摘要：阐述了永磁式交流接触器的工作原理与技术特点，与常规电磁式接触器进行了对比分析，在有效防止电压大幅值短时波动时，稳定生产系统方面作了较详尽的分析比较，得出永磁交流接触器有其独特的安全优点。
关键词：永磁式交流接触器；工作原理；低电压延时释放；新型产品
电力系统运行中，由于供电侧、发电侧设备的故障问题或系统内大功率设备起动冲击，可能导致供电系统出现不同程度的电压大幅值短时波动。火力发电厂采用PC段（动力中心）、MCC段（电动机控制中心）两级供电方式，其内部设备故障或起动导致母线电压幅值出现短时波动的可能性更大。电磁式交流接触器运行中如出现供电电压大幅值波动，易造成电路跳闸、危机机组运行安全。尽管有的发电厂利用时间继电器组成自起动装置，但这一问题并未得到彻底解决。永磁式交流接触器具有"低电压延时释放”特殊功能，可以有效地躲过电压大幅值短时波动，使这一问题得到有效解决。
1 永磁式交流接触器的工作原理
永磁式交流接触器具有常规电磁式交流接触器无可比拟的优点，其新技术特征是用永磁驱动机构取代电磁驱动机构而形成的一种微功耗接触器。永磁式交流接触器主要由驱动系统、触点系统、灭弧系统及其他部分组成。其工作原理是利用磁极的异性相吸同性相斥的原理。因为安装在接触器联动机构上的永磁体的极性是固定不变的，在外部控制信号作用下，固定在接触器底座上的电子模块产生宽度为十几至二十几毫秒的正反向脉冲电流，磁化同样固定在接触器底座上的软铁，使软铁产生不同的极性。软铁相对于固定在联动机构上的永磁体就会产生释放与吸合两种工作状态，磁力使机构带动触点一起运动，就实现了接触器的闭合与断开。控制信号可根据现场需要设定释放电压值，并可设置时间延迟发出脉冲电流，起到常规保护电路中电压及时间继电器的作用，以实现永磁式接触器低电压延时释放或断电的功能。
2 与电磁式接触器的对比分析
常规电磁接触器的保持是靠线圈通过工作电流产生电磁力来实现的，吸持电磁力的强弱跟接触器的磁隙及工作电流的大小有关。当电源电压由于电网系统故障不正常波动时，接触器的吸持电磁力就会随电源电压的变化而产生波动，接触器将处于一种似合似分状态，接触器触头将会产生不断的震颤，因而有可能在触头间产生电弧，造成触头熔焊或烧毁。而永磁式交流接触器触头的吸持，长期工作状态下完全依靠永磁力来实现，电网电压波动不会对永磁力的大小产生影响，永磁式接触器要么处于分闸状态，要么处于吸合状态，没有中间状态的存在，因而不会产生因触点而引起电弧，进而烧毁主触头与接触器的现象。
接触器的寿命和可靠性主要是由触头和线圈的寿命决定的。常规电磁交流接触器由于它工作时有保持电流长期通过线圈，因而铁芯和线圈将会发热。当电源电压增大引起接触器线圈工作电流增大或接触器触头间磁隙增大时，都容易使线圈发热长期超过设计值，进而引起接触器线圈的烧毁。永磁式接触器的工作线圈通常情况下是没有较大电流通过的，线圈仅在接触器接通与断开瞬间通电，因而线圈在工作时发热损坏是小概率事件。与常规电磁接触器相比，永磁式交流接触器在合闸及分闸时，除同样有电磁力作用外，还具有永磁力的作用，因而合闸速度较常规电磁交流接触器快很多。永磁式交流接触器合闸时间一般不大于20 ms，而电磁接触器合闸速度一般在60 ms左右。分闸时永磁式交流接触器分闸时间一般小于25 ms，而电磁接触器分闸速度一般在80 ms以上。由于合分闸速度的提升，永磁式接触器主触头因燃弧损坏的概率进一步降低。
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3 永磁式接触器的“低电压延时释放”功能
