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     美國GIGAVAC紀(jì)加瓦特接觸器用輔助接點(diǎn)來導(dǎo)通控制回路

GIGAVAC接觸器，是一種用途廣泛的開關(guān)電器，利用電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)原理，通過控制電路來實(shí)現(xiàn)主電路的通斷。GIGAVAC接觸器具有斷電流能力強(qiáng)、動(dòng)作迅速、操作安全、能頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制等優(yōu)點(diǎn)，但不能切斷短路電流，因此GIGAVAC接觸器通常須與熔斷器配合使用。GIGAVAC接觸器的主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可以來控制其他電力負(fù)載，如電焊機(jī)、電爐等。 

GIGAVAC接觸器的分類方法較多，可以按驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)力來源的不同，分為電磁式GIGAVAC接觸器、氣動(dòng)式GIGAVAC接觸器和液動(dòng)式GIGAVAC接觸器；也可按滅弧介質(zhì)的性質(zhì)，分為空氣式GIGAVAC接觸器、油浸式GIGAVAC接觸器和真空GIGAVAC接觸器等。

GIGAVAC接觸器的工作原理是：當(dāng)GIGAVAC接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵芯，并帶動(dòng)交流GIGAVAC接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。直流GIGAVAC接觸器的工作原理跟溫度開關(guān)的原理有點(diǎn)相似。

在電工學(xué)上，因?yàn)镚IGAVAC接觸器是一種可快速切斷交流與直流主回路且可頻繁地接通與關(guān)斷大電流控制（達(dá)800A）電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象，也可用作控制工廠設(shè)備﹑電熱器﹑工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，GIGAVAC接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。GIGAVAC接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。

GIGAVAC接觸器作為一個(gè)大功率開關(guān)器件，廣泛應(yīng)用于航天、航空、兵器、船舶、電子等系統(tǒng)裝備中，其控制的負(fù)載電流大于25A,電壓為25VDC；115VAC、402Hz；386VAC、50Hz,在裝備中主要作為配電開關(guān)進(jìn)行電源控制或者控制大功率電機(jī)的啟?？刂频?是裝備中的一個(gè)關(guān)鍵器件，起著重要的作用。 在工業(yè)電氣中，GIGAVAC接觸器的型號(hào)很多，工作電流在5A-1000A的不等，其用處相當(dāng)廣泛。

交流GIGAVAC接觸器利用主接點(diǎn)來控制電路，用輔助接點(diǎn)來導(dǎo)通控制回路。

主接點(diǎn)一般是常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，小型的GIGAVAC接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。

交流GIGAVAC接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。

交流GIGAVAC接觸器動(dòng)作的動(dòng)力源于交流通過帶鐵芯線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，電磁鐵芯由兩個(gè)「山」字形的幼硅鋼片疊成，其中一個(gè)固定鐵芯，套有線圈，工作電壓可多種選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面加上短路環(huán)。交流GIGAVAC接觸器在失電后，依靠彈簧復(fù)位。

另一半是活動(dòng)鐵芯，構(gòu)造和固定鐵芯一樣，用以帶動(dòng)主接點(diǎn)和輔助接點(diǎn)的閉合斷開。

20A以上的GIGAVAC接觸器加有滅弧罩，利用電路斷開時(shí)產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，保護(hù)接點(diǎn)。

GIGAVAC接觸器可高頻率操作，作為電源開啟與切斷控制時(shí)﹐最高操作頻率可達(dá)每小時(shí)1200次。

GIGAVAC接觸器的使用壽命很高，機(jī)械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬次，電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百萬次。

技術(shù)發(fā)展

交流GIGAVAC接觸器制作為一個(gè)整體，外形和性能也在不斷提高，但是功能始終不變。無論技術(shù)的發(fā)展到什么程度，普通的交流GIGAVAC接觸器還是有其重要的地位。

空氣式電磁GIGAVAC接觸器（英文：Magnetic Contactor）：主要由接點(diǎn)系統(tǒng)、電磁操動(dòng)系統(tǒng)、支架、輔助接點(diǎn)和外殼（或底架）組成。

