GB/T 14048.4—2020 接触器和电动机起动器标准分析

安雅丽,魏慧慧

（甘肃电器科学研究院，甘肃 天水 741018）

低压开关设备和控制设备所依据的标准在不同时期不同地区会有所不同，标准GB/T 14048.4—2020 所规定接触器和电动机起动器在产品技术性能方面有了很大的提高，在高能效电机系统、线圈功耗和光伏应用系统中都增加了相应的性能指标和技术要求，并在试验要求和试验方法等方面做出较大的变化，以适应绿色环保能源下的高能效电机系统并能达到预期的使用寿命。本研究通过分析GB/T 14048.4—2020 标准的主要更新内容，对电动机控制行业的科研创新有重要意义。

1 标准主要变更内容

1.1 修改了术语“可逆起动器”的定义

新版标准对可逆起动器的定义是：在电动机非运行状态下，反接定子接线使电动机反转的起动器[1]。而将旧版板标准GB/T 14048.4—2010 对可逆起动器的定义“在电动机运行状态下，反接定子接线使电动机反转的起动器[2]”，标注称为反接制动与反向。

1.2 修改了介电性能参数要求

新版标准在介电性能验证中，对固体绝缘的工频耐受电压进行验证时，将试验电压施加的时间由旧标准的5 s 改为60 s。

1.3 修改了使用类别AC-6b 设备的温升试验要求

新标准在主电路的温升试验中，要求对于使用类别AC-6b 设备的试验电流应等于1.35 倍的Ie（额定电容电流）。Ie应按下式计算：

对于单相设备：Ie=Q（var）/Ue，其中Q 是电容容量，Ue是最小额定电压值；

对于三相设备：Ie=Q（var）/（），其中Q 是电容容量，Ue是最小额定电压值。

2 标准主要增加内容

2.1 新增“电动机保护开关电器（MPSD）”的安全要求及相关试验

电动机保护开关电器（MPSD）既满足起动器的所有要求，也适用断路器的部分要求，是GB/T 14048.4—2020 所规定起动器的新增产品，标准对MPSD 的定义是手动操作的电动机起动器,具有电动机及电路的可复位短路保护功能。本部分规定了最低的安全要求和性能要求。

2.1.1 MPSD 的短路脱扣器的动作范围

新标准规定如果MPSD 的短路脱扣电流整定值可调，则应对每个电流整定值进行动作范围试验，并要求在每个电流值的±20%精度范围内脱扣。

2.1.2 短路条件下的MPSD 通断能力

对于MPSD 通断能力试验的其他要求，与《低压开关设备和控制设备 第1 部分：总则》（GB/T14048.1—2012），条款7.2.5“接通、承载和分断短路电流能力”中的要求相同，其接通、承载和分断短路电流的能力通过额定极限短路分断能力Icu和额定运行短路分断能力Ics值规定。短路试验应按照规定进行。MPSD 不能与自己协调配合，本标准的附录Q“短路条件下同一电路中的MPSD 与另一短路保护电器间的协调配合”，详述了MPSD 和其他短路保护电器的协调配合。

2.1.3 适用于隔离的MPSD 的主触头位置验证

对于适用于隔离的MPSD，应验证主触头位置指示的有效性。即如果MPSD 的脱扣位置不是指示的断开位置，则应该清晰可见地标明该位置不是断开位置。并且MPSD 应配有锁在断开位置的锁定装置。

2.2 增加了高转子堵转电流的相关规定，以适应更高能效等级电机的使用条件

新标准新增AC-3e 使用类别，该类别的接触器和电动机起动器适用于具有更高堵转转子电流的笼型感应电动机的起动、运行中分断和可逆。具有更高堵转转子电流的笼型感应电动机符合GB/T 21210—2016 的NE 型和HE 型异步电机，具有比N型和H 型更高的堵转转子视在功率和电流，达到更高效率等级。

随着国家节能减排政策的贯彻落实，对电机动力系统的节能提出了新的要求，为适用于这类电动机起动器，GB/T 14048.4—2020 标准规定了这类产品的使用类别和试验参数要求。即使用类别为AC-3e 的接触器和电动机起动器在接通和分断试验时，接通和分断条件（Ic/Ie）为8.5 倍，接通条件（Ic/Ie）可以由制造商在12 或13 之间自行选定，此时，功率因数由以下公式导出：

其中：I/Ie 为接通电流的倍数。

2.3 增加线圈功耗的测量

新标准增加了线圈功耗的测量，接触器的线圈功耗，包括维持电磁铁吸合状态所需的功率和使接触器从断电状态动作至通电状态所需的功率，即吸持功率和吸合功率。对于交流控制的电磁铁，应按有效值测量方法进行测量；对于直流控制的电磁铁，以平均值作为测量值。但两者功率值的测量不确定性都应小于5%。

本试验在控制线圈通额定控制电源电压Us（i）并达到热稳定后测量线圈的吸持电流I（i），则吸持功耗通过下列公式定义:

