交流電磁接觸器的應(yīng)用實踐與故障改善方案探索

劉琴

摘 要：本文首先針對低壓交流電磁接觸器的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行闡述，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)我國對接觸器運用的實際狀況，對其所常出現(xiàn)的故障和對應(yīng)的處理辦法進(jìn)行逐一分析。

關(guān)鍵詞：接觸器；結(jié)構(gòu)分析；常見故障；設(shè)計改善

中圖分類號：TM572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

接觸器主要使用在頻繁地接通或者分?jǐn)嗟慕涣?、直流主電路?dāng)中。這一電器擁有可遠(yuǎn)程操作，控制容量大等特點。配合繼電器進(jìn)行使用能夠完成對電路系統(tǒng)的實時操作、聯(lián)鎖控制、缺相保護(hù)、欠壓釋放等功能。當(dāng)前，接觸器在自動控制電路當(dāng)中被廣泛運用，其主要控制目標(biāo)為電動機，也能夠針對電力負(fù)載進(jìn)行控制。例如照明設(shè)備、電焊機、電熱器、電容器組等。按接觸器主回路使用電流，可分為交流接觸器和直流接觸器，本文重點就使用最廣的交流電磁接觸器的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行論述。

1.交流電磁接觸器的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計重點

目前在我國，常見的低壓交流電磁接觸器的型號有S-P系列、LC1E系列、GMC系列等。

常見的交流電磁接觸器構(gòu)成主要是由觸點系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)和其他部件構(gòu)成（如圖1所示），現(xiàn)針對各構(gòu)成部件的作用進(jìn)行逐一闡述。

觸點系統(tǒng)：在交流接觸器當(dāng)中，觸點是任務(wù)的執(zhí)行部分，涵蓋有主觸點與輔助觸點。其中主觸點起到了連通和分?jǐn)嘀骰芈返淖饔?；輔助觸點則是在控制回路當(dāng)中，達(dá)到各種控制形式所需要的要求。

對應(yīng)不同的功能要求，主觸點與輔助觸點在設(shè)計上有一定差異。主觸點通過的電流相對較大，需有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、耐磨損、耐腐蝕、抗熔焊，以降低觸點的溫升、提高電壽命，主觸點材質(zhì)通常選用AgCdO。輔助觸點則側(cè)重要求低電壓、低電流條件下的導(dǎo)通可靠性，輔助觸點材質(zhì)通常會選用Ag，采用雙觸點的設(shè)計形式可提升導(dǎo)通可靠性。

電磁系統(tǒng)：在電磁系統(tǒng)當(dāng)中，有電磁線圈和鐵心，它是交流接觸器當(dāng)中十分重要的構(gòu)成部分，憑借電磁線圈和鐵心，能夠讓觸點進(jìn)行斷開或者閉合，達(dá)到控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的目的。

交流電磁鐵常采用兩個工作氣隙串聯(lián)的E型或U型磁系統(tǒng)。導(dǎo)磁體通常采用電工鋼片疊制而成。線圈繞成矮胖形，高度較小，以減小鐵心發(fā)熱對線圈的影響。為減小鐵心在閉合位置時的吸力脈動，一般均在交流電磁鐵的磁極面上裝置分磁短路環(huán)。

滅弧裝置：滅弧裝置的作用是在電路觸點斷開時，保障所產(chǎn)生的電弧能夠被有效地熄滅，降低電弧對觸點造成的損害。

小容量交流接觸器通?？衫糜|點自身斷開時的快速拉弧，使電流自然過零而熄滅。30A以上的交流接觸器通常會設(shè)計U型消弧室，增加磁場吹弧。對于100A以上容量較大的交流接觸器，常采用鋼制柵片滅弧室設(shè)計，電弧在電動力作用下進(jìn)入柵片被切成若干短弧，利用過零時的近極效應(yīng)和柵片冷卻作用而熄滅。