因?yàn)榻涣麟姶臛IGAVAC接觸器的線圈一般采用交流電源供電，在GIGAVAC接觸器激磁之后，通常會(huì)有一聲高分貝的“咯"的噪音，這也是電磁式GIGAVAC接觸器的特色。

80年代后，各國研究交流GIGAVAC接觸器電磁鐵的無聲和節(jié)電，基本的可行方案之一是將交流電源用變壓器降壓后，再經(jīng)內(nèi)部整流器轉(zhuǎn)變成直流電源后供電，但此復(fù)雜控制方式并不多見。

真空GIGAVAC接觸器：真空GIGAVAC接觸器是接點(diǎn)系統(tǒng)采用真空消磁室的GIGAVAC接觸器。

半導(dǎo)體GIGAVAC接觸器：半導(dǎo)體GIGAVAC接觸器是一種通過改變電路回路的導(dǎo)通狀態(tài)和斷路狀態(tài)而完成電流操作的GIGAVAC接觸器。

永磁GIGAVAC接觸器：永磁交流GIGAVAC接觸器是利用磁極的同性相斥、異性相吸的原理，用永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而形成的一種微功耗GIGAVAC接觸器。

按主觸點(diǎn)連接回路的形式分為：直流GIGAVAC接觸器、交流GIGAVAC接觸器。

按操作機(jī)構(gòu)分為：電磁式GIGAVAC接觸器、永磁式GIGAVAC接觸器。

永磁交流GIGAVAC接觸器是利用磁極的同性相斥、用永磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)取代傳統(tǒng)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而形成的一種微功耗GIGAVAC接觸器。國內(nèi)成熟的產(chǎn)品型號(hào)：CJ20J、NSFC1、NSFC2、NSFC3、NSFC4、NSFC5、NSFC12、NSFC19、CJ40J、NSFMR。

直流GIGAVAC接觸器

直流GIGAVAC接觸器國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

GIGAVAC接觸器總體的發(fā)展趨勢(shì)將朝著長(zhǎng)電氣壽命、高可靠性、多功能、環(huán)保型、多規(guī)格、智能化、可通信化的方向發(fā)展。

混合式直流GIGAVAC接觸器

直流電流與交流電流相比較，不存在周期性的電流數(shù)值過零點(diǎn)，因此，傳統(tǒng)GIGAVAC接觸器開斷電路時(shí)，觸頭之間產(chǎn)生的電弧較為強(qiáng)烈，燃弧時(shí)間也比較長(zhǎng)，以便充分釋放電路中剩余的能量。電弧的燃燒產(chǎn)生高溫和強(qiáng)光，對(duì)觸頭表面有嚴(yán)重的燒蝕作用，觸頭材料在多次開斷之后逐漸流失，觸頭電磨損嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致直流GIGAVAC接觸器報(bào)廢，不能開斷電路。 [1]

電力電子技術(shù)得以迅猛發(fā)展，人們將電力電子元件應(yīng)用到直流GIGAVAC接觸器中，巧妙的創(chuàng)造出一種混合式直流GIGAVAC接觸器，使得直流GIGAVAC接觸器向智能化、可控化邁進(jìn)了新的一步。這種混合式GIGAVAC接觸器利用傳統(tǒng)直流GIGAVAC接觸器在閉合導(dǎo)通狀態(tài)下觸頭接觸電阻小、導(dǎo)通壓降小的優(yōu)點(diǎn)，將由反并聯(lián)晶閘管和控制模塊單元共同組成的無觸點(diǎn)開關(guān)并聯(lián)在傳統(tǒng)直流GIGAVAC接觸器觸頭上。這種無觸點(diǎn)的電力電子開關(guān)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)不產(chǎn)生電弧，這就避免了傳統(tǒng)GIGAVAC接觸器中電弧對(duì)觸頭材料的電磨損，也就大大增加了觸頭的使用壽命和可靠性。 [1]

