Anwendung und Wartung von Wechselstrom-Kontaktoren | Umfassende Analyse der Behandlung häufiger Fehler Meistern Sie es in einem Artikel

1 Analyse der wesentlichen Komponenten von Wechselstrom-Kontaktoren

Ein Wechselstrom-Kontaktor ist ein automatischer elektromagnetischer Schalter, der für langfristiges, hochfrequentes Schalten von Wechselstrom-Haupt- und Steuerkreisen verwendet wird. Er bietet Vorteile wie automatischen Betrieb, Unter- und Spannungsschutz, hohe Leistungsfähigkeit, starke Stabilität und geringe Wartungsanforderungen. In den elektrischen Steuerkreisen von Maschinen werden Wechselstrom-Kontaktoren hauptsächlich zum Steuern von Elektromotoren und anderen Lasten eingesetzt.

Die wesentlichen Komponenten eines Wechselstrom-Kontaktors umfassen das elektromagnetische System, das Kontaktsystem und das Bögenlöschgerät usw. Es besteht hauptsächlich aus Bauteilen wie Hauptkontakte, beweglicher Eisenkern, Spule, starrer Eisenkern und Hilfskontakte.

1.1 Elektromagnetisches System

Das elektromagnetische System eines Wechselstrom-Kontaktors besteht hauptsächlich aus einer Spule, einem beweglichen Eisenkern, einem starrer Eisenkern und einem Kurzschlussring. Wenn die Steuerspule be- oder entmagnetisiert wird, führt dies jeweils zur Ein- oder Auslösung, wodurch die beweglichen und starrer Kontakte im geöffneten oder geschlossenen Zustand gehalten werden, um so das Ziel des Schaltens des Kreises zu erreichen.

Um Wirbelstrom- und Hystereseverluste zu reduzieren, werden bei der Herstellung der Eisenkerne und Anker von Wechselstrom-Kontaktoren hauptsächlich E-förmige Siliziumstahlbleche gestapelt. Um die Wärmeabgabefläche zu erhöhen und eine Überhitzung zu vermeiden, wird die Spule als dickes, kleines Zylinder auf einem Isoliergestell gewickelt, mit einem gewissen Abstand zum Eisenkern, um eine Überlappung zu vermeiden. Der E-förmige Eisenkern schafft einen Luftspalt von 0,1 - 0,2 mm an der Endfläche des mittleren Zylinders, um die Wirkung des Restmagnetfelds zu reduzieren und das Klemmen des Ankers zu verhindern. 

Während der Arbeit des Wechselstrom-Kontaktors bildet der Wechselstrom in der Spule ein wechselndes Magnetfeld im Eisenkern, was dazu führt, dass der Anker vibriert und Geräusche erzeugt. An jedem Ende des Eisenkerns und des Ankers befindet sich eine Rinne, in die ein aus Kupfer oder Nickel-Chrom-Legierung hergestellter Kurzschlussring eingelassen wird, um das obige Problem zu lösen. Nach dem Einbau eines Kurzschlussrings bilden sich beim Fließen des Wechselstroms durch die Wicklung magnetische Flüsse Φ₁ und Φ₂ mit unterschiedlichen Phasen, wodurch stets eine Anziehungskraft zwischen dem Eisenkern und dem Anker besteht, was die Vibration und das Geräusch stark reduziert.

1.2 Kontaktsystem

Es gibt drei Arten von Kontakten bei Wechselstrom-Kontaktoren, nämlich Punktkontakte, Linienkontakte und Flächenkontakte, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Je nach Strukturform können sie in Brückenkontakte und Fingerkontakte unterteilt werden. Brückenkontakte umfassen punktförmige Brückentypen und flächenförmige Brückentypen, die für verschiedene Stromgelegenheiten geeignet sind. Fingerkontakte sind meist in Linienkontaktmodus, ihre Kontaktfläche ist eine gerade Linie, was für häufige und große Stromgelegenheiten geeignet ist. Je nach Schalt- und Trennkraft können sie in Hauptkontakte und Hilfskontakte unterteilt werden. Hauptkontakte sind für Hauptkreise mit großem Strom geeignet, es gibt normalerweise 3 Paar offene Kontakte. Hilfskontakte sind für Steuerkreise mit kleinem Strom geeignet, es gibt normalerweise 2 Paar offene Kontakte und 2 Paar geschlossene Kontakte.

