如果有一天，有一個(gè)行業(yè)也需要用到接觸器，但是客戶告訴你，它不需要那么高的電氣壽命，甚至還告訴你“是個(gè)接觸器在我這里都能用……”，你該怎么辦？
這個(gè)行業(yè)就是充電樁行業(yè)！
接下來(lái)昌暉儀表梳理下充電樁里的接觸器的應(yīng)用，從技術(shù)角度分析它對(duì)接觸器的要求與傳統(tǒng)行業(yè)有何區(qū)別，以此來(lái)指導(dǎo)客戶選型。
一、充電樁內(nèi)接觸器工作原理
充電樁的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是GB/T18487.1-2015電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 第1部分 通用要求，其附錄B給出了直流充電的的電氣架構(gòu)圖。
圖中非車載充電機(jī)就是指直流充電樁部分，樁內(nèi)AC/DC充電模塊目前基本以30kW/40kW為單元，再組合成60/80/90/120/160/180kW等功率的充電樁。
充電模塊前端的C0就是AC380V交流接觸器，模塊后端的C1、C2是樁內(nèi)DC1000V直流接觸器，最右端是電動(dòng)汽車內(nèi)的直流接觸器C5、C6。
充電樁為了適應(yīng)DC450V/750V等不同電壓等級(jí)的電動(dòng)汽車，充電槍目前最大輸出電壓為DC1000V，電流為250A，但未來(lái)電壓會(huì)上升至DC 1500V，電流600A。
直流充電樁內(nèi)接觸器的工作時(shí)序見下圖，在尚未給電動(dòng)汽車充電前，交流接觸器C0會(huì)先吸合，給充電模塊上電，所以交流接觸器吸合時(shí)回路無(wú)電流，相當(dāng)于無(wú)載接通，這與傳統(tǒng)行業(yè)接通電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流完全不一樣。
準(zhǔn)備充電時(shí)，電動(dòng)汽車內(nèi)直流接觸器C5、C6先閉合，也是無(wú)載接通(無(wú)電壓無(wú)電流)，接著充電樁內(nèi)的直流接觸器C1、C2閉合，此時(shí)C1、C2雖然接通電流，但是充電樁標(biāo)準(zhǔn)明確要求C1、C2在閉合瞬間系統(tǒng)要控制電流峰值在20A以下，然后再逐步增加輸出電流。
一般充電樁內(nèi)接觸器會(huì)選300A，接通時(shí)實(shí)際電流只有其額定電流的1/15，但是載流能力要求是100%，對(duì)直流接觸器來(lái)說(shuō)，接通能力要求低。
充電結(jié)束時(shí)，充電樁標(biāo)準(zhǔn)明確要求控制系統(tǒng)先把充電電流降到5A以下，再斷開充電樁內(nèi)直流接觸器C1、C2，后斷開電動(dòng)汽車內(nèi)接觸器C5、C5，最后再斷開交流接觸器C0(如果有需要)。
所以總結(jié)一句話：充電樁內(nèi)的交直流接觸器，常規(guī)操作下其接通和分?jǐn)嗨查g的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其額定電流，幾乎相當(dāng)于無(wú)載接通、無(wú)載分?jǐn)?，所以電流產(chǎn)生的電弧對(duì)觸頭電壽命影響比較小。
正是由于充電樁內(nèi)接觸器有這樣的特點(diǎn)，所以充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-2015在定義接觸器選型時(shí)，要求其按使用類別AC-1電流或DC-1電流來(lái)選型，并且乘以1.25的系數(shù)，那么什么是接觸器的AC-1/DC-1使用類別呢？
二、接觸器的使用類別AC-1/DC-1
接觸器控制的對(duì)象有很多，但基本上都是感性負(fù)載如鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)，或者阻性負(fù)載如電阻絲加熱，或者容性負(fù)載如電容器。
不同的負(fù)載的電流特性不一樣，例如接通電動(dòng)機(jī)時(shí)有起動(dòng)電流，接通加熱電阻絲時(shí)無(wú)沖擊電流，負(fù)載特性不同電流產(chǎn)生的電弧對(duì)接觸器主觸頭的影響也不一樣，所以接觸器標(biāo)準(zhǔn)GB14048.4按負(fù)載類型和使用工況定義了不同的使用類別，如表1。
表1中AC-1和DC-1分別對(duì)應(yīng)交流和直流無(wú)感或微感負(fù)載，這與充電樁內(nèi)接觸器的工作特點(diǎn)相近，但實(shí)際上從接觸器電壽命的角度看，AC-1或DC-1時(shí)接通和分?jǐn)喽际?倍額定電流，比起充電樁內(nèi)實(shí)際接通20A、分?jǐn)?A的要求高多了。
不同的使用類別對(duì)應(yīng)于不同的額定電流，其中以AC-3額定電流和AC-1額定電流最為常見。
以EasyPact TVS接觸器為例，LC1E120接觸器的AC-3額定電流為120A，簡(jiǎn)單理解為帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載的能力為120A，其AC-1額定電流為150A，簡(jiǎn)單理解為帶加熱電阻絲負(fù)載的能力為150A。
同一型號(hào)接觸器，其AC-1電流一般會(huì)高于AC-3電流值。
充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-2015中，關(guān)于接觸器的選型一般要求按AC-1/DC-1電流，再乘以1.25的系數(shù)。
在即將發(fā)布的GB/T18487.1-202X版中，1.25的系數(shù)將會(huì)刪除，直接用接觸器的AC-1電流與充電樁額定電流相匹配。雖然新版標(biāo)準(zhǔn)即將刪除1.25系數(shù)，但實(shí)際上對(duì)接觸器的選型不會(huì)產(chǎn)生根本性的影響，因?yàn)槌潆姌蛾P(guān)于元器件溫升試驗(yàn)的要求，遠(yuǎn)高于元器件本身標(biāo)準(zhǔn)的要求，這個(gè)我們留到后面再做分析。
補(bǔ)充一下，對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)的直流充電樁，其接觸器選型參照國(guó)家電網(wǎng)公司物資采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車非車載直流充電機(jī)通用技術(shù)規(guī)范》，直接按接觸器AC-3電流選型。