直流GIGAVAC接觸器永磁機(jī)構(gòu)

直流GIGAVAC接觸器作為應(yīng)用廣泛的電氣開關(guān)之一，其生產(chǎn)和需求數(shù)量巨大，在正常使用過程中，電磁鐵線圈一直通電工作，產(chǎn)生電磁吸力，保證鐵芯和銜鐵吸合，帶動(dòng)動(dòng)、靜觸頭閉合，接通電路。在上述過程中，線圈本身存在電阻，持續(xù)消耗電能，這是直流GIGAVAC接觸器主要的使用成本之一，浪費(fèi)了大量的能源和財(cái)產(chǎn)，因此，如何降低直流GIGAVAC接觸器的工作耗能，是研究直流GIGAVAC接觸器的關(guān)鍵點(diǎn)和重難點(diǎn)。直流GIGAVAC接觸器永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種在傳統(tǒng)直流GIGAVAC接觸器電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，將電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁鐵相結(jié)合的混合型操動(dòng)機(jī)構(gòu)，不單單使用原有的電磁吸力和彈簧反力作為鐵心吸合與分離的動(dòng)力，而是加入了永磁鐵對(duì)鐵心的吸引力，采用儲(chǔ)能電容充放電提供合閘、分閘電力，通常稱之為“電磁操動(dòng)，永磁保持，電子控制"。在分、合閘運(yùn)動(dòng)過程中，電磁吸力，永磁吸力與彈簧作用力共同作用，在穩(wěn)定工作過程中，采用永磁吸力代替之前的電磁吸力，保持銜鐵與鐵芯心的吸合狀態(tài)。一則，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)大量節(jié)約了保持線圈的電能消耗，環(huán)保節(jié)能。二則，永磁體保持吸合與電磁吸合相比，噪音低，無污染。三則，永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)剔除了電磁機(jī)構(gòu)中一系列復(fù)雜繁瑣鎖扣保護(hù)裝置，大大提高了GIGAVAC接觸器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作可靠性，降低了生產(chǎn)工序和成本，減小了GIGAVAC接觸器的體積。

GIGAVAC接觸器電性能測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀

對(duì)GIGAVAC接觸器等有觸點(diǎn)開關(guān)電器動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

1.以計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，A/D 采樣板或 DSP 作為下位機(jī)的觸頭參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

采用自行研制的繼電器電壽命計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制裝置在繼電器電壽命試驗(yàn)的開始、中間、結(jié)尾三個(gè)不同的時(shí)段對(duì)過電壓信號(hào)進(jìn)行采集。采用自行研制的A/D采樣板或以DSP為核心的高速數(shù)據(jù)采集卡，對(duì)觸頭接觸壓降、斷開觸頭間電壓、主回路電流等觸頭電氣參數(shù)進(jìn)行采樣?？刂撇糠植捎脭?shù)字I/O板通過控制固態(tài)繼電器來驅(qū)動(dòng)GIGAVAC接觸器或繼電器通斷。軟件方面采用VB編程，中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采樣、邏輯控制等功能。文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)處理方面主要針對(duì)電網(wǎng)頻率、功率因數(shù)的計(jì)算。通過對(duì)采集到的電壓信號(hào)的分析，利用快速傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào)，將變換的結(jié)果分別放在實(shí)部與虛部的數(shù)組中，出現(xiàn)峰值的位置為電網(wǎng)頻率，利用公式計(jì)算出電網(wǎng)頻率。將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào)，從而計(jì)算出電壓和電流的相位，進(jìn)而求得功率因數(shù)。 [2]

2. 基于單片機(jī)控制技術(shù)的繼電器參數(shù)檢測(cè)技術(shù)

