基本信息
- 項目名稱：
- 新型高效節(jié)能接觸器的研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品通過開發(fā)一款接觸器分析設計軟件對接觸器運動特性進行仿真分析，并設計與之匹配的高效節(jié)電模塊，將傳統(tǒng)接觸器進行改造成節(jié)能型接觸器。經(jīng)過改造后的接觸器具有節(jié)能效果顯著，運行可靠性高，使用壽命延長等特點。
- 詳細介紹：
- 隨著我國能源和原材料消耗的持續(xù)增加，節(jié)能和降低成本已經(jīng)成為各行各業(yè)重點關(guān)注的問題。在工業(yè)控制領域中，接觸器作為用量最大、使用面最廣的電器元件，其一年消耗的能量和觸頭材料相當大。因此，需要采用新技術(shù)對接觸器進行改良，以達到節(jié)省材料、降低運行期間能量損耗的目的。 本作品開發(fā)一款接觸器分析設計軟件對接觸器運動特性進行仿真分析，并設計與之匹配的高效節(jié)電模塊，將傳統(tǒng)接觸器進行改造成節(jié)能型接觸器。該節(jié)電模塊采用分時段改變操作線圈兩端電壓的方法來實現(xiàn)節(jié)能目的，即在接觸器啟動吸合階段，給接觸器操作線圈兩端加上大電壓，保證觸頭吸合；在正常運行階段，改為線圈兩端加小電壓來保持吸合。本作品完成了接觸器分析軟件的開發(fā)、接觸器節(jié)電模塊的設計、制作和調(diào)試。經(jīng)過該方法改造后的節(jié)能接觸器具有節(jié)能效果顯著、工作可靠性高、使用壽命長等特點。 實驗結(jié)果表明：本款高效節(jié)能接觸器可以在143~265V交流電壓范圍內(nèi)保證觸頭的可靠吸合，同時能夠減少觸頭彈跳，觸頭吸合后在70V以上供電電壓范圍內(nèi)能夠保持吸合狀態(tài)。220V交流電壓供電時，接觸器的吸收功率約為1.5V?A。在額定電壓下，本款節(jié)能接觸器觸頭的彈跳時間減少70%以上，并且明顯減少觸頭彈跳次數(shù)，而在運行過程中，本款節(jié)能接觸器功耗也比傳統(tǒng)交流接觸器減少90%以上。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1、目的 開發(fā)一種新型高效的節(jié)能型接觸器，以達到降低接觸器功耗、提高接觸器工作可靠性、延長接觸器的使用壽命的目的。 2、基本思路 本團隊研制的新型高效節(jié)能型接觸器，是在掌握接觸器工作特性的基礎上，使接觸器在能夠穩(wěn)定可靠的吸合與開斷的前提下提高節(jié)能率。通過自主開發(fā)的基于多場耦合的接觸器分析設計軟件，得出接觸器在吸合后所需的最低維持電壓，然后設計一種優(yōu)化的節(jié)電模塊，使接觸器閉合后能夠在最低電壓時可靠吸合，同時提高抗電網(wǎng)波動能力、降低接觸器的功率損耗。 3、創(chuàng)新點 1）節(jié)電模塊采用全電子控制，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強及成本低，電路設計簡單，體積小。 2）自主開發(fā)了一套接觸器分析設計軟件，能夠?qū)⒗碚撗芯颗c工程實際應用緊密結(jié)合起來，對接觸器運動過程進行仿真，為節(jié)能型接觸器的設計提供理論指導，達到系統(tǒng)完整的研究的目的。 4、技術(shù)關(guān)鍵 （1）節(jié)能接觸器節(jié)電模塊采用高效的電壓轉(zhuǎn)換電路，在保證接觸器正常工作的前提下，選擇低功耗器件，降低節(jié)電器的功率損耗； （2）節(jié)電模塊利用電容充放電特性，調(diào)節(jié)時間常數(shù)，控制繼電器動作使接觸器吸合后線圈電壓由交流工頻電變?yōu)橹绷鞯碗妷骸? （3）通過在ANSYS軟件中調(diào)用自定義的宏文件來實現(xiàn)二次開發(fā)。 5、主要指標 節(jié)能率：節(jié)能率達到90%以上，接近國家一級標準； 接觸器觸頭彈跳時間：相對傳統(tǒng)接觸器下降70%以上； 工作環(huán)境：溫度-25℃～+40℃，相對濕度為95%以下。
科學性、先進性