国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中明确规定，为防止汽轮机轴瓦损坏事故，交流润滑油泵电源的接触器应采取低电压延时释放措施。且为保证生产系统的安全稳定性，火力发电厂其他重要辅助设备电源接触器也应具备“防晃电保护”功能。
为实现“防晃电保护”功能，大多采用在重要设备上加装自起动装置，即在电磁式接触器上加装延时继电器（断电延时），把其延时打开的常开接点并接到起动按钮两端。在其延时范围内，如果母线电压恢复正常时，设备可以自起动。但仍存在一个不能自起动的隐患，如果母线电压缓慢回升到吸合电压的临界点，此时电磁式接触器就会打颤，引起烧接点、烧电磁线圈，从而造成“永久”性故障，而不能自起动。另一方面，电磁式交流接触器在母线电压大幅值波动时，会跳闸切断电源，在延时之内等待母线电压回升到起动电压再吸合送电。因此在这段时间内，电机是处在自由停车状态，时间越长转速衰减越大（视所带负载性质、惯量大小、阻尼大小而定）。如果转速衰减较大时，重新起动又会给母线电压造成—次冲击，引起母线电压又一次波动。所以对功率较大的设备，尽管采用自起动装置，但仍存在比较大的安全隐患。
永磁式接触器，吸合后是靠永磁保持。可以根据现场实际需求，把释放电压设定在母线电压波动的最低点，再加适当的延时，这样不论母线电压如何波动，永磁式接触器主触头也不会跳开，即使母线电压回升速度较为“缓慢”，也不会引起烧触头与线圈故障。另一方面由于主触头没有跳开，电机仍与电源相接，此时电机处在相当于软起动状态，随着母线电压的不断回升，输入功率逐渐加大，因此不会造成母线电压的二次起动冲击。延时的作用是母线电压长时间（超延时时限）不回升，不能让电机长时间工作在低电压状态下，为了保护电机的安全，即按供电线路故障处理跳闸，切断电源。
通过以上分析，永磁式交流接触器的“低电压延时释放功能”在有效的躲过母线电压短时（零点几秒之内）大幅值的波动方面，优于电磁式交流接触器加时间继电器所组成的自起动装置。
4 永磁式交流接触器在火电厂中的适用性
永磁式交流接触器是一种新型产品，目前在火力发电厂内应用较少，该类型产品是否适用于电厂复杂环境有待验证，因而在实际应用要充分考虑其适用性。
（1）电磁干扰对永磁式交流接触器动作可靠性的影响
电厂配电间的运行环境存在较多的电磁干扰，永磁式交流接触器的操作机构是包含电子及微电子原件组成的智能控制器。为保证永磁式接触器能在电厂电磁环境中可靠工作，并且不对其他设备和系统构成电磁干扰，同时防止外界环境的铁磁物质、铁质粉尘吸人并黏附在永磁铁的接触面上，造成磁路磁阻增大，永磁保持力下降，动静触头的吸引力保持不了正常的吸合状态，永磁体磁路完全密闭在可导电的金属外壳内，并做好相应可靠接地。
（2）环境温度对永磁式交流接触器性能的影响
电厂配电间的运行环境一般设计考虑不超过40℃，永磁式接触器中的永磁材料的性能会随所处环境温度的变化而变化，随着温度的升高，磁性能会逐步降低，永磁性能的变化必然会对永磁式接触器的工作性能产生影响，因而要充分考虑永磁式接触器的安装使用环境。
参考文献：
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[2]税新峰. 永磁式交流接触器的应用分析[J]. 有色冶金节能（4）：42-43.
[3]周根合，刘兴虎，师厚伟，et al. 永磁式交流接触器的应用[J]. 煤矿机电（01）：86.
论文作者:赵跃
论文发表刊物:《河南电力》2019年7期
论文发表时间:2020/1/3
标签：接触器论文; 永磁论文; 电压论文; 母线论文; 线圈论文; 电磁论文; 触头论文; 《河南电力》2019年7期论文;