交流接触器电磁系统节能技术研究

何海帆+郭德权+王世鹏

摘 要：在电力系统中，由交流接触器负责分配的电能占据了一定的比例。在这个过程中，交流接触器电磁系统本身的能耗会从一定程度上降低电力系统中电能的利用率。针对这种情况，有必要将节能技术应用在交流接触器的电磁系统中，使得该系统能够更好地提供电能分配、控制等功能。本文从交流接触器的交流工作特性入手，对交流接触器电磁系统节能技术进行分析和研究。

关键词：交流接触器；电磁系统；节能技术

前言：结合我国实际状况可知，随着电能生产主要来源——煤炭资源储量的不断减少，能耗控制逐渐成为各行各业面临的一种共性问题。交流接触器作为一种重要的低压控制电器，降低其电磁系统消耗的电能具有一定的现实意义。对此，可以在充分分析现有可用节能装置的基础上，将可行的交流接触器电磁系统节能技术的方案确定出来。

一、交流接触器电磁系统的交流工作特性

在交流操作状态下，交流接触器电磁系统的工作特性主要包含以下几种：

（一）电磁系统电磁吸力变化频率与激励频率关系特性

在运行状态下，交流接触器电磁系统中电磁吸力的变化频率为激励频率参数的2倍。这种特性是引发交流接触器电磁系统能耗的原因之一。

（二）低起动时间特性

通过对交流接触器运行过程的检测可以发現，该设备起动过程的持续时间大多在20-80ms时间段内。在实际工作中，交流接触器多处于吸合保持状态。因此，交流接触器电磁系统的能耗也主要发生在吸合状态中。

（三）高激磁功率特性

就交流接触器而言，高激磁功率参数是引发交流接触器电磁系统衔铁产生电磁吸力的基础。而就吸合操作而言，其激磁功率的数量级为10-2mm[1]。这种鲜明的差距为节能技术在交流接触器电磁系统中的应用奠定了基础。

二、交流接触器电磁系统节能技术

这里主要从以下几方面入手，对交流接触器电磁系统节能技术进行分析：

（一）既有节能装置

就我国目前情况而言，可被应用于交流接触器电磁系统节能技术优化方面的节能装置主要包含以下几种：第一，节电型交流接触器装置。目前我国市面上已经出现了永磁吸持式、机械锁扣式等多种型号的节电装置；第二，节电器装置。在实际应用过程中，该装置可以利用自身的辅助触头增加按钮，实现降压带点保持、通电吸合。相对于传统带电状态而言，节电器的应用可以从一定程度上降低交流接触器电磁系统所需的能耗。

（二）基于节能技术的交流接触器电磁系统技术指标方面

基于节能技术的交流接触器电磁系统技术指标主要包含以下几种：

1.节电率指标

就无功节电率方面而言，交流接触器电磁系统在无功状态下的节电率参数包含0-95%的二级水平和95%-100%的一级水平。就有功节电率方面而言，交流接触器电磁系统的有功节电率主要包含七级（0-50%）、六级（50%-60%）、五级（60%-70%）、四级（70%-80%）、三级（80%-90%）、二级（90%-95%）、一级（95%-100%）[2]。

2.动作性能指标

为了保证基于节能技术交流接触器在电力系统中的有效性应用，这类设备的动作性能标准应该处于原本设备的动作范围之内。

3.操作频率指标

相对于传统的交流接触器而言，节能型交流接触器更适合被应用在接触不频繁的电力系统中（闭合操作与关断操作频率较低）。基于节能技术的交流接触器电磁系统的最佳操作频率指标为3-60次/h[3]。

（三）基于节能技术的交流接触器电磁系统特点方面

基于节能技术的交流接触器电磁系统应该具有以下特点：

1.辅助触头占用性特点

结合目前市面上较为常见的节电器装置可知，其节能作用建立在占用交流接触器辅助触头的基础上。基于上述情况可以判断，基于节能技术的交流接触器电气系统同样应该具有占用辅助触头特点。

2.低吸持功率特点

通过对交流接触器电磁系统工作流程的分析可知，能耗主要是在电磁系统的吸持环节产生的。因此，交流接触器电磁系统的节能技术可以通过降低吸持过程的吸收功率来实现，即通过转换环节断开交流接触器设备的保持电路与起动电路。

（四）交流接触器电磁系统的节能技术方案

结合上述分析可知，可行的交流接触器电磁系统节能技术方案主要包含以下几种：

1.机械结构变更方案

在这种节能技术方案中，需要在交流接触器中增设脱扣线圈和锁扣装置。在交流操作工程中，当交流接触器的电磁系统出现吸合变化时，会立刻被事先增设的锁扣扣住，进而避免吸合过程产生一定能耗。

2.交流控制调整方案

这种节能技术方案是指，将交流接触器电磁系统吸合状态下的交流控制调整为直流控制。在直流控制状态下，电磁系统线圈中产生的铜损参数和铁损参数相对较小。基于上述现象，整个运行过程中交流接触器电磁系统消耗的能耗相对较少。

3.电磁系统铁心改良方案

这种节能技术方案设置，利用剩磁大的磁性材料对原本交流接触器电磁系统内部的铁心进行合理改良。在改料铁心材料的同时，还应该对交流接触器内部的起动电路进行优化，使得交流接触器能够完全利用剩磁使得自身的电磁系统在交流操作中始终处于吸合状态[4]。从电流角度来讲，针对交流接触器的电磁系统应用这种节能技术方案之后，电磁系统吸持状态时电磁线圈的电流参数为0，因此可以认为：该节能技术方案的节能效果较为明显。

结论：在工作过程汇总，交流接触器的电磁系统需要消耗较多的电能。为了改善这种现象，充分发挥交流接触器的控制功能，可以根据交流接触器电磁系统的工作特性，选择电磁系统改良方案、机械结构变更方案、交流控制调整方案，将其应用在交流接触器电磁系统的节能技术改良工作中。实验验证结果表明，上述节能技术方案的应用，可以显著降低交流接触电磁系统在工作状态中消耗的电能。

参考文献

[1]黄世泽，郭其一，柯伯湘，朱谅. 交流接触器电磁系统节能技术研究[J]. 低压电器，2013，10：19-22.

[2]韩雁，寿鑫莉，丁晨，彭成，郭行干. 交流接触器节能专用芯片的设计与实现[J]. 电子技术应用，2012，06：27-30.

[3]康荣波，林瀚伟，王田，杨明发. 一种低压交流接触器控制技术研究[J]. 电器与能效管理技术，2015，22：1-4.

[4]韩雁，丁晨，彭成，范镇淇，郭行干. 交流接触器节能专用芯片的设计与实现[J]. 中国集成电路，2011，05：31-35.