1.引言 智能型交流接触器具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长的特点，由于采用了电力电子技术、微电子技术，使电器的性能大幅度提高，然而，由此也带来了抗干扰问题。交流接触器往往运行于恶劣的工作环境中，干扰源是多种多样的，如电网电压的高次谐波、电网的冲击电流、触头回路的电动力、电弧以及周围空间的电磁干扰等等。同时也有自线路本身的干扰，如不合理的线路布局、线路设计等。这些干扰所产生的结果是消极的，可能造成接触器的工作失控，打乱正常的工作次序、造成严重的后果。必须采取有力的措施抑制或消除干扰所产生的不良影响。
2 智能交流接触器的工作原理分析 本智能接触器是采用可控硅或MOSFET管做为控制激磁线圈通断的器件，控制信号由单片机提供。
由图1可以看出，单片机系统通过控制回路1、控制回路2与控制回路3分别对主控元件1、主控元件2和续流元件进行适时控制。在起动过程中，单片机系统不断地对
电源电压进行采样，并判断吸合的门槛电压，若电压高于吸合的门槛电压，再按不同的输入电压值选择相应的程序，在每个半波相应的时刻（导通相角）通过控制回路1、控制回路2，使主控元件导通，线圈在强激磁下工作。单片机系统在一定的导通时间后，通过控制回路使主控元件1和主控元件2截止，起动过程结束。在吸持阶段变压器的副边绕组的保持绕组提供一个合适的保持电压，经过续流回路使接触器线圈在直流小电流下工作。直流起动直流保持的工作方式，大大地提高了接触器的性能指标。在整个运行过程中，单片机系统一直对电源电压进行检测。一旦发现电源电压小于释放电压，立即通过控制回路3关继续流元件，接触器线圈断电。 在分断过程中，我们对接触器的触头系统进行了改进，通过控制中间相触头的分断时刻，可达到三相触头均在电流过零点前分断电路，实现三相电路的同步分断。实现同步分断的关键是要有性能良好的电流传感器，用来检测主电路的电流。这种互感器与传统的电流互感器相比应该具有更强的抗干扰性能，在强大的电磁干扰（包括电弧干扰和电动力干扰）的影响下，要能够准确的反映主电路的电流变化的情况，尤其能够检测到准确的电流零点。若零点的检测出现误差，那么就可能使主触头上的电弧在电流过零后重燃而失控。 由此可见，直接影响智能交流接触器工作可靠性的干扰源是多种多样的。如果这些干扰使接触器不能按照原先设计的工作程序正常工作，就可能造成接触器的误动作，打乱系统的正常工作。所以，必须将接触器的受干扰程度降低到最小限度，提高智能交流接触器的可靠性。下面就对智能交流接触器工作中可能存在的主要干扰源做一详细分析。
3 智能交流接触器工作中存在的主要干扰源 3．1 电源干扰 由于电子电路通过电源电路接到电网，所以电网的噪声可以通过电源电路干扰窜进电子线路，这是电子电路受干扰的主要原因之一。微机系统中最主要并且危害最严重的干扰源也来自源的污染。工业发展越迅速，电源的污染越严重。许多文献认为，电网电源的抗干扰措施完善了，单片机和电子电路的抗干扰问题就解决了一半。由此可见抑制电源干扰的重要性。电源干扰可以从以下几种情况来详细考虑： 来源:输配电设备网 第一种情况，通过电源变压器的耦合。变压器是电源电路中最常见的元件，它的初级接到电网电源，次级则按设计要求得到各种交流电压，然后再经过整流滤波电路和稳压电路等电路，得到供线路工作所需的直流电压。人们在研究电网高频尖峰脉冲如何穿越变压器而传播时发现，变压器初级的交流电磁耦合并不是这种噪声的主要传播途径。