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浅谈变频器专用接触器的设计思路

发表于:2019-07-12 10:53 作者:新闻小编 来源:新闻小编

1 引言

  接触器是变频器控制中的常用电器元件,主要用于切换缓冲电阻及接通和分断电路。接触器的选用正确与否,直接影响到变频器的工作质量和电气设备的运行状况,继而影响到整个装置的正常生产和安全稳定。认真对待接触器的有关问题,对于提高变频器的整机运行水平和产品质量水平很有现实意义。

2 目前变频器行业在接触器使用方面存在的问题

  目前我国大功率变频器上使用的用来切换缓冲电阻的元件,有三种方案:单极直流接触器、三相交流接触器、晶闸管。

  2.1单极直流接触器的绝缘电压为仅为60v,存在安全规范问题

  目前在国产变频器上使用的单极直流接触器,其主要用于控制dc48v的直流电源,在通信电源,电动叉车等设备上被广泛使用,但其绝缘电压为仅有60v。

  我们知道,380v的变频器整流后,在直流母线上的电压为直流514v,对接触器的绝缘电压要求应为直流690v。690v的变频器整流后的电压为直流930v,对接触器的绝缘电压要求应为直流1500v。

  为了解决绝缘不够的问题,有些变频器生产企业采用悬空的办法安装该产品。这样虽然避免了该产品与变频器外壳直接接触,变频器在关上门正常运行时没有安全问题,但对日后变频器的带电检修和调试留下了安全隐患。还有一部分变频器生产厂,将这种产品直接安装在机壳上,给变频器留下了更为严重的安全隐患。

  由于这种接触器不是针对变频器设计的,虽然它非常接近符合变频器对接触器的要求,但如果使用这种绝缘电压为仅有60v的单极直流接触器,会使变频器存在致命缺陷。

  另外这种单极直流接触器的操作电压为直流,线圈启动电流为5a左右,对开关电源有冲击。

  2.2三极交流接触器,不防尘、成本高

  如采用三极交流接触器,须用母排将三极主触头进行并联,增加了成本。交流接触器不防尘,在粉尘较多的环境下易出故障。因触头的三个极在吸合或释放时均存在不同步误差,故在吸合或释放的瞬间实际上只有单个触头在接通主电流,超过了单个触头的接通能力,一但一极触头出现故障,如触头融化、粘连等,就会发生雪崩效应,接触器的寿命也就会大大降低。为了满足接触器的使用寿命,一般采用在选型时加大接触器容量,但增加了成本。

  额定工作电压380v的交流接触器主要用途为控制交流电机,其特性符合对交流电机控制的要求,但不能完全符合变频器的特点。

  2.3晶闸管,非主流

  晶闸管有发热情况,需配散热器,易烧毁。通过程序控制,系统复杂。

3 变频器专用接触器的设计思路

  变频器到底需要什么样的接触器?答案是:

  (1)能满足变频器的绝缘要求,提高变频器的安全性

  针对变频器的绝缘特点,接触器外壳采用增强阻燃尼龙66,绝缘电压为直流1500v,工频耐压3500v。消除安全隐患,产品可直接安装在机壳上,提高变频器的安全性。

  (2)单极直流

  由于接触器在直流母线上工作,切换一个缓冲电阻,只需一极。故设计为单极直流。根据18.5kw以上功率的变频器使用缓冲电路接触器的特点,接触器的电流规格应为50a、100a、200a、265、400a、600a、800a等。

  (3)耐高温、防尘

  低压变频器的功率元件为igbt,在工作时要产生热量,为了散热要在变频器壳体上装风扇用来散热,这就导致变频器内部的防尘性能大大降低。也就是安装在变频器内部的接触器是在温度较高,粉尘较多的环境下工作。为了解决这些问题,接触器的线圈采用耐180℃高温的漆包线绕制,触头系统和磁系统均应封闭在壳体内。

  (4)满足各种规格的控制电压

  变频器中的接触器,控制电压分为直流和交流两种流派。直流控制以dc24v为主,主要理由是他们认为直流24v散热风扇性能比较稳定,故接触器也采用直流24v,可以和风扇共用一个开关电源。

  交流控制以ac220v和380v为主。交流220v需通过控制变压器,虽提高了接触器的可靠性,但也增加了成本,而交流380v则无需控制变压器。

  关于控制电压可以说是见仁见智,直流24v,ac220v和380v都是可以的。

  (5)安装方式符合目前变频器的规范

  目前三相交流接触器在变频器上使用的品牌很多,较难有一个适合行业的外形及安装尺寸,但在设计时可考虑螺钉和卡规两种安装方式。

  单极直流接触器的生产厂家不多,且产品安装尺寸比较统一。故在设计时外形和安装尺寸与现有产品保持一致,变频器厂家无需任何改动就可直接使用。

4 几种方案的分析对比

  几种方案的分析对比如附表所示。

5 结束语

  综上所述,绝缘电压高,单极直流,耐高温,防尘,线圈启动电流小,维持功耗低,安装方便等特点是变频器对接触器的要求。

  思路决定出路,有了先进正确的设计理念,必然可以产生领先的产品。变频器专用触器的性能完善,其安全性、可靠性、先进性均非常卓越,填补了市场空白,并可以有效的降低变频器行业的生产成本和运行成本,提高变频器的安全性和可靠性,将成为变频器缓冲接触器的发展趋势。

  变频器在我国发展的30多年间,经历了认知阶段、组装阶段和生产制造阶段,目前国内已有进口、国产变频器厂家近200家。国内品牌已逐步具备和进口品牌抗衡的能力,变频器专用接触器的诞生,必将为国内品牌在激烈的竞争中助一臂之力。

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