抗晃电智能交流接触器设计

摘要: 设计并完成了以开关电源为基础、单片机为核心，并且带有后备电源系统的抗晃电智能交流接触器控制模块。通过智能控制模块实现接触器动态过程控制，形成寿命高、可靠性强的新型电磁式智能接触器产品，可以广泛应用在石化、钢铁、矿山等对连续性生产要求比较高的企业中。

0 引言

晃电作为一种特殊的故障，危害很大，特别是对连续运行的企业。目前抗晃电的方法可归结为如下4 类:

(1) 应用断电延时继电器、电动机再起动器。

通过时序关系，使接触器的主触头在晃电结束后重新吸合( 晃电期间断开)，实现电动机再起动。

这种抗晃电方法的特点是在晃电发生期间主触头断开，电压恢复后电动机重起动，电动机重起动产生的冲击电流大，控制回路原理复杂，而且电动机再起动器的成本很高。

(2) 采用储能延时元件对接触器的线圈在晃电期间继续提供能量，保证主触头的吸合。这种抗晃电方式有选型不灵活、选择范围小、增加了控制线路的复杂程度等缺点。

(3) 延时锁扣头装置，在接触器吸合后线圈转入省电模式，靠锁扣头锁扣作用保持主触头的接通状态。晃电发生时，接触器主触头不断开，在进行正常的停机操作后主触头才断开。但这种锁扣头只能与专门设计的特殊接触器配合使用，并且在断电的情况下由锁扣头锁定的主触头断开需要独立的电源。对于> 170 A 的接触器，并没有与之配套的锁扣装置。

(4) 采用双电源供电方式，成本高、线路复杂。目前市面上出现了少量的抗晃电交流接触器产品，但是价格居高，同等容量的抗晃电交流接触器是原交流接触器产品价格的5 倍左右。

因此，本文研发了新型抗晃电智能交流接触器产品，该抗晃电智能交流接触器采用接触器本体和智能控制模块的结构。智能控制模块具有体积紧凑小巧、控制精确、通用性强、成本低等优点;同时，通过对接触器的起动、分断过程进行智能控制，大幅度提高了接触器的机械寿命和电寿命，配合不同的接触器本体，可形成系列抗晃电智能交流接触器产品，具有较高的性价比。

1 工作原理

抗晃电智能交流接触器除了具有智能交流接触器的功能外，还具有抗晃电、远程控制等功能，其控制原理如图1 所示。

图1 抗晃电智能交流接触器的硬件框图。

通过采样电路对电源电压进行采样，当采样电压高于0. 7 Ue( Ue为额定电压值) 且小于1. 15Ue时，单片机控制系统发出信号给隔离回路1，强激磁起动回路接通，接触器高电压起动。单片机给隔离回路2 发出驱动信号，低压保持回路接通，接触器低电压保持，然后驱动回路1 断开，退出运行。

当采样电压低于0. 6 Ue时，视为晃电故障发生，单片机发出信号给隔离回路3 和隔离回路2，先后打开抗晃电保持回路和分断低压保持回路，由全自动后备电源系统对单片机系统和线圈供电，使接触器保持吸合状态，此时采样回路继续对电源电压进行采样，若在规定的时间内，晃电结束，电压恢复正常，则单片机发出信号给隔离回路2 和隔离回路3，先后打开低压保持回路和分断抗晃电保持回路，恢复接触器的正常保持状态，若经N ms(N 可调)电压仍未恢复，则单片机发出信号给隔离回路3，断开抗晃电保持回路，接触器分断。

若电源正常时手动分断接触器，则正常分断检测电路会检测到手动分断信号，此时单片机屏蔽抗晃电程序，使接触器立即分断。

全自动后备电源系统由镍氢充电电池和全自动充电电路组成，当抗晃电模块工作时，充电回路检测电池的电压值，当电压值低于设定最小值时，充电回路开始对电池充电，当电压达到设定最大值时，停止对电池充电，并继续循环检测电池电压值。电源正常时，可通过抗晃电时间调整电路对抗晃电时间进行调整，并显示在两位八段数码管上，单片机自动存储设定的时间，下次启动时，默认加载上次设定值，时间调整范围和调整梯度可根据用户要求设置，当抗晃电时间调到0 时，系统关闭抗晃电功能，作为普通智能接触器使用。

该智能模块可工作在独立和远程两种模式。

独立工作模式时，不具备通信功能，远程工作模式时，可以与上位机双向通信。上位机可对智能控制模块的接通、分断及抗晃电时间进行远程控制和调整，下位机可以将当前接触器的状态、抗晃电时间、有无晃电发生等信号传给上位机。

2 软件设计

本文单片机软件部分采用C 语言进行编程，编译器选用CCS PICC 编译器，该编译器的内部函数比较丰富，支持丰富的外围设备，预备有标准输入/输出函数，编程比较方便，将CCS C 集成到mplab 中使用，进行程序的调试、烧录、运行。

图2 抗晃电智能交流接触器的主程序流程图

软件流程如图2 所示，经过调试后，软件实现了抗晃电智能交流接