淺談變頻器專用接觸器的設計思路

1 引言

　　接觸器是變頻器控制中的常用電器元件，主要用于切換緩沖電阻及接通和分斷電路。接觸器的選用正確與否，直接影響到變頻器的工作質(zhì)量和電氣設備的運行狀況，繼而影響到整個裝置的正常生產(chǎn)和安全穩(wěn)定。認真對待接觸器的有關(guān)問題，對于提高變頻器的整機運行水平和產(chǎn)品質(zhì)量水平很有現(xiàn)實意義。

2 目前變頻器行業(yè)在接觸器使用方面存在的問題

　　目前我國大功率變頻器上使用的用來切換緩沖電阻的元件，有三種方案：單極直流接觸器、三相交流接觸器、晶閘管。

　　2.1單極直流接觸器的絕緣電壓為僅為60v，存在安全規(guī)范問題

　　目前在國產(chǎn)變頻器上使用的單極直流接觸器，其主要用于控制dc48v的直流電源，在通信電源，電動叉車等設備上被廣泛使用，但其絕緣電壓為僅有60v。

　　我們知道，380v的變頻器整流后，在直流母線上的電壓為直流514v，對接觸器的絕緣電壓要求應為直流690v。690v的變頻器整流后的電壓為直流930v，對接觸器的絕緣電壓要求應為直流1500v。

　　為了解決絕緣不夠的問題，有些變頻器生產(chǎn)企業(yè)采用懸空的辦法安裝該產(chǎn)品。這樣雖然避免了該產(chǎn)品與變頻器外殼直接接觸，變頻器在關(guān)上門正常運行時沒有安全問題，但對日后變頻器的帶電檢修和調(diào)試留下了安全隱患。還有一部分變頻器生產(chǎn)廠，將這種產(chǎn)品直接安裝在機殼上，給變頻器留下了更為嚴重的安全隱患。

　　由于這種接觸器不是針對變頻器設計的，雖然它非常接近符合變頻器對接觸器的要求，但如果使用這種絕緣電壓為僅有60v的單極直流接觸器，會使變頻器存在致命缺陷。

　　另外這種單極直流接觸器的操作電壓為直流，線圈啟動電流為5a左右，對開關(guān)電源有沖擊。

　　2.2三極交流接觸器，不防塵、成本高

　　如采用三極交流接觸器，須用母排將三極主觸頭進行并聯(lián)，增加了成本。交流接觸器不防塵，在粉塵較多的環(huán)境下易出故障。因觸頭的三個極在吸合或釋放時均存在不同步誤差，故在吸合或釋放的瞬間實際上只有單個觸頭在接通主電流，超過了單個觸頭的接通能力，一但一極觸頭出現(xiàn)故障，如觸頭融化、粘連等，就會發(fā)生雪崩效應，接觸器的壽命也就會大大降低。為了滿足接觸器的使用壽命，一般采用在選型時加大接觸器容量，但增加了成本。

　　額定工作電壓380v的交流接觸器主要用途為控制交流電機，其特性符合對交流電機控制的要求，但不能完全符合變頻器的特點。

　　2.3晶閘管，非主流

　　晶閘管有發(fā)熱情況，需配散熱器，易燒毀。通過程序控制，系統(tǒng)復雜。

3 變頻器專用接觸器的設計思路

　　變頻器到底需要什么樣的接觸器？答案是：

　?。?）能滿足變頻器的絕緣要求，提高變頻器的安全性

　　針對變頻器的絕緣特點，接觸器外殼采用增強阻燃尼龍66，絕緣電壓為直流1500v，工頻耐壓3500v。消除安全隱患，產(chǎn)品可直接安裝在機殼上，提高變頻器的安全性。

　?。?）單極直流

　　由于接觸器在直流母線上工作，切換一個緩沖電阻，只需一極。故設計為單極直流。根據(jù)18.5kw以上功率的變頻器使用緩沖電路接觸器的特點，接觸器的電流規(guī)格應為50a、100a、200a、265、400a、600a、800a等。

?。?）耐高溫、防塵

　　低壓變頻器的功率元件為igbt，在工作時要產(chǎn)生熱量，為了散熱要在變頻器殼體上裝風扇用來散熱，這就導致變頻器內(nèi)部的防塵性能大大降低。也就是安裝在變頻器內(nèi)部的接觸器是在溫度較高，粉塵較多的環(huán)境下工作。為了解決這些問題，接觸器的線圈采用耐180℃高溫的漆包線繞制，觸頭系統(tǒng)和磁系統(tǒng)均應封閉在殼體內(nèi)。

　?。?）滿足各種規(guī)格的控制電壓

　　變頻器中的接觸器，控制電壓分為直流和交流兩種流派。直流控制以dc24v為主，主要理由是他們認為直流24v散熱風扇性能比較穩(wěn)定，故接觸器也采用直流24v，可以和風扇共用一個開關(guān)電源。

　　交流控制以ac220v和380v為主。交流220v需通過控制變壓器，雖提高了接觸器的可靠性，但也增加了成本，而交流380v則無需控制變壓器。

　　關(guān)于控制電壓可以說是見仁見智，直流24v，ac220v和380v都是可以的。

　?。?）安裝方式符合目前變頻器的規(guī)范

　　目前三相交流接觸器在變頻器上使用的品牌很多，較難有一個適合行業(yè)的外形及安裝尺寸，但在設計時可考慮螺釘和卡規(guī)兩種安裝方式。

　　單極直流接觸器的生產(chǎn)廠家不多，且產(chǎn)品安裝尺寸比較統(tǒng)一。故在設計時外形和安裝尺寸與現(xiàn)有產(chǎn)品保持一致，變頻器廠家無需任何改動就可直接使用。

4 幾種方案的分析對比

　　幾種方案的分析對比如附表所示。

5 結(jié)束語

　　綜上所述，絕緣電壓高，單極直流，耐高溫，防塵，線圈啟動電流小，維持功耗低，安裝方便等特點是變頻器對接觸器的要求。

　　思路決定出路，有了先進正確的設計理念，必然可以產(chǎn)生領(lǐng)先的產(chǎn)品。變頻器專用觸器的性能完善，其安全性、可靠性、先進性均非常卓越，填補了市場空白，并可以有效的降低變頻器行業(yè)的生產(chǎn)成本和運行成本，提高變頻器的安全性和可靠性，將成為變頻器緩沖接觸器的發(fā)展趨勢。

　　變頻器在我國發(fā)展的30多年間，經(jīng)歷了認知階段、組裝階段和生產(chǎn)制造階段，目前國內(nèi)已有進口、國產(chǎn)變頻器廠家近200家。國內(nèi)品牌已逐步具備和進口品牌抗衡的能力，變頻器專用接觸器的誕生，必將為國內(nèi)品牌在激烈的競爭中助一臂之力。