淺談安川功率單元預(yù)充電接觸器的改造

摘 要：針對安川功率單元預(yù)充電接觸器故障頻發(fā)現(xiàn)狀分析研究后，采用外置線圈驅(qū)動模塊對預(yù)充電接觸器進(jìn)行改造修復(fù)，此方案不僅解決了接觸器線圈驅(qū)動電路易損壞問題，同時維修時間也由兩個多小時縮減為十分鐘左右，同時成本也從原來的兩千多元節(jié)約到兩百余元。

關(guān)鍵詞：UV故障；接觸器；線圈驅(qū)動模塊

一、引言

接觸器是港口設(shè)備中最常見的電控元件之一。安裝于橋吊安川功率單元的預(yù)充電接觸器是富士SC-N7型的新型接觸器，其獨(dú)特的AC輸入DC激勵線圈驅(qū)動結(jié)構(gòu)，可保證其在橋吊復(fù)雜電網(wǎng)下正常運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用中，安川變頻器經(jīng)常報(bào)UV故障（主回路低電壓），造成此故障的主要原因是功率單元預(yù)充電接觸器損壞，導(dǎo)致直流母線電壓損耗在充電電阻上。由于該接觸器安裝于功率單元的內(nèi)部，在平時的點(diǎn)檢保養(yǎng)中不容易檢測到，因此在橋吊作業(yè)中一旦出現(xiàn)該類故障，更換新接觸器的流程十分繁瑣，而且需要停機(jī)兩個多小時左右，這樣大大降低了船時效率，影響到干線集裝箱船舶的船期。

二、故障分析及解決對策

通過對多個損壞的接觸器進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)主要故障是接觸器線圈驅(qū)動模塊損壞，而線圈及觸點(diǎn)均完好。

是什么原因?qū)е戮€圈驅(qū)動模塊經(jīng)常損壞？經(jīng)分析，一方面是此接觸器安裝于變頻器功率單元內(nèi)部，長期處于高溫狀態(tài)下，工作環(huán)境十分惡劣；二是由于線圈驅(qū)動模塊完全封固于接觸器內(nèi)部，散熱條件極差。結(jié)合兩方面的原因，接觸器在工作過程中，線圈驅(qū)動模塊經(jīng)常損壞。

由于預(yù)充電接觸器安裝位置處于功率單元內(nèi)部，一旦損壞更換新接觸器，會涉及斷電、放電等待、變頻器功率單元拆卸、更換、功率單元回裝等工作程流，維護(hù)過程繁瑣、耗時較多，往往會造成作業(yè)長時間中斷。

既然是高溫和散熱不良引起線圈驅(qū)動模塊損壞，同時存在損壞后更換周期長等問題，那么是否可以將線圈驅(qū)動模塊和接觸器本體分開安裝，即將線圈驅(qū)動模塊安裝于功率單元外面。經(jīng)過實(shí)踐證明，此方案不僅能解決散熱難的問題，同時也能給維修帶來極大的便利。

三、接觸器改造實(shí)施

首先將SC-N7接觸器自帶線圈驅(qū)動模塊輸入輸出斷開，線圈直接引到A1、A2接線端；二是自行設(shè)計(jì)線圈驅(qū)動電路模塊，并安裝于功率單元外部。

富士SC-N7型接觸器線圈標(biāo)稱電壓為200V～250V交直流通用，線圈吸合電壓范圍為75%～120%，即最低吸合電壓為150V。接觸器吸合后，線圈兩端電壓為DC16V，以維持銜鐵吸合，達(dá)到省電和延長線圈使用壽命。

根據(jù)上述電路參數(shù)及原理分析，外置線圈驅(qū)動模塊主體電路由高低壓兩組電源供電，通過繼電器延時切換實(shí)現(xiàn)接觸器啟動和維持兩種狀態(tài)的控制，如圖1所示。

高壓模塊對AC220V直接進(jìn)行整流，獲得DC198V的直流電壓，作為SC-N7接觸器的吸合電壓，完全能滿足要求。低壓模塊為AC220V/DC18V的開關(guān)電源，作為線圈維持電壓。高壓與低壓之間用繼電器K1進(jìn)行延時切換，D1、D2對高壓進(jìn)行隔離，同時適當(dāng)降壓。

另外，考慮到接觸器線圈直流電阻僅160歐姆，其啟動電流高達(dá)1.2A以上，若長時間處于啟動狀態(tài)極易造成線圈燒毀，為此增加了啟動保護(hù)電路，如電路圖1中的溫度檢測與控制開關(guān)，當(dāng)電路長時間處于高壓輸出時，溫控開關(guān)動作，K2繼電器常閉觸點(diǎn)切斷輸出回路，防止線圈燒毀。

為了讓電路更加安全可靠的工作，電路中還增加了過流保護(hù)、過壓保護(hù)和接觸器線圈續(xù)流保護(hù)等功能。

四.改造成果

根據(jù)上述方案，改造后的接觸器在橋吊上進(jìn)行安裝實(shí)測，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，在橋吊復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下，接觸器運(yùn)行穩(wěn)定，外置線圈驅(qū)動電路模塊損壞率極低，其耐久性和可靠性得到認(rèn)可。另外，外置線圈驅(qū)動模塊自身帶有工作狀態(tài)指示燈，一旦出現(xiàn)故障，判斷極為便利。最重要的是：線圈驅(qū)動模塊外置以后，解決同樣的故障原先需要更換整個接觸器，而改造后只需更換一個線圈驅(qū)動模塊即可，維修時間也從兩個多小時縮短為幾分鐘。此項(xiàng)改造在成本控制方面也具有較大的優(yōu)勢，原本更換一個新接觸器需要兩千元左右，而改造修復(fù)接觸器成本僅百余元。

據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)暫無此類接觸器的國產(chǎn)替代產(chǎn)品，通過自主設(shè)計(jì)制作的外置線圈驅(qū)動模塊對安川功率單元的預(yù)充電接觸器SC-N進(jìn)行改造，既降低了維修成本、也縮短了維修時間，大大提高了船時效率。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 富士電機(jī)公司.富士SC-N系列接觸器產(chǎn)品說明書

作者簡介：

王柏華，1978.1，男，浙江紹興人，現(xiàn)供職單位：浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中級，研究方向：工業(yè)自動化技術(shù)應(yīng)用.