新颖的交流接触器无声节电实用电路

摘要：通过分析交流接触器使用存在的不足之处，提出了采用新型半导体等元件设计成本较低、安装使用方便、新颖的无声节电实用电路，在煤矿推广应用制成的一体化节电线圈，对煤矿节电降噪具有显著的效果。

关键词：交流接触器 电路 无声节电

1、前言

交流接触器是利用电磁吸力及弹簧反作用力配合动作，而使触头闭合与断开的一种电器，主要由电磁铁、触头（包括接在主电路中的主触头和接在控制电路中的辅助触头）和灭弧装置等三部份组成，常用的交流接触器主要有CJ10、CJ12两种系列，这两种系列都存在着消耗大量的电能，产生较大的噪声。交流接触器的节电一直是电器技术研究的重要课题之一，市场相继推出了各种交流接触器无声节电器，其基本原理是：将交流接触器原设计的交流操作改为高压吸合，低压直流吸持，降低铁心和短路环的损耗功率，达到节电降噪的目的。本人在深入研究了现有各种交流接触器无声节电器和节电线圈基本原理基础上，提出采用新型敏感器件实现接触器状态切换控制，利用功率半导体器件作状态切换开关，从根本上克服了有触点开关的弊病。此技术可靠，结构简单，成本低廉，可制成一体化节电线圈，安装时不增加任何接线，使用维修方便。

2、电路设计思路

图（1）是该设计的电路示意图，图中K1是交流接触器直流电磁线圈，主要由敏感器件、控制环节、切换电路及整流器组成，其中的关键是敏感器件和切换电器中的功率半导体器件

敏感器件是采用半导体正温度系数热敏电阻。正温度系数热敏电阻（PTC）在常温环境下具有较小的电阻值，当通一定电流时，其电阻值迅速增大。利用此特性，控制交流接触器电磁线圈的供电，使其在通电初具有较大的电流，保证接触器衔铁的吸合，随着热敏电阻阻值的迅速增大，控制直流电磁线圈的电流减小，最后稳定在吸持状态。切换电路中关键器件是功率半导体器件（晶体闸流管、大功率晶体管等），利用其开关特性代替有触头开关，实现电流切换；同时也可利用其电流控制作用，控制交流接触器电磁线圈的吸持电流。整流器由半导体整流二极管组成。

3、实用节电线圈

电路图如图（2）所示，K1是接触直流电磁线圈。切换元件R1是正温度系数半导体热能电阻（PTC），VT2为触发二极管，VT1为晶闸管。

工作原理如下：当交流接触器通电工作时，在L1、L2两端接通交流工作电源，初始电流经热敏电阻R1触发二极管VT2为晶闸管VT1的控制极提供一导通信号。由于正温度系数半导体热敏电阻R1的电阻初始值很小，所以触发电流使晶闸管VT1全导通，经整流器UR整流，直流电磁线圈K1上得到高电压直流电，从而使接触器迅速吸合。由于热敏电阻R1的阻值随着其中电流的通过而迅速增大，使晶闸管VT1的导通角迅速减小，经晶闸管VT1的电流减小，于是通过整流器UR整流到电磁线圈K1的电流仅能够维持交流接触器的吸合，达到节电降噪的目的。电阻R2、R3及电容C2用于改善晶闸管VT1的小导通时的导通特性，确保为电磁线圈提供合适的吸持电流。

根据交流接触器电压和容量的不同选用不同型号热敏电阻、晶闸管等器件，可制成节电线圈。如电路中R1选用小电流控制用热敏电阻MZ61，R2、R3分别选用阻值为47kΩ和100kΩ的电阻，电容C1、C2都选用为0.1μF/160V，晶闸管VT1选用KS5/6型，触发二极管VT2选用2CTS型，整流器UR选用4007×4型，以上这些参数制成的节电线圈适用于CJ10、CJ12两种系列（100~250A）左右的交流接触器。

4、实际应用情况

根据上述的控制原理和选用选了电子元件，本人制作了3套一体化节电线圈，并投入到4L-20/8空压机控制电路中试运行，控制交流接触器的型号为CJ12-250A。经过半年的试运行，交流接触器无发生因使用一体化节电线圈发生故障，一体化节电线圈也无发生过故障等，可见一体化节电线圈制作和应用是可行的。空压机控制电路应用了一体化节电线圈后大大地减少接触器吸合噪声，同时也有效降低了原有的吸合线圈等电能损耗，经过电能表的计量对比，使用一体化节电线圈后约可节约电能达0.3~0.4kWh/h，节电效果明显，现我矿已制作了各类的一体化节电线圈投入应用。

5、应用电路注意事项

经应用得知，在交流接触器能正常工作的条件下，更换应用实用电路制成的一体化无声节电线圈时，应注意以下几点：（1）提供电源电压不能太低，线圈技术参数与使用条件应相符，否则电磁铁吸不上或吸不到底；（2）电源电压不能太低或太高，容易造成线圈过热或烧损；（3）实用电路电子器件选择应与交流接触器的工作电流相匹配，操作频率不应过高，否则会造成触头过热和电子元件烧损。

6、结束语

根据以上原理和思路，可以设计出多种交流接触器无声节电控制电路，制成的一体化节电线圈可以在煤矿得到广泛的应用，其优点主要有：（1）控制切换分别采用热敏电阻和功率半导体器件，彻底消除了有触点开关的弊病，提高了安全可靠性，延长了使用寿命。（2）利用功率半导体器件可控电流的作用，提供低压吸持电流，进一步降低了电路损耗，节电效果明显。（3）易于推广，成本较低，安装使用方便。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。