交流接触器の応用とメンテナンス | 一般的な故障処理の包括的分析一覧で完全に理解する

1 交流接触器主要部件分析

交流接触器是一种用于长期、高频率切换交流主电路和控制电路的自动化电磁开关。它具有自动操作、欠压和失压保护、大容量操作、强稳定性以及低维护要求等优点。在机床的电气控制电路中，交流接触器主要用于控制电动机和其他负载。

交流接触器的主要组成部分包括电磁系统、触点系统和灭弧装置等。它主要由主触点、动铁芯、线圈、静铁芯和辅助触点等结构部件组成。

1.1 电磁系统

交流接触器的电磁系统主要由线圈、动铁芯、静铁芯和短路环组成。当控制线圈通电或断电时，会分别完成吸合或释放动作，从而使动触点和静触点保持开或闭状态，以实现电路切换的目的。

为了减少涡流和磁滞损耗，交流接触器的铁芯和衔铁主要采用E形硅钢片叠制而成。为了增加散热面积并防止烧毁，线圈被制成粗而小的圆筒缠绕在绝缘架上，并与铁芯保持一定距离以防止重叠。E形铁芯在中间圆筒的端面上预留了0.1 - 0.2 mm的气隙，以减小剩磁的影响并防止衔铁卡住。

当交流接触器工作时，线圈中的交流电流会在铁芯中形成交变磁场，使衔铁振动并产生噪音。在铁芯和衔铁的两端各设有一个槽，并在槽中嵌入铜或镍铬合金制成的短路环来解决上述问题。安装短路环后，当交流电流通过绕组时，会产生不同相位的磁通Φ₁和Φ₂，从而确保铁芯和衔铁之间始终存在吸引力，大大减少了振动和噪音。

1.2 触点系统

交流接触器的触点有三种类型，即点接触型、线接触型和面接触型，如下图所示。根据结构形式，可分为桥式触点和指形触点。桥式触点包括点接触桥式和面接触桥式，适用于不同的电流场合。指形触点多为线接触模式，其接触面积为一条直线，适用于频繁和大电流的场合。根据接通和断开能力，可分为主触点和辅助触点。主触点适用于大电流主电路，通常有3对常开触点。辅助触点适用于小电流控制电路，通常有2对常开触点和2对常闭触点。

1.3 灭弧装置

对于大电流或高电压电路，在交流接触器断开时不可避免地会产生电弧，导致触点烧蚀、设备损坏，影响其使用寿命，甚至干扰断路时间；严重情况下可能导致火灾。出于安全考虑，所有容量超过10 A的接触器都必须配备灭弧装置。交流接触器常用的灭弧方法有双断电动力灭弧、纵向槽灭弧和栅片灭弧。

双断电动力灭弧装置将电弧分为两部分，并通过接触电路本身的电力拉伸电弧，从而实现电弧的散热和冷却，达到灭弧的目的。纵向槽灭弧装置由耐弧黏土、石棉水泥等材料制成，其内侧有一个或多个纵向槽，可以扩大电弧与灭弧室壁的接触面积，通过压缩电弧实现灭弧效果。当触点处于分离状态时，电弧通过外部磁场或电力被送入槽中，热量传递到灭弧室壁上，使电弧迅速熄灭。

在此基础上，提出了一种新型栅片灭弧器结构。金属栅片采用人字形镀铜或镀锌铁片，并插入灭弧罩中。触点断开形成的电弧产生强大的磁场，由于磁阻的存在，该区域的电场强度不均匀，从而将电弧拉入栅片间隙中形成短弧。每个栅片作为一个电极，将整个电弧电压降分成几段，每段之间的电弧电压小于起弧电压。同时，栅片散发热量快速消除电弧，达到灭弧效果[3-5]。

1.4 辅助部件

交流接触器的辅助部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构、底座等。反作用弹簧在断电后推动衔铁释放能量，使触点恢复到原来的状态。缓冲弹簧可以减轻冲击力。触点压力弹簧可以大大提高触点压力，降低接触电阻。操作触点由衔铁或反作用弹簧驱动，控制它们的连接或断开。

