接触器在不同工作环境温度下动作电压值的计算

接触器在不同I作环境温度下动作电压值的计算 电工电气 (201 1 No．7) 接触器在不同工作环境温度下动作电压值的计算 周月英 (浙江天正电气股份有限公司，浙江 温州 32 5604) 摘 要：介绍了交流接触器动作性能试验时在不同工作环境温度下，使用串联电阻计算的方法。通过 对交流接触器线圈吸合和释放电压的理论计算，解决制造企业虽不具备要求的环境温度条件而能准确 地计算出线圈的吸合和释放电压问题，帮助制造企业合理地控制产品的主要技术数据，提高产品合格率。 关键词： 接触器；吸合与释放电压值；电阻计算 中图分类号：TM572．2 文献标识码：B 文章编号：1007—3175(2011)07—0049—03 Calculation of Contactor Action V0l切ge Value in Different Ambient Temperature ZHOU Yue—ying (Zhejiang TianzhengElectricalShares Co． Ltd,Wenzhou 325604，China) Abstract：Introduction was made to the method of using serial resistors for calculation when AC contactor was in action perfor— mance test under special temperature．Via theory calculation for suck in and release voltage of AC contactor winding，the problem of correctly calculating suck in and release voltages of windings was solved under the conditions that the manufacturer was not provided with the environment temperature required by the standard，to help the manufacturing enterprise control main technical data of product reasonably，raising ratio of product in conformity with quality requirements． Key words：contactor；suck in and release value；resistance calculation 0 引言 接触器是低压 电器行业一类重要的控制 电 器，按GB 14048．4标准规定，接触器正常工作条件 是一5~+40 oC，但是一般的生产单位不具备一5℃及 +40℃的环境条件，只能用模拟或等效的方法进行 试验，并要进行每年一次的定期确认委托试验。通 过运用本文的计算方法，可以解决以上问题，帮助 制造企业合理地控制产品的一些主要数据，提高产 品合格率，提高产品的可靠性和耐久性。 1 标准要求及电压测量 1．1接触器的动作范围 按GB 14048．4标准要求，单独使用或装在起动 器中使用的电磁式接触器，在其额定控制电源电压 的85％～110％之间任何值应可靠地闭合。此范围 的85％ 适用于下限值，l10％vs适用于上限值。 接触器释放和完全断开的极限值是其额定控制 电源电压 的2@／0~75％(交流)和10％～75％(直流)。此 范围的20％U (交流)或lO％(直流)适用于完全断开 的上限值，75％ (交、直流)适用于保持闭合的下 限值。 闭合的极限值是在周围空气温度+40℃，线圈 在100％U~下持续通电达到稳定温升后确定的。 释放的极限值是线圈电路电阻在一5℃时确定 的，此值可用在正常室温下获得的数值换算求得。 上述极限值适用于直流和规定频率的交流。 电气一气动或气动接触器在其额定气源压力的 85％~u110％范围内均应可靠地闭合，在额定气源压 力的75％~U10％的范围内断开。 1．2吸合电压的测量 低压接触器吸合特性试验的基本要求是：当周 围空气温度为一5～+40℃时应在控制电源电压为额 定值 的85％～110％之问的任何电压下可靠吸合 (交 直流同)。验证上述吸合特性的方法是在空气温度 的上限(+40℃)和产品处于发热至稳定的状态下，测 作者简介：周月英(1969一)，高级工程师，大专，主要从事低压接触器、热过载继电器研发工作。 — — 49．—— 电工电气 (201 1 No．7) 接触器在不同I作环境温受下动作电压值的计算 量其闭合电压是否不大于85％ 。为满足以上要求 并能较准确地测试吸合电压值，试验室应具备以下 条件： (1)对电源的要求。接触器衔铁在起动期间，线 圈电流会出现浪涌，如果试验电源的容量较小，则 线圈端电压就会引起较大的波动。试验电源应保证 在测试过程中负载电压对空载电压而言波动不大于 5％。在对大容量产品进行测试时，如对电源是否满 足这一要求有所怀疑，则可用以下方法验证：将衔 铁处于强制开启状态，接通电源后测量其端电压，然 后断开电源后测量电源空载电压。 交流试验电源的电压波形应基本上是正弦 的，或失真度不大于5％，电源频率应为被试电器 的额定频率，允差为±5％；直流电源在接入被试 电器的负载条件下纹波系数应不大于5％。 (2)对环境条件 的要求。吸合电压的严格测 定，应当是在+40℃环境温度下，所以试验室应具 备(4O±2)℃的恒温条件；对环境的湿度和风速则 都没有限定。如果不具备这种恒温条件，则测试可 以用接入附加电阻的方法来进行。 吸合特性测定的试验电路如图1所示。 月 —_．[= 一 K。 K 17一附加电阻 AT～调压器 K 一闭合开关 Kz～短接 开关 SP一被试线圈 zK一闭合开关 S一电源 图1动作性能试验电路 试验电压用调压器AT来调节；附加电阻 只是 在无40℃恒温条件时采用。