抗晃電智能交流接觸器設(shè)計(jì)

摘要: 設(shè)計(jì)并完成了以開(kāi)關(guān)電源為基礎(chǔ)、單片機(jī)為核心，并且?guī)в泻髠潆娫聪到y(tǒng)的抗晃電智能交流接觸器控制模塊。通過(guò)智能控制模塊實(shí)現(xiàn)接觸器動(dòng)態(tài)過(guò)程控制，形成壽命高、可靠性強(qiáng)的新型電磁式智能接觸器產(chǎn)品，可以廣泛應(yīng)用在石化、鋼鐵、礦山等對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)要求比較高的企業(yè)中。

　　0 引言

　　晃電作為一種特殊的故障，危害很大，特別是對(duì)連續(xù)運(yùn)行的企業(yè)。目前抗晃電的方法可歸結(jié)為如下4 類(lèi):

　　(1) 應(yīng)用斷電延時(shí)繼電器、電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)器。

　　通過(guò)時(shí)序關(guān)系，使接觸器的主觸頭在晃電結(jié)束后重新吸合( 晃電期間斷開(kāi))，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)。

　　這種抗晃電方法的特點(diǎn)是在晃電發(fā)生期間主觸頭斷開(kāi)，電壓恢復(fù)后電動(dòng)機(jī)重起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)重起動(dòng)產(chǎn)生的沖擊電流大，控制回路原理復(fù)雜，而且電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)器的成本很高。

　　(2) 采用儲(chǔ)能延時(shí)元件對(duì)接觸器的線(xiàn)圈在晃電期間繼續(xù)提供能量，保證主觸頭的吸合。這種抗晃電方式有選型不靈活、選擇范圍小、增加了控制線(xiàn)路的復(fù)雜程度等缺點(diǎn)。

　　(3) 延時(shí)鎖扣頭裝置，在接觸器吸合后線(xiàn)圈轉(zhuǎn)入省電模式，靠鎖扣頭鎖扣作用保持主觸頭的接通狀態(tài)。晃電發(fā)生時(shí)，接觸器主觸頭不斷開(kāi)，在進(jìn)行正常的停機(jī)操作后主觸頭才斷開(kāi)。但這種鎖扣頭只能與專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的特殊接觸器配合使用，并且在斷電的情況下由鎖扣頭鎖定的主觸頭斷開(kāi)需要獨(dú)立的電源。對(duì)于> 170 A 的接觸器，并沒(méi)有與之配套的鎖扣裝置。

　　(4) 采用雙電源供電方式，成本高、線(xiàn)路復(fù)雜。目前市面上出現(xiàn)了少量的抗晃電交流接觸器產(chǎn)品，但是價(jià)格居高，同等容量的抗晃電交流接觸器是原交流接觸器產(chǎn)品價(jià)格的5 倍左右。

　　因此，本文研發(fā)了新型抗晃電智能交流接觸器產(chǎn)品，該抗晃電智能交流接觸器采用接觸器本體和智能控制模塊的結(jié)構(gòu)。智能控制模塊具有體積緊湊小巧、控制精確、通用性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)，通過(guò)對(duì)接觸器的起動(dòng)、分?jǐn)噙^(guò)程進(jìn)行智能控制，大幅度提高了接觸器的機(jī)械壽命和電壽命，配合不同的接觸器本體，可形成系列抗晃電智能交流接觸器產(chǎn)品，具有較高的性?xún)r(jià)比。

　　1 工作原理

　　抗晃電智能交流接觸器除了具有智能交流接觸器的功能外，還具有抗晃電、遠(yuǎn)程控制等功能，其控制原理如圖1 所示。

圖1 抗晃電智能交流接觸器的硬件框圖。

　　通過(guò)采樣電路對(duì)電源電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)采樣電壓高于0. 7 Ue( Ue為額定電壓值) 且小于1. 15Ue時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給隔離回路1，強(qiáng)激磁起動(dòng)回路接通，接觸器高電壓起動(dòng)。單片機(jī)給隔離回路2 發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，低壓保持回路接通，接觸器低電壓保持，然后驅(qū)動(dòng)回路1 斷開(kāi)，退出運(yùn)行。

　　當(dāng)采樣電壓低于0. 6 Ue時(shí)，視為晃電故障發(fā)生，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給隔離回路3 和隔離回路2，先后打開(kāi)抗晃電保持回路和分?jǐn)嗟蛪罕３只芈罚扇詣?dòng)后備電源系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)和線(xiàn)圈供電，使接觸器保持吸合狀態(tài)，此時(shí)采樣回路繼續(xù)對(duì)電源電壓進(jìn)行采樣，若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，晃電結(jié)束，電壓恢復(fù)正常，則單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給隔離回路2 和隔離回路3，先后打開(kāi)低壓保持回路和分?jǐn)嗫够坞姳３只芈?，恢?fù)接觸器的正常保持狀態(tài)，若經(jīng)N ms(N 可調(diào))電壓仍未恢復(fù)，則單片機(jī)發(fā)出信號(hào)給隔離回路3，斷開(kāi)抗晃電保持回路，接觸器分?jǐn)唷?/p>

　　若電源正常時(shí)手動(dòng)分?jǐn)嘟佑|器，則正常分?jǐn)鄼z測(cè)電路會(huì)檢測(cè)到手動(dòng)分?jǐn)嘈盘?hào)，此時(shí)單片機(jī)屏蔽抗晃電程序，使接觸器立即分?jǐn)唷?/p>

　　全自動(dòng)后備電源系統(tǒng)由鎳氫充電電池和全自動(dòng)充電電路組成，當(dāng)抗晃電模塊工作時(shí)，充電回路檢測(cè)電池的電壓值，當(dāng)電壓值低于設(shè)定最小值時(shí)，充電回路開(kāi)始對(duì)電池充電，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定最大值時(shí)，停止對(duì)電池充電，并繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)電池電壓值。電源正常時(shí)，可通過(guò)抗晃電時(shí)間調(diào)整電路對(duì)抗晃電時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，并顯示在兩位八段數(shù)碼管上，單片機(jī)自動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)定的時(shí)間，下次啟動(dòng)時(shí)，默認(rèn)加載上次設(shè)定值，時(shí)間調(diào)整范圍和調(diào)整梯度可根據(jù)用戶(hù)要求設(shè)置，當(dāng)抗晃電時(shí)間調(diào)到0 時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉抗晃電功能，作為普通智能接觸器使用。

　　該智能模塊可工作在獨(dú)立和遠(yuǎn)程兩種模式。

　　獨(dú)立工作模式時(shí)，不具備通信功能，遠(yuǎn)程工作模式時(shí)，可以與上位機(jī)雙向通信。上位機(jī)可對(duì)智能控制模塊的接通、分?jǐn)嗉翱够坞姇r(shí)間進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)整，下位機(jī)可以將當(dāng)前接觸器的狀態(tài)、抗晃電時(shí)間、有無(wú)晃電發(fā)生等信號(hào)傳給上位機(jī)。