于興橋，江洪

(1.河北金?；す煞萦邢薰荆颖?滄州 061000;2.河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校電氣系，河北 滄州 061000)

1引言

交流接觸器主要用于低壓配電系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離控制，操作交流控制電路中的控制設(shè)備。隨著工業(yè)化程度的不斷提高，對(duì)交流接觸器的工作可靠性及電壽命也提出了更高的要求。接觸器的工作原理是，當(dāng)電磁系統(tǒng)的線圈通電時(shí)，動(dòng)鐵芯由于電磁吸力，克服了機(jī)械反力而吸合。通過與動(dòng)鐵芯的機(jī)械連接帶動(dòng)動(dòng)觸頭與靜觸頭而閉合，這時(shí)反力彈簧受到壓縮，儲(chǔ)存能，進(jìn)而為接觸器開斷做好準(zhǔn)備。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力小于儲(chǔ)存在彈簧中的機(jī)械反力，動(dòng)鐵芯返回到原來的位置，觸頭斷開。接觸器在通斷進(jìn)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電弧，這些電弧的產(chǎn)生不但會(huì)影響使用壽命，而且還會(huì)對(duì)設(shè)備的可靠性造成影響。消除的這些因素應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

2 提高觸頭滅弧裝置的可靠性

觸頭是接觸器通斷作用的執(zhí)行元件，觸頭的工作性能與其結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)、材料、滅弧裝置及反特性的配合密切相關(guān)。如何正確選擇觸頭參數(shù)，不僅影響接觸器的動(dòng)作可靠性、機(jī)械壽命、電壽命、通斷能力、溫升等技術(shù)性能，在很大程度上決定了磁系統(tǒng)的尺寸。如果觸頭壓力取得過高則會(huì)引起磁系統(tǒng)和整個(gè)接觸器尺寸的增加。在電弧的高溫作用下，觸頭很容易被熔化和汽化，進(jìn)而降低接觸器的使用壽命。在觸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，觸頭參數(shù)和觸頭材料選擇上，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷條件選擇觸頭參數(shù)。從抗熔焊能力及承受短路電流容量看，單位電流壓力隨電流增加而加大，因此大容量接觸器應(yīng)選擇較大的觸頭壓力。在選材上，必須選用耐磨損，耐電弧，高硬度和高熔點(diǎn)的觸頭材料。改善吸反特性的配合，減少吸合時(shí)沖擊力，盡量減輕觸頭閉合時(shí)的彈跳時(shí)間。另外在主觸頭回路的設(shè)計(jì)上，觸頭布置為強(qiáng)磁吹回路，靜觸頭上增設(shè)較長(zhǎng)得弧角，其邊緣位于縱縫的中心，以利于電弧迅速進(jìn)入縱縫，考慮到電弧弧根的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并為了提高電壽命，回路用具有良好的導(dǎo)磁導(dǎo)弧的鐵板，并增加鐵弧角和增磁板，這樣有利于加速主、弧觸頭間的電流電弧的轉(zhuǎn)換和熄滅?？s短電弧的燃燒時(shí)間。從而延長(zhǎng)觸頭的使用壽命。

3 提高電磁系統(tǒng)的電氣壽命

3.1 吸合電壓

交流接觸器的吸合過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，電磁系統(tǒng)的吸力特性和反力特性的配合對(duì)提高接觸器機(jī)械壽命和電壽命是很重要的，良好的特性配合是在保證可靠動(dòng)作的條件下，盡可能減少運(yùn)動(dòng)部件碰撞的剩余能量。依據(jù)大量的動(dòng)態(tài)特性計(jì)算可知，銜鐵閉合末速度是隨電源電壓和合閘相角的變化呈多峰曲線，變化規(guī)律極其復(fù)雜。如圖1所示，電磁鐵在銜鐵打開位置的吸力必須大于A點(diǎn)的反力。吸力隨工作氣隙變化的固有規(guī)律使得在銜鐵吸合位置時(shí)可獲得電磁吸力B比C大得多。使接觸器在閉合中產(chǎn)生強(qiáng)烈的觸頭彈跳和機(jī)械磨損。電磁鐵可設(shè)計(jì)成在閉合位置有較低的吸力并使吸合過程碰撞動(dòng)能減小。因?yàn)殡姶盆F在吸合位置時(shí)，磁系統(tǒng)的電感比在打開位置時(shí)的電感大得多，所以交流電磁鐵能自動(dòng)調(diào)節(jié)器它的線圈電流。因此，在設(shè)計(jì)交流電磁系統(tǒng)時(shí)，要想保證電磁系統(tǒng)的可靠工作，交流接觸器必須要有較低的吸合電壓。吸合電壓是指銜鐵從打開位置開始吸動(dòng)時(shí)線圈所施加電壓，主要取決于銜鐵打開位置反力的大小。當(dāng)吸動(dòng)電壓小于吸合電壓時(shí)就可使銜鐵吸動(dòng)后運(yùn)動(dòng)到接觸器主觸頭剛到接觸位置時(shí)被卡住，導(dǎo)致觸頭熔焊，當(dāng)吸動(dòng)電壓等于吸合電壓時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)吸合中被卡現(xiàn)象。這將嚴(yán)重地影響接觸器工作的可靠性，因此在設(shè)計(jì)對(duì)必須要考慮吸合電壓值，吸合電壓的設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值之間要留有一定的安全裕度。

圖1 接觸器閉合過程中所需的靜態(tài)吸力和存在的反力

3.2 釋放電壓

接觸器可靠的釋放要求低的釋放電壓上限值和高的釋放電壓下限值。如果接觸器不能正常釋放，應(yīng)適當(dāng)加大銜鐵閉合位置的反力，在銜鐵位于閉合的位置時(shí)，磁系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有足夠的消磁材料，導(dǎo)軌與觸頭支架間的配合間隙應(yīng)合理。

釋放電壓的下限值必須注意控制系統(tǒng)的分布電容對(duì)接觸器釋放特性的影響，如圖1所示，開關(guān)K斷開后，接觸器線圈中的電流仍通過分布電容C形成回路，當(dāng)電流大于吸持電流是，接觸器就不釋放。

圖2 控制線路的分布電容C對(duì)接觸器釋放特性的影響

3.3 消除電磁噪聲

合理的設(shè)計(jì)分磁環(huán)，有利于消除噪音。接觸器噪聲形成的原因有很多，主要是鐵磁材料在變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁滯而引起振動(dòng)。這種聲源是電磁吸力脈動(dòng)的最小值小于系統(tǒng)的反力導(dǎo)致銜鐵周期振動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)電磁鐵結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)布置合理，對(duì)材料尺寸嚴(yán)加控制。

4 結(jié)論

綜上所述，提高交流接觸器的可靠性是十分重要的?？煽啃缘奶岣咚婕暗姆矫婧軓V，這就需要設(shè)計(jì)人員在材料的選擇、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面做到安全可靠，從而達(dá)到提高接觸器的使用壽命和工作的可靠性的目的。