Aplicación e Mantemento de Contactores AC | Análise Comprensiva do Manejo de Fallos Comúns Aprende a Dominala en Un Artigo
1 Análise dos Componentes Chave dos Contatores AC
Un contator AC é un interruptor electromagnético automatizado utilizado para o conmutado de longa duración e alta frecuencia de circuitos principais e de control de corrente alternada. Caracterízase por vantaxes como operación automática, protección contra baixa tensión e ausencia de tensión, operación de alta capacidade, forte estabilidade e baixos requisitos de manutención. Nos circuitos de control eléctrico de máquinas ferramentas, os contactores AC utilizanse principalmente para controlar motores eléctricos e outras cargas.
Os componentes clave dun contator AC inclúen o sistema electromagnético, o sistema de contactos e o dispositivo de extinción de arco, entre outros. Compónese principalmente de partes estructurais como contactos principais, núcleo móbil, bobina, núcleo férreo estático e contactos auxiliares.
1.1 Sistema Electromagnético
O sistema electromagnético dun contator AC compónese principalmente dunha bobina, núcleo férreo móbil, núcleo férreo estático e anel de curto-circuíto. Cando a bobina de control se energiza ou desenergiza, completará respectivamente a acción de tracción ou liberación, que pode manter os contactos móbeis e estáticos no estado aberto ou pechado, respectivamente, para lograr o obxectivo de conmutar o circuito.
Para reducir as perdas por correntes de Foucault e histerese, o núcleo férreo e o armadura dun contator AC producense principalmente laminando chapas de silicio en forma de E durante a fabricación. Para aumentar a área de dissipación de calor e evitar a queima, a bobina faiuse nun cilindro grosso e pequeno enroscado nun marco aislante, mantendo unha certa distancia entre ela e o núcleo férreo para evitar superposicións. O núcleo férreo en forma de E reserva un espazo de aire de 0,1 - 0,2 mm na cara do cilindro central para reducir o efecto do campo magnético residual e evitar que o armadura quede trabado.
Cando o contator AC está a funcionar, a corrente alternada na bobina forma un campo magnético alternado no núcleo férreo, provocando que o armadura oscile e xenere ruido. Proporcionáse un surco en cada extremo do núcleo férreo e do armadura, e incrusta-se un anel de curto-circuíto feito de cobre ou liga de níquel-cromo no surco para resolver o problema mencionado. Despois de instalar un anel de curto-circuíto, cando a corrente alternada fluye a través dun devanado, formaranse fluxos magnéticos Φ₁ e Φ₂ con diferentes fases, asegurando así que sempre hai unha forza de atracción entre o núcleo férreo e o armadura, reducindo enormemente a vibración e o ruido.
1.2 Sistema de Contactos
Existen tres tipos de contactos de contator AC, nomeadamente de contacto puntual, de contacto linear e de contacto superficial, como se mostra na seguinte figura. Segundo a forma estrutural, poden dividirse en contactos de ponte e contactos de dedo. Os contactos de ponte inclúen o tipo de ponte de contacto puntual e o tipo de ponte de contacto superficial, que son adecuados para diferentes ocasións de corrente. Os contactos de dedo son maioritariamente de modo de contacto linear, e a súa área de contacto é unha liña recta, que é adecuada para ocasións frecuentes e de gran corrente. Segundo a capacidade de conexión e desconexión, poden dividirse en contactos principais e contactos auxiliares. Os contactos principais son adecuados para circuitos principais de gran corrente, e xeralmente hai 3 pares de contactos normalmente abertos. Os contactos auxiliares son adecuados para circuitos de control de corrente pequena, e xeralmente hai 2 pares de contactos normalmente abertos e 2 pares de contactos normalmente pechados.
1.3 Dispositivo de Extinción de Arco
Para circuitos de gran corrente ou alta tensión, inevitavelmente ocorrerán arcos cando os contactores AC se abran, causando a queima dos contactos, o dano ao dispositivo, afectando a súa vida útil e incluso interfirindo co tempo de interrupción do circuito; en casos graves, pode levar a incendios. Por razóns de seguridade, todos os contactores cunha capacidade superior a 10 A deben estar equipados cun dispositivo de extinción de arco. Os métodos de extinción de arco comúnmente utilizados nos contactores AC inclúen a extinción de arco por dobre ruptura de forza eléctrica, a extinción de arco por ranuras longitudinais e a extinción de arco por grella.
