大容量交流接触器节电方法研究

【摘 要】目前我矿的交流接触器在常规使用中，由于运行时工作电流大，总功耗的90%以上损失在磁滞、涡流及短路环上，并且启动时不稳定、振动大、噪音大，易使触头产生电弧，维修量也很大，本文结合实际我矿的实际情况，提出大容量交流接触器节电新法。

【关键词】交流接触器 大容量 节电

一、提出背景

目前我矿地面大型电气设备控制中仍采用传统的交流接触器，由于超过400A以上的真空接触器价格昂贵一时还不能取代价格便宜、控制方便的交流接触器。交流接触器在常规使用中，工作电流大，电能效率极低，总功耗的90%以上的电能损失在磁滞、涡流及短路环上，并且启动时不稳定，振动大，噪音大，维修量也很大，易使触头产生电弧，时间一长容易被烧蚀，随之导致断相运行而烧毁电气设备，存在着重大的电气设备隐患。

二、研究过程及主要内容

（一）交流接触器产生磁场原理

由于铁磁物质中的磁微粒极性排列是很紊乱的，要使它成为磁体就给个外加磁场进行充磁。铁磁物质充磁后有剩磁，视铁磁物质或处理方法不同，而剩磁强弱也不同。

（二）接触器在交流电中的情况

在交流电中，电压波形为正弦波，在铁磁芯中每次半波充磁后均有剩磁，但在另一个反向半波充磁时要消耗相当一部分能量来拨反为正。正是由于这种交替的正反向充磁，使许多能量损失在正反向充磁上，加上磁滞、涡流及短路环等损失，所以耗电多，效率极低。

（三）接触器在直流电中的情况

直流电中，由于不存在反向充磁，也没有磁滞、涡流及短路环等损失，而且吸合后铁芯的间隙极小产生吸力很大，因此，只需要微小的功率即可维持吸合，并且由于线圈的电流很小大大延长了接触器的使用寿命。

根据上面介绍的交流接触器原理和在不同的电源下的情况，利用交流接触器在直流电中不存在反向充磁的原理，并且利用电容在交流电路中的容抗作用，成功的改制出可节约90%以上电能的交流接触器，使用效果非常好。它的特点是：

1.微耗、无噪、维修量少，吸合性能好。

2.温升低，完全避免了原交流线圈因发热引起的损坏。

3.成本低、配装原件少、易改，吸合电压范围宽。

4.使用安全、控制方便、节能效率高、使用寿命长，各种性能都很理想。

（四）现介绍二种控制方法

1.大电流启动小电流维持

交流接触器在交流电路中的电流 其中XL是感抗即：它与频率、电感量成正比。供电改用直流供电，由于频率为0所以感抗也为0，交流接触器原线圈直流电阻比效小，电流直接加到线圈上会造成电流过大。所以采用串联限流电阻减少启动电流，并利用交流接触器的辅助接点分断接入电容的方法来实现交流接触器的维持。从而达到交流接触器节电的目的。

2.半波启动全波小电流维持

第一种方法使用于200A以下的交流接触器，由于大功率交流接触器线圈电阻比效小，启动时电流很大，限流电阻必须采用大功率的，这样改造就会造成困难。下面介绍采用三项整流桥半波降压起动的一种方法，如图所示

在交流接触器通电瞬间，电流通过整流桥的负极到正极给交流接触器线圈半波供电，吸合后通过行程开关触点串联电容以达到节能维持的目的。优点是三组二极管并联使用可大大增加电流的通过能力，并且不易损坏整流桥，由于启动时采用半波整流方式线圈的端电压就会降低（U1=0.45 * U），所以启动电流比较平稳。

这二种控制电路都是采用串联电容方法，利用电容通交流阻直流特性，在交流电路产生的容抗，由于电容是一种储能元件，它在电路中不消耗电能只是起到能量的转换作用，所以利用串联电容维持交流接触器吸合状态达到节电的目的。第一种电路只需要一组接点，另一种就需要多组接点配合。

三、效果效益分析

经过改进后，线圈功耗降至原来的10%以下，功耗甚微，就一个交流接触器节约的电能可供30个家庭一年的电能。线圈不会在运动中因过流和过热而烧毁。运行时无噪声（交流嗡嗡声），无振动，可大大提高吸合性能，触头不易产生电弧，延长触头的使用寿命，实现节材降耗，经济效益可观。

国务院早在1981年56号文的节电指令第2号文中就指令要实施交流接触器节电措施。而目前全国交流接触器耗电超过100亿度，其中90%以上是白白浪费的无用功，并且还是引起故障的发热功。近年来集团公司也很重视节能减排工作，若用高效的交流接触器节电装置可节约95%～98%的有功功率和视在功率，即可节约95亿度的电能。