中小功率交流接觸器常見故障分析與維護

摘 要：文章從交流接觸器的結(jié)構(gòu)入手，運用相關(guān)理論分析導(dǎo)致交流接觸器出現(xiàn)故障的原因，并提出相應(yīng)維護方案。希望通過文章的論述，可以為相關(guān)行業(yè)的工作人員提供一定的幫助，僅供參考。

關(guān)鍵詞：交流接觸器；故障分析；維護

1 概述

接觸器是一種適用于遠距離頻繁地接通和分斷交直流主電路及大容量控制電路的控制電器，在我們所維護的發(fā)射機系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于發(fā)射機系統(tǒng)中交流電較直流電較容易獲得，在發(fā)射機中應(yīng)用最多的就是中小功率的交流接觸器。由于交流接觸器在發(fā)射機系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛，所以經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的問題，導(dǎo)致發(fā)射機出現(xiàn)狀態(tài)不穩(wěn)甚至出現(xiàn)停播事故。對于交流接觸器工作原理的認識可以讓我們對處理發(fā)射機的故障有很大幫助。

2 交流接觸器結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 交流接觸器的結(jié)構(gòu)

接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它部分組成。

（1）電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈、鐵心，是接觸器的重要組成部分，依靠電磁系統(tǒng)帶動觸點的閉合與斷開。

（2）觸點系統(tǒng)：觸點是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點和輔助觸點。主觸點的作用是接通和分斷主回路，控制較大的電流，而輔助觸點是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。

（3）滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點斷開電路時，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點的損傷。為了迅速熄滅斷開時的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫滅弧罩。

（4）其它部分：有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動機構(gòu)等。

2.2 工作原理

交流接觸器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)原理進行工作的，當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時，彈簧的反作用力和動鐵芯的自重使主觸點保持斷開位置。當(dāng)接觸器的電磁線圈通過控制回路接通控制電源時，電磁力克服彈簧的反作用力將動鐵芯吸向靜鐵心，帶動主觸點閉合，接通電路，輔助接點隨之參與動作。

3 接觸器工作時出現(xiàn)的問題

在多年的發(fā)射機維護當(dāng)中遇到過的各種各樣的發(fā)射機事故，其中大部分是由于交流接觸器的問題而引起的，從而給安全播音工作帶來了較大隱患，其中比較常見的有以下幾種情況：

接觸器觸點多次吸合：在發(fā)射機開機過程中接觸器的觸點會出現(xiàn)多次的重復(fù)吸合與斷開現(xiàn)象，致使發(fā)射機不能穩(wěn)定工作，甚至導(dǎo)致停播事故的發(fā)生。

接觸器線包多次吸合：在發(fā)射機開機或者播音過程中接觸器的線包會出現(xiàn)多次的重復(fù)吸合與斷開現(xiàn)象，致使發(fā)射機不能穩(wěn)定工作。

接觸器線包燒毀：發(fā)射機在長時間工作時，由于接觸器線包有電流流過，從而引起線包過熱，導(dǎo)致線包線圈燒毀。

接觸器噪音：接觸器在加電工作過程中曾出現(xiàn)時大時小

的雜音。

接觸器主觸點的熔焊：由于接觸器的主觸點帶動負載，通過主觸點的電流較大。在實際工作中接觸器主觸點熔焊也是較為常見的故障。

4 問題解決方法

現(xiàn)就接觸器經(jīng)常出現(xiàn)的以上問題進行逐一分析。

4.1 接觸器的動、靜觸點多次吸合

由于接觸器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，當(dāng)電流在動、靜觸頭間流過時，由于觸頭接點附近出現(xiàn)電流線的收縮，從而在動、靜觸頭間產(chǎn)生電動斥力的作。如圖1所示。

動、靜觸點受到的電動斥力為：

在上式中，F(xiàn)-為動、靜觸頭間受到的電動斥力；I-為流過動靜觸點間的電流；R-動、靜觸頭的半徑；r-為動靜觸點的半徑。

由上式可以看出，當(dāng)出現(xiàn)動、靜觸點出現(xiàn)多次斷合時，這說明他們之間的電動斥力變大了且大于了動、靜觸點彈簧的彈力，根據(jù)上面的公式可以看出，影響動、靜觸點間電動斥力的大小不僅與流過的電流大小I有關(guān)系，還與觸頭半徑R和觸點半徑有關(guān)系。負載在接觸器額定電流的條件下，動、靜觸點之間所受的電動斥力遠小于動、靜觸點的彈簧的彈力，此時接觸器的動、靜觸點在加電時不會出現(xiàn)多次斷、合現(xiàn)象。此時電動斥力F的大小只與觸點半徑r或觸頭半徑R有關(guān)系。另外，在負載啟動瞬間，當(dāng)出現(xiàn)意外大電流時也可能會引起動、靜觸頭的多次吸合。

