如何提高接觸器設(shè)計(jì)及使用的可靠性

    1．鐵芯發(fā)響：

    究其原因，是交流電磁鐵在電流過零時(shí)，吸力減少到小于反力時(shí)，鐵芯吸合不牢，當(dāng)鐵芯極面不平時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生噪聲，這就是鐵芯發(fā)響。在制造廠發(fā)響的鐵芯是不會(huì)出廠的，盡管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定距離1m處，噪聲不得超過40分貝，但出廠的標(biāo)準(zhǔn)往往是靠人工手感來判定，超過“微麻”就判不合格，目前用手感測鐵芯是否合格，應(yīng)該說是較嚴(yán)的。當(dāng)然不是一個(gè)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，但是在生產(chǎn)車間環(huán)境噪聲較高，使用分貝儀測試鑒別的方法也有不便。當(dāng)手感出現(xiàn)分岐時(shí)，有事先存放的樣品作為判據(jù)。在生產(chǎn)廠減少噪聲的方法，將鐵芯鉚牢、磨平，達(dá)到要求即可。在使用中，出現(xiàn)噪聲而停止使用的情況大致有：

    1）極面有污垢物（如鐵芯生銹、油污垢）；

    2）分磁環(huán)斷；

    3）有異物落在極面上（如細(xì)小固態(tài)顆粒）它們都會(huì)使鐵芯產(chǎn)生較強(qiáng)的噪聲。

    2．線圈燒壞的原因較多：

    2.1設(shè)計(jì)裕度不夠：

    2.1.1漆包線的選用不當(dāng)：為了降低成本，選用耐溫130℃以下的漆包線。甚至選用油性漆包線。

    2.1.2線圈溫升：設(shè)計(jì)一般要求60K以下，高強(qiáng)度聚脂漆包線的耐熱一般選用155℃，有的設(shè)計(jì)人員為了降低成本減少線圈匝數(shù)，提高線圈溫升至70K～80K有的甚至達(dá)到90K，使線圈漆包線長期處在高溫下工作，降低了線圈絕緣強(qiáng)度。

    2.1.3吸力、反力配合不完好：電壓低時(shí)，吸合困難，動(dòng)作時(shí)間長，線圈承受起動(dòng)大電流的時(shí)間增加，更加使線圈發(fā)熱電阻增大，又驅(qū)使吸力更明顯欠缺，吸合更加困難，直至不能吸合。線圈在空心電抗下工作，線圈電流大很快會(huì)燒壞。

    2.1.4產(chǎn)品工作電壓范圍不夠?qū)挘妷旱陀?5%可能出現(xiàn)熱態(tài)不能吸合，電壓高于110%時(shí)，線圈過熱燒壞。

    2.2生產(chǎn)過程中控制不嚴(yán)或失控：

    2.2.1進(jìn)廠檢驗(yàn)不嚴(yán)：漆包線漆膜不勻，局部露裸線存在針孔超標(biāo)。

    2.2.2線圈繞制工藝存在缺陷，無漲力控制或控制不當(dāng)；繞制線圈時(shí)，控制繞線漲力，是確保線圈不至繞制太松，更不要太緊，使漆包線拉長，造成絕緣耐壓降低。    

    2.3.使用中的相關(guān)問題：

    2.3.1控制線圈的電源：由變壓器供電時(shí)，變壓器輸出的電壓，達(dá)不到額定電壓Us的要求值；電壓過高超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

    2.3.2控制線圈電壓選用的影響：Us有380V、220V、110V直至12V可供選用，選用的一般原則：a、Us不宜太高，能用110V不應(yīng)選用380V，因?yàn)楦唠妷涸褦?shù)多，分?jǐn)鄷r(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓，損壞線圈絕緣，電壓高的線圈，用漆包線更細(xì)一些，細(xì)的漆包線繞制時(shí)漲力控制稍有偏差會(huì)使線圈產(chǎn)生層間、匝間絕緣強(qiáng)度的降低。b、Us也不宜太低，能用48V的不宜選12V，因?yàn)楫?dāng)電壓低于20V時(shí)，觸頭接通有時(shí)會(huì)出現(xiàn)接觸不可靠。低電壓線徑較粗，漆包線不會(huì)產(chǎn)生拉伸變細(xì)，但過粗的線徑不便于繞制，尤其是大容量（250A）以上的接觸器，*好不選用Us低于110V的電壓值。

