肖翼洋 唐　婷 于向陽(yáng) / 海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)

接觸器的性能檢查及觸頭維護(hù)工作建議

肖翼洋 唐婷 于向陽(yáng) / 海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)

本文結(jié)合一起航空接觸器故障，分析了因電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作不正常而引起的分?jǐn)喙收系奈：Γo出了接觸器性能檢查各項(xiàng)目的原理性依據(jù)，闡明了在維護(hù)工作中進(jìn)行器件性能檢查的必要性。對(duì)接觸器觸頭的維護(hù)工作進(jìn)行了梳理，并基于接觸壓力對(duì)接觸電阻影響的原理分析，對(duì)接觸壓力的調(diào)整提出了合理維護(hù)建議。

接觸器；性能檢查；接觸壓力；觸頭維護(hù)

1.引言

接觸器是用來(lái)控制大電流電路通斷的電磁控制裝置，主要完成系統(tǒng)配電、信號(hào)傳遞、電路隔離及負(fù)載切換等功能，是重要的控制節(jié)點(diǎn)。但接觸器作為一種電氣“元件”，其日常維護(hù)及定檢大修中均存在著不受重視、不夠規(guī)范的問(wèn)題，故障統(tǒng)計(jì)暴露出接觸器等開(kāi)關(guān)器件在現(xiàn)有的維護(hù)保障工作中無(wú)法得到有效的故障預(yù)測(cè)與定期更換。本文將以案例加原理的形式，加深維護(hù)人員對(duì)接觸器各檢查項(xiàng)目開(kāi)展的必要性和維護(hù)方法的認(rèn)識(shí)。

2.故障案例

某型飛機(jī)接觸器盒內(nèi)接觸器在正常分?jǐn)鄷r(shí)，因電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作不到位，動(dòng)靜觸頭間絕緣介質(zhì)強(qiáng)度不能有效建立，主觸頭流過(guò)的大電流形成的電弧無(wú)法熄滅。高溫電弧的長(zhǎng)時(shí)間作用，導(dǎo)致匯流條溫度持續(xù)上升，將外部包裹的絕緣層和接線端子的材料熔化（見(jiàn)圖1），大量熔化后的絕緣材料蒸汽混合物附著在接觸器盒頂部（見(jiàn)圖2），接觸器盒嚴(yán)重受損。同時(shí)，由于電弧長(zhǎng)時(shí)間燃燒，電弧柱體在接觸器主觸頭表面沿面移動(dòng)，對(duì)接觸器觸頭形成大面積深度燒蝕，接觸器嚴(yán)重受損（見(jiàn)圖3），并導(dǎo)致接線端子連出的整根電纜燒毀。

3.接觸器工作原理

接觸器由電磁鐵和接觸裝置組成，如圖4所示。電磁鐵為吸入式，由線圈、固定鐵芯、恢復(fù)彈簧及導(dǎo)磁殼體等組成。接觸裝置則由固定觸頭、活動(dòng)觸頭和緩沖彈簧組成。活動(dòng)觸頭與活動(dòng)鐵芯連接在一起，恢復(fù)彈簧裝在活動(dòng)鐵芯與固定鐵芯之間?；謴?fù)彈簧的彈力力圖向上推開(kāi)鐵芯，使觸頭分離；線圈通電后電磁鐵所產(chǎn)生的電磁力，又力圖把活動(dòng)鐵芯吸下，使觸頭閉合。

線圈通電后，活動(dòng)鐵芯上除了恢復(fù)彈簧的彈力作用外，又受到一個(gè)方向向下的電磁力的作用，該電磁力隨線圈兩端的電壓升高而增加。當(dāng)電磁力大于彈簧力時(shí)，活動(dòng)鐵芯帶動(dòng)活動(dòng)觸頭向下移動(dòng)，觸頭隨之閉合來(lái)接通電路。這個(gè)剛剛能使觸頭閉合的最低電壓，叫做接觸器的接通電壓。降低線圈兩端的電壓，電磁力減小。當(dāng)電磁力小于彈簧力時(shí)活動(dòng)鐵芯被彈起，觸頭隨之分離，將電路切斷。這個(gè)剛剛能使觸頭斷開(kāi)的最高電壓，叫做接觸器的斷開(kāi)電壓?；顒?dòng)觸頭向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生彈跳現(xiàn)象，使觸頭間反復(fù)出現(xiàn)電弧而燒壞甚至燒結(jié)觸頭。為了避免這種現(xiàn)象，接觸器一般還裝有緩沖彈簧，它的彈力大于恢復(fù)彈簧的彈力。