4.2 接觸器動靜鐵芯多次斷合

我們所用到的接觸器，其線包電壓通常都是交流220V，其磁場與動、靜鐵芯受到的力都隨工頻線包電壓頻率的變化而變化。為了防止在工頻條件下出現(xiàn)的兩倍工頻的動鐵芯震動現(xiàn)象通常在靜鐵芯上加裝一銅或者鋁的短路環(huán)，使其感應(yīng)磁場與交流工頻電源產(chǎn)生的磁場有一定的相位差從而可以解決接觸器出現(xiàn)的多次斷合現(xiàn)象。當(dāng)短路環(huán)出現(xiàn)斷開或者出現(xiàn)脫落時就會出現(xiàn)上述故障。另外，當(dāng)接觸器的線包電壓出現(xiàn)波動或者不穩(wěn)定時也會引起接觸器的動、靜鐵芯多次斷合。

4.3 接觸器線包燒毀

在多年的發(fā)射機維護中，也曾出現(xiàn)過線包燒壞現(xiàn)象。在發(fā)射機運行過程中線包上所加的電源一般是較為穩(wěn)定的，當(dāng)線包阻抗出現(xiàn)變小時，其通過線包的電流有效值就會變大，其上面損耗的功率也會增加，從而導(dǎo)致線包過熱進而引起線包燒毀。

在電與磁的相互作用下，勵磁線圈的總的阻抗為：Z=R+j？棕L，其中R為勵磁線圈的內(nèi)阻，在通常情況下其阻值是恒定值。L為線圈的勵磁電感，其定義為：

在上式中，i-為通過勵磁線圈的電流；N-為勵磁線圈的匝數(shù)；Λ-為磁路的總等效磁導(dǎo)。

在我們實際應(yīng)用中，由于使用的接觸器的動、靜鐵芯之間的磁極可以近似看成是相互平行的平面，其磁路的總的等效磁導(dǎo)Λ可近似認為與氣隙之間的距離d成反比。也就是說，當(dāng)接觸器動、靜鐵芯在吸合時隨著氣隙間距離的增大等效磁導(dǎo)Λ會減小，進而引起勵磁線圈電感量的減小。通常導(dǎo)致動靜鐵芯間距離增大的因素主要有：接觸器動、靜鐵芯的接觸面上出現(xiàn)積聚的灰塵、雜質(zhì)較多引起的氣隙間距d的增大；另一個原因是接觸器動、靜鐵芯在吸合階段，動鐵芯被卡住，從而導(dǎo)致動、靜鐵芯之間的氣隙d變大，進而引勵磁電感減小，從而導(dǎo)致流過接觸器線包的電流增大，進而導(dǎo)致接觸器線包燒毀。當(dāng)交流接觸器的線包電壓長時間處于低電壓狀態(tài)時，其產(chǎn)生的磁場力也較小，當(dāng)與反力彈簧的作用力共同作用時，會使動、靜鐵芯的接觸不夠緊密，從而導(dǎo)致動、靜鐵芯之間接觸面間的距離會增大，進而導(dǎo)致線圈的勵磁電感減小，從而會在線圈中產(chǎn)生較大的線包電流，從而導(dǎo)致線包燒毀。另外，引起線包燒毀的原因是線包過電壓或長時間過電壓導(dǎo)致的線包燒毀。

4.4 主觸頭的熔焊

在長期的發(fā)射機維護中，主觸頭出現(xiàn)熔焊現(xiàn)象也是比較常見的故障。交流接觸器在斷開大電流或高電壓電路時，在動、靜觸頭間會產(chǎn)生很強的電弧。電弧是觸頭間氣體在強電場的作用下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，電弧的產(chǎn)生通常會灼傷觸頭，如果電弧較為強烈也會導(dǎo)致出現(xiàn)熔焊。導(dǎo)致主觸頭熔焊的原因有接觸器頻繁的開、合動作，動、靜觸頭間的距離很小，進而引起電弧的產(chǎn)生，電弧產(chǎn)生的熱量足以將觸頭材料加熱引起部分熔焊或完全熔焊；在負載啟動過程中出現(xiàn)的意外大電流，超過了接觸器能夠承受的最大電流值，動觸頭在電動斥力的作用下輕微托起，致使動、靜觸頭接觸不牢引起的熔焊；另外還有一個原因是當(dāng)負載出現(xiàn)短路時，通過熔斷器或者空氣開關(guān)的能量足夠高以打開觸頭，造成在短路保護作用前將觸頭熔焊。

