对交流接触器脉冲调宽式直流操作机构试制过程中

几个问题的理解

一、     为什么选用脉冲调宽式功率控制。

交流接触器的交流电磁操作机构，改为直流操作操作有许多好处，例如节能、噪音低、不容易烧线圈等等。实现直流操作的方式也有很多种，例如双线圈、使用变压器、电阻限流、电容限流等等。但这些方式看起来容易实现，但是也有难以克服的缺点，这在前面已经谈到，主要就是体积大、需要机械转换开关，难以和现有接触器的壳架直接配合。在这种背景下，我制作了脉冲调宽式功率控制板，基本的原理是用一个定时电子转换开关，使电路一开始得电时，控制电压基本全部加到电磁线圈上，这时接触器执行吸合动作，一段时间后（时间的具体长度根据接触器的不同型号而定，一般是几十到几百毫秒），这个电子开关自动转换为保持状态。在保持状态，电子开关处于脉冲调宽状态，它对每一个交流半波进行宽度调制，从而控制电磁线圈的功率处于保持电磁铁吸合的小功率状态，这样，就达到了可靠吸合和小功率保持的目的。并且这个电子线路没有电解电容和有触点转换开关，因此它的寿命是非常长的。同时，这个电子线路的结构非常简单，体积很小，可以比较容易的和现在的接触器配合，适合在现有接触器壳架的基础上批量生产。

二、     对接触器铁芯和线圈发热问题的理解。

现在有很多技术介绍，交流接触器改为直流操作后，完全解决了接触器铁芯和线圈的发热问题，我认为这是不完整的说法。应该是基本解决了吸持状态下的发热问题。但是对于频繁操作而引起的线圈发热问题，则基本是没有办法解决的。我们仍然以CJX2-50为例，在交流操作时，线圈的直流电阻是118欧，交流阻抗是116欧，合计234欧，220V时的吸合瞬间功率是207W，但是如果不对线圈进行改造，而直接改为直流操作，那么在220V时瞬间吸合功率是410W，比交流操作时的功率大了一倍，那么发热量也必然大了不少，可见在频繁操作时，发热反而比交流操作时更为严重一些。

     对于铁芯的发热来说，是因为铁芯的铁损而导致的发热，改为直流操作以后，自然就解决了这一问题。我使用的是脉冲电流，也还存在一定的铁损，但是由于其耗散的功率很小，那么，铁损引起的铁芯温度升高可以忽略不计。

因此，直流操作技术只能解决接触器在保持状态的铁芯线圈发热问题，而无法解决接触器频繁操作而引起的发热问题。

三、接触器的噪音问题

交流操作的接触器，由于短路环的损坏，会产生很大的噪音，直流操作则不存在这样的情况。但问题是，我们现在所说的直流操作，是脉动直流操作，并不是平直直流电操作，因此，只要接触器铁芯吸合不紧密，或者铁芯的硅钢片铆接不紧实，同样还会产生交流噪音。    

    我们现在所说的直流操作技术，实际已经被列为“交流接触器节能装置”，并且有国家标准，在这个标准中，要求接触器节能装置的噪音不得大于20分贝，显然这个噪音指标都很难达到，因为我观察了很多噪声计的指标，测量下限大约都是30-34分贝，所以我觉得这条指标规定的有点问题，在工厂或者其他地方使用的接触器，需要这么高的噪音指标吗？

     四、接触器铁芯的结构。我在放弃了叠片结构以后，尝试使用整体结构，目前是精密铸造铁芯，厚度取原来铁芯的60%，其他尺寸不变，线圈骨架相应改变。从目前情况看，成本比原来的叠片结构有所降低，主要是用料减少了。同时，整体结构大大降低了吸持噪音（没有测量，基本听不到）。整体结构的另一个好处就是对旧铁芯可以回收翻新使用，而对于叠片结构来说，很难做到这一点。

     整体结构的体积减小后，带来的问题是线圈的功率需要加大，但是，这显然不是什么大的问题。因为改制后CJX2-50的吸持功率还不到2W。

     五、电子线路的电磁兼容问题。电子线路由于是通过脉冲调宽来控制功率，所以肯定存在一定的电磁干扰。我试制的控制电路的工作状态，是每一个正弦的直流脉动波形，电子脉冲开关打开两次，也就是说每秒打开200次，这个脉冲频率就是200赫兹。《交流接触器节能装置》国家标准里规定：节能装置里有电子线路，但是脉冲频率在9千赫以内的，不做电磁干扰实验。显然，这一电子线路可以不考虑脉冲发射干扰的问题