如果有一天，有一個行業(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“是個接觸器在我這里都能用……”，你該怎么辦？
這個行業(yè)就是充電樁行業(yè)！
接下來昌暉儀表梳理下充電樁里的接觸器的應用，從技術角度分析它對接觸器的要求與傳統(tǒng)行業(yè)有何區(qū)別，以此來指導客戶選型。
一、充電樁內接觸器工作原理
充電樁的產品標準是GB/T18487.1-2015電動汽車傳導充電系統(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圖。
圖中非車載充電機就是指直流充電樁部分，樁內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DC1000V直流接觸器，最右端是電動汽車內的直流接觸器C5、C6。
充電樁為了適應DC450V/750V等不同電壓等級的電動汽車，充電槍目前最大輸出電壓為DC1000V，電流為250A，但未來電壓會上升至DC 1500V，電流600A。
直流充電樁內接觸器的工作時序見下圖，在尚未給電動汽車充電前，交流接觸器C0會先吸合，給充電模塊上電，所以交流接觸器吸合時回路無電流，相當于無載接通，這與傳統(tǒng)行業(yè)接通電動機起動電流完全不一樣。
準備充電時，電動汽車內直流接觸器C5、C6先閉合，也是無載接通(無電壓無電流)，接著充電樁內的直流接觸器C1、C2閉合，此時C1、C2雖然接通電流，但是充電樁標準明確要求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。
一般充電樁內接觸器會選300A，接通時實際電流只有其額定電流的1/15，但是載流能力要求是100%，對直流接觸器來說，接通能力要求低。
充電結束時，充電樁標準明確要求控制系統(tǒng)先把充電電流降到5A以下，再斷開充電樁內直流接觸器C1、C2，后斷開電動汽車內接觸器C5、C5，最后再斷開交流接觸器C0(如果有需要)。
所以總結一句話：充電樁內的交直流接觸器，常規(guī)操作下其接通和分斷瞬間的電流遠遠低于其額定電流，幾乎相當于無載接通、無載分斷，所以電流產生的電弧對觸頭電壽命影響比較小。
正是由于充電樁內接觸器有這樣的特點，所以充電樁標準GB/T18487.1-2015在定義接觸器選型時，要求其按使用類別AC-1電流或DC-1電流來選型，并且乘以1.25的系數，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
接觸器控制的對象有很多，但基本上都是感性負載如鼠籠式異步電動機和繞線式異步電動機，或者阻性負載如電阻絲加熱，或者容性負載如電容器。
不同的負載的電流特性不一樣，例如接通電動機時有起動電流，接通加熱電阻絲時無沖擊電流，負載特性不同電流產生的電弧對接觸器主觸頭的影響也不一樣，所以接觸器標準GB14048.4按負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分別對應交流和直流無感或微感負載，這與充電樁內接觸器的工作特點相近，但實際上從接觸器電壽命的角度看，AC-1或DC-1時接通和分斷都是1倍額定電流，比起充電樁內實際接通20A、分斷5A的要求高多了。
不同的使用類別對應于不同的額定電流，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，簡單理解為帶電動機負載的能力為120A，其AC-1額定電流為150A，簡單理解為帶加熱電阻絲負載的能力為150A。
同一型號接觸器，其AC-1電流一般會高于AC-3電流值。
充電樁標準GB/T18487.1-2015中，關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。
在即將發(fā)布的GB/T18487.1-202X版中，1.25的系數將會刪除，直接用接觸器的AC-1電流與充電樁額定電流相匹配。雖然新版標準即將刪除1.25系數，但實際上對接觸器的選型不會產生根本性的影響，因為充電樁關于元器件溫升試驗的要求，遠高于元器件本身標準的要求，這個我們留到后面再做分析。
補充一下，對于國家電網的直流充電樁，其接觸器選型參照國家電網公司物資采購標準《電動汽車非車載直流充電機通用技術規(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，國家電網要求接觸器的額定電流為330A，且要求是AC-3額定電流。
總結一下：
1、接觸器AC-1/DC-1使用類別對應的接通、分斷能力，會遠遠高于充電樁內接觸器實際接通、分斷時的電流，常規(guī)接觸器的用于充電樁性能會過剩。
2、接觸器按控制對象不同，分為不同的使用類別，不同的使用類別有對應的額定電流，其中AC-3對應于鼠籠式電動機負載，AC-1對應于電阻加熱負載。
3、2015版充電樁標準中接觸器選型一般按AC-1額定電流，再乘以1.25系數，新的202X版即將刪除1.25系數；
4、國家電網充電樁內的交流接觸器，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(非國網樁)，其額定電流大約為272A，按照充電樁標準GB/T18487.1-2015中接觸器選型要求，乘以1.25系數等于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，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準，但事實真的是這樣嗎？
當然不會這么簡單！
2015版和202X版充電樁標準GB/T18487.1都要求樁內元器件(斷路器和接觸器)的端子，在充電機最大輸出電流下長期運行，極限溫升不超過50K，見下表2。
接觸器標準GB/T14048.4-2020對于端子溫升的要求是70K(鍍銀端子)；同一根導體，其載流能力與導體允許溫升成正比。
說白了，同一臺接觸器，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，因為他們基本上遵循下面的公式。
我們回到前面160kW的例子，按照充電樁標準GB/T18487.1-2015版，接觸器的AC-1電流應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，其實際載流能力為295A，大于充電樁的最大運行電流272A，所以該型號接觸器在樁內驗證50K溫升試驗肯定沒有問題。
如果按充電樁標準GB/T18487.1-202X版，直接選用AC-1電流為280A的接觸器，此時在充電樁50K溫升的限制條件下，其實際載流能力只有236A，低于樁的最大運行電流272A，所以該型號接觸器在樁內驗證50K溫升試驗會有問題。
解決方案是選擇AC-1電流至少為320A且符合GB14048.4標準70K溫升要求的接觸器，基本可以滿足GB/T18487.1標準50K溫升的要求；
或選擇AC-1電流至少為272A且符合GB/T18487.1標準50K溫升要求的接觸器，如下表所示。
四、總結
1、充電樁內交、直流接觸器正常工作時幾乎是無載接通、無載分斷，尤其是對于直流接觸器，充電樁標準GB/T18487.1明確要求其接通時系統(tǒng)控制充電電流峰值在20A以下，分斷時系統(tǒng)降低電流至5A以下，所以充電樁內接觸器的電壽命要求會遠遠低于負載為電動機的傳統(tǒng)行業(yè)；
2、充電樁標準GB/T18487.1-2015對接觸器的選型，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會刪除1.25系數，但新舊版本標準對于接觸器端子的溫升都是50K，遠低于接觸器標準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標準50K溫升為前提，選擇的接觸器要么是直接按充電樁標準GB/T18487.1要求的50K溫升宣稱的AC-1電流，要么按接觸器標準GB/T14048.4要求的70K溫升宣稱的AC-1電流，再轉換成GB/T18487.1標準50K溫升對應的電流值。
4、國家電網的充電樁，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
