ｄｎ ｃ ｏｔｌ ｔ ｌｅ ｇ ｙａ ｃｎｏ ｏｉ ｄｓ ｎ ｕ ｎ ｒ； ｍ ｐ ａ ｉ
摘要：智能交流接触器采用智能控制系统，对接触器吸合、 吸持、 分断全过程进行动态控制。 提出智能交流接触器吸合 过程动态控制的概念， 该概念是应用智能控制系统按不同电
１ 智能交流接触器吸合过程动态分析
１ 不同合闸相角对接触器吸合动态过程的影响 ． １ 智能交流接触器是直流吸合、 直流吸持的工作 状态，本文采用 “ 、 路”结合的计算方法。大 场” “ 气隙时采用 Ａ Ｓ Ｓ有限元软件进行磁场分析与计 ＮＹ 算，小气隙时采用磁路计算数学模型，对智能交流 接触器的动态过程进行动态计算和分析。 由于智能交流接触器在吸合过程中有２ 种工作 状态， 一是强激磁存在的激磁状态，另一种是强激
不同的激磁电压， 其磁路中的磁状态不同，所 以相应的最佳合闸相角也不相同。
为时间；为电 田 源角频率哗为电 压合闸 源电 初相角；
ｋ 压系数， 为电 包括： 全桥整流的电 压系数（ 一般为 ０ 与工作电压系数（ ． ） ９ 线圈工作电压范围为：７％ ５ ￣
１５ 。 １％）
１ 不同强激磁控制方案对接触器吸合动态过程 ． ２
Ｋ Ｙ ＷＯ Ｄ ：Ｉ ｌｇｎ Ａ ｃｎ ｔ ；ｃ ｓ ｇ ｃｕ ｅ Ｅ Ｒ Ｓ ｎ ｌｅ ｅ ｔｉ ｉ Ｃ ｏｔ ｏ ｌ ｉ ｏ ； ｃ ａ ｒ ｏｎ ｓ ｒ
提高接触器整体性能 指标的 重要手段［ 。 ｌ 一 ］ ２
动静铁心之间在闭合瞬间的撞击是造成接触 器触头弹跳的主要原因。 在不同激磁电压下， 通过 动态程序控制， 可以改变智能交流接触器在吸合过 程中的强激磁施加方式，由此改变接触器在闭合过 程中的铁心运动速度，实现铁心的 “ 软着陆” ，大 幅度减少铁心撞击且消除触头弹跳。
ｃｕｓ ｈｓ ｅｎ ｉ ａ ｄ山 ｃｎａｔｗ ａ ｈｓ ｅ ｒｄｃｄ ｏ ｅ ａ ｂｅ ｅ而ｎｌ ， ｅ ｏｔ ｓ ｅ ａ ｂｅ ｅｕ ｅ， ｒ ｌ ｅ ｃ ｒ ｎ
了以单片机为核心的智能控制系统， 实现接触器吸 合、吸持、分断全过程的动态优化控制。 智能交流接触器采用的是直流起动、 直流吸持 的工作状态，在吸合过程中通过全波整流电路将 交流电源变为脉动的直流电源，提供接触器吸合 磁势，使接触器完成吸合工作。其吸合动态过程 直接影响接触器闭合时的铁心撞击与触头弹跳， 而 铁心撞击与触头弹跳是影响接触器电寿命和机械 寿命的重要因素， 特别是对使用于 Ａ ３ Ｃ 类别的接触 器来说， 其闭合过程触头必须承担６ 倍的额定电流， 接触器的吸合过程是造成触头侵蚀的重要原因。 因 此，对接触器的吸合动态过程进行分析、研究，是
ｄｉ 半一ｕｉ（ 初卜ｉ＋Ｕ。 “ ｓ 砚＋ ｒ ｝ｎ ｍ ｄｙ ｄｘ 一ｄｒ 一ｄｒ ＝ 一 ｘ Ｆ乓
机 （） １Fra bibliotekｄｔ ｄｙ ｄｘ 一ｄｒ
一ｒ ｏ ｉ＋Ｕ
一ｄｒ ＿ 一 ｘ Ｆ 乓
（） ２
式中：班 磁路中 为 磁链； 为 Ｖ 铁心运动速度；氏 为 电 压幅 源电 值；Ｕ为吸持电 为直流６ Ｏ 压（ Ｖ或Ｓ ； ） Ｖ １ 线圈电 ｒ 为 流； 为线圈电 Ｆ 为电 力； 阻； ｘ 磁吸 乃
的影响
式（ 为强激磁工作状态的动态方程， ２ ） １ 式（ 为直 ）
流吸持情况的动态方程。 采用数值解法， 进行动态
计算。 间 量 ｔ 散 用四 Ｒｎｅ ｔ 将时 变 离 化， 阶 ｕｇ Ｋａ 一 ｕ 法求 变量１Ｆ是 ， ， 及乃 解。 ， 在Ｕ ｒｍ以 都是给 ｘ 定 条件下弹ｘ 函 求解实 在已 系统 的 数。 质是 知磁 磁链 诃口 衔铁位 给定 移ｘ 条件下， 求电 和吸 的 反 流１ 力 ｘ Ｆ的问 ３ 。 题［ 一 １ ５
第２ 卷 第 １ 期 ７ ８
２０ 年 ６月 ０ ７
中 国 电 机 工 程 学 报
Ｐｏ比ｄｎｓ ｆ ｅ Ｓ Ｅ ｒｃ ｉ ｏ ｔ Ｃ Ｅ ｇ ｈ
从〕２ ｏ１ Ｊ ７Ｎ ．８ ｎ ２ ０ １ ． ｕ ０７
Ｏ ０ ７Ｃ ｎＳ ｃ ｒ ｌ ．ｎ ． ２ ０ ｈ ．ｏ． Ｅｅ Ｅ ｇ ｉ ｏ ｆ ｃ