當(dāng)接觸器線圈兩端的電壓達(dá)到接通電壓值而使活動(dòng)鐵芯開(kāi)始移動(dòng)后，恢復(fù)彈簧被壓縮，彈簧力增大；同時(shí)電磁力也因鐵芯間隙減小而增大，而且電磁力的增大比彈簧力的增大得多，所以活動(dòng)鐵芯要繼續(xù)不斷地向下移動(dòng)，直至兩鐵芯接觸時(shí)為止。

4.接觸器的性能檢查

接觸器的性能檢查項(xiàng)目及方法列于表1。

表1　接觸器性能檢查項(xiàng)目及方法

檢查接觸器時(shí)主要參考的技術(shù)參數(shù)為線圈額定電壓、吸合電壓、釋放電壓和觸頭允許的負(fù)載等，表2為故障接觸器的技術(shù)參數(shù)。

表2　MZJ-400A型接觸器技術(shù)數(shù)據(jù)

測(cè)量故障接觸器性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，吸合電壓在20V以上，明顯高于技術(shù)要求，表明接觸器內(nèi)部發(fā)生卡滯，活動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)不暢，分離時(shí)間變慢，不能快速建立絕緣氣隙，導(dǎo)致分?jǐn)嚯娏魇　?/p>

由于部分機(jī)型的部隊(duì)維護(hù)規(guī)程未涵蓋電氣性能檢查，即使要求進(jìn)行電氣性能檢查并給出檢查技術(shù)數(shù)據(jù)的機(jī)型，也沒(méi)有將此要求細(xì)化到周期工作和定檢工作中，使得基于器件狀態(tài)的視情維修無(wú)法實(shí)施。為了有效開(kāi)展預(yù)防性檢查和維修工作，應(yīng)在維護(hù)規(guī)程中明確性能檢查的時(shí)機(jī)，按照技術(shù)要求規(guī)范進(jìn)行，防止用外部檢查代替性能檢查、用系統(tǒng)性電路檢查代替具體器件檢查。

5 .觸頭維護(hù)及壓力調(diào)整

5.1觸頭維護(hù)

在觸頭接觸面上，會(huì)產(chǎn)生接觸電阻。接觸電阻產(chǎn)生的原因有兩個(gè)：第一，由于接觸面的凹凸不平，金屬的實(shí)際接觸面減小了，實(shí)際接觸面必然小于理論接觸面。當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，使電流線在接觸面附近發(fā)生了嚴(yán)重的收縮現(xiàn)象，即在接觸面附近導(dǎo)體有效的導(dǎo)電截面大大縮小，因而造成電阻的增加，這個(gè)電阻稱為收縮電阻，見(jiàn)圖5。電流線收縮使觸頭實(shí)際接觸面的電流密度劇增，較大故障電流通過(guò)時(shí)若形成電弧，容易造成點(diǎn)狀燒蝕。燒蝕后的觸頭表面不平整，又將進(jìn)一步增加尖端放電幾率和局部的電場(chǎng)強(qiáng)度。第二，觸頭的接觸面上覆蓋一層導(dǎo)電性能很差的物質(zhì)，由此而形成的接觸電阻稱為膜層電阻。膜層電阻的存在，使接觸電阻值大大升高，甚至造成觸頭不通，這種現(xiàn)象叫做觸頭污染。