4.5 接觸器噪音

接觸器在長期的工作過程中會出現(xiàn)噪音，交流接觸器合閘保持是靠線圈通電使動、靜鐵芯產(chǎn)生電磁力吸合而工作的，當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或動、靜鐵芯表面不平整或有灰塵、異物等時，就會有噪音產(chǎn)生。當(dāng)出現(xiàn)接觸器噪音大的情況時，應(yīng)拆開接觸器進行處理，或者更換接觸器。

5 接觸器的管理與維護

在接觸器的維護方面應(yīng)從接觸器備件的管理與接觸器的運行維護兩個方面分析。

5.1 接觸器備件管理

要想知道每一個接觸器在工作過程中是否正常，先決條件就是要給備用接觸器統(tǒng)一編號，建立各個接觸器的驗收測試檔案。在建立各個接觸器的檔案過程中，要注意以下幾個要點：

（1）檢查接觸器的外觀看接觸器是否完好，沒有損壞痕跡；（2）通過萬用表測量接觸器的線包電阻，并做記錄；（3）用萬用表測量各相間的絕緣電阻，并做好記錄；（4）用調(diào)壓器給線包加電檢查線包的吸合情況，并聽接觸器工作時噪音情況，且做記錄；（5）測量接觸器在吸合狀態(tài)下，動靜觸點間的吸合電阻并作記錄；（6）接觸器在額定線包電壓下，調(diào)整線包的線包電壓，當(dāng)接觸器剛斷開時，測量此時的線包斷開電壓并做記錄。

5.2 接觸器的維護

5.2.1 發(fā)射機在工作狀態(tài)時接觸器吸合，此時應(yīng)對接觸器進行下面幾個項目的檢查

（1）通過接觸器的負載電流是否在接觸器額定值之內(nèi)；（2）接觸器的分合信號指示是否與電路狀態(tài)相符；（3）接觸器在工作中聲音是否正常，有無因接觸不良而發(fā)出打火放電聲；（4）接觸器的接線端子溫度是否正常；（5）滅弧罩是否有松動和損傷情況。

5.2.2 接觸器在工作一定時間后，應(yīng)斷開接觸器對其進行斷電全面檢查

（1）外部維護

a.清潔接觸器外面的灰塵；b.檢查各緊固件是否松動，特別是導(dǎo)體連接部分，防止接觸松動而發(fā)熱。

（2）觸點系統(tǒng)維護

a.檢查動、靜觸點位置是否接觸良好，接觸面積是否正常，接觸器各相能否同時吸合；b.接觸器觸點表面是否清潔，當(dāng)觸點表面有因電弧作用而凸凹不平時，應(yīng)使用整形銼處理，并用細砂紙打磨。如果只是表面氧化變色，不必進行處理，否則會縮短觸頭的使用壽命；c.測量相間絕緣電阻，阻值不低于10MΩ；d.檢查輔助觸點動作是否靈活，觸點有無松動脫落，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時修理或更換。

（3）鐵芯部分維護

a.清潔灰塵，特別是運動部件及鐵芯吸合接觸面；b.檢查鐵芯的緊固情況，鐵芯松散會引起運行噪音加大。

（4）接觸器線包維護

a.用萬用表測量接觸器線包的電阻值，檢查線包阻值是否發(fā)生變化，如果變化較大及時更換接觸器；b.檢查線包絕緣物有無變色、老化現(xiàn)象；c.檢查線包引線連接處，如有開焊、虛焊、燒壞應(yīng)及時修復(fù)。

（5）滅弧裝置部分維護

a.檢查滅弧裝置是否破損；b.滅弧裝置位置有無松脫和位置變化；c.清潔滅弧裝置縫隙內(nèi)的灰塵，保持滅弧裝置清潔干凈。

6 結(jié)束語

文章通過運用理論分析了導(dǎo)致中小功率接觸器出現(xiàn)故障的各種因素，并提出了合理的維護方法。我機房在發(fā)射機維護方面，特別是在中小功率接觸器的維護方面，已經(jīng)形成了完整的體系，根據(jù)中小功率接觸器的不同使用場合采取了不同的檢修方法和檢修周期。有了高質(zhì)量的維護方法，才能有效保障安全播音工作的順利進行。

參考文獻

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