靳麗娟 金玉成

【摘 要】直流接觸器廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、地鐵、化工等部門的直流控制電路，其適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)啻笕萘靠刂齐娐分械碾娖髟?，主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)。在采用直流電路控制高功率接觸器啟動(dòng)的工況下，過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)導(dǎo)致控制繼電器工作故障，本文通過(guò)對(duì)西門子接觸器的控制回路改進(jìn)，在不增加硬件成本的情況下，成功解決了控制問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】直流控制 接觸器 控制回路

1 背景

各個(gè)國(guó)家的電力控制系統(tǒng)對(duì)電源級(jí)別的要求不盡相同，在筆者最近參與的一個(gè)出口設(shè)備項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，合同規(guī)定的控制系統(tǒng)電壓為直流110V，需要通過(guò)PLC控制繼電器啟動(dòng)某個(gè)供電為400VAC，功率為110KW的電機(jī)運(yùn)行。

2 初步設(shè)計(jì)

首先根據(jù)該項(xiàng)目的系統(tǒng)要求通過(guò)PLC的組態(tài)編程，在滿足啟動(dòng)條件時(shí)導(dǎo)通啟動(dòng)繼電器的線圈，啟動(dòng)繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)交流接觸器的啟動(dòng)線圈，對(duì)接觸器控制，從而完成對(duì)受控電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)控制，這是一種經(jīng)典的電機(jī)啟動(dòng)方式。

因該合同規(guī)定了對(duì)電氣元件的廠家的指定，我們選用了西門子3TF系列的接觸器。根據(jù)選型手冊(cè)，選擇接觸器的型號(hào)為3TF5322-1XF4，由樣本得知，該接觸器工作電壓110VDC，可控電機(jī)功率為110KW，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 問(wèn)題提出

通過(guò)在選型樣本中查表可知該型號(hào)接觸器的保持功率消耗為11W，但吸合功率卻高達(dá)876W，這樣通過(guò)計(jì)算可知吸合瞬間的控制回路沖擊電流為：

I=876W/110V≈8A

而常規(guī)控制繼電器的觸點(diǎn)最大容量?jī)H為7A，如此高的電流會(huì)對(duì)控制繼電器的觸點(diǎn)造成損害，甚至引起繼電器觸點(diǎn)粘連導(dǎo)致整個(gè)控制系統(tǒng)故障，造成嚴(yán)重后果。

為此，我們深入的研究了西門子接觸器的工作原理，圖1為選型樣本中的3TF5322-1XF4的工作接線原理圖。圖中可見KM01有適用于不同工況的吸合線圈和保持線圈，其中觸點(diǎn)95/96為接觸器啟動(dòng)斷開型輔助觸點(diǎn)，另外該接觸器附帶了一件輔助控制接觸器KM02用于完成KM01的啟動(dòng)控制。

圖1 接觸器工作接線原理圖

在接觸器吸合階段，當(dāng)外部控制觸點(diǎn)閉合（本項(xiàng)目中為繼電器輸出觸點(diǎn)）時(shí)，接觸器A1接通控制電源正極，此時(shí)外部輔助控制接觸器KM02帶電閉合。吸合線圈的負(fù)端通過(guò)B2點(diǎn)繞經(jīng)輔助控制接觸器KM02的閉合觸點(diǎn)與控制電源負(fù)極相連，吸合線圈投入工作。同時(shí)保持線圈也投入工作。

當(dāng)KM01啟動(dòng)完成后，輔助觸點(diǎn)95與96斷開， KM02失電，吸合接觸器的路被斷開，吸合線圈退出工作，此時(shí)僅保持線圈在工作，接觸器進(jìn)入低功率的保持階段。

4 解決方案

經(jīng)過(guò)摸索，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種全新的控制接線方式，如圖2所示。在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中，由啟動(dòng)繼電器K01同時(shí)控制功率較低的吸合線圈和輔助控制接觸器KM02。

圖2 改進(jìn)的控制接線原理圖

當(dāng)收到啟動(dòng)命令時(shí)，控制繼電器觸點(diǎn)閉合，此時(shí)輔助控制接觸器KM02帶電閉合。吸合線圈的負(fù)端通過(guò)B2點(diǎn)繞經(jīng)輔助控制接觸器KM02的閉合觸點(diǎn)，經(jīng)觸點(diǎn)95與控制電源負(fù)極相連，吸合線圈工作，與此同時(shí)保持線圈也投入工作。

當(dāng)吸合完成后輔助觸點(diǎn)95與96斷開，輔助控制接觸器KM02失電，吸合接觸器的回路被斷開，吸合線圈退出工作，此時(shí)僅保持線圈在工作，接觸器進(jìn)入低功率的保持階段。

由此發(fā)現(xiàn)，采用這種控制方式實(shí)現(xiàn)了與原設(shè)計(jì)方案同樣的控制效果，在不增加硬件成本的情況下，成功解決了控制繼電器操作回路中啟動(dòng)電流過(guò)大的問(wèn)題，推進(jìn)了項(xiàng)目的執(zhí)行。

5 結(jié)語(yǔ)

電氣元件控制回路的安全性和經(jīng)濟(jì)性是設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo)，希望本案例能對(duì)廣大設(shè)計(jì)人員及產(chǎn)品制造廠家予以啟發(fā)，完善項(xiàng)目設(shè)計(jì)和控制控制產(chǎn)品的研發(fā)制造。

參考文獻(xiàn)：

[1]西門子低壓控制產(chǎn)品目錄.2013（1）.