    3.觸頭熔焊產(chǎn)生的原因：

    3.1設(shè)計(jì)選材不合理：

    有的設(shè)計(jì)人員，認(rèn)為純銀觸頭在25A的電路中耐磨性能不如含銀量低的AgNi10，通過實(shí)踐證明AgNi20在32A電路中，也有較好的耐電磨損性能，為了節(jié)約用銀，有的企業(yè)技術(shù)人員選用含銀量低的AgCdo15觸頭，降低了產(chǎn)品性能。

    3.2生產(chǎn)過程中控制不嚴(yán)或失控：

    3.2.1進(jìn)廠檢驗(yàn)不能控制觸頭質(zhì)量：觸頭制造材料、工藝或成份產(chǎn)生偏差，致使抗熔焊性降低；

    3.2.2為確保觸頭焊接質(zhì)量，對于焊接的工藝參數(shù)：電流、時(shí)間、壓力等一定要嚴(yán)加控制，否則會(huì)造成觸頭焊接**。

    3.2.3動(dòng)觸頭焊接：因有兩個(gè)觸點(diǎn)，先焊點(diǎn)的熱量，會(huì)影響后焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量，保證后焊點(diǎn)焊接強(qiáng)度的工藝措施尤為重要。

    3.3使用中的相關(guān)問題：

    3.3.1控制線路中的故障（如線圈電路中，常閉觸頭超程小、振動(dòng)時(shí)，觸頭時(shí)通時(shí)斷）

    3.3.2正、反向控制電路設(shè)計(jì)未考慮換接時(shí)的燃弧時(shí)間（尤其是連續(xù)具有反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)的重任務(wù)工作，滅弧室溫升過高，滅弧時(shí)間會(huì)延長。），或由于使用者片面追求快速，將轉(zhuǎn)換延時(shí)單元棄用，而造成電弧短路，使觸頭燒蝕嚴(yán)重直至熔焊而不能分開。

    3.3.3由于接線原因，造成接線處溫升過高：過高的熱量傳遞至觸頭系統(tǒng)，使動(dòng)觸頭變軟或影響觸頭壓力變化，造成觸頭接通熔焊。同時(shí)高溫會(huì)使相間絕緣變壞，造成相間短路。

   3.3.4負(fù)載電路出現(xiàn)故障或短路：致使接觸器分開短路電流而造成熔焊或燒毀。

    3.3.5重載起動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)電壓Us跌落到85%以下，甚至達(dá)到70%使起動(dòng)接觸器不能可靠吸合，產(chǎn)生抖動(dòng)。主觸頭在起動(dòng)電流下連續(xù)通、斷，電弧熔化觸點(diǎn)，直到熔粘焊牢。

    3.3.6連續(xù)頻繁點(diǎn)動(dòng)：點(diǎn)動(dòng)對于要求運(yùn)動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生很小的位移是一種常用的方法，例如，沖壓機(jī)對模，起重機(jī)械吊起時(shí)或吊重物要求輕放時(shí)。由于點(diǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只能轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)很小的角度，就立即分?jǐn)啵B續(xù)頻繁的點(diǎn)動(dòng)，使觸點(diǎn)處在大電流燃弧下工作，使觸點(diǎn)熔焊而粘牢，故障立即發(fā)生。綜上所述，一個(gè)傳統(tǒng)的好接觸器，能保證做到符合GB、IEC、VDE等標(biāo)準(zhǔn)的要求，但仍然有出現(xiàn)故障的可能。因此如何改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能，使產(chǎn)品達(dá)到有較高可靠性已是一個(gè)課題。

    4.高可靠接觸器的設(shè)計(jì)

    在95年前后，國內(nèi)某空調(diào)大公司，使用近50萬臺(tái)已得到國外大公司許可證的接觸器。有200余臺(tái)產(chǎn)品（萬分之四）出現(xiàn)線圈燒壞，或觸頭熔焊。某空調(diào)大公司進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，證明產(chǎn)品是符合標(biāo)準(zhǔn)的。這就提出了設(shè)計(jì)高可靠產(chǎn)品的必要性。筆者認(rèn)為問題的出現(xiàn)是由于使用環(huán)境電網(wǎng)電壓存在差異所至，并提出以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

    4.1線圈設(shè)計(jì)采用直流工作：消除噪聲，減少功耗。

    4.2設(shè)計(jì)具有寬電壓工作特性的接觸器：在傳統(tǒng)接觸器內(nèi)加入一個(gè)寬電壓工作組件，使交流接觸器具有良好的寬電壓工作特性。

    4.3圖解：

    4.3.1從圖中看出,盡管使用交流電源，但線圈工作在直流電路中,電磁鐵不會(huì)發(fā)響.

