GB 21518—2022《交流接觸器能效限定值及能效等級》最新標(biāo)準(zhǔn)解讀

鄭世欣

（甘肅電器科學(xué)研究院）

0 引言

交流接觸器廣泛應(yīng)用于低壓電路中，控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一，也是我國首批“CCC”認(rèn)證產(chǎn)品之一。

交流接觸器的線圈以控制電源產(chǎn)生磁場而帶動主電路接通或分?jǐn)啵€圈的工作電壓有多種選擇。接觸器因可頻繁操作必須具備長使用壽命，機械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬次，電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百萬次。作為廣泛使用的低壓電器產(chǎn)品，接觸器的功耗問題引起了業(yè)界的關(guān)注。接觸器接入電路中產(chǎn)生的功耗主要是線圈部分的功耗。隨著國家對節(jié)能降耗的整體要求的提高，對產(chǎn)品的能耗要求也將進一步提高[1]。

接觸器線圈的功率主要包括吸合功耗（起動功耗）和吸持功耗（維持功耗）兩部分。雖然線圈在吸合起動瞬間功耗較大，但時間很短（幾十毫秒）；工作時間則一直處于吸持保持狀態(tài)（此時能量損耗主要集中在吸持狀態(tài)鐵損上）。相比于接觸器產(chǎn)品總的能耗，毫秒級的起動過程的功率占比較小，通常為5%，可以忽略不計。因此通過對交流接觸器吸持功率的測量，可以確定其能效限定值及能效等級。

1 新標(biāo)準(zhǔn)的重大技術(shù)變化內(nèi)容

為了響應(yīng)國家節(jié)能與標(biāo)準(zhǔn)化改革政策，在貫徹節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能的大背景下，中國能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會合理用電分委員在原有GB 21518—2008《交流接觸器能效限定值及能效等級》基礎(chǔ)上，對此標(biāo)準(zhǔn)首次進行修訂，發(fā)布新版標(biāo)準(zhǔn)GB 21518—2022。相比舊版，新標(biāo)準(zhǔn)中更改了標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、交流接觸器能效限定值要求、試驗方法，增補了試驗檢測環(huán)境要求、控制電路電流測試要求、吸持功率測量的不確定度以及吸持功率的計算方法，刪除了交流接觸器節(jié)能評價值的定義和要求。

新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交流接觸器的能效等級、能效限定值、抽樣、試驗和計算方法，其中試驗和計算方法部分重點參考了GB/T 14048.4—2020《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1 部分：接觸器和電動機起動器機電式接觸器和電動機起動器（含電動機保護器）》9.3.3.2.1.2 條款，對能效檢測試驗的抽樣測試、檢測環(huán)境、檢測設(shè)備以及測量不確定度做出具體要求。作為強制性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，無疑對交流接觸器節(jié)能技術(shù)的研究推廣起到積極作用。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)名稱

標(biāo)準(zhǔn)名稱仍為“交流接觸器能效限定值及能效等級”，其含義與節(jié)能政策相一致，即規(guī)定了接觸器吸持功率的最大允許值。

1.2 適用范圍

細(xì)化了適用范圍?？紤]到接觸器應(yīng)用場合的實際工況，相對舊標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)適用范圍，從GB21518—2008《交流接觸器能效限定值及能效等級》國家標(biāo)準(zhǔn)第 1 號修改單中“額定頻率50Hz、額定工作電壓為380V（400V）、額定工作電流6～630A 的直動式、三極電動式、整體式交流接觸器”更改為“額定頻率為50Hz、主電路額定工作電壓為l000V 及以下，額定工作電流為6～630A，接觸器的額定控制電源電壓為交流400V 及以下，使用類別為AC-3 的三極機電式，直動式的整體式接觸器?！泵鞔_了不適用于外加節(jié)電裝置、家用和類似用途的接觸器及半導(dǎo)體接觸器（固態(tài)接觸器）。