1.3 Bögenlöschgerät

Bei Hochstrom- oder Hochspannungskreisen treten unvermeidlich Bögen auf, wenn Wechselstrom-Kontaktoren geöffnet werden, was zu Kontaktverbrennungen, Schäden am Gerät, Beeinträchtigungen der Lebensdauer und sogar Störungen der Schaltzeit führt; in schweren Fällen kann es sogar zu Bränden kommen. Aus Sicherheitsgründen müssen alle Kontaktoren mit einer Kapazität von mehr als 10 A mit einem Bögenlöschgerät ausgerüstet sein. Die häufig verwendeten Bögenlöschmethoden bei Wechselstrom-Kontaktoren umfassen Doppelbrechung, Längsfachbogenlöschung und Gitterbogenlöschung.

Das Doppelbrech-Bögenlöschgerät teilt den Bogen in zwei Teile und dehnt den Bogen durch die elektrische Kraft des eigenen Kontaktkreises, um die Wärmeabgabe und Kühlung des Bogens zu realisieren und das Ziel der Bögenlöschung zu erreichen. Das Längsfach-Bögenlöschgerät besteht aus bogenfestem Ton, Asbestzement und anderen Materialien, mit einem oder mehreren Längsfächern auf seiner Innenseite, die die Kontaktfläche zwischen dem Bogen und der Wand des Bögenlöschers erweitern und den Bogen durch Kompression löschen. Wenn die Kontakte getrennt sind, wird der Bogen durch ein externes Magnetfeld oder elektrische Kraft in die Fächer geleitet, und die Wärmeenergie wird an die Wand des Bögenlöschers übertragen, so dass der Bogen schnell gelöscht wird.

Auf dieser Grundlage wurde eine neue Art von Gitter-Bögenlöschstruktur vorgeschlagen. Das Metallgitter besteht aus gefiederförmigen kupferbeschichteten oder verzinkten Eisenscheiben, die in den Bögenlöschmantel eingeführt werden. Der durch die Kontakttrennung gebildete Bogen erzeugt ein starkes Magnetfeld, und die Existenz des magnetischen Widerstands macht die elektrische Feldstärke in diesem Bereich ungleichmäßig, wodurch der Bogen in die Gitterlücken gezogen wird und kurze Bögen bildet. Jedes Gitter wirkt als Elektrode, indem es die gesamte Bogen-Spannungsabfall in mehrere Abschnitte teilt, und die Bogen-Spannung zwischen jedem Abschnitt ist geringer als die Zündspannung. Gleichzeitig leitet das Gitter Wärme ab, um den Bogen schnell zu eliminieren und die Bögenlöschung zu erreichen [3-5].

1.4 Hilfskomponenten

Die Hilfskomponenten eines Wechselstrom-Kontaktors umfassen eine Rückstoßfeder, eine Pufferfeder, eine Kontaktdrückfeder, ein Antriebsmechanismus, eine Basis usw. Die Rückstoßfeder sorgt dafür, dass der Anker nach dem Stromausfall seine Energie freisetzt, sodass die Kontakte in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Die Pufferfeder kann die Stoßkraft mildern. Die Kontaktdrückfeder kann den Kontaktdruck erheblich erhöhen und den Kontaktwiderstand reduzieren. Die arbeitenden Kontakte werden durch den Anker oder die Rückstoßfeder angesteuert, um sie zu verbinden oder zu trennen.

2 Richtiges Verwenden von Wechselstrom-Kontaktoren

2.1 Auswahlprinzipien für Wechselstrom-Kontaktoren

Die Nennspannung der Hauptkontakte darf nicht geringer sein als die Nennspannung des Steuerkreises. Die Nennstromstärke der Hauptkontakte sollte den Lastanforderungen entsprechen: für ohmsche Lasten muss sie gleich der Nennstromstärke sein; für Motorlasten sollte sie leicht höher als die Nennstromstärke sein. Die Spannung der Anziehspule wird je nach Komplexität des Steuerkreises ausgewählt: für einfache Schaltungen können 380 V oder 220 V gewählt werden, für komplexe Schaltungen 36 V oder 110 V. Die Anzahl und Art der Kontakte müssen den grundlegenden Standards des Steuerkreises entsprechen.

2.2 Installation und Wartung von Wechselstrom-Kontaktoren

Für die Vorinstallationsprüfung muss bestätigt werden, ob die technischen Daten des Kontaktors (wie Nennspannung, Strom, Arbeitsfrequenz usw.) den Standards entsprechen, überprüft werden, ob das Aussehen beschädigt ist und die Bewegung flexibel ist, und der DC-Widerstandswert und der Isolationswiderstandswert der Spule gemessen werden. Die Installationsposition sollte senkrecht sein, mit einer Neigung von nicht mehr als 5°, und die Seite mit den Wärmeabgabekanälen sollte in vertikale Richtung zeigen. Während der Installation und Verkabelung sollten Teile wie Schrauben, Unterlegscheiben und Anschlüsse vor Fallen verhindert werden, da dies dazu führen könnte, dass der Wechselstrom-Kontaktor blockiert oder kurzgeschlossen wird.