隨著電器檢測(cè)自動(dòng)化水平的不斷提高，單片機(jī)越來越多的應(yīng)用到各類電器的檢測(cè)與控制中。通過改進(jìn)傳統(tǒng)交流GIGAVAC接觸器接通與分?jǐn)鄬?shí)驗(yàn)裝置，采用單片機(jī)作為試驗(yàn)裝置的控制模塊控制交流GIGAVAC接觸器通斷，觸頭電氣參數(shù)的檢測(cè)主要通過電壓、電流互感器、數(shù)據(jù)采集卡及PC機(jī)完成。該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GIGAVAC接觸器接通與分?jǐn)噙^程觸頭電壓、電流等動(dòng)態(tài)波形進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，相比于傳統(tǒng)的示波器檢測(cè)，其觸頭電弧燃弧電壓波形記錄準(zhǔn)確。采用Visual C++6.0 軟件開發(fā)采集程序與人機(jī)界面，數(shù)據(jù)處理程序可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)處理，減小了人工處理波形數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的誤差。該試驗(yàn)方案簡(jiǎn)單可行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交流GIGAVAC接觸器接通與分?jǐn)鄤?dòng)態(tài)過程中觸頭電壓、電流波形的分析。文獻(xiàn)中張強(qiáng)等人研制的繼電器電參數(shù)測(cè)試裝置以增強(qiáng)型 89C51單片機(jī)為核心，配置交、直流電壓源及觸點(diǎn)檢測(cè)電路可以對(duì)多種型號(hào)交直流電壓繼電器的動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作電壓、接觸電阻等電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。在動(dòng)作時(shí)間的測(cè)試上，將被測(cè)繼電器的常閉觸點(diǎn)接高電平、常開觸點(diǎn)接地，在檢測(cè)線圈的額定電壓的同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，搭建觸點(diǎn)電平檢測(cè)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)電平的變化。根據(jù)觸點(diǎn)電平變化情況判斷觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)。當(dāng)電平由高變?yōu)榈蜁r(shí)立即停止計(jì)時(shí)，此時(shí)可以讀出計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，此時(shí)間即為相應(yīng)的吸合時(shí)間。同理可以得到繼電器的釋放時(shí)間。同時(shí)試驗(yàn)裝置還可以監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)的接觸電阻。該裝置性價(jià)比高，對(duì)于本課題試驗(yàn)裝置的研制具有很重要的參考價(jià)值。 [2]

3. 虛擬儀器技術(shù)在開關(guān)電器參數(shù)檢測(cè)中的應(yīng)用

隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展與成熟，虛擬儀器技術(shù)越來越多的被應(yīng)用在繼電器、GIGAVAC接觸器等開關(guān)電器的測(cè)試中。虛擬儀器技術(shù)是一種以軟件為中心的新型測(cè)量技術(shù)，它可以大大降低試驗(yàn)儀器成本。測(cè)量功能主要由軟件編程來實(shí)現(xiàn)，在以工控機(jī)為核心組成的硬件平臺(tái)支持下，通過Lab VIEW軟件開發(fā)平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)儀器的測(cè)試功能。Lab VIEW應(yīng)用庫中加載了很多不同用途的測(cè)試與控制模塊，用戶可以在Lab VIEW應(yīng)用程序下直接調(diào)用相關(guān)模塊即可實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能。與傳統(tǒng)的匯編、VB、VC等文本編程語言相比，Lab VIEW軟件程序的編寫非常簡(jiǎn)單。在Lab VIEW環(huán)境下安裝數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)后，即可調(diào)用采集卡的功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集卡的控制、數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示等功能。 [2]