测试步骤如下： (1)将输入电压先调至预期动作值(如85％ )，然 后由开关K，来瞬时接通电路，验证其可靠吸合与 否。 (2)对交流电压线圈而言，由于第一半波电流 峰值与闭合相角有关，在型式试验时，测试次数不 应少于20次，出厂试验不少于6次。 直流线圈的吸合电压测定，型式试验不应少于 6次，每2次试验后改变其极性；出厂试验不少于2 次，每次改变极性。 (3)如果不具备人工恒温条件，则可利用图中 所示附加电阻的等效方法来测试。 一 50一 附加电阻 用下式计算得出： R=0．004R1(0 2-臼1) 式中 为线圈在常温和冷态下的电阻值； 为 测试环境温度； ，为模拟的最高环境温度(+40℃)。 上式是一个近似计算公式，对铜或铝线绕组均 适用。电阻 就是相当于因环境温度增加而使线圈 电阻增加的值。 如果要求在热态下测定吸合电压，则首先在 不接入 即EhK，短接的条件下对线圈施加额定电压 ( = ， 为试验时施加在线圈上的试验电压)，使 其达到稳定温升，然后断开K，和切断电源，将输入 电压调低至G--0．85uo，立即再闭合电源验证其可靠 吸合与否。 如果该线圈的温升试验已经做过，且测得其热 态电阻为 ，则附加电阻 )用下式计算得出： R『_ -R1)+0．004R1(02--01) 式中 为温升试验后得出的线圈热态电阻，对 应于环境温度 。 接入附加电阻 后便可以在冷态常温下直接检 测相当于热态高温的吸合性能。 直流吸合特性试验的线圈电阻值有更大的敏感 性；但采用以上方法对直流而言，处于考核略偏严 的状态，这是因为直流线圈的温升值对应于最高环 境温度下要低于常温时测试的温升。 1．3释放电压的测定 释放特性试验的基本要求是：在周围空气温度 为一5～+40℃范围内，线圈的释放电压不应高于额 定控制电源电压 的75％，和不低于 的10％(后者是 在触头已磨损的情况下)。验证上述释放特性时，要 求在空气温度的下限(一5℃)条件下测定其释放电 压值是否处于限定范围内。 试验室应具备的电源容量、频率和电压波形的 要求同吸合电压的测定。测试步骤如下： (1)对被试线圈施加额定电压使接触器吸合，然 后将电压从额定值起连续递降，以开始释放时的 读数作为释放电压值。释放电压的测定不应少于2 次；对于直流电器应改变一次极性。(2)如果不具 备一5℃的人工降温条件，则可以采用以下方法来 换算得出低温冷态下的释放电压值。 在常温和冷态下，先测量线圈电阻值和相应的 环境温度，其值分别为 和 ，然后在相同条件下 用 (1)所述方法测试释放电压值，同时测量衔铁在 接触器在不同I作环境温度下动作电压值的计算 电工电气 (201 1 No．7) 刚开始释放时电流值，测量的数据分别为 和， 。 按下式推算得出在最低环境温度下线圈电阻： l f ㈩ 风 l 1 (1) 式中00为最低环境温度(一5℃)：a为电阻温度 系数，取近似值0．004(铜、铝同)。 对于交流电磁铁，按下式推算在低温 下的释 放电压值： =√ 一 ( 2 。2) (2) 对于直流电磁铁可以用下式来换算温度 下的 释放电压： l。 直流测算过程中无需测量电阻和电流值。 2 参数计算 2．1吸合电压计算举例 例如：cjx8—25／220V交流接触器电磁线圈在常 温 =15℃时测得冷态电阻R =330．1 Q。 计算冷态附加电阻：R=0．004R (02- ，)。 数据代入公式=0．004×330．1×(40—1 5)= 33．01 Q。 热态电阻R+=382．8 Q，计算热态时附加电阻： R -R1)+0．004R1(0，一 1)。 数据代入公式=(382．8-330．1)+33．01=85．71 Q。 根据计算附加电阻值，在图1中的线路中串联 85．71 Q的电阻，测量的吸合电压为178 V。 2．2释放电压计算 例如：CJX8—25／220V交流接触器电磁线圈测 得：冷态电 =330．1 Q，环境温度 01=15℃，释 放电压U,=80 V，释放电流 =0．1 15 A。按公式(1)计 算最低环境温度下的线圈电阻。 数据代入公式(1)中： f1+0．004×一5] I I 3o· 3o5 按公式(2)计算交流电磁铁在低温下的释放电 压值。 数据代入公式(2)中： =√802-0．115×(330．12-305 )=67．5V。 结论：CJX8—25／220V交流接触器在+40℃时的 吸合电压为178 V，在一5℃时释放电压值为67．5 V。 3 结语 综上所述，通过以上计算方法，可以解决制造 企业虽不具备标准要求的环境温度条件而能准确的 计算出吸合和释放电压问题，帮助制造企业合理地 控制产品的一些主要数据，提高产品合格率，提高 产品的可靠性和耐久性，确保交流接触器正常使 用，提高寿命，延长使用时间。 收稿日期：201卜O3—1O (上接第41页) 入3 000 w；gH热板能够保证在一40℃低温下下柜内温 度在5℃以上，机构在此加热功率下的机械特性完 全满足技术条件要求。 最终，隔离开关绝缘试验顺利通过，验证了隔 离开关筒体改进之后的电场强度能够满足运行要 求。另外，改进后的隔离开关铸造简体顺利通过了 3．1 MPa的水压破坏试验，验证了隔离开关铸造简 体的强度满足使用要求。 5 结语 经过理论计算和试验验证，2F1卜252(L)6IS的 断路器和隔离开关等各个标准元件都完成了低温应 用，能够满足一40℃环境下的运行要求，使ZF11— 252(L)GIS适用的环境温度由(一25--+40)℃提高至 (一40~+40)℃，满足了电力用户对低温6IS的需求。 目前，ZF1卜252(L)ois{~温产品已经进入正式 生产，由于在改进过程中考虑充分，改动少，对于 后期的加工、装配影响不大，产品装配十分Jil．~SJ。 参考文献 [1]徐国政．高压断路器原理和应用[M]．北京：清华大 学出版社，2000． [2]黎斌．s 高压电器设计[M]．2版．北京：机械工业出 版社，2007． 修稿日期：201卜05-22 — 5l一