O dispositivo de extinción de arco por dobre ruptura de forza eléctrica divide o arco en dúas partes, e estira o arco a través da forza eléctrica do propio circuito de contactos, para realizar a dissipación de calor e o resfriamento do arco e lograr o obxectivo de extinguilo. O dispositivo de extinción de arco por ranuras longitudinais está feito de arcilla resistente ao arco, cemento de amianto e outros materiais, cunha ou máis ranuras longitudinais no seu lado interior, que pode expandir a área de contacto entre o arco e a parede da cámara de extinción de arco, e lograr o efecto de extinguir o arco comprimindo-o. Cando os contactos están no estado separado, o arco envíase ás ranuras a través dun campo magnético externo ou forza eléctrica, e a enerxía térmica transfírese á parede da cámara de extinción de arco, para que o arco sexa apagado rapidamente.
Sobre esta base, propóuse unha nova estrutura de extintor de arco de grella. A grella metálica adopta chapas de ferro galvanizadas ou cobradas en zig-zag e insértase na cuberta de extinción de arco. O arco formado pola ruptura do contacto xenea un campo magnético forte, e a existencia de resistencia magnética fai que a intensidade do campo eléctrico nesta área sexa desigual, tirando así o arco aos intersticios da grella para formar arcos curtos. Cada grella actúa como un electrodo, dividindo a caída de tensión total do arco en varias seccións, e a tensión de arco entre cada sección é menor que a tensión de ignición do arco. Ao mesmo tempo, a grella disipa o calor para eliminar o arco rapidamente, logrando o efecto de extinguilo [3-5].
1.4 Componentes Auxiliares
Os componentes auxiliares dun contator AC inclúen unha molla de reacción, unha molla amortiguadora, unha molla de presión de contacto, un mecanismo de transmisión, unha base, etc. A molla de reacción empuxa o armadura para liberar enerxía despois da falta de alimentación, para que os contactos volvan ao seu estado orixinal. A molla amortiguadora pode mitigar a forza de impacto. A molla de presión de contacto pode aumentar enormemente a presión de contacto e reducir a resistencia de contacto. Os contactos de operación son accionados polo armadura ou a molla de reacción para controlalos para conectar ou desconectar.
2 Uso Adequado dos Contactores AC
2.1 Principios de Selección de Contactores AC
A tensión nominal dos contactos principais non debe ser inferior á tensión nominal do circuito de control. A corrente nominal dos contactos principais debe cumprir os requisitos da carga: para cargas resistivas, debe ser igual á corrente nominal; para cargas de motor, debe ser ligeramente superior á corrente nominal. A tensión da bobina de atracción seleccionase segundo a complexidade do circuito de control: para circuitos simples, pode seleccionarse 380 V ou 220 V, e para circuitos complexos, 36 V ou 110 V. O número e tipo de contactos deben cumprir os estándares básicos do circuito de control.
2.2 Instalación e Manutención de Contactores AC
Para a inspección previa á instalación, é necesario confirmar se os datos técnicos do contator (como a tensión nominal, corrente, frecuencia de funcionamento, etc.) cumprin os estándares, comprobar se a aparencia está danada e o movemento é flexible, e medir o valor de resistencia directa e o valor de resistencia de aislamento da bobina. A posición de instalación debe ser vertical, cunha inclinación non superior a 5°, e o lado cunhas orificios de dissipación de calor debe mirar na dirección vertical. Durante a instalación e o enrutamento, evítanse que partes como parafusos, arruelas e terminais caian, que poden facer que o contator AC quede bloqueado ou en curto-circuíto.
Despois da instalación, é necesario comprobar se o enrutamento é correcto. Sen energizar os contactos principais, energízase e desenergízase o contator varias veces para comprobar o movemento dos contactos principais e se hai ruido despois de que o núcleo férreo sexa atraído. Só pode usarse se non hai erros. Non se permite conectar o contator AC a unha fonte de alimentación DC, senón a bobina quedaría queimada.
3 Fallos Comúns e Métodos de Mantemento de Contactores AC
3.1 Fallos de Contactos Principais
3.1.1 Chispazos Severos no Momento de Conexión e Desconexión de Contactos Móbeis e Estáticos Principais
Cando a carga está a funcionar normalmente, ocorren chispazos no momento en que os contactos se conectan e desconectan. A superficie de contacto forma diminutos buracos irregulares debido á alta temperatura do arco, resultando en unha área de contacto reducida, unha corrente aumentada e chispazos severos. Para reparar os contactos danados, é necesario comprobar o grao de dano na superficie de contacto; o contacto só pode repararse se a súa espesor é superior a 2/3 da espesor orixinal. Cando se reparan os contactos, primeiro colócase lixa fina sobre unha superficie horizontal, logo aplainase os contactos danados na lixa, comprobando a situación de reparación ata que todos os puntos danados estean aplainados, e finalmente tratase os rebabos.