事实上，这个传播途径是由变压器初次级间分布电容所造成的。由于变压器的初级线圈靠得很近，这两部分间的分布电容通常有数百PF。这种分布电容不仅电容量大，而且有十分好的频率特性，对高频噪声有很低的阻抗。 第二种情况，电源本身的过压、欠产压、停电等故障引起的电源的噪声。任何电源及输电线都存在内阻，正是这些内阻引起电源的噪声干扰。如果没有内阻存在，无论何种噪声都会被电源短路吸收，在电路中不会产生干扰电压。在用电高峰期，超出发电厂额定功率的负载能力时，形成欠压供电。在用电低峰期，负载很轻，可能会使电压升高造成过电压。这些干扰可能性称为电源的慢变化，其危险是显而易见的。 第三种情况，浪涌、下陷、尖峰电压与其它电源干扰。用户本身大功率设备的不断接通和断开，特别是大功率马达，接通瞬间需要很大的启动电流，并可持续几百毫秒，从而在输电线路内阻上将产生很大的压降，这是电网中产生电压瞬变（浪涌、下陷）的主要原因。这些噪声迭加在正弦交流电压上沿线路传输，在所到之处引起干扰，如果幅度过大，会毁坏系统。 另外，由于设备接地不良，在分支线路上造成电压降和零线偏离零电位过大，也会造成火线与地线、零线与地线之间形成浪涌、下陷等干扰电压。输电线是一个悬浮的不接地系统，在其周围发生闪电时，可以在电线中引起3kV的尖峰电压。
汽车打火、无线电发射以及电弧等辐射源均可在输电线中引起上千伏的尖峰电压。继电器等电器开关触点的通断可在电网中引起600V左右的尖峰电压。地线过长，受空间电磁场的干扰，也会在电网中产生尖峰电压。尖峰电压的持续时间很短，一般不会毁坏系统，但是对单片机系统的正常工作危害极大，会造成逻辑紊乱，甚至冲坏程序，使接触器无法正常工作。 3．2 线路及其它的干扰 如果线路板设计不合理，使元件的排列不甚合理，或者线路的中元件之间的布局不合理的话，就有可能出现线路本身的干扰源，使单片机系统误动作。 实现同步分断的关键是电流传感器的信号必须能够准确地反映主电路电流的情况。这种互感器与传统的电流互感器相比应该具有更强的抗干扰性能，在强大的电磁干扰影响下，要能够准确的反映主电路电流变化，尤其能够检测到准确的电流零点。
4 本装置采用的几种主要抗干扰措施 4．1 硬件部分 （1）单片机系统的复位电路设计 通常单片机都有一个复位引角，用于系统的复位。但复位电路易受电源波动的干扰，当单片机电源受到干扰后，电压下降至低电平时，复位端电位也跟随下降至低电平。显然会引起单片机的复位，使单片机无法正常工作。为此，在设计中对复位电路进行改进。 该复位电路在复位端与地之间分别并联了一个简单的RC滤波电路，从而有效抑制了单片机电源波动对复位端的影响。 （2）采用光电隔离的电路 光电隔的目的是割断两个电路之间电的联系。本接触器的控制回路采用了美国摩托罗拉公司最新推出的光电新器件——光电双向可控硅驱动器，作为其主要控制元件。 此元件可用直流低电压、小电流来控制高电压、大电流。它输出为正统波，波形无畸变、电磁干扰小、无噪声，用它来触发可控硅，触发电路简单、可靠，是一种理想的驱动元件。 此元件由输入、输出两部分组成。输入级是一个砷化镓红外线发光二极管（LED），该二极管在5-15mA正向电流作用下，发出足够的红外光，触发输出部分。输出级为具有过零检测的光控双向可控硅。当红外发光二极管发射红外光时，光控双向可控硅触发导通，发出控制信号触发主控元件。由于采用了光电隔离，并且能用TTL电平驱动，它很容易与单片机接口，进行各种自动工