源电 激磁电 调节控制参数， 合闸 压（ 压） 如： 相位角、 合过 吸 程强激磁的 接通和断开时间等， 此改变铁心在吸合过程中 由
的运动速度， 减少铁心撞击， 消除接触器的主触头在吸合过 程中一、 二次弹跳， 从而减少触头磨损， 提高各项性能指标。 在大量实验和动态计算的基础上， 进行动态优化设计， 得出
文章编号： ２８ ０３２ ７ １ ００一 ０５一 １（ ）８ １８ ６ ８ ） Ｘ （ 一 ０
中图分类号：Ｔ ７２ Ｍ５
文献标识码：Ａ
学科分类号： ７４ ４ ０ ０
智能交流接触器动态吸合过程研究
许志红，张培铭
（ 福州大学电气工程与自 动化学院， 福建省 福州市 ３ ０２ ０ ５ ）
ｅ ｅｃ ｎ ｙａ ｉＣｏ ｎ ｏｒ ｆｎｅｉ 址Ａ ｏｔ ｏ Ｒ ｓ ｒ ｏ Ｄ ｎｍ ｃ ｌ ｉ Ｃ ｕｓｏＩｔｌｅ ＣＣ ｎａｔ ａｈ ｓｇ ｅ ｌ ｇ ｃｒ
由计算可知，对于一定尺寸参数的电磁机构， 当合闸相角不相同时， 其吸合过程中电磁机构的起 动电流将有很大区别。现将合闸相角为 ０、３ 和 ０ ６“ ０时起动电流计算波形示于图 １ 。 对应不同合闸相角， 磁路中的磁链、电磁机构 的吸力、 衔铁的运动速度、铁心位移等参量随时间 变化规律均不相同， 并直接影响吸合过程中触头的 弹跳与铁心撞击。 在某些相角下，可能出现一次不
势。 强激磁磁势由交流电源整流以后的脉动直流电
第 １期 ８
许志红等： 智能交流接触器动态吸合过程研究
源产生，保持磁势是一个稳定的直流低电压磁势。 电路的动态方程组如下。
合闸现象，严重影响接触器工作的可靠性；而在另
一些相角下， 虽然能够可靠合闸， 但是闭 合速度过
大，直接影响接触器铁心撞击及触头弹跳情况，即
满意设计结果。
关键词： 智能交流接触器； 吸合过程； 动态控制； 优化设计
０ 引言
智能交流接触器是一种新型控制电 器， 其采用
基金项目 福建省科技厅重点 （ ６０２ 。 ： 项目 ｏ Ｈ０５ ２ ）
磁关断的 运动状态。 所以， 在吸合过程中有２ 种电 压同时施加在接触器的线圈上， 产生相应的激磁磁
头弹跳， 控制过程见图３ 。图中， ｌ ｔ 为合闸时刻（ 选 定的合闸相角） 为强激磁回路导通的时间，几 ，赴 为 关断强激磁的时间，粼为重新触发强激磁回路的时
间，然后，再次关断强激磁控制回路，使接触器铁
１ １
：
艺 ｎ
闭合后， 将强激磁关断，只留下吸持电压维持接触 器正常工作。由于确定接触器完全吸合以后，才关 断强激磁信号， 所以随着铁心行程的增大、 速度的 增加， 难以大幅度减少动静铁心之间的碰撞和消除 在吸合过程中动静触头之间的弹跳。 如果改变强激磁控制方案， 实现强激磁的分阶 段控制，可以进一步减轻铁心之间的碰撞， 减少触
为电磁系统反力；ｍ 为电磁系统运动部分质量；ｔ
直接影响到机械寿命与电寿命。 采用单片机控制系 统可以方便实现选相合闸控制， 使接触器在可靠合 闸的基础上，减小铁心撞击、消除触头弹跳，减少 接触器吸合过程的触头磨损，提高寿命指标。 按照国家标准 Ｇ １０ 一２ ３规定，交流接 Ｂ ４４ ０ ８ 触器操作电磁机构应在 ８％ ５ 额定电压下可靠吸合。 一般工厂为了保证接触器在低电压下能够可靠工 作，把电磁机构的最低吸合电压设计在 ７％ ％ ０ 刃５ 额定电压。结构尺寸相同的电磁机构，电源电压变 化时， 磁路中的磁链和磁通将随之变化，由此导致 电磁吸力发生相应变化。在其他条件不变的情况， 激磁电压直接影响电磁吸力。
刀Ａ
为了达到减少动静铁心在闭合瞬间的撞击速 度， 消除触头弹跳的目的， 智能交流接触器吸合过程 动态控制概念的内容之一为通过以单片机为核心的 智能控制系统，调节强激磁控制元件导通和截止时 间， 从而改变吸合过程， 实现不同的强激磁控制方案。
图２ 为强激磁不分段控制方案。 图中ｔ ｌ 为单片 机系统检测到采样电压零点以后延时的时间（ 处 ｔ ， 即 合闸相角） 趁 ， 为强激磁时间。 在确定接触器可靠
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