交流接触器的永磁改造

技术与应用经验荟萃TECHNOLOGY&APPLICATION112|电气时代·2008年第1期接触器用以接通和分断负载，它与热过载继电器组合，保护运行中的电气设备，它与继电控制回路组合，远控或联锁相关电气设备。交流接触器是接触器的一种，其通断动作一般是由在铁心上的线圈通断交流电来实现的。交流接触器要保持主回路接通，铁心上的线圈必须保持有交流电源，要断开主回路需断开铁心线圈上的交流电源。这种接触器接线简单，使用方便，因此在电气上应用十分广泛。但这种接触器有两方面的不足：一是为保持主回路的接通，铁心上的线圈要耗费电能；二是电网有瞬间低电压时接触器有可能线圈释放，断开主回路，影响可靠供电。本文的方案是对同时解决这两方面不足的探讨。接触器的永磁改造分析交流接触器的通断是由磁力的产生或消失来完成的，线圈通电铁心就产生磁力吸合，交流接触器主回路接通；线圈断电铁心磁力就消失，交流接触器主回路断开。所以交流接触器可有两种状态和两个过程：吸合过程和分断过程，保持状态和断开状态。吸合过程需要较大的磁力，保持状态需要较小的磁力，分断过程是解除磁力后产生的，断开状态是没有磁力的稳定状态。吸合过程是瞬间完成的，所以接触器线圈的耗能主要是在保持状态。对稀土钕铁硼磁钢吸力性能的测试可以断定，该磁钢的吸力完全可以取代接触器线圈产生的吸力使接触器处在保持状态。靠磁钢的吸力并使接触器处在保持状态，不但大大降低了接触器线圈的电能消耗，而且在瞬间低电压时，接触器也不会释放。当然，想利用接触器的低电压释放特点来完成电压速断功能的不能选用本办法。具体改造方法以CJ10－40接触器为例，进行铁心改造和线圈改造。图1为铁心及线圈的示意剖面图，图2为铁心镶嵌磁钢的示意三视图，图3为接触器线圈重绕后的接触器控制原理图。交流接触器的永磁改造文/山东海龙股份有限公司庄彬祥张海文图1 CJ 10－40接触器铁心及线圈示意剖面图衔铁吸引线圈固定铁心图2衔铁镶嵌磁钢后的示意三视图ab 磁钢被称为“永磁王”的稀土钕铁硼材料出现于20世纪80年代，是第3代稀土永磁材料，其晶体结构为四方对称，由2个钕原子、14个铁原子和1个硼原子组成。这种结构的钕铁硼磁体，磁性特强而且价格便宜。高强度磁性和相对低廉的成本使钕铁硼永磁材料在各个领域得到了广泛应用。图3改造后的接触器控制接线原理图～SB1 SB2K M K MK M技术与应用经验荟萃TECHNOLOGY&APPLICATION114|电气时代·2008年第1期正确选择漏电开关极数：①单相220 V电源供电的电气设备选用二极二线制或单级二线制漏电保护器。②三相三线制380 V 电源供电的电气设备选用三极漏电保护器。③三相四线制380 V电源供电的电气设备，或单相设备与三相设备共用的电路，应选用三极四线制、四极四线制漏电保护器。漏电动作电流的确定1.总漏电开关《住宅设计规范》GB50096—1999第6.5.2第7条规定，每幢住宅的总电源进线断路器，应具有漏电保护功能。根据此规定，在住宅配电设计中应采用漏电断路器作为每栋住宅楼的总进线断路器，与末端线路保护不同的是，总保护开关保护范围内的线路较长，使用时固有的泄漏电流不能忽视，这部分泄漏电流到底有多大？下面以典型的3单元6层住宅楼为例进行全楼正常泄漏电流的计算。配电线路和用电设备的泄漏电流估算值如表1～表3所示(引自《工业与民用配电设计手册》第3版，中国电力出版社)。漏电保护器的正确选用漏电开关的正确选用，可有效地防止电击对人体造成的伤害，以及因漏电而引发的火灾。但如果选用不当，则会带来一些误动或拒动的问题。铁心改造就是在铁心上镶嵌钕铁硼磁钢。如图2所示，铁心柱的截面为ab，则在铁心截面的一侧截去(a/4)×b×(b/2)的铁心，加工的磁钢尺寸也为(a/4)×b×(b/2)，磁钢中间钻孔，用螺钉固定在铁心上即可。注意磁钢的极性方向，要对衔铁起吸引作用。由于线圈的电磁力改为由直流产生，线圈的改造一方面重新绕制线圈，另一方面要形成新的控制电路。重绕漆包线截面约取原接触器线圈漆包线截面的1/3，重绕漆包线匝数约取原接触器线圈漆包线匝数的1.5倍，线圈缠绕方向要使接触器起动时线圈磁力同铁心上镶嵌的磁钢磁力相吸。接触器控制电路如图3所示，交流电源经整流电路变为直流。当按起动按钮时SB1时，直流电源自整流桥经起动按钮SB1、接触器KM 常闭辅助触点送至接触器KM的线圈。这时线圈产生的磁力同铁心上镶嵌的磁钢磁力相吸，接

触器吸合。当按停止按钮SB2时，直流电源自另一个整流桥经停止按钮SB2、接触器KM常开辅助触点送至接触器KM的线圈。这时线圈产生的磁力同铁心上镶嵌的磁钢磁力相斥，接触器断开。整流电路二极管选择1N4007，具体制作时整流桥同线圈一起制作在线圈骨架内，引出5条相应的引出线，5条引出线同电源、按钮和辅助触点联结形成控制电路。如此改造后，吸合过程和分断过程由电磁力完成，而保持状态由钕铁硼磁钢的磁力维持。本文的改造是以CJ10－40旧接触器进行的，改造涉及的参数有钕铁硼磁钢尺寸(即磁力大小)、线圈线径及匝数、整流管的规格，本文参数皆为试改造的经验参数，改造完成试运行效果很好。EA(收稿日期：2007.07.20)表1 220/380V单相及三相线路埋地、沿墙敷设穿管电线每公里泄漏电流绝缘材质截面/mm24 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240聚氯乙烯52 52 56 62 70 70 79 89 99 109 112 116 127橡皮27 32 39 40 45 49 49 55 55 60 60 60 61聚乙烯17 20 25 26 29 33 33 33 33 38 38 38 39(单位：mA/km)文/徐州大屯工程咨询有限公司黄政锋