其他部件：這些部件涵蓋有絕緣外殼、傳動裝置、彈簧、緩沖塊等。

2.交流接觸器的常見故障及設(shè)計改善

（1）觸點系統(tǒng)故障及設(shè)計改善

觸點系統(tǒng)常見的故障有觸點接觸電阻增大使觸點發(fā)熱，更為嚴(yán)重的狀況是發(fā)生動靜觸點熔焊。

（a）為了避免在長時間儲存過程中觸點表面發(fā)生氧化，通常會對觸點進(jìn)行防硫化處理以形成保護(hù)膜防止觸點氧化。有時因為使用環(huán)境的灰塵和油污粘著在觸點上，需用小刀輕輕將其表面氧化層刮除。如果經(jīng)過這些處理仍無法改善，應(yīng)檢查彈簧的壓力是否變異，造成觸點接壓不足。若彈簧因長期使用產(chǎn)生機械形變或高溫灼燒彈性變異，應(yīng)更換新彈簧。在設(shè)計時，應(yīng)充分考量彈簧的材質(zhì)選用及熱處理條件，使觸點的接壓和超程留有一定裕度。適當(dāng)增大觸點彈簧的預(yù)壓力和剛度系數(shù)，有利于減少觸點彈跳。

（b）造成動靜觸點熔焊的主要原因是觸點長期過熱或通過觸點的電流太大。除了上述方法排除過熱以外，因檢查線路負(fù)載的類型和容量，對應(yīng)不同負(fù)載類型的選型基準(zhǔn)有一定差異。例如：變壓器負(fù)載為AC-6a，應(yīng)按實際工作電流Ie/0.45選擇對應(yīng)的接觸器容量。

（2）電磁系統(tǒng)故障及設(shè)計改善

電磁系統(tǒng)的常見故障是鐵心吸合或釋放不良和線圈燒損。

接觸器使用時間過長，頻繁發(fā)生的撞擊會讓鐵心的接極面產(chǎn)生磨損或變形，在E字形鐵心中部磁極面上的去磁間隙便會日益狹窄直至消失，導(dǎo)致線圈在斷電之后仍然會出現(xiàn)很多的剩磁，由此使鐵心吸附在靜鐵心之上，使得交流接觸器在斷電之后，無法有效地釋放。增大接觸器鐵心中部去磁間隙對延長接觸器使用壽命有利，但是去磁間隙的增大將直接引起工作電流的增大，會引起溫升升高。應(yīng)設(shè)計一個合理間隙，平衡溫升和壽命指標(biāo)，E型鐵心的去磁間隙經(jīng)驗設(shè)計值為0.8mm以上，可根據(jù)實際狀況做調(diào)整?？梢酝ㄟ^一些對鐵心處理方式的改善來提升抗沖擊性能，以S-P11產(chǎn)品為例，改善方案參數(shù)對比見表1。

（a）控制電路電源電壓實際值不到線圈控制電壓額定值的85%時，電磁線圈在通電完成時所產(chǎn)生的電磁吸引力便會顯著降低，動鐵心受反力彈簧作用無法迅速吸向靜鐵心，使得接觸器在吸合的過程中速度過于緩慢或者吸合不緊。如果動靜鐵心間接觸不緊密或不能完全閉合，會導(dǎo)致線圈電流過大，線圈過熱以至燒毀。針對這一故障進(jìn)行處理時，應(yīng)首先針對控制電路電壓進(jìn)行檢查，并通過相關(guān)技術(shù)手段改善電壓跌落狀況，將電壓調(diào)整至額定工作電壓的85%以上。接觸器設(shè)計時，吸引電壓動作值通常需設(shè)計為額定電壓的75%～80%以下，以適用于更多電壓波動場合。若為系統(tǒng)電壓跌落嚴(yán)重之特殊場合，可通過調(diào)整線圈匝數(shù)與線徑等方式，定制生產(chǎn)可在較低電壓時吸合之接觸器產(chǎn)品，以滿足使用需求。

（3）造成線圈燒損的原因除了上文b中的過熱引起燒損，另一個主要原因是線圈絕緣膜損壞，導(dǎo)致線圈匝間短路燒損。改善線圈燒損可以從兩個方面著手，首先漆包線的設(shè)計選型推薦至少選用F級耐溫可達(dá)155℃，可適用于環(huán)境溫度較高的場合。另一方面在線圈繞制完成后需進(jìn)行沖擊波耐壓試驗，確?？沈炞C交流接觸器中的線圈絕緣膜完好，從源頭把關(guān)排除匝間短路的可能性。

結(jié)語

整體來講，交流接觸器作為頻繁動作開關(guān)器件在使用的過程當(dāng)中，難免會出現(xiàn)相關(guān)的故障問題，導(dǎo)致接觸器無法再繼續(xù)正常使用?；诖?，本文分析了當(dāng)前我國交流接觸器在使用過程中，較為常見的故障類型，并逐一進(jìn)行了處理辦法和改善方案的論述，希望能夠給相關(guān)行業(yè)技術(shù)人員提供一定價值的參考。

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