- 本項目設計的節(jié)能接觸器通過采用優(yōu)化的節(jié)電模塊，具有可靠性高、節(jié)能率高等優(yōu)點。使用本款節(jié)能型接觸器后后，吸合狀態(tài)下接觸器功耗大幅度降低，有效減小線圈溫升，可以使接觸器線圈的絕緣層不因為高溫而老化，從而延長接觸器的使用壽命。由于節(jié)電模塊將交流電整流成直流電為接觸器供電，消除了吸合狀態(tài)下的交流噪音，改善接觸器使用場所的環(huán)境條件，實現(xiàn)無聲運行。 本項目設計的節(jié)能型接觸器還具有提高接觸器抗電網(wǎng)電壓波動的能力。普通交流接觸器一般只能在線圈額定電壓85%～110%的范圍內(nèi)工作，當線圈兩端電壓高于額定電壓的110%時，交流接觸器線圈有可能會因為發(fā)熱而燒毀，而本款節(jié)能型接觸器承受電壓波動的能力增強，可以在143~265V交流電壓范圍內(nèi)保證觸頭的可靠吸合，同時能夠減少觸頭彈跳，觸頭吸合后在70V以上供電電壓范圍內(nèi)能夠保持吸合狀態(tài)。在操作電源電壓過高的情況下，交流接觸器線圈也不會因為發(fā)熱而燒毀。 自主開發(fā)了一款接觸器設計軟件，可以仿真接觸器的運動特性，對節(jié)能設計提供理論依據(jù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 作品于2011年3月25日在教育部科技查新工作站進行科技查新，查新報告顯示本作品創(chuàng)新點在相關(guān)文獻及專利中未見提及。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本產(chǎn)品的技術(shù)特點和優(yōu)勢在于： （1）節(jié)電模塊采用直流電流，大大提高了接觸器的合閘速度上限； （2）有效地減小觸頭彈跳； （3）直流控制接觸器線圈功耗很低，不必考慮散熱問題，節(jié)電模塊無大功率電阻，節(jié)能降耗效果十分明顯； （4）優(yōu)化的電路設計，工作穩(wěn)定可靠； （5）采用軟硬件結(jié)合，減小研發(fā)周期、提高節(jié)能接觸器設計的可靠性。 隨著科技進步和工業(yè)發(fā)展，接觸器需求量處于強勁增長時期，而無論是正在運行的接觸器還是廠家每年新生產(chǎn)出來的接觸器，大部分都不節(jié)能；節(jié)能減排是“十二五”規(guī)劃的重要內(nèi)容，節(jié)能產(chǎn)業(yè)具良好的發(fā)展?jié)摿?；工業(yè)電價也有不斷上調(diào)的趨勢。綜合以上因素，企業(yè)為了極大地追求其經(jīng)濟效益和社會效益，都希望其接觸器能夠節(jié)能，而接觸器節(jié)能產(chǎn)品是一對一配在接觸器上的，因此就需要相當數(shù)量的接觸器節(jié)能產(chǎn)品。這必將大大促進接觸器節(jié)能行業(yè)的快速發(fā)展和壯大。
同類課題研究水平概述
- 交流接觸器的節(jié)能方案主要有：①改造電磁系統(tǒng)，采用節(jié)電線圈；②改造機械結(jié)構(gòu)，加裝鎖扣脫扣器；③外加節(jié)電裝置；④設計永磁式交流接觸器。其中，采用機械鎖扣模塊節(jié)電的交流接觸器適用于電路長期通電和不頻繁操作的場合，不滿足普適性，無法大規(guī)模推廣，且機械結(jié)構(gòu)無法靈活調(diào)節(jié)，使用不方便。而脈動直流吸持運行方案采用雙線圈加整流組件方案，雙線圈包括起動線圈和保持線圈。起動線圈的起動電流較大。由于線圈的切換中容易產(chǎn)生過電壓和過電流，從而易燒壞線圈，導致了此方法可靠性不高，且無法靈活調(diào)節(jié)，同樣也無法大規(guī)模推廣。 國內(nèi)現(xiàn)有節(jié)能型接觸器的缺點主要表現(xiàn)為以下三個方面： （1）節(jié)能效果不明顯，一般國內(nèi)節(jié)能接觸器節(jié)能率只能達到60%左右，同時價格昂貴。 （2）節(jié)電模塊電路復雜，采用單片機控制或機械結(jié)構(gòu)，易發(fā)熱并發(fā)生故障，可靠性低，容易發(fā)生停電事故。 （3）結(jié)構(gòu)復雜，體積大，安裝不方便。 （4）國內(nèi)尚未有節(jié)能接觸器專業(yè)設計軟件，因此節(jié)能模塊參數(shù)設計存在盲目性、研發(fā)周期長等缺點
