一例西门子直流控制接触器的控制回路改进

靳丽娟 金玉成

【摘 要】直流接触器广泛应用于冶金、矿山、地铁、化工等部门的直流控制电路，其适用于远距离频繁地接通和分断大容量控制电路中的电器元件，主要控制对象是电动机。在采用直流电路控制高功率接触器启动的工况下，过大的启动电流会导致控制继电器工作故障，本文通过对西门子接触器的控制回路改进，在不增加硬件成本的情况下，成功解决了控制问题。

【关键词】直流控制 接触器 控制回路

1 背景

各个国家的电力控制系统对电源级别的要求不尽相同，在笔者最近参与的一个出口设备项目设计中，合同规定的控制系统电压为直流110V，需要通过PLC控制继电器启动某个供电为400VAC，功率为110KW的电机运行。

2 初步设计

首先根据该项目的系统要求通过PLC的组态编程，在满足启动条件时导通启动继电器的线圈，启动继电器的触点串联交流接触器的启动线圈，对接触器控制，从而完成对受控电机的自动启动控制，这是一种经典的电机启动方式。

因该合同规定了对电气元件的厂家的指定，我们选用了西门子3TF系列的接触器。根据选型手册，选择接触器的型号为3TF5322-1XF4，由样本得知，该接触器工作电压110VDC，可控电机功率为110KW，满足设计要求。

3 问题提出

通过在选型样本中查表可知该型号接触器的保持功率消耗为11W，但吸合功率却高达876W，这样通过计算可知吸合瞬间的控制回路冲击电流为：

I=876W/110V≈8A

而常规控制继电器的触点最大容量仅为7A，如此高的电流会对控制继电器的触点造成损害，甚至引起继电器触点粘连导致整个控制系统故障，造成严重后果。

为此，我们深入的研究了西门子接触器的工作原理，图1为选型样本中的3TF5322-1XF4的工作接线原理图。图中可见KM01有适用于不同工况的吸合线圈和保持线圈，其中触点95/96为接触器启动断开型辅助触点，另外该接触器附带了一件辅助控制接触器KM02用于完成KM01的启动控制。

图1 接触器工作接线原理图

在接触器吸合阶段，当外部控制触点闭合（本项目中为继电器输出触点）时，接触器A1接通控制电源正极，此时外部辅助控制接触器KM02带电闭合。吸合线圈的负端通过B2点绕经辅助控制接触器KM02的闭合触点与控制电源负极相连，吸合线圈投入工作。同时保持线圈也投入工作。

当KM01启动完成后，辅助触点95与96断开， KM02失电，吸合接触器的路被断开，吸合线圈退出工作，此时仅保持线圈在工作，接触器进入低功率的保持阶段。

4 解决方案

经过摸索，我们设计了一种全新的控制接线方式，如图2所示。在这个设计方案中，由启动继电器K01同时控制功率较低的吸合线圈和辅助控制接触器KM02。

图2 改进的控制接线原理图

当收到启动命令时，控制继电器触点闭合，此时辅助控制接触器KM02带电闭合。吸合线圈的负端通过B2点绕经辅助控制接触器KM02的闭合触点，经触点95与控制电源负极相连，吸合线圈工作，与此同时保持线圈也投入工作。

当吸合完成后辅助触点95与96断开，辅助控制接触器KM02失电，吸合接触器的回路被断开，吸合线圈退出工作，此时仅保持线圈在工作，接触器进入低功率的保持阶段。

由此发现，采用这种控制方式实现了与原设计方案同样的控制效果，在不增加硬件成本的情况下，成功解决了控制继电器操作回路中启动电流过大的问题，推进了项目的执行。

5 结语

电气元件控制回路的安全性和经济性是设计人员追求的目标，希望本案例能对广大设计人员及产品制造厂家予以启发，完善项目设计和控制控制产品的研发制造。

参考文献：

[1]西门子低压控制产品目录.2013（1）.