变频器专用接触器的设计方案

　　1 引言

　　接触器是变频器控制中的常用电器元件，主要用于切换缓冲电阻及接通和分断电路。接触器的选用正确与否，直接影响到变频器的工作质量和电气设备的运行状况，继而影响到整个装置的正常生产和安全稳定。认真对待接触器的有关问题，对于提高变频器的整机运行水平和产品质量水平很有现实意义。

　　2 目前变频器行业在接触器使用方面存在的问题

　　目前我国大功率变频器上使用的用来切换缓冲电阻的元件，有三种方案：单极直流接触器、三相交流接触器、晶闸管。

　　2.1单极直流接触器的绝缘电压为仅为60v，存在安全规范问题

　　目前在国产变频器上使用的单极直流接触器，其主要用于控制dc48v的直流电源，在通信电源，电动叉车等设备上被广泛使用，但其绝缘电压为仅有60v。

　　我们知道，380v的变频器整流后，在直流母线上的电压为直流514v，对接触器的绝缘电压要求应为直流690v。690v的变频器整流后的电压为直流930v，对接触器的绝缘电压要求应为直流1500v。

　　为了解决绝缘不够的问题，有些变频器生产企业采用悬空的办法安装该产品。这样虽然避免了该产品与变频器外壳直接接触，变频器在关上门正常运行时没有安全问题，但对日后变频器的带电检修和调试留下了安全隐患。还有一部分变频器生产厂，将这种产品直接安装在机壳上，给变频器留下了更为严重的安全隐患。

　　由于这种接触器不是针对变频器设计的，虽然它非常接近符合变频器对接触器的要求，但如果使用这种绝缘电压为仅有60v的单极直流接触器，会使变频器存在致命缺陷。

　　另外这种单极直流接触器的操作电压为直流，线圈启动电流为5a左右，对开关电源有冲击。

　　2.2三极交流接触器，不防尘、成本高

　　如采用三极交流接触器，须用母排将三极主触头进行并联，增加了成本。交流接触器不防尘，在粉尘较多的环境下易出故障。因触头的三个极在吸合或释放时均存在不同步误差，故在吸合或释放的瞬间实际上只有单个触头在接通主电流，超过了单个触头的接通能力，一但一极触头出现故障，如触头融化、粘连等，就会发生雪崩效应，接触器的寿命也就会大大降低。为了满足接触器的使用寿命，一般采用在选型时加大接触器容量，但增加了成本。

　　额定工作电压380v的交流接触器主要用途为控制交流电机，其特性符合对交流电机控制的要求，但不能完全符合变频器的特点。

　　2.3晶闸管，非主流

　　晶闸管有发热情况，需配散热器，易烧毁。通过程序控制，系统复杂。

　　3 变频器专用接触器的设计思路

　　变频器到底需要什么样的接触器?答案是：

　　(1)能满足变频器的绝缘要求，提高变频器的安全性

　　针对变频器的绝缘特点，接触器外壳采用增强阻燃尼龙66，绝缘电压为直流1500v，工频耐压3500v。消除安全隐患，产品可直接安装在机壳上，提高变频器的安全性。

　　(2)单极直流

　　由于接触器在直流母线上工作，切换一个缓冲电阻，只需一极。故设计为单极直流。根据18.5kw以上功率的变频器使用缓冲电路接触器的特点，接触器的电流规格应为50a、100a、200a、265、400a、600a、800a等。

　　(3)耐高温、防尘

　　低压变频器的功率元件为igbt，在工作时要产生热量，为了散热要在变频器壳体上装风扇用来散热，这就导致变频器内部的防尘性能大大降低。也就是安装在变频器内部的接触器是在温度较高，粉尘较多的环境下工作。为了解决这些问题，接触器的线圈采用耐180℃高温的漆包线绕制，触头系统和磁系统均应封闭在壳体内。

　　(4)满足各种规格的控制电压

　　变频器中的接触器，控制电压分为直流和交流两种流派。直流控制以dc24v为主，主要理由是他们认为直流24v散热风扇性能比较稳定，故接触器也采用直流24v，可以和风扇共用一个开关电源。

　　交流控制以ac220v和380v为主。交流220v需通过控制变压器，虽提高了接触器的可靠性，但也增加了成本，而交流380v则无需控制变压器。

　　关于控制电压可以说是见仁见智，直流24v，ac220v和380v都是可以的。

　　(5)安装方式符合目前变频器的规范

　　目前三相交流接触器在变频器上使用的品牌很多，较难有一个适合行业的外形及安装尺寸，但在设计时可考虑螺钉和卡规两种安装方式。

　　单极直流接触器的生产厂家不多，且产品安装尺寸比较统一。故在设计时外形和安装尺寸与现有产品保持一致，变频器厂家无需任何改动就可直接使用。

　　4 几种方案的分析对比

　　几种方案的分析对比如附表所示。

　　

 

　　5 结束语

　　综上所述，绝缘电压高，单极直流，耐高温，防尘，线圈启动电流小，维持功耗低，安装方便等特点是变频器对接触器的要求。