Ansøgning og vedligeholdelse af AC-kontakter | En omfattende analyse af almindelige fejlbehandlinger mestret i ét indlæg

1 Analyse af de vigtigste komponenter i AC-kontaktere

En AC-kontaktor er en automatiseret elektromagnetisk slæbbræt, der bruges til langvarig og højfrekvent skiftning af AC-hovedkredsløb og styringskredsløb. Den har fordele som automatisk drift, undervoltage- og ingen-voltage-beskyttelse, høj kapacitet, stærk stabilitет и низкие требования к обслуживанию. В электрических схемах управления станков AC-контакторы в основном используются для управления электродвигателями и другими нагрузками.

De vigtigste komponenter i en AC-kontaktor inkluderer det elektromagnetiske system, kontaktsystemet og bueudslukningsenheden osv. Den består hovedsageligt af strukturelle dele som hovedkontakter, bevægelig jernkerne, spole, statisk jernkerne og hjælpekontakter.

1.1 Elektromagnetisk System

Det elektromagnetiske system i en AC-kontaktor består hovedsageligt af en spole, bevægelig jernkerne, statisk jernkerne og kortslutningsring. Når styrespolen bliver strømført eller ikke-strømført, udfører den henholdsvis træk- eller frigivelseshandlingen, hvilket kan holde de bevægelige kontakter og de statiske kontakter i enten åben eller lukket tilstand, således at formålet med at skifte kredsløbet opnås.

For at reducere virvelstrømme og hysteresis-tab, er jernkerne og armaturen i en AC-kontaktor hovedsageligt produceret ved at lamine E-formede siliciumstålplader. For at øge varmeafgivelsesfladen og undgå brand, er spolen lavet til en tyk og lille cylinder, der er vindet på et isolerende ramme, med en vis afstand til jernkerne for at undgå overlapning. Den E-formede jernkerne reserverer en luftkløft på 0,1 - 0,2 mm på endefladen af den midterste cylinder for at reducere effekten af restmagnetfelt og forhindre, at armaturen bliver fastsiddende. 

Når AC-kontaktoren arbejder, dannes et alternativt magnetfelt i jernkerne af den alternativt strøm, der løber i spolen, hvilket får armaturen til at vibrere og producere støj. Der findes en grove på hver ende af jernkerne og armaturen, og en kortslutningsring lavet af kobber eller nikkel-krom legering er indsat i groven for at løse ovenstående problem. Efter installation af en kortslutningsring, når alternativ strøm løber gennem en vindings, dannes magnetfluxer Φ₁ og Φ₂ med forskellig fase, hvilket sikrer, at der altid er en trækkraft mellem jernkerne og armaturen, og reducerer betydeligt vibration og støj.

1.2 Kontaktsystem

Der findes tre typer af kontakter i AC-kontaktorer, nemlig punktkontakttype, liniekontakttype og fladekontakttype, som vist på følgende figur. Ifølge strukturen kan de opdeles i brokontakter og fingerkontakter. Brokontakter inkluderer punktkontaktbrotype og fladekontaktbrotype, der er egnet til forskellige strømtilfælde. Fingerkontakter er mest i liniekontaktmode, og deres kontaktareal er en ret linje, der er egnet til hyppige og store strømtillfælde. Ifølge tænd/sluk kapaciteten kan de opdeles i hovedkontakter og hjælpekontakter. Hovedkontakter er egnet til store strømhovedkredsløb, og der er generelt 3 par normalt åbne kontakter. Hjælpekontakter er egnet til små strømstyringskredsløb, og der er generelt 2 par normalt åbne kontakter og 2 par normalt lukkede kontakter.

1.3 Bueudslukningsenhed

For højstrøm- eller højspændingskredsløb vil buer uundgåeligt opstå, når AC-kontaktorer åbnes, hvilket forårsager kontaktbrand, skade på enheden, påvirker dens levetid og kan endda forstyrre kredsløbsbrydningstiden; i alvorlige tilfælde kan det føre til brand. Af sikkerhedsmæssige årsager skal alle kontaktorer med en kapacitet over 10 A være udstyret med en bueudslukningsenhed. De almindelige bueudslukningsmetoder i AC-kontaktorer inkluderer dobbeltbryd elektrisk kraft bueudslukning, longitudinale rille bueudslukning og gitter bueudslukning.

