的產(chǎn)能。煉油廠、化工廠等易燃易爆企業(yè)，電網(wǎng)的短時(shí)失電，不但使生產(chǎn)中斷，還會(huì)出現(xiàn)安全事故。上述三種失電延釋裝置，均具有交流接觸器失電后，延時(shí)釋放功能，對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的單位，為避免生產(chǎn)因短時(shí)失電而中斷，安裝上述裝置很有必要。

交流接觸器安裝該裝置后，其中接觸器運(yùn)行時(shí)的功率損耗小于安裝前的1/4（開(kāi)關(guān)型失電延釋器僅有1/6），不但節(jié)約了電能，還降低了接觸器的溫度，提高了接觸器的使用壽命。因電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，僅節(jié)約的電能很快就可收回改造的費(fèi)用。

交流接觸器安裝該裝置后，實(shí)現(xiàn)了無(wú)聲運(yùn)行，凈化了工作環(huán)境。