摘 要：本文敘述的低功耗數控接觸器，是一種為適應新型工業自動化控制、低壓供電控制系統復雜化而設計的基礎開關元件，產品通過采用間隔儲能、單脈沖觸動電流、永磁機構與程序控制技術構成的控制系統，操動接觸器閉合與分斷。解決了100A～800A規格接觸器低功率起動、運動可控、嚴酷環境使用的三大技術難題。其主要技術特點：（1）起動功率4.352 VA；保持功率0.116VA；運行耗電量0.0022kW/h；（2）工作電壓DC24V；線圈溫升值6K；閉合噪聲值不大于10dB；（3）在同一元件上實現了電力與電子的結合。使產品具有節能、環保及信息化的技術特征。
引言：交流接觸器在工業過程自動化以及低壓終端供電這兩大領域的應用十分廣泛，有著扎實的市場基礎[2]。但是現有技術的交流接觸器在工業過程自動化領域應用時存在著：起動功率大、運動可控性差、系統構成復雜等主要問題。
1 、技術方案構思
本項目的技術方案構思為：低功耗數控接觸器的工作頻率為1200次/小時，間隔時間為3秒，在間隔時間內為儲能電容充電，用積聚電能平緩起動時的電流沖擊；利用儲能電容對勵磁線圈放電形成的單脈沖觸動電流，結合永磁機構，控制電路精確控制觸動電流在過零點處切換，完成主觸頭閉合，同時依靠永磁吸力保持閉合狀態。通過上述構思實現節能、環保以及信息化的技術特征。
產品的主要技術特點是：
（1）大容量接觸器起動功率小于8VA的產品，國內外尚屬空白。降低起動功率不僅僅是為了節能，其核心作用在于能夠兼容電子電路，實現信息化。SD-100低功耗數控接觸器的起動功率實測值：4.352 VA
（2）產品在結構設計中引入晶體管的設計理念，設置了類似于基極的控制端子，實現了在同一元件上 “強電”與“弱電”的結合。接入電子電路的方法及功耗相當于一只普通的中功率晶體管，其驅動方式可選擇兼容或隔離的形式，極大地方便了自動化控制系統的設計，為實現信息化搭建了一個可行的技術平臺。
（3）克服交流接觸器與生俱來的“運動不可控性”。使得接觸器吸合時間和釋放時間允許誤差標準值不大于±1ms（實測最大時間誤差值：吸合－0.335ms，釋放－0.124ms）。
（4）產品的環境適應性有了突破性進展。溫度、傾斜、搖擺、振動、沖擊及電磁兼容等環境適應性指標，均達到了國際先進水平[4]。如：
低溫：工作溫度：-25℃（不間斷工作制），-40℃（1h短時工作制）。
高溫：工作溫度：55℃（不間斷工作制），70℃（1h短時工作制）。
下表是本產品和國外GMC系列產品部分特性指標對比：
一、概述
捷克龍門銑床是加工較大型工件的機加工設備，其電器控制系統包括工作臺的主傳動和進給機構的邏輯控制兩大部分。從50-70年代的龍門銑工作臺拖動采用了直流發電機-直流電動機方式，使用了若干年以后，故障率明顯上升，維修工作量量不斷增大，故障停工工時急劇上升，已經嚴重影響生產的正常進行。原來的直流調速系統已經淘汰了，沒有可能對直流調速系統換新處理，進行技術改造是必然的選擇。
二、改造方案
對直流調速系統改造，如果保留直流電機，調速系統可用數字式可控硅直流調速系統，缺點是直流電機較交流異步鼠籠電機的維護工作量大，特別是使用了多年的直流電機，整流子磨損嚴重，維修花費更多。另一種方案就采用交流調速系統，將主傳動直流電機換為交流異步變頻電機，調速控制系統使用變頻器。這種方案的缺點是除需要變頻器外，還需要將直流電機換為交流電機，改造的費用相對高一些，但是，交流電機結構簡單，維護量小，變頻器性能優良，便于實現最優控制。且用電量可節約40%左右，可在較短的時間內產生較大的效益回報。
三、龍門銑床的變頻改造
1. 變頻器的選型和容量的計算
變頻器的選型要根據交流電機的容量，交流電機的容量的選擇又要以直流電機為參考依據。原工作臺直流電機參數為：PN=18.5kW，nN=1460r/min，與此相對應的交流電機PN=18.5kW，nN=1460r/min，龍門銑床經常工作在低速加工狀態，為保證加工質量，要求電機低速時轉矩大，考慮到交流電機的機械特性，在選擇交流電機時適當增大容量。交流電機選為19kW，4極變頻電機。電機容量確定后，可直接選擇變頻器的容量，選用松下VF-8Z變頻器。該變頻器功能齊全，在各種行業中應用自如。可以選擇V/f開環、V/f閉環；可選用鍵盤和外部端子，功能端子的操作方式，并有RS485串行通訊口，便于與計算機組網控制。在設計中進行可靠性設計，電磁兼容設計，穩定性分析等，具有非常優良的性能。
常規設計的變頻交流異步電動機，在額定工況及規定的環境溫度范圍內，是不會超過額定溫升的。但在變頻調速后自冷式交流異步電動機在20Hz頻率以下運行時，電機的散熱性能也不會改變。
2. 變頻器功能的設定
龍門銑床工作臺與銑刀進給通過0-10V摸擬信號(電位器)，來控制銑刀工作臺與銑刀進給電機的進給速度，設VF-8Z變頻器為外部控制方式。加、減速的時間由功能代碼001，002，決定，其控制信號取外部控制端子1、2、3實現，只要銑床工作臺運動速度到相應的位置，變頻器從而實現加、減速或恒速運行。
3. PLC的應用
由于控制線路和低壓元器件老化，在對龍門銑床工作臺主傳動變頻調速改造的同時，對銑床的控制線路進行改造。用PLC可大大的減少控制電路的復雜性，并可減低成本。PLC選用松下AFPX-C60RD，編程方式為梯形圖，比較簡單，不再贅述。
我國70年代以前生產的機床，需要調速時采用變速箱機械換檔調速方式或采用直流調速方式。直流電源的獲得是使用交流電動機帶動直流發電機，發出的直流電驅動直流電動機調速運行。70年代后，可控硅整流器出現后，直流調速省去了交流電動機帶直流發電機的環節，效率大幅度的提高，運行噪聲極大的下降。隨著變頻技術的發展和完善，變頻器的性能不斷的提高，而價格不斷下降，已逐步取代直流調速系統。通過其外圍少數幾個端子，就可以實現對機床全范圍的控制，且變頻器內部有較完善的保護功能，無需在設計控制電路時考慮保護電路，既簡化了電路又降低了成本。通過對龍門銑床工臺拖動系統的改造，使用了PLC和變頻器，用交流調速系統取代直流調速系統，簡化了設備的控制線路，故障率幾乎下降到零，實現了可靠、快速、靈活的控制，使工件的銑削質量和工作效率都有明顯的提高。
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