Dobbeltbryd elektrisk kraft bueudslukningsenhed deler bue i to dele, og strækker bue gennem den elektriske kraft i kontaktkredsløbet selv, således at realisere buevarmespredning og køling for at opnå formålet med at udslukke den. Longitudinale rille bueudslukningsenhed er lavet af armodig ler, asbestement og andre materialer, med en eller flere longitudinale riller på dens inderside, hvilket kan udvide kontaktarealet mellem bue og væggen af bueudslukningskammeret, og opnå effekten af at udslukke bue ved at komprimere den. Når kontakterne er i adskilt tilstand, sendes bue ind i rillerne gennem et eksternt magnetfelt eller elektrisk kraft, og varmeanalyset overføres til væggen af bueudslukningskammeret, således at bue hurtigt udslukkes.

På denne basis foreslås en ny type gitter bueudslukningsstruktur. Metalgitter anvender sildformet kobberbelagt eller galvaniseret jernplader, der er indsat i bueudslukningshylster. Bue, der dannes af kontaktbrydning, genererer et stærkt magnetfelt, og eksistensen af magnetisk modstand gør elektriske feltintensitet i dette område ulige, hvilket trækker bue ind i hullerne af gitteret for at danne korte buer. Hver gitter fungerer som en elektrode, der deler hele buespændingen i flere dele, og buespændingen mellem hver del er mindre end buetændingsvoltage. Samtidig dissiperer gitter varme for at hurtigt udslukke bue, og opnår effekten af at udslukke [3-5].

1.4 Hjælpekomponenter

Hjælpekomponenterne i en AC-kontaktor inkluderer en reaktionsspring, en demper-spring, en kontakttrykkspring, en transmissionsmekanisme, en base osv. Reaktionsspringen skubber armaturen til at frigive energi efter strømafbrydelse, således at kontakterne returnerer til deres oprindelige tilstand. Demper-springen kan mildne påvirkningen. Kontakttrykkspringen kan betydeligt øge kontakttrykket og reducere kontaktmodstanden. Driftskontakterne drives af armaturen eller reaktionsspringen for at kontrollere, at de er forbundet eller afbrudt.

2 Korrekt Brug af AC-Kontaktorer

2.1 Vælgelsesprincipper for AC-Kontaktorer

Den nominerede spænding af hovedkontakter må ikke være lavere end den nominerede spænding af styringskredsløbet. Den nominerede strøm af hovedkontakter skal opfylde lastkravene: for resistive laster, skal den være lig med den nominerede strøm; for motorlast, skal den være lidt større end den nominerede strøm. Spændingen af trækspolen vælges ifølge kompleksiteten af styringskredsløbet: 380 V eller 220 V kan vælges for simple kredsløb, og 36 V eller 110 V for komplekse kredsløb. Antallet og typen af kontakter skal opfylde de grundlæggende standarder for styringskredsløbet.

2.2 Installation og Vedligeholdelse af AC-Kontaktorer

For præinstallationstjek, er det nødvendigt at bekræfte, om tekniske data for kontaktoren (som nomineret spænding, strøm, driftsfrekvens osv.) overholder standarderne, tjekke, om udsagnet er skadet og bevægelsen er fleksibel, og måle DC-modstandsværdien og isolationmodstandsværdien for spolen. Installationspositionen skal være lodret, med en hældning, der ikke overstiger 5°, og siden med varmeafgivelseshuller skal vende mod den lodrette retning. Under installation og forbindelse, forhindre, at dele som skruer, mønter og terminaler falder, da dette kan forårsage, at AC-kontaktoren bliver fængslet eller kortsluttet.

Efter installation, er det nødvendigt at tjekke, om forbindelsen er korrekt. Uden at strømføre hovedkontakter, strømfør og strømaf kontaktoren flere gange for at tjekke bevægelsen af hovedkontakter og om der er støj efter, at jernkerne er trukket ind. Det kan kun sættes i drift, hvis der ikke er fejl. Det er ikke tilladt at forbinde AC-kontaktoren til en DC-strømforsyning, ellers vil spolen blive brændt.

3 Almindelige Fejl og Vedligeholdelsesmetoder for AC-Kontaktorer

3.1 Hovedkontaktfejl

3.1.1 Alvorligt Spark fra Mobil og Statisk Hovedkontakter ved Tilslutning og Afslutning

Når lasten arbejder normalt, opstår der spark ved momentet, hvor kontakterne tilsluttes og afsluttes. Kontaktoverfladen danner uregelmæssige små huller på grund af buens høje temperatur, hvilket fører til en reduceret kontaktareal, øget strøm og alvorlige spark. For at reparere de skadede kontakter, er det nødvendigt at tjekke graden af skade på kontaktfladen; kontakten kan kun repareres, hvis dens tykkelse er mere end 2/3 af den originale tykkelse. Når man reparerer kontakterne, placerer man først fint sandpapir på en horisontal overflade, derefter slipper man de skadede kontakter flade på sandpapiret, tjekker reparationsforholdet, indtil alle skadede punkter er slippet bort, og til sidst behandler man sprængene.

