固態接觸器在電加熱回路中的應用

摘 要：固態接觸器在化工生產電加熱器中有廣泛的應用，相比接觸器、可控硅控制更具有優勢。本文通過原理、組成和接線詳細闡述了固態接觸器在電加熱回路中的應用。

關鍵詞：電加熱 固態接觸器

0.引言

在工藝生產過程中往往需要采用電加熱器對氮氣、硫化氣、油類等進行加熱，從而使反應介質保持合適的溫度或使機組在足夠的溫度下來完成相應的工藝流程。但在加熱過程中為了保證溫度控制的精確，有時要求設定溫度與實際溫度之間的偏差值要很小，這時就需要對加熱回路進行頻繁投切以滿足需要的溫度，有時一分鐘之內需要接通、斷開加熱回路若干次，這時如果僅僅是通過電磁式接觸器來實現回路通斷就可能造成接觸器主觸頭由于頻繁接通、斷開比較大的電流而損壞，從生產平穩性來說肯定會造成影響，從經濟價值上面考慮也不合適。固態接觸器因其性能穩定，操作方便、靈敏度高、噪聲低和工作頻率高等成為首選。

1.固態接觸器與電磁式接觸器及可控硅控制器的區別

在電磁式接觸器控制回路中往往是通過外部接點在接觸器線圈兩端加上一定的電壓，使線圈中流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵在電磁力作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點吸合。當線圈失電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，動、靜觸頭斷開。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中接通、斷開回路的目的。

固態接觸器和電磁式接觸器的區別是它是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與電磁式繼電器本質上相同的功能。其在外觀上為全封閉的，只有幾個接線端在外面。它不是像電磁式接觸器通過觸頭來接通電路，而是利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等電子元件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。固態接觸器最大的優點就是反應快，無干擾，最重要的是接通或斷開沒有電弧火花，可以滿足頻繁接通、關斷的要求。

可控硅控制器內部為可控硅等電子元件，其通過外部給定4-20mA信號來改變可控硅的導通角從而調節輸出電壓、功率，使加熱器保持在設定的溫度工作狀態。其外形相對于電磁式接觸器及固態接觸器都要大，同時造價也相對比較高。

2.固態接觸器的工作原理

固態接觸器一般有三個電路構成：輸入電路、驅動電路、輸出電路。

輸入電路就是為輸入控制信號提供一個回路，使之成為固態繼電器的觸發信號源。固態繼電器的輸入電路多為直流輸入，個別為交流輸入。目前裝置內的固態接觸器輸入電路為直流24V輸入。

驅動電路包括隔離耦合電路、功能電路和觸發電路三部分，隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。功能電路包括檢波整流、過零、加速、保護、顯示等各種功能電路。觸發電路的作用是給輸出器件提供觸發信號。

輸出電路是通過觸發信號的控制，實現固態繼電器的通斷切換。

固態接觸器一般有兩個端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離的方式作為輸入、輸出之間的電氣隔離。在輸入端加上直流或脈沖信號，輸出端就能從關斷狀態變成導通狀態，從而將電壓輸出并送至現場加熱設備處。

3.固態接觸器在我廠裝置現場的實際應用

在我廠聚乙烯及聚丙烯裝置造粒熱油系統電加熱回路中多采用固態接觸器與電磁式接觸器配合使用的方式，其接線見下圖1。

圖1 固態接觸器使用接線圖

在現場一般都有4-5組加熱器，其中一部分采用電磁式接觸器控制，另一部分則采用固態接觸器控制。正常時電磁式接觸器用于進行連續加熱控制，而固態接觸器則根據測溫元件測得的加熱介質溫度與之前設定的溫度進行對比，并通過PLC發出信號進行固態接觸器的接通、斷開，從而滿足工藝生產設定溫度的要求。

以上是對裝置電加熱回路中使用的固態接觸器的一些認識。當然固態接觸器也存在一些缺陷，例如：在關閉的情況下不可避免地存在漏電流，由于內部為電子元件，需要增加散熱裝置來進行散熱，工作環境溫度要求比較高等等。此外由于固態接觸器在裝置現場使用過程中出現故障的幾率相對較低，維護人員沒有引起足夠的重視，也造成出現故障時無法快速進行判斷和處理。

4.結束語

固態接觸器在工業電加熱場所應用廣泛，與常規電磁式接觸器相比具有無可比擬的優勢。于此相關的配套診斷技術還有待完善，維護人員的知識和技能還有待提高，處理好這兩個環節，才能確保電加熱設備的正常和高效運行。