一種電磁接觸器主觸頭斷開壓降失效分析及對策

張淑紅

（西安開天鐵路電氣股份有限公司，西安 710065）

一種電磁接觸器主觸頭斷開壓降失效分析及對策

張淑紅

（西安開天鐵路電氣股份有限公司，西安 710065）

一種電磁接觸器在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)主觸頭斷開壓降失效問題，對失效問題進(jìn)行了原因分析，并提出了失效解決對策，通過對對策實(shí)施取得了良好效果。

電磁接觸器可靠性試驗(yàn)失效率斷開壓降釋放值電磁間隙

引言

根據(jù)鐵道部運(yùn)輸局《關(guān)于對大修機(jī)車?yán)^電器和接觸器可靠性指標(biāo)調(diào)研的通知》，部分車型繼電器和接觸器應(yīng)通過可靠性試驗(yàn)的規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)符合《機(jī)車車輛繼電器和接觸器可靠性試驗(yàn)通則》（TB/T3219-2010）的要求?，F(xiàn)對一種電磁接觸器在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。

試驗(yàn)按可靠性定級試驗(yàn)，失效率等級定為亞五級（λmax=3×10-5/次）。

允許失效數(shù)Ac=1時(shí)，根據(jù)選定的失效率等級和 Ac值，查《機(jī)車車輛繼電器和接觸器可靠性試驗(yàn)通則》（TB/T3219-2010）表2可知：截尾時(shí)間（總試驗(yàn)次數(shù)）Tc=1.3× 106次。每個(gè)接觸器的試驗(yàn)截止時(shí)間 tz=105次。n=Tc/tz+Ac=14臺。

試驗(yàn)過程中，編號為 1303312試品在動作 57325、62529次主觸頭斷開壓降各失效一次；編號為1303305試品在動作76301次主觸頭斷開壓降各失效一次。

依據(jù)GB/T3219第5.3.2.b），檢測線路對試品的所有觸頭進(jìn)行檢測，在試品每次循環(huán)的“分?jǐn)唷逼诘?0%時(shí)間內(nèi)，監(jiān)測觸頭分?jǐn)鄷r(shí)觸點(diǎn)間的電壓。觸頭分?jǐn)鄷r(shí)觸點(diǎn)間的電壓Ur低于觸頭回路電源電壓Ue的90%，即認(rèn)為該試品失效。

1原因分析

一般接觸器主觸頭斷開壓降失效的原因有以下兩種：

（1）機(jī)械可動部分被卡阻。該接觸器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，觸頭結(jié)構(gòu)采用雙斷口杠桿式，動連桿一端通過擋圈、觸頭壓力彈簧與動觸頭連接，另一端通過銷軸與銜鐵連接，線圈得電后產(chǎn)生電磁力，銜鐵在電磁力克服反力彈簧力的作用下水平運(yùn)動靠近鐵芯，從而帶動動連桿沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動，進(jìn)而動觸頭克服觸頭壓力彈簧力向上運(yùn)動靠近靜觸頭，接觸器閉合；線圈失電后各運(yùn)動件逆方向運(yùn)動，接觸器斷開，整個(gè)運(yùn)動過程中銜鐵運(yùn)動方向與動觸頭動作方向正交，2組回路?？紤]可能存在機(jī)械性故障，進(jìn)而對試品進(jìn)行拆解，可動部分逐個(gè)分析，經(jīng)仔細(xì)查找未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）釋放值值太低。對比試驗(yàn)前、后試品動作值，見1表，發(fā)現(xiàn)釋放值一致性較差，且部分值偏低。按《機(jī)車車輛用直流接觸器》（TB/T2767-2010）第7.2.5，接觸器的釋放和完全斷開的電壓不應(yīng)小于額定控制電壓的5%，為保證接觸器不出現(xiàn)斷電不釋放或緩放現(xiàn)象，推薦釋放電壓的最小值不小于額定控制電源電壓的10%。

表1

通過以上分析，釋放值太低是造成該接觸器主觸頭斷開壓降失效的主要原因。

2　改進(jìn)措施

一般接觸器釋放值太低的原因有以下六種：

（1）觸點(diǎn)彈簧壓力過小。

（2）觸點(diǎn)熔焊。

（3）機(jī)械可動部分被卡阻，轉(zhuǎn)軸生銹或歪斜。

（4）反力彈簧損壞。

（5）鐵芯極面有油污、塵埃黏著。

（6）鐵芯壽命終了，因去磁氣隙消失，剩磁增大，使鐵芯不釋放。

（7）電磁間隙太小。

對于第（1）種，觸頭終壓力Fz=0.1～0.25Ie，

其中：Ie—觸頭通過的額定工作電流（A）對于短時(shí)工作制的接觸器，F(xiàn)z=0.1Ie，又該接觸器觸頭通過的額定工作電流為40A，因此該接觸器的終壓力為0.1×40=4N。經(jīng)對14臺試品觸頭終壓力檢測，均大于4N。拆解分析排除（2）～（5）種發(fā)生的可能性，該批可靠性試驗(yàn)接觸器為新出廠產(chǎn)品不存在鐵芯壽命終了可能。排除（1）～（6）種，考慮第（7）種增大電磁間隙。經(jīng)計(jì)算要使釋放值增大至14V，電磁間隙需為0.63mm，取0.7mm。如圖1所示。