    4.3.2由于直流工作,徹底根除了線圈繞組中短路匝的危害。

    4.3.3由于直流工作,保持吸合所需電壓（以9A接觸器為例）可減少至8V～10V。線圈實(shí)際功耗僅為0.3瓦左右線圈溫升很低,線圈不會(huì)因過熱燒壞。由于電容降壓，線圈繞組承受的工作電壓很低，線圈可避免高工作電壓擊穿損壞絕緣。

    4.3.4從圖中可看出,當(dāng)產(chǎn)品完成吸合后,自控開關(guān)K分開，使線圈從直流全壓起動(dòng),轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鞯蛪罕３郑@種工作特性，為允許控制線圈電壓范圍增大留下了空間，當(dāng)工作電壓增加至140%時(shí)，線圈的功耗大約接近2瓦。線圈溫升大約40K,比傳統(tǒng)接觸器還要少20%～30%。

    4.4寬電壓工作特性：寬電壓工作體現(xiàn)在允許線圈工作電壓從傳統(tǒng)接觸器的85%～110%擴(kuò)大到70%～130%。上限到130%主要為確保網(wǎng)絡(luò)電壓偏高時(shí)線圈不燒毀。下限到70%為了確保當(dāng)控制線圈電壓突然跌落至70%時(shí)，產(chǎn)品也能正常工作，根除傳統(tǒng)接觸器在這時(shí)出現(xiàn)的抖動(dòng)吸合，使主電路不會(huì)在6倍起動(dòng)電流時(shí)接通分?jǐn)嚯娐罚苊庠斐捎|點(diǎn)熔焊。設(shè)計(jì)寬電壓工作特性的關(guān)鍵是：

    4.4.1吸合電壓：設(shè)計(jì)調(diào)整線徑、匝數(shù)，增加啟動(dòng)安匝數(shù)。必須達(dá)到65%～68%確保線圈在熱態(tài)下不出現(xiàn)抖動(dòng)吸合。

    4.4.2釋放電壓：在本設(shè)計(jì)中要求釋放電壓精選較低值，接近標(biāo)準(zhǔn)值（大于0.1Us），這樣，可獲得較好的釋放特性（一放到底）。釋放電壓的設(shè)計(jì),主要根據(jù)自控開關(guān)的開距以及降壓電容器的容量大小來確定，自控開關(guān)開距大，降壓電容器的容量小，可獲得較高的釋放電壓，自控開關(guān)開距小，降壓電容器的容量大，可獲得較低的釋放電壓值。

    4.4.3自控開關(guān)的分?jǐn)鄷r(shí)機(jī)：自控開關(guān)的分?jǐn)鄳?yīng)設(shè)計(jì)在主觸頭接通的前后，對于主觸頭開距大，動(dòng)觸頭支持件及銜鐵運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的慣量大時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)在主觸頭接通前分?jǐn)啵瑢τ谶\(yùn)動(dòng)慣量小的系統(tǒng)，只能設(shè)計(jì)在主觸頭接通后斷開或同時(shí)完成。在同一系統(tǒng)中自控開關(guān)在主觸頭接通前分?jǐn)啵冗x擇在主觸頭接通后分?jǐn)嗪茫盆F系統(tǒng)的剩余沖擊能量要小些，對于觸頭產(chǎn)生振動(dòng)小，有益于產(chǎn)品提高機(jī)械壽命和電氣壽命。5.性能對比：以國內(nèi)、外有名的傳統(tǒng)交流接觸器3TF40、3TF51、LC1-09、LC1-150F為例，和已采用寬電壓工作的接觸器BC98-9、BC98-140進(jìn)行對比。表1

    從以上對比情況可以看出：在傳統(tǒng)交流接觸器內(nèi)安裝有寬電壓工作節(jié)能組件的BC98-交流接觸器，各項(xiàng)對比項(xiàng)目明顯高于國內(nèi)、外有名的傳統(tǒng)交流接觸器。新一代BC98-交流接觸器克服了傳統(tǒng)交流接觸器容易燒線圈，容易造成觸頭接通熔焊，以及鐵芯發(fā)響等弊病，為提高交流接觸器的可靠性,開辟了一條新路。