Nach der Installation muss überprüft werden, ob die Verkabelung korrekt ist. Ohne die Hauptkontakte zu energisieren, soll der Kontaktor mehrmals energisiert und de-energisiert werden, um die Bewegung der Hauptkontakte und mögliche Geräusche nach dem Einzug des Eisenkerns zu prüfen. Erst wenn keine Fehler festgestellt werden, kann er in Betrieb genommen werden. Es ist nicht erlaubt, den Wechselstrom-Kontaktor an eine Gleichstromquelle anzuschließen, andernfalls würde die Spule verbrennen.

3 Häufige Fehler und Wartungsmethoden von Wechselstrom-Kontaktoren

3.1 Hauptkontaktfehler

3.1.1 Starke Funkenbildung beim An- und Ausschalten der beweglichen und starrer Hauptkontakte

Wenn die Last normal arbeitet, treten Funken beim An- und Ausschalten der Kontakte auf. Die Kontaktfläche bildet unregelmäßige kleine Vertiefungen aufgrund der hohen Temperatur des Bogens, was zu einer Verringerung der Kontaktfläche, einem Anstieg des Stroms und starken Funken führt. Um beschädigte Kontakte zu reparieren, muss der Grad der Beschädigung auf der Kontaktfläche überprüft werden; der Kontakt kann nur repariert werden, wenn seine Dicke mehr als 2/3 der ursprünglichen Dicke beträgt. Bei der Reparatur der Kontakte legt man zunächst feines Schleifpapier auf eine horizontale Fläche, dann schleift man die beschädigten Kontakte auf dem Schleifpapier glatt, überprüft die Reparatur bis alle beschädigten Stellen abgeschliffen sind und behandelt schließlich die Grate.

3.1.2 Verschmelzen, Verbrennen und Verkleben der beweglichen und starrer Hauptkontakte

Die Hauptgründe für das Verschmelzen, Verbrennen und Verkleben der beweglichen und starrer Hauptkontakte umfassen Kurzschlüsse in der Last, Kurzschlüsse im Hauptkreis oder eine Reduzierung des Lastwiderstands. Dabei ist das gleichzeitige Auftreten von Lastkurzschlüssen und Hauptkreiskurzschlüssen der Schlüsselfaktor. Aufgrund der Arbeitsbedürfnisse reicht die Arbeitsfrequenz des Wechselstrom-Kontaktors von niedrig bis hoch; während des häufigen An- und Ausschaltens der Kontakte steigt die Oberflächentemperatur, und unter dem Einfluss des Bogens werden die beweglichen und starrer Hauptkontakte letztendlich verschmelzen, verbrennen und verkleben.

Es gibt in der Regel zwei Behandlungsmethoden: Erstens, den Wechselstrom-Kontaktor durch einen mit höherer Spannung und Stromstärke auszutauschen; zweitens, den Wechselstrom-Kontaktor zu reparieren: die Kontakte durch solche gleicher Spezifikation ersetzen, die Kohlenstoffablagerungen um die beweglichen und starrer Kontakte reinigen, usw., und RC-Bögenlöschgeräte parallel zu jedem der 3 Paar Hauptkontakte anschließen.

3.2 Hilfskontaktfehler

3.2.1 Zu hoher Kontaktwiderstand der beweglichen und starrer Hilfskontakte

Ein zu hoher Kontaktwiderstand der beweglichen und starrer Hilfskontakte führt zu einer Erhöhung des Widerstands im Steuerkreis und einer Verringerung der Spannung. Es gibt zwei Hauptgründe für dieses Phänomen: erstens, eine große Menge von Ölverschmutzungen und Staub auf den Kontakten; zweitens, eine Oxidschicht auf der Kontaktfläche. Basierend auf dem Unterdruckschutzmechanismus des Wechselstrom-Kontaktors, wenn die Spannung über der Spule des Wechselstrom-Kontaktors unter 85 % der Nennspannung liegt, wird der Steuerkreis den Betrieb einstellen. Die Lösung besteht darin, die Kontakte herauszunehmen, sie mit sauberem Gaze trocken zu wischen und dann die Kontaktfläche sanft mit feinem Schleifpapier zu behandeln.

3.2.2 Starke Funkenbildung beim An- und Ausschalten der beweglichen und starrer Hilfskontakte

Die Hauptgründe für diesen Fehler können sein, dass der gesteuerte Kreis einen Kurzschluss erfahren hat, oder der Widerstands