对于交流控制电磁铁:Sh（i）=Us（i）×I（i）（VA）

对于直流控制电磁铁:Pc（i）=Us（i）×I（i）（W）

在测量吸持电流I（i）后立即测量吸合电流。即在控制线圈断电、接触器保持在断开位置后，重新通电，立即测量吸合电流。对于交流和直流控制线圈的吸合功耗通过下面公式计算：

结果判定：测量后通过计算得到交流控制电磁铁的被测规格的吸持功率，不应大于相关标准的吸持功率，直流控制电磁铁的被测规格的吸持功率不应大于制造商的声明值；所有被测规格的吸合功率均不应大于制造商的声明值。

2.4 增加极阻抗的测量

新标准规定当制造商提供产品资料时，如果给定了极阻抗，则应进行相应测试来验证。本试验建议在接触器或起动器进行温升验证的过程中，测试电路通上被试品的约定发热电流Ith，等达到热平衡状态时，进行测量验证极阻抗值，此时在产品的进线端子和负载接线端子之间测量电压降Ud，极阻抗通过如下公式定义：

在有多个相同极的情况下，阻抗值应为从试验中获得的平均值。

本试验的判定由制造商提供范围值。3 极接触器的极阻抗测量示意图如图1 所示，图中A 为电流表；V1、V2、V3 为电压表，分别测得各极的电压降Ud1、Ud2、Ud3，由公式低压可以计算出各极的极阻抗Z 值。

图1 3 极接触器的极阻抗测量示意图

2.5 增加了光伏应用的相关直流要求

在国家将碳达峰、碳中和作为今后经济工作的重要任务形势下，光伏能源作为代替传统能源的清洁能源之一，在技术攻关方面取得了一个个骄人的成就，这也离不开组成光伏应用系统的电器元件在结构性能上的创新改进，GB/T 14048.4—2020 的附录M“光伏（PV）应用中的直流接触器”规定了光伏应用中直流侧与半导体控制器一起使用的接触器的相关要求，并规定了验证产品性能是否符合PV 应用及光伏环境中预期寿命的相关试验。

2.5.1 光伏应用接触器的热循环试验

光伏应用接触器应按《环境试验 第2 部分：试验方法试验N：温度变化》（GB/T 2423.22—2012）中试验Nb 承受温度循环试验的要求，每个循环包括-40 ℃条件下1 h 和之后的+85 ℃条件下1 h，温度变化率应为1 K/min，试验共50 个循环，在所有循环结束时，电器应恢复到（25±5）℃的室温持续至少3 h。随后，电器应进行以下验证：目视检查，以确认零件上没有影响正常操作和保护功能的变形或损坏；一次断开和闭合操作，以确认机械动作正常；验证温升、动作条件及动作范围、介电性能。

2.5.2 光伏应用接触器的介电试验

光伏应用接触器的介电试验与其他接触器的介电试验方法相同，区别在于试验参数的选取，即验证冲击耐受电压的试验电压值，见表2。

表2 PV 接触器的额定冲击耐受电压等级（V）

2.5.3 光伏应用直流侧接触器的临界负载电流试验

在使用条件范围内燃弧时间明显延长的分断电流定义为临界负载电流[3]。本试验就是从分断4 A电流到光伏应用直流侧接触器的Ie之间寻找使燃弧时间最长的分断电流值。由于直流电弧没有过零点的原因，其电弧长度要比交流大得多，因此直流接触器比交流接触器难以可靠分断[4]。针对一个光伏应用直流侧接触器，找到临界负载电流后由制造商在说明书中加以说明，用户在选型时可以避开临界负载电流，以提高接触器的使用寿命。

本试验的试验电压为制造商指定的最大直流工作电压，试验电路的时间常数为1 ms，试验电流从4 A 开始以两倍于前一电流的方式逐步升高，但最大到该试品的额定电流值，每个试验电流应断开PV 接触器5 次，测量其燃弧时间，找到燃弧时间最长时对应的试验电流值，从而确定临界负载电流值，如图2 所示。应记录试验中的燃弧时间，且不应超过1 000 ms。如果在这段电流范围内未出现电弧熄灭时间峰值，则不存在临界负载电流。如果制造商没有规定电流方向，则试验时应在正反向各进行5个循环。试验后，在对应于最大平均燃弧时间的电流及其方向，对经受了临界负载电流试验的试品进行100 次循环的约定操作性能试验并进行状态验证。

图2 临界电流

3 结语

以上为新版标准GB/T 14048.4—2020 所规定产品，接触器和电动机起动器性能指标和技术要求及其试验方法的更改和增加。新标准增加了使用类别AC-3e 产品的电流要求，能适应于更高能效等级电机的使用条件，顺应了工业节能减排的发展需要；增加光伏应用的相关直流要求是顺应产品能适应于当今大力发展清洁能源大环境的需要。分析研究新标准为产品的研发和检验检测提供技术帮助。