圖5　收縮電阻的產(chǎn)生

因此應(yīng)在維護(hù)工作中修復(fù)接觸器觸頭的燒蝕點(diǎn)；觸頭有油污、塵垢或嚴(yán)重氧化，應(yīng)清潔觸頭接觸面。主要應(yīng)包括以下維護(hù)內(nèi)容：（1）檢查動(dòng)、靜觸頭位置是否對(duì)正，如有問(wèn)題應(yīng)調(diào)節(jié)觸頭彈簧；（2）看觸頭磨損程度，當(dāng)磨損至原有厚度的二分之一時(shí)，須及時(shí)更換；（3）看觸頭有無(wú)開(kāi)焊脫落，若有應(yīng)及時(shí)更換；（4）看觸頭燒損程度，觸頭輕微燒損時(shí)，一般不影響使用，但當(dāng)觸頭表面因電弧作用而出現(xiàn)燒毛的顆粒時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除。清理觸頭時(shí)不允許使用砂紙，以免石英砂細(xì)顆粒殘留在觸頭表面，應(yīng)使用細(xì)銼刀小心休整，恢復(fù)接觸面。銀及銀基合金觸頭表面在分?jǐn)嚯娀r(shí)生的黑色氧化膜接觸電阻很低，不會(huì)造成接觸不良現(xiàn)象，因此不必銼修，以免縮短觸頭壽命；（5）測(cè)量相間絕緣電阻，阻值不低于20MΩ；（6）檢查輔助觸頭動(dòng)作是否靈活；（7）觸頭行程應(yīng)符合規(guī)定值。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)修理或更換。

影響接觸電阻的因素主要包括：（1）接觸形式；（2）接觸壓力；（3）材料性質(zhì)；（4）接觸表面的加工情況；（5）使用電壓；（6）通過(guò)的電流強(qiáng)度。在正常使用條件下，接觸壓力對(duì)接觸電阻的影響很大，增加接觸壓力，可以增加接觸頭的有效接觸面積，同時(shí)，當(dāng)接觸頭的壓強(qiáng)超過(guò)一定值時(shí)，可以使觸頭的材料產(chǎn)生塑性變形，表面膜被壓碎出現(xiàn)裂縫，增大了金屬的接觸面，使收縮電阻和膜電阻都減小，接觸電阻迅速下降。因此，必須保證有足夠的接觸壓力，維護(hù)過(guò)程中應(yīng)對(duì)接觸器的接觸壓力進(jìn)行測(cè)量。

5.2接觸壓力調(diào)整

由于鐵芯之間的間隙要大于觸頭之間的間隙，所以當(dāng)觸頭接觸后，活動(dòng)鐵芯要繼續(xù)下移，勢(shì)必壓縮緩沖彈簧。緩沖彈簧的彈力，一端作用在活動(dòng)鐵芯上，另一端作用在活動(dòng)觸頭上。作用在觸頭上的彈力，就形成觸頭的接觸壓力，這個(gè)壓力使觸頭閉合后迅速靜止下來(lái)，因而電弧大為減小。

當(dāng)兩鐵芯接觸時(shí)，緩沖彈簧被壓縮到最大限度，此時(shí)觸頭的接觸壓力最大，可保證觸頭接觸良好。接觸器線圈通電，動(dòng)靜觸頭閉合過(guò)程中，當(dāng)觸頭剛剛接觸時(shí)作用在觸頭上的壓力，稱為觸頭初壓力。觸頭接觸后，電磁鐵帶動(dòng)連桿和緩沖彈簧繼續(xù)下移，壓緊觸頭，直到動(dòng)靜電磁鐵互相接觸為止，這一繼續(xù)壓緊的過(guò)程所移動(dòng)的距離稱為超行程。走過(guò)超行程后，觸頭到達(dá)完全閉合的狀態(tài)，此時(shí)作用在觸頭上的壓力，稱為觸頭終壓力。

進(jìn)行打磨維護(hù)后的觸頭，在重新裝配回接觸器時(shí)，接觸壓力會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)注意調(diào)整緩沖彈簧。由于電磁鐵的行程等于觸頭的行程加超行程，打磨后動(dòng)靜觸頭間的距離變大，觸頭行程變長(zhǎng)，則超行程變小，緩沖彈簧的壓縮量減小，這將使作用于觸頭上的正壓力減小，不利于觸頭的壓緊，導(dǎo)致接觸電阻增大。

圖6　增加墊片調(diào)整電磁鐵閉合行程

此時(shí)應(yīng)通過(guò)增加緩沖彈簧上墊片的厚度（見(jiàn)圖6），使緩沖彈簧恢復(fù)原來(lái)的壓縮量，保證動(dòng)靜觸頭上的壓力與打磨之前相同。若觸頭受到大量腐蝕，超行程減少到原來(lái)的一半，就應(yīng)該更換觸頭。緩沖彈簧處的墊片不能增加過(guò)度，否則觸頭完全閉合后電磁鐵尚不能完全運(yùn)行到位，將導(dǎo)致吸合不完全，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。