Design of a Contactless AC Contactor Based on STM32

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.07.008

Abstract

Abstract:

To address the limitations of traditional mechanical contactors in intelligent control systems, an intelligent contactless contactor based on the STM32 microprocessor has been designed and implemented.The STM32 is utilized as the core controller. Its I/O port resources and powerful embedded processing capabilities are utilized to construct a human-machine interaction interface and realize real-time acquisition and processing of contactor control signals.Meanwhile, a passive filter circuit is designed to effectively suppress electromagnetic interference, ensuring the system’s stable operation in complex electromagnetic environments.Electromagnetic compatibility (EMC) tests and impulse voltage withstand tests are conducted on core components.The test results show that it exhibits excellent control accuracy and stability under various operating conditions, which can meet the design requirements.

Key words: STM32 microprocessor, non-contact contactor, EMC, intelligent, passive filter

CLC Number:

TM572.2

LIU Wei, ZHANG Yuqing, YU Qingrui, WANG Jun, HUANG Wenhui. Design of a Contactless AC Contactor Based on STM32[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(7): 49-58.

Figures/Tables 29

电压	R/Ω	$U 3 t h$ /mV	$U 3 s i m$ /mV	误差/%
U_U3A	30	556.625	520.236	6.53
U_U3A	60	1 113.000	1 078.000	3.14
U_U3A	120	2 226.000	2 191.000	1.57

References 19

[1]	王栋. IGBT无触点式接触器在矿用电动轮自卸卡车上的应用[J]. 露天采矿技术, 2024, 39(5):81-83.
[2]	廖美英, 胡列豪, 张勇军, 等. 人工智能技术在发电厂智能化建设中的应用与挑战[J]. 广东电力, 2024, 37(11):109-119.
[3]	叶泓伟, 缪希仁, 张琳辉, 等. 低压交流电磁电器集成技术综述[J]. 电器与能效管理技术, 2023(1):8-15.
[4]	刘树鑫, 宋健, 刘洋, 等. 交流接触器触头系统运动分析及故障诊断研究[J]. 电工技术学报, 2021, 36(S2):477-486.
[5]	BOBAJANOV M K, FAYZIEV M M, Mustaev R A, et al. Applying the non-contact devices for starting a single-phase asynchronous electric motor[J]. Bulletin of Science and Education, 2021, 114(11-2):31-35.
[6]	王高波. 动力集中动车组列供变流器接触器典型故障分析与优化[J]. 电力机车与城轨车辆, 2024, 47(5):101-105.
[7]	张剑敏, 王秀民, 白海青, 等. 电动单梁起重机接触器粘连事故分析及控制电路优化改进[J]. 中国特种设备安全, 2022, 38(9):82-84.
[8]	郭凤仪, 王宝巍, 王智勇, 等. 一种新型混合式交流接触器[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版), 2015, 34(7):857-861.
[9]	倪君宇. 无触点开关在低压电器检测中的应用研究[D]. 镇江: 江苏科技大学, 2021.
[10]	郑娜. 5.3 A/380 V无触点控制与保护开关的研究[D]. 沈阳: 沈阳工业大学, 2014.
[11]	徐连洲. 具有故障诊断功能的复合式无弧交流接触器的研究[D]. 阜新: 辽宁工程技术大学, 2014.
[12]	许沸然. 交流接触器吸合过程智能化技术研究[D]. 天津: 河北工业大学, 2014.
[13]	MAKHMANAZAR F, FURKAT T, RUSLAN M, et al. Development and research of non-contact starting devices for electric consumers and motors[J]. E3S Web of Conferences, 2023, 384(27): 01038.
[14]	张良飞, 鲁雪锋, 姚茂吉. 基于交流接触器灭弧结构的电寿命评估研究[J]. 仪器仪表用户, 2024, 31(9):1-3.
[15]	BURKOV A F, NGUEN V K. Review and analysis methods of switching electrical circuit of alternating current of electric drivers[J]. Science of Russia: Goals and objectives, 2023.DOI: 10.18411/nrciz-02-2023-17.
[16]	彭纪玉, 汪先兵, 彭靳, 等. 双线圈永磁接触器合分闸电容双向倍压的分回路同步充电控制系统设计[J]. 安徽科技学院学报, 2024, 38(4):94-101.
[17]	周煜源, 刘向军. 组合式交流接触器全过程智能控制策略[J]. 电气开关, 2021, 59(1):39-44.
[18]	孔令波. 电气系统中防误碰接触器的设计[J]. 电子技术, 2024, 53(9):388-389.
[19]	李新叶. 交流接触器典型通断过程分析[J]. 电器与能效管理技术, 2024(12):57-62.

电压	U_PK/mV	U_1th/mV	U_1sim/mV	误差/%
U_U1A	301.1	-150.17	-150.30	0.08
U_U1B	301.1	1 650.00	1 649.00	0.06
U_U1A	600.0	-299.25	-299.42	0.05
U_U1B	600.0	1 799.00	1 798.00	0.05
U_U1A	800.0	-399.00	-399.31	0.08
U_U1B	800.0	1 899.00	1 898.00	0.05

电压	I_PK/mA	U_2th/V	U_2sim/V	误差/%
U_U2A	1.99	-2.189 0	-2.190 0	0.05
U_U2B	1.99	2.744 0	2.743 0	0.04
U_U2A	-1.00	1.100 0	1.101 0	0.01
U_U2B	-1.00	1.100 0	1.099 0	0.09
U_U2A	0.50	-0.550 2	0.550 0	0.04
U_U2B	0.50	1.924 0	1.925 0	0.05

频率范围/MHz	检验值/dBμV		极限值/dBμV
频率范围/MHz	准峰值	平均值	准峰值	平均值
0.15~0.50	<50	<42	79	66
0.50~5.00	<45	<35	73	60
5.00~30.00	<40	<30	73	60

频率范围/MHz	检验值/dBμV	极限值/dBμV
30~230	<25	40准峰值
230~1 000	<25	47准峰值

对比项	无触点接触器	传统机械接触器	优越性说明
开关速度	微秒级响应(基于半导体器件)	毫秒级响应(机械触点动作延迟)	高频开关场景下效率提升50%以上
寿命	>100万次(无机械磨损)	10~50万次(触点烧蚀、弹簧老化)	维护成本降低80%
噪声	完全静音(无机械动作)	明显吸合声(≥60 dB)	适用于医院、实验室等静音环境
电弧风险	零电弧(固态开关)	触点分断时易产生电弧	防爆、易燃环境安全性显著提升
能耗	待机功耗<1 W,仅驱动电路耗电	线圈功耗5~10 W,需持续通电保持	节能30%~70%
环境适应性	-40~85 ℃稳定工作(全密封设计)	0~55 ℃(触点易氧化、结露)	极端工况可靠性更强
控制精度	PWM精准调节(电流/电压线性控制)	仅通断功能(无法调节输出量)	支持变频、软启动等高级功能