一体化数控接触器的设计与实现

　　引言

　　低压电器是指在低压配电和控制系统中起开关、控制、保护等作用的元件。它的品种、规格繁多，在工业过程自动化以及低压终端供电这两大领域的应用十分广泛。交流接触器有着扎实的市场基础，尤其是中高端的产品更有发展潜力[2]。能够体现产品的节能环保、信息化及多功能的技术特征;降低运行成本、提高安全可靠性、让产品使用更具人性化是未来交流接触器技术发展的主要趋势。

　　在工业现场自动化过程控制系统的中存在着大量的局部控制与执行机构。在工程设计中常常选用传感器、控制器、中间继电器及交流接触器组成控制系统，其传统方法设计的控制系统存在电路结构复杂、运动可控性差、能耗高、元器件易损等问题。本文介绍了根据文献[5]所提出一体化数控接触器的设计方案能够解决上述存在的问题。

　　1 方案实现构思与难点

　　一体化数控接触器是一种高度集成化的接触器产品，由主触头、灭弧装置，永磁机构，内置电源、驱动电路，控制电路、输出端口及绝缘基座组成;通过“USB”接口、功能扩展模块，连接传感器或可编程逻辑控制器组成自配合控制系统。(见图1)。

　　图1

　　1.1实现目标的构思

　　(1)选用输出电压AC9V×2的小型变压器，采用桥式整流和全波整流方式获取两组相对独立的电源，分别为驱动电路和控制电路供电。

　　(2)一体化数控接触器动作频率设计为600次/小时，在间隔时间内为储能电容充电，用储备电能平缓起动电流的冲击。

　　(3)利用储能电容组中的电场在极短的时间内对励磁线圈放电[1]，形成单脉冲触动电流激发脉冲磁场，达到主触头闭合，永磁体充磁的双重目的。

　　(4)采用继电器控制电路充分发挥其接触阻抗低、电流输出能力强的特点，使励磁电流能够在最短时间内达到峰值，以及在到达峰值后快速归零时及时关断。

　　(5)通过“USB”接口及外接功能扩展模块，连接各类传感器或可编程逻辑控制器，进行模拟量、位置、顺序、时间及远程控制。

　　1.2实现方案的难点

　　(1)控制电路板要安装在接触器内部(体积：60mm×60mm×25mm)直流电源、控制电路及扩展电路的设计要做到尽可能地简化。

　　(2)电路板的安装空间是密闭的，要严格抑制电路元器件的温升。

　　(3)受上述条件的限制选用功率3W小型密封变压器，作为接触器操动及功能扩展模块供电的电源。

　　(4)在接触器内部狭窄的空间内设计“强电”与“弱电”紧密结合的产品，电磁兼容的设计有相当的难度。