3.1.2 Smeltning, Brand og Klibning af Mobil og Statisk Hovedkontakter

De hovedårsager til smeltning, brand og klibning af mobil og statisk hovedkontakter inkluderer kortslutning af lasten, kortslutning af hovedkredsløbet, eller reduktion af lastimpedancen. Heraf er samtidig forekomst af kortslutning og hovedkredsløbs kortslutning den afgørende faktor. På grund af arbejdskrav, ligger driftsfrekvensen for AC-kontaktoren fra lav til høj; under hyppig tilslutning og afslutning af kontakter, stiger overfladetemperaturen, og under buens virkning, vil mobil og statisk hovedkontakter til sidst smelte, brænde og klinde.

Der findes generelt to behandlingsmetoder: for det første, erstatter AC-kontaktoren med en, der har en højere spænding og strøm rating; for det andet, reparerer AC-kontaktoren: erstatter kontakterne med samme specifikation, renser kuldepositet rundt om mobil og statisk kontakter osv., og forbinder Resistor-Capacitance (RC) bueudslukningsenheder parallel med hver af de 3 par hovedkontakter.

3.2 Hjælpekontaktfejl

3.2.1 For høj Kontaktmodstand for Mobil og Statisk Hjælpekontakter

For høj kontaktmodstand for mobil og statisk hjælpekontakter vil føre til en stigning i kredsløbsimpedancen i styringskredsløbet og en nedgang i spændingen. Der er to hovedårsager til dette fænomen: for det første, en stor mængde olie og støv er nedsat på kontakterne; for det andet, en oxidlag er dannet på kontaktfladen. Baseret på under-voltage beskyttelsesmekanismen for AC-kontaktoren, når spændingen over AC-kontaktorens spole er lavere end 85% af den nominerede spænding, vil styringskredsløbet stoppe med at fungere. Løsningen er at tage kontakterne ud, tørre dem med rent gaze, og derefter behandle kontaktfladen forsigtigt med fint sandpapir.

3.2.2 Alvorligt Spark fra Mobil og Statisk Hjælpekontakter ved Tilslutning og Afslutning

De hovedårsager til denne fejl kan være, at det kontrollerede kredsløb har oplevet en kortslutning, eller impedansværdien af energiforbrugende komponenter i styringskredsløbet er faldet, osv.

3.3 Spolefejl

3.3.1 Spole Åben Kredsløb

Et åbent kredsløb i AC-kontaktorens spole vil forårsage, at styringskredsløbet ikke kan fungere. Dette fænomen er relativt sjældent, og det er generelt forårsaget af kvalitetsproblemer med kontaktoren eller ukorrekt installation under montering.

3.3.2 Spole Kortslutning

En kortslutning i AC-kontaktorens spole vil forårsage, at sikringen i kortslutningsbeskyttelsen i styringskredsløbet springer. En almindelig situation med spole kortslutning er, at den AC-spænding, der anvendes på spolen, ikke er 0,85-1,05 gange den nominerede spænding; langvarig drift af spolen under lav eller høj spænding kan forårsage en kortslutning. En ødelagt AC-kontaktorens spole skal erstattes; når man erstatter spolen, skal man passe på spolens størrelse, nomineret spænding og specifikationen for AC-kontaktoren.

3.4 Fejl i Mobil og Statisk Jernkerne Overflade

3.4.1 Klibning af Mobil og Statisk Jernkerne Overflade

Den hovedårsag til denne fejl er tilstedeværelsen af oliespår på overfladerne af mobil og statisk jernkerne. Efter at trykke på startknappen, kører motoren normalt, men når man trykker på stopknappen, mister AC-kontaktorens spole strøm, kontakterne returnerer ikke til deres oprindelige tilstand, og motoren fortsætter med at køre. Efter at hånden forlader stopknappen, forbliver spolen strømført, og motoren fortsætter med at køre. Behandlingsmetoden er at rense overfladerne af mobil og statisk jernkerne.

3.4.2 Højt Støj fra Jernkerne

De hovedårsager til højt støj fra jernkerne er, at kortslutningsringen er brudt, eller der er en stor mængde rust på overfladerne af mobil og statisk jernkerne. For tilfældet med en stor mængde rust, kan fint sandpapir bruges til at behandle overfladen. Hvis kortslutningsringen er ødelagt, erstattes jernkerne generelt for at reparere fejlen.

4 Konklusion

Korrekt brug, fejldiagnose og vedligeholdelsesfærdigheder for AC-kontaktorer er afgørende for stabil drift af elektriske styringssystemer. For at forbedre serviceeffektiviteten af AC-kontaktorer og forlænge deres levetid, skal almindelige fejl repareres i tide for at reducere fejlhyppigheden under produktion.