圖1

圖2

圖3

方案一：銜鐵端面角度應(yīng)為80°，如圖2所示。（原設(shè)計(jì)為90°）

方案二：隔磁片厚度增加（0.7-0.4=）0.3mmm，如圖 3所示。（原設(shè)計(jì)電磁間隙為0.4mm）。

方案三：增大反力彈簧力值。

將試品 1303301的反力彈簧長度從 18mm拉伸至19.5mm，裝入4臺試品，檢測動作值。

表2

試品1303301反力彈簧拉伸至釋放值為15V以上，檢測反力彈簧力值。

表3

經(jīng)試裝要使釋放值增大至15V以上，需將調(diào)整反力彈簧F1從2.4N調(diào)整為3.3N，F(xiàn)2從4N調(diào)整為5.5N。

3摸底試驗(yàn)

按分析的三種增大接觸器電磁間隙，提高釋放值的方案，對 5臺接觸器分3組，每組僅更換改進(jìn)件，即第1組僅更換銜鐵，第二組僅增加隔磁片，第三組僅更換彈簧，其余零件保持不變，進(jìn)行動作值對比試驗(yàn)。又考慮增大接觸器電磁間隙后可能會影響吸合值，結(jié)合《機(jī)車車輛用直流接觸器》（TB/T2767-2010）第7.2.2.3要求：

（1）環(huán)境溫度70℃，控制電壓調(diào)至DC110V，持續(xù)2h，接觸器吸合電壓≤77V且釋放電壓≥11V。

（2）環(huán)境溫度70℃，控制電壓調(diào)至DC126.5V，持續(xù)2h，接觸器吸合電壓≤88V且釋放電壓≥11V。

三種增大接觸器電磁間隙，提高釋放值的方案再進(jìn)行高溫摸底試驗(yàn)。

方案一：銜鐵端面角度應(yīng)為80°。

高溫（70℃）通DC126.5V電壓　試驗(yàn)結(jié)果試品編號釋放值（V）常溫（20℃）　高溫（70℃）通DC110V電壓吸合值（V）釋放值（V）吸合值（V）釋放值（V）14050101 　61.0　18.8　79.0　19.1　79.8　20.0　不合格14050102 　51.7　15.0　62.7　15.2　62.6　12.6　合格14050103 　56.8　14.5　71.1　16.1　70.6　14.7　合格14050104 　59.5　20.5　74.8　15.3　74.9　14.7　合格14050105 　54.8　16.9　64.6　20.2　65.7　22.9　合格吸合值（V）

方案二：隔磁片厚度增加（0.7-0.4=）0.3mmm。

表5

方案三：增大反力彈簧力值。

表6

經(jīng)以上試驗(yàn)結(jié)果分析，方案一的試品有一臺接觸器高溫試驗(yàn)失效，方案二的試品有兩臺接觸器高溫試驗(yàn)失效，方案三的試品全部合格。經(jīng)采取方案三對該接觸器重新進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，結(jié)果符合《機(jī)車車輛繼電器和接觸器可靠性試驗(yàn)通則》（TB/T3219-2010）的要求。

4結(jié)語

通過對一種電磁接觸器主觸頭斷開壓降失效分析，找出影響存在的問題，提出了相應(yīng)的整改措施，通過摸底試驗(yàn)，最終找到可靠的解決辦法，并通過整改，有效排除了失效問題，提高了接觸器質(zhì)量，確保了接觸器運(yùn)用安全，同時(shí)也為其他接觸器主觸頭斷開壓降失效原因分析查找及預(yù)防提供借鑒。

［1］周茂祥.低壓電器設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社［K］.1992年10月北京第1版.

［2］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社［K］.1969年6月第1版.

［3］張英會，劉輝航，王德成.彈簧設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社［K］. 2008年8月第2版.

［4］TB/T 3219-2010，機(jī)車車輛繼電器和接觸器可靠性試驗(yàn)規(guī)則［S］.

［5］TB/T 2767-2010，機(jī)車車輛用直流接觸器［S］.

Failure Analysis and Countermeasures for the Failure of the Main Contact of Electromagnetic Contactor

ZHANG Shuhong
（Xi'an Kaitian Railway Electrical Limited by Share Ltd，Xi'an 710065）

In reliability test an electromagnetic contactor disconnect the pressure dropped in the main contact.The paper analyzed the reason of the failure problems，and put forward the countermeasures of failure.Based on the strategy implementation good effect has obtained.

electromagnetic contactor；reliability test；failure rate；disconnect the pressure drop；release value；electromagnetic gap