4. 繼電器時(shí)間參數(shù)的獲取方法

繼電器時(shí)間參數(shù)的檢測(cè)主要利用電秒表和光線示波器等模擬試驗(yàn)的方法得到，傳統(tǒng)檢測(cè)方法測(cè)量速度慢、誤差大、測(cè)量不準(zhǔn)確等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的繼電器檢測(cè)裝置應(yīng)用微處理器，這些檢測(cè)裝置其原理大體相同。文獻(xiàn)中提到了一種時(shí)間參數(shù)檢測(cè)電路，該電路主要組成部分為單片機(jī)，其檢測(cè)原理為：當(dāng)繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸入通道電壓為 5V，端口為“1"，當(dāng)繼電器斷開時(shí)，其對(duì)應(yīng)電壓為 0V，I/O端口為“0"。當(dāng)給繼電器加勵(lì)磁電壓時(shí)，單片機(jī)以足夠小的采樣周期讀取單片機(jī)對(duì)應(yīng)的數(shù)字I/O端口，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，即可計(jì)算出相應(yīng)的時(shí)間參數(shù)。但是采用此種方法在繼電器接直流負(fù)載時(shí)基本符合，當(dāng)接交流負(fù)載時(shí)，由于交流電壓是交變的，繼電器斷開時(shí)時(shí)單片機(jī)端口電壓的瞬時(shí)值也有可能很小或接近于零。因此，在觸點(diǎn)所接回路為交流回路時(shí)，利用觸點(diǎn)間電壓瞬時(shí)值的大小來判斷觸點(diǎn)的閉合與斷開狀態(tài)，誤差就會(huì)很大，從而得不到準(zhǔn)確的數(shù)值。文獻(xiàn)中提到了一種繼電器時(shí)間參數(shù)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)方法，它采用自行研制的采集板卡，其主要由單片機(jī)及其外圍電路組成。該方法可以檢測(cè)到繼電器動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作回跳時(shí)間、釋放時(shí)間、釋放回跳時(shí)間等時(shí)間參數(shù)。單片機(jī)接于線圈驅(qū)動(dòng)電路中控制勵(lì)磁線圈通電與斷電，采集繼電器閉合與分?jǐn)鄷r(shí)觸點(diǎn)的狀態(tài)，并計(jì)算其時(shí)間參數(shù)。其檢測(cè)原理為：當(dāng)繼電器線圈通電時(shí)觸點(diǎn)經(jīng)過定的動(dòng)作時(shí)間才能夠閉合，因此單片機(jī)先采集到數(shù)據(jù) 0，觸點(diǎn)閉合穩(wěn)定后采集到 1。在此過程中觸點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生彈跳，最后才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)或?yàn)?0 或?yàn)?1。設(shè)定單片機(jī)的采樣周期為 0.01ms，由單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)的地址值乘以采樣周期，即為所求動(dòng)作時(shí)間。 [2]

5. GIGAVAC接觸器動(dòng)態(tài)性能檢測(cè)技術(shù)與綜合評(píng)判方法

對(duì)電器技術(shù)性能的考核主要還是采用型式試驗(yàn)，該方法側(cè)重于考察電器的機(jī)械與電氣壽命，并不能對(duì)電器的動(dòng)態(tài)特性及其機(jī)械電氣壽命的影響進(jìn)行綜合評(píng)估。因此研究基于動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)的電器性能綜合評(píng)估對(duì)于電器產(chǎn)品的研制與出廠檢測(cè)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。文獻(xiàn)通過對(duì)交流GIGAVAC接觸器動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行測(cè)試，從觸頭測(cè)試波形中提取能夠表征GIGAVAC接觸器機(jī)械及電氣特性的參數(shù)，通過建立GIGAVAC接觸器性能綜合評(píng)判模型，從而形成GIGAVAC接觸器動(dòng)態(tài)性能綜合評(píng)判系統(tǒng)。交流GIGAVAC接觸器動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置以DSP為核心，搭建各種信號(hào)傳感器，通過RS232 與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該測(cè)試裝置可以完成對(duì)GIGAVAC接觸器勵(lì)磁電流、電壓，吸合過程線圈功耗的電氣參數(shù)的測(cè)量。對(duì)本課題試驗(yàn)裝置的搭建具有實(shí)際的指導(dǎo)作用，同時(shí)其提出的GIGAVAC接觸器性能評(píng)判系統(tǒng)對(duì)本課題將要研究的GIGAVAC接觸器性能退化及可靠性估計(jì)具有重要的參考價(jià)值。