例如160kW直流充電樁，其額定電流大約為272A，國(guó)家電網(wǎng)要求接觸器的額定電流為330A，且要求是AC-3額定電流。
總結(jié)一下：
1、接觸器AC-1/DC-1使用類別對(duì)應(yīng)的接通、分?jǐn)嗄芰?，?huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于充電樁內(nèi)接觸器實(shí)際接通、分?jǐn)鄷r(shí)的電流，常規(guī)接觸器的用于充電樁性能會(huì)過剩。
2、接觸器按控制對(duì)象不同，分為不同的使用類別，不同的使用類別有對(duì)應(yīng)的額定電流，其中AC-3對(duì)應(yīng)于鼠籠式電動(dòng)機(jī)負(fù)載，AC-1對(duì)應(yīng)于電阻加熱負(fù)載。
3、2015版充電樁標(biāo)準(zhǔn)中接觸器選型一般按AC-1額定電流，再乘以1.25系數(shù)，新的202X版即將刪除1.25系數(shù)；
4、國(guó)家電網(wǎng)充電樁內(nèi)的交流接觸器，需要按AC-3電流選型。
三、充電樁的交流接觸器如何選型
昌暉儀表以160kW直流充電樁為例(非國(guó)網(wǎng)樁)，其額定電流大約為272A，按照充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-2015中接觸器選型要求，乘以1.25系數(shù)等于344A，所以需要選擇AC-1電流大于344A的接觸器。
如果按照GB/T18487.1-202X 新版要求刪除1.25系數(shù)，似乎選擇AC-1電流大于272A的接觸器就可以，意味著接觸器降一檔可以滿足新標(biāo)準(zhǔn)，但事實(shí)真的是這樣嗎？
當(dāng)然不會(huì)這么簡(jiǎn)單！
2015版和202X版充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1都要求樁內(nèi)元器件(斷路器和接觸器)的端子，在充電機(jī)最大輸出電流下長(zhǎng)期運(yùn)行，極限溫升不超過50K，見下表2。
接觸器標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.4-2020對(duì)于端子溫升的要求是70K(鍍銀端子)；同一根導(dǎo)體，其載流能力與導(dǎo)體允許溫升成正比。
說(shuō)白了，同一臺(tái)接觸器，如果按照GB/T14048.4溫升70K要求，其載流能力為350A，那么按照GB/T18487.1溫升50K的要求，其載流能力約為295A，因?yàn)樗麄兓旧献裱旅娴墓健?br />
我們回到前面160kW的例子，按照充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-2015版，接觸器的AC-1電流應(yīng)不小于充電樁額定電流的1.25倍，所以我們選擇AC-1電流為350A的接觸器。
需要注意的是，接觸器AC-1電流350A是基于GB/14048.4-2020溫升要求70K，如果換算成GB/T18487.1中50K溫升，其實(shí)際載流能力為295A，大于充電樁的最大運(yùn)行電流272A，所以該型號(hào)接觸器在樁內(nèi)驗(yàn)證50K溫升試驗(yàn)肯定沒有問題。
如果按充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-202X版，直接選用AC-1電流為280A的接觸器，此時(shí)在充電樁50K溫升的限制條件下，其實(shí)際載流能力只有236A，低于樁的最大運(yùn)行電流272A，所以該型號(hào)接觸器在樁內(nèi)驗(yàn)證50K溫升試驗(yàn)會(huì)有問題。
解決方案是選擇AC-1電流至少為320A且符合GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)70K溫升要求的接觸器，基本可以滿足GB/T18487.1標(biāo)準(zhǔn)50K溫升的要求；
或選擇AC-1電流至少為272A且符合GB/T18487.1標(biāo)準(zhǔn)50K溫升要求的接觸器，如下表所示。
四、總結(jié)
1、充電樁內(nèi)交、直流接觸器正常工作時(shí)幾乎是無(wú)載接通、無(wú)載分?jǐn)啵绕涫菍?duì)于直流接觸器，充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1明確要求其接通時(shí)系統(tǒng)控制充電電流峰值在20A以下，分?jǐn)鄷r(shí)系統(tǒng)降低電流至5A以下，所以充電樁內(nèi)接觸器的電壽命要求會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于負(fù)載為電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)行業(yè)；
2、充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1-2015對(duì)接觸器的選型，要求接觸器的額定電流不小于充電樁額定電流的1.25倍，其使用類別不能低于AC-1或DC-1；即將更新的GB/T18487.1-202X會(huì)刪除1.25系數(shù)，但新舊版本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于接觸器端子的溫升都是50K，遠(yuǎn)低于接觸器標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.4-2020要求的70K溫升(鍍銀端子)；
3、充電樁的接觸器的選型一定要以滿足GB/T18487.1標(biāo)準(zhǔn)50K溫升為前提，選擇的接觸器要么是直接按充電樁標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1要求的50K溫升宣稱的AC-1電流，要么按接觸器標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.4要求的70K溫升宣稱的AC-1電流，再轉(zhuǎn)換成GB/T18487.1標(biāo)準(zhǔn)50K溫升對(duì)應(yīng)的電流值。
4、國(guó)家電網(wǎng)的充電樁，接觸器選型直接按AC-3電流匹配充電樁的額定電流。
作者：賓紹平