控制设备的适时控制。提高了线路的抗干扰性能。 （3）接地技术 有两种接地：一种是为人身或设备安全目的，而把设备的外壳接地，这种接地称之为外壳接地或安全接地；另一种是为电路工作提供一个公共的电位参考点，这种接地称之为工作接地。 本智能交流接触器线路板采用了工作接地。而智能交流接触器的电流互感器则采用了外壳接地系统。为了减少电流信号回路的电磁干扰，送入单片机的信号采用了带屏蔽的双绞线，双绞线的屏蔽层连接到接触器的外壳上。 （4）屏蔽技术 高频电源、交流电源、强电设备、电弧产生的电火花，甚至雷电，都能产生电磁波，从而成为电磁干扰的噪声源。当距离较近时，电磁波会通过分布电容和电感耦合到信号回路而形成电磁干扰；当距离较远时，电磁波则以辐射形式构成干扰。 电源变压器采用初级间加屏蔽层接地以解决电网干扰问题。以金属板、金属网或金属盒构成的屏蔽体能有效地对付电磁波辐射干扰。 4．2 软件部分 单片机在受到干扰后会产生比一般电路更为复杂的情况。例如，正常执行的程序会因干扰而一下子跳到不可预测的地址上，使程序混乱，发生不可设想的后果，导致事故。为了防止上述情况发生，除了在硬件上采取必要的抗干扰措施外，在单片机程序设计中，充分挖掘软件的抗干扰能力，采取一定的措施，将干扰的影响抑制到最小程度。 （1）使用监视定时器 程序在运行过程中，有时由于某种噪声干扰的影响，会出现死循坏的现象，或者出现程序“乱飞”现象，从而影响系统的正常工作。 这两种情况均可采用PIC单片机内部具有的监视定时器WDT来监视系统。因为在系统正常工作时，程序每隔一定时间清除计数器，而计数器按时钟脉冲作加法记数。当这一时间短于监视定时器的溢出时间时，则计数器永远不会溢出。但如系统受到干扰时，程序的正常执行顺序被破坏，便不能在计数器溢出之前清除计数器，从而会发生计数器溢出的情况。所以可把计数器溢出作为系统受到干扰的标志。 本智能交流接触器通过设置状态寄存器可设置定时器溢出时间，在程序执行期间利用CLRWDT指令清除定时器，从而防止程序正常执行时的定时器溢出，并使系统复位。可有效地消除干扰影响。 （2）软件陷阱 通常CPU的ROM存储区存在着大量的末用空间，而当程序受到干扰后，经常会跳到这些地址上。为了捕捉到这种干扰，可在这些区域设置陷阱——引导程序片段，一旦程序落入这片区域时，就将其引导到特定的处理程序上而恢复正常。 这种措施的优点是抗干扰处理简单。缺点是其与CPU末用的存储数量有关，末用的空间越多，则捕捉到干扰的概率越大，故具有一定的局限性。 （3）软件抑制电源干扰 虽然可以从硬件上采取措施来抑制电源的干扰，但是实际运行中还是会有一部分电源噪声串入系统，造成软件的复位，扰乱程序的正常执行顺序。为了抵御这种干扰，在程序的开始位置安排了一段程序，此程序可以决定智能交流接触器的吸合、吸持与分断状态。 来源:输配电设备网 系统在初始化后，进入条年审查状态，根据电压、电流检测单元所测的电压、电流信号决定系统当前的工作状态，保证系统的可靠运行。 （4）数字滤波 单片机计算吸合电压、释放电压时采用数字滤波的方法，可以消除由于电子电磁干扰造成采样信号不准确导致误动作的问题。
5 结论 智能交流接触器提高了整个系统与生产过程的可靠性，使控制水平达到了一个新的高度，为了满足智能化网络系统的需要，开发和研究多功能、智能化的高性能、高可靠性的智能化交流接触器成为当务之急，而智能交流接触器的可靠性直接影响该产品的推广运行，本文是我们在此领域所做的一些工作。
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