轨道客车电热开水器接触器选型分析

何光明 刘俊阳 赵翀 于海斌 胡易轩 王川川

摘 要：电热开水器是轨道客车上给乘客提供开水的设备，一般采用电加热管加热方式，加热通过接触器控制，功率和电流相对较大，如果接触器选型不当，容易造成电热开水器加热故障。针对电热开水器的实际使用情况，分析讨论了接触器如何选型。

关键词：电热开水器；接触器；选型分析

中图分类号 U

Contactors Selection Analysis of Electric Water Heaters for EMU

He Guangming, Liu Junyang, Zhao Chong, Yu Haibin, Hu Yixuan

Abstract Boiled water is provided to EMU passengers by electric water heaters. Electric heating pipes are adopted, and electric water heaters are contolled by contactors. Failures of electric water heaters can be caused by high power and heavy current, if wrong contactors are selected. Considering the actual situation of electric water heaters, contactors selection is analyzed and discussed..

Key words electric water heaters；contactors；selection Analysis

First-author’s address Changchun Railway Vehicles Co.,Ltd.,130062,Changchun,China

随着社会的发展，人们出行的频率越来越高，乘坐轨道客车的人也越来越多，人们对轨道客车运行环境和品质的要求也越来越高，饮水是其中必不可少的一个因素，从饮水卫生要求和饮食习惯上来说，同国外习惯饮用直饮水不同，中国人习惯喝白开水或是茶水，所以中国轨道客车上设置了电热开水器。

1 接触器使用情况介绍

目前轨道客车电热开水器均采用沸腾翻水原理，设有烧水箱和储水箱，额定功率约4.5KW，产开水量不小于40L/h。电热开水器一般采用电加热管加热方式，加热功率及电流相对较大，加热功能由接触器控制实现，当需要加热时，接触器闭合，加热管加热；当不需要加热时，接触器断开，加热管不加热。如果接触器选型不当，在电热开水器使用过程中接触器出现故障，该闭合时未闭合，将造成加热功能失效，影响电热开水器烧开水；该断开时仍闭合，将造成电热开水器持续烧开水，多余开水溢出排掉，浪费水源和电源，当进水不足时，将发生干烧故障。所以，选择合适的接触器非常必要。

2 接触器工作原理说明

接触器主要由铁心、线圈和触点组成，结构示意图如图1所示，接触器的基本工作原理是利用电磁原理通过控制电路的控制和可动铁心的运动来带动触点控制主电路通断的。如图1最上端三个桥式常开触点为接触器主触点，中间一对常开触点和一对常闭触点为其辅助触点。当闭合开关S时，套在静铁心上的电磁线圈通电产生磁场，磁化静铁心，使静铁心产生足够的磁吸力，吸引动铁心向下运动；动铁心通过拉杆带动动触点向下运动，使常开主触点闭合、常闭辅助触点断开、常开辅助触点闭合。当断开开关S时，电磁线圈失电，静铁心磁吸力不足，动铁心在复位弹簧的作用下回到原来位置，从而使各触点状态恢复[1]。

图1接触器结构示意图

3 接触器选型分析

接触器的选型并非根据某一参数而定，需要根据使用工况确定接触器的负载类型、可控功率、额定绝缘电压、额定工作电流、约定发热电流、线圈工作电压、操作频率和使用寿命等技术参数，根据确定的技术参数选取满足要求的接触器型号。

3.1 负载类型

接触器有交流、直流之分，需要根据负载类型选择相应的接触器。电热开水器供电电源一般采用车载交流电，接触器应该选择交流接触器。

3.2 可控功率

接触器可控功率应大于被控设备的负载功率。如电热开水器的负载功率最大为4.5KW，则接触器的选型可控功率应大于4.5KW。

3.3 额定绝缘电压

GB 14048.1-2006《低压开关设备和控制设备—第一部分：总则》中规定：在任何情况下最大的额定工作电压值不应该超过额定绝缘电压值。由此，接触器的选型额定绝缘电压不能小于电热开水器使用工况下最大的额定电压。

如电热开水器额定电压为AC380V，则接触器的选型额定绝缘电压应大于AC380V。

3.4 额定工作电流

电热开水器电加热管相当于电阻，此类设备为无感或微感负载，此类负载的电流值波动范围较小，其接通电流可达负载额定电流的1.4倍，在选择接触器额定工作电流时，应大于此值。

如电热开水器额定功率为4.5KW，额定电压为AC380V，三相Y形接法，则电热开水器额定电流为6.84A，接触器的选型额定工作电流应大于9.6A。

3.5 约定发热电流

电热开水器电加热管相当于电阻，此类设备为无感或微感负载，此类负载的电流值波动范围较小，接触器的约定发热电流应大于负载工作电流的1.2倍。

如电热开水器的工作电流为7A，则接触器的选型约定发热电流应大于8.4A。

3.6 线圈工作电压

接触器动作受电磁线圈得电产生的电磁吸力控制，接触器线圈工作电压应和控制回路供电电压保持一致。

如控制回路供电电压为DC24V，则接触器的选型线圈工作电压为DC24V。

3.7 操作频率

电热开水器烧开水受储水箱液位控制，当储水箱处于满液位时，不烧开水；当储水箱内开水不足时，烧开水。故电加热管并不是一直加热，而是间歇式加热，从而接触器需要频繁启动，接触器的允许操作频率应大于电热开水器加热频率。

如电热开水器产开水量为40L/h，每次接触器闭合加热翻水1.6L，则电热开水器需每小时加热25次，即接触器的选型操作频次应大于25次。

3.8 使用寿命

接触器使用寿命需考虑机械使用寿命和电寿命。接触器机械使用寿命是机械构件的寿命，电寿命是电器元件的寿命，一般接触器机械使用寿命是电寿命的10倍左右。接触器在寿命周期内动作的次数应在其使用寿命之内，接触器使用操作频次乘以每天使用时间乘以每年使用天数乘以寿命年限可以得出接触器理论使用次数。

如电热开水器每小时加热25次，每天使用15小时，每年使用340天，使用寿命8年，则接触器理论使用次数为1020000，即接触器的选型使用寿命应大于1020000次。

4 结 语

接触器作为一种控制电器，具有频繁通断、远距离控制等优点，已经被电气系统广泛应用，准确的选型对于轨道客车电热开水器非常重要，除了上述涉及的功能参数，接触器选型还需考虑安装环境以及采购成本。接触器选型是否准确，不仅关系到电热开水器功能是否正常、安全是否有保障，还关系到电热开水器的检修维护成本。

参考文献

[1]张云秀,吴文兵,姬红杰.浅谈低压交流接触器的选用[J].现代制造技术与装备,2017,(9):116-118.