1.3 術(shù)語和定義

考慮到“節(jié)能評價值”是實施節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證的依據(jù)，它是推薦性指標(biāo)，當(dāng)用能產(chǎn)品的能源利用效率達(dá)到或超過所規(guī)定的“節(jié)能評價值”時，該產(chǎn)品就可結(jié)合其他指標(biāo)被節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)評定為節(jié)能產(chǎn)品。作為強制性標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)中刪除了“節(jié)能評價值”的定義和要求，僅對“能效限定值”做出強制性要求。

1.4 能效限定值和能效等級

修訂了各能效等級對應(yīng)的最大允許吸持功率要求值。接觸器能效等級分為3 級，其中1 級能效最高。各等級接觸器在額定工作電流下的實測吸持功率應(yīng)不大于下表的規(guī)定。為便于對比分析，下表中同時列出新版和舊版標(biāo)準(zhǔn)的吸持功率規(guī)定值。

表 接觸器能效限定值及能效等級

“能效限定值”是配合我國實施《中華人民共和國節(jié)約能源法》中淘汰高耗能產(chǎn)品制度而制定的性能指標(biāo)，它是一個強制性指標(biāo)，如果用能產(chǎn)品的能源利用效率低于該指標(biāo)就被認(rèn)為是高耗能產(chǎn)品，根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》的規(guī)定，這種產(chǎn)品是不能生產(chǎn)或被銷售的，凡生產(chǎn)或銷售這種低效用能產(chǎn)品的行為都將被認(rèn)為是違法行為，要受到法律的處罰。交流接觸器能效限定值為表中能效等級3 級，也就是接觸器吸持功率最大允許值。

從表中新舊版吸持功率最大允許值對比可以看出，“能效限定值”指標(biāo)調(diào)整幅度適中，1、2 級能效指標(biāo)調(diào)整幅度相對較大。我國低壓電器行業(yè)有500多家企業(yè)生產(chǎn)該產(chǎn)品，年產(chǎn)量達(dá)12700 萬臺，年產(chǎn)值約60 億元。其中大容量產(chǎn)品通常采取電子控制或傳統(tǒng)控制方式。傳統(tǒng)控制方式在很多重要的場合如鋼廠因其穩(wěn)定、精準(zhǔn)的控制被廣泛使用，故始終得以與電子控制方式并存，并占據(jù)更大的市場份額。小容量產(chǎn)品因其維持功率相對較低且增加電子控制對成本影響很大。如若大幅提高“能效限定值”指標(biāo)，市場上現(xiàn)有的傳統(tǒng)控制方式的產(chǎn)品大部分將面臨被淘汰，對于國內(nèi)制造業(yè)而言是一個沉重的打擊，整個低壓接觸器行業(yè)和用戶也將會受到很大的影響，且產(chǎn)品供應(yīng)容易出現(xiàn)斷層，導(dǎo)致市場混亂。因此，此次能效指標(biāo)的修訂是建立在大量的試驗基礎(chǔ)上，在考慮產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的前提下，結(jié)合實際的行業(yè)技術(shù)水平制定出的切實可行的能效指標(biāo)，有利于引導(dǎo)行業(yè)有序健康的發(fā)展。

作為GB 21518 的配套政策，2016 年6 月1 日正式實施的《能源效率標(biāo)識管理辦法》（第35 號令）以及CEL 018—2016《交流接觸器能源效率標(biāo)識實施規(guī)則》明確規(guī)定所有上市的接觸器產(chǎn)品必須施加能效標(biāo)識，如圖1 所示。能效標(biāo)識設(shè)有二維碼區(qū)域。消費者及執(zhí)法部門可以通過掃描二維碼，進入能效標(biāo)識信息平臺，獲取用能產(chǎn)品的能效信息、能效備案號、產(chǎn)品能效質(zhì)量抽查情況。交流接觸器使用的能源效率標(biāo)識的吸持功率標(biāo)注值應(yīng)符合GB 21518 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 交流接觸器能效標(biāo)識樣式示例