3.1.2 Fusión, Queimadura e Adherencia de Contactos Móbeis e Estáticos Principais
As causas principais da fusión, queimadura e adherencia de contactos móbeis e estáticos principais inclúen cortocircuito da carga, cortocircuito do circuito principal ou diminución da impedancia da carga. Entre eles, a ocorrencia simultánea de cortocircuito e cortocircuito do circuito principal é o factor clave. Debido ás necesidades de traballo, a frecuencia de operación do contator AC varía desde baixa a alta; durante a conexión e desconexión frecuente dos contactos, a temperatura da superficie aumenta, e baixo a acción do arco, os contactos móbeis e estáticos principais acabarán fundidos, queimados e aderidos.
Xeralmente hai dous métodos de tratamento: primeiro, substituír o contator AC por un de maior tensión e corrente nominal; segundo, reparar o contator AC: substituír os contactos coa mesma especificación, limpar os depósitos de carbono arredor dos contactos móbeis e estáticos, etc., e conectar dispositivos de extinción de arco de Resistor-Capacitance (RC) en paralelo con cada un dos 3 pares de contactos principais.
3.2 Fallos de Contactos Auxiliares
3.2.1 Resistencia de Contacto Excesivamente Alta de Contactos Móbeis e Estáticos Auxiliares
A resistencia de contacto excesivamente alta de contactos móbeis e estáticos auxiliares levará a un aumento da impedancia do bucle do circuito de control e unha diminución da tensión. Hai dúas razóns principais para este fenómeno: primeiro, unha cantidade grande de manchas de óleo e polvo depositadas nos contactos; segundo, unha capa de óxido formada na superficie de contacto. Basándose no mecanismo de protección contra baixa tensión do contator AC, cando a tensión a través da bobina do contator AC é inferior ao 85% da tensión nominal, o circuito de control deixará de funcionar. A solución é sacar os contactos, limpálos con gaza limpa, e logo tratalos suavemente coa lixa fina na superficie de contacto.
3.2.2 Chispazos Severos no Momento de Conexión e Desconexión de Contactos Móbeis e Estáticos Auxiliares
As causas principais deste fallo poden ser que o circuito controlado experimentou un cortocircuito, ou que o valor da impedancia dos componentes consumidores de enerxía no circuito de control diminuíu, etc.
3.3 Fallos da Bobina
3.3.1 Circuito Aberto da Bobina
Un circuito aberto da bobina do contator AC fará que o circuito de control non funcione. Este fenómeno é relativamente raro, e xeralmente é causado por problemas de calidade do contator ou instalación incorrecta durante o montaxe.
3.3.2 Cortocircuito da Bobina
Un cortocircuito da bobina do contator AC fará que o fusible da protección contra cortocircuitos no circuito de control salte. Unha situación común de cortocircuito da bobina é que a tensión AC aplicada a través da bobina non sexa 0,85-1,05 veces a tensión nominal; a operación prolongada da bobina a baixa ou alta tensión pode causar un cortocircuito. Unha bobina de contator AC danada debe substituírse; cando se substitúe a bobina, debe prestar atención ao tamaño da bobina, a tensión nominal e a especificación do contator AC.
3.4 Fallos das Superfícies de Contacto de Núcleos Móbeis e Estáticos
3.4.1 Adherencia das Superfícies de Contacto de Núcleos Móbeis e Estáticos
A causa principal deste fallo é a presenza de manchas de óleo nas superfícies de contacto dos núcleos móbeis e estáticos. Despois de premir o botón de inicio, o motor funciona normalmente, pero cando se preme o botón de parada, a bobina do contator AC perde a alimentación, os contactos non volven ao seu estado orixinal, e o motor continua a funcionar. Despois de que a man saia do botón de parada, a bobina permanece energizada, e o motor continua a funcionar. O método de tratamento é limpar as superfícies de contacto dos núcleos móbeis e estáticos.
3.4.2 Ruido Forte do Núcleo Férreo
As causas principais do ruido forte do núcleo férreo son a rotura do anel de curto-circuíto, ou unha cantidade grande de ferrugem nas superfícies de contacto dos núcleos móbeis e estáticos. Para o caso de unha cantidade grande de ferrugem, pode usarlixe fina para tratar a superficie de contacto. Se o anel de curto-circuíto está danado, xeralmente substitúese o núcleo férreo para reparar o fallo.
4 Conclusión
O uso adecuado, a diagnóstico de fallos e as habilidades de mantemento dos contactores AC son cruciais para o funcionamento estable dos sistemas de control eléctrico. Para mellorar a eficiencia de servizo dos contactores AC e alargar a súa vida útil, os fallos comúns deben repararse oportunamente para reducir a taxa de fallos durante a produción.