1.5 試驗和計算方法

新標(biāo)準(zhǔn)參考引用GB/T 14048.4—2020《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1 部分：接觸器和電動機起動器機電式接觸器和電動機起動器（含電動機保護器）》，對試驗方法做出修訂，增補了計算方法。

1）增補了抽樣要求。明確了同一殼架接觸器具有不同額定控制電源電壓（U）不同主電路額定工作電流（I）時，應(yīng)按以下方式進行試驗：額定控制電源電壓規(guī)格數(shù)量小于5 時，應(yīng)抽取最大額定控制電源電壓、最小額定工作電流的接觸器進行測試；額定控制電源電壓規(guī)格數(shù)量大于或等于5 時，應(yīng)抽取5 個樣品，其中一個為最小額定控制電源電壓，一個為最大額定控制電源電壓，另外抽取3 個制造商認(rèn)為吸持功率較大的額定控制電源電壓規(guī)格，對每個電壓規(guī)格選取最小額定工作電流的接觸器進行測試。

2）增補了試驗方式。明確了同一殼架接觸器的額定控制電源電壓為一個范圍時，應(yīng)按以下方式進行試驗，并取最大值作為該寬電壓規(guī)格的吸持功率：當(dāng)額定控制電源電壓范圍的上限值為下限值的2 倍及以上時，分別在電壓范圍的上限值和下限值進行測試；當(dāng)額定控制電源電壓范圍的上限值為下限值的2 倍以下時，在電壓范圍的上限值進行測試。

3）修訂了試驗檢測環(huán)境要求。新標(biāo)準(zhǔn)將舊版中環(huán)境溫度“（20±5）℃”更改為“（23±3）℃”，明確試驗應(yīng)在環(huán)境溫度23℃±3℃條件下進行，測試電源應(yīng)有足夠的容量。試驗中，其主電路或控制電源電路中不應(yīng)有任何負(fù)載。在接觸器控制電路輸入端施加額定控制電源電壓，測量接觸器閉合狀態(tài)下的吸持功率，接觸器試驗接線圖見圖2。

圖2 試驗接線圖

4）增補了控制電路電流測試要求。明確在接觸器控制電源端通電后，控制電路輸入端電流達(dá)到穩(wěn)定時進行控制電路電流的測試并取值。

5）考慮到測量準(zhǔn)確度，增補了吸持功率測量的不確定度要求。明確測試吸持功率的測量不確定度應(yīng)小于5%。吸持功率實測數(shù)據(jù)按四舍五入法取小數(shù)點后一位。

不確定度是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度越小，測量結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價值也越低。在報告物理量測量的結(jié)果時，必須給出相應(yīng)的不確定度，一方面便于使用它的人評定其可靠性，另一方面也增強了測量結(jié)果之間的可比性。

交流接觸器吸持功率測量不確定度評定可參考JJF 1261.18—2017《交流接觸器能源效率計量檢測規(guī)則》附錄A 中給出的示例。

6）增補了吸持功率的計算方法。明確接觸器吸持功率（Sh）為額定控制電源電壓（Us）和額定控制電源電壓下的控制電流的有效值（I）相乘后計算得來。根據(jù)計算得出的吸持功率實測值，對照GB 21518—2022 表1 中相應(yīng)的額定工作電流等級，判定接觸器的能效等級。

2 結(jié)束語

國家將交流接觸器產(chǎn)品列入第五批能效標(biāo)識產(chǎn)品目錄，于2010 年開始實施對該產(chǎn)品的能效標(biāo)識管理。節(jié)能減排是國家提倡的方針政策，接觸器作為一類主要的低壓電器產(chǎn)品，其能效要求也應(yīng)隨著技術(shù)及市場的發(fā)展而不斷進步。目前我國節(jié)能型交流接觸器（能效等級為1、2 級）已經(jīng)有一定的市場，但還不夠普及，傳統(tǒng)型交流接觸器占主導(dǎo)地位。新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實施有利于新1、2 級能效接觸器的推廣，促進節(jié)能型接觸器的廣泛應(yīng)用。