2 交流接触器的正确使用

2.1 交流接触器的选择原则

主触点的额定电压不得低于控制电路的额定电压。主触点的额定电流应满足负载要求：对于电阻负载，应等于额定电流；对于电机负载，应略大于额定电流。吸引线圈的电压根据控制电路的复杂程度选择：简单电路可选380 V或220 V，复杂电路可选36 V或110 V。触点的数量和类型必须符合控制电路的基本标准。

2.2 交流接触器的安装与维护

在安装前检查中，需要确认接触器的技术数据（如额定电压、电流、工作频率等）是否符合标准，检查外观是否有损坏及运动是否灵活，并测量线圈的直流电阻值和绝缘电阻值。安装位置应垂直，倾斜度不超过5°，散热孔一侧应朝向垂直方向。在安装和接线过程中，防止螺钉、垫圈、端子等部件掉落，以免造成交流接触器卡住或短路。

安装后，需要检查接线是否正确。在未给主触点通电的情况下，多次通断接触器以检查主触点的动作情况及铁芯吸合后是否有噪音。只有无误后方可投入使用。严禁将交流接触器接入直流电源，否则线圈会被烧毁。

3 交流接触器的常见故障及维修方法

3.1 主触点故障

3.1.1 动静主触点接通和断开瞬间火花严重

当负载正常工作时，触点接通和断开瞬间会产生火花。由于电弧高温，触点表面会形成不规则的小坑，导致接触面积减小、电流增大、火花严重。修复受损触点时，需要检查触点表面的损伤程度；只有当触点厚度大于原厚度的2/3时才能修复。修复触点时，首先将细砂纸放在水平面上，然后将受损触点在砂纸上磨平，检查修复情况直到所有受损点都被磨掉，最后处理毛刺。

3.1.2 动静主触点熔化、烧损和粘连

动静主触点熔化、烧损和粘连的主要原因包括负载短路、主电路短路或负载阻抗减小。其中，负载短路和主电路短路同时发生是关键因素。由于工作需要，交流接触器的工作频率从低到高变化；在频繁接通和断开触点的过程中，表面温度上升，在电弧的作用下，动静主触点最终会熔化、烧损和粘连。

一般有两种处理方法：一是更换更高电压和电流等级的交流接触器；二是修复交流接触器：更换相同规格的触点，清理动静触点周围的碳沉积物等，并在3对主触点上并联RC灭弧装置。

3.2 辅助触点故障

3.2.1 动静辅助触点接触电阻过高

动静辅助触点接触电阻过高会导致控制电路回路阻抗增加和电压下降。这种现象有两个主要原因：一是触点上有大量油污和灰尘沉积；二是在触点表面形成了氧化层。基于交流接触器的欠压保护机制，当交流接触器线圈两端的电压低于额定电压的85%时，控制电路将停止工作。解决方法是取出触点，用干净的纱布擦干，然后用细砂纸轻轻处理触点表面。

3.2.2 动静辅助触点接通和断开瞬间火花严重

此故障的主要原因可能是受控电路发生了短路，或者控制电路中耗能元件的阻抗值减小等。

3.3 线圈故障

3.3.1 线圈开路

交流接触器线圈开路会导致控制电路无法工作。这种现象较为罕见，通常是由于接触器质量问题或装配时安装不当造成的。

3.3.2 线圈短路

交流接触器线圈短路会导致控制电路中的短路保护熔丝熔断。线圈短路的常见情况是施加在线圈上的交流电压不是额定电压的0.85-1.05倍；线圈长时间在低电压或高电压下运行可能会导致短路。损坏的交流接触器线圈必须更换；更换线圈时应注意线圈尺寸、额定电压和交流接触器的规格。

3.4 动静铁芯接触面故障

3.4.1 动静铁芯接触面粘连

此故障的主要原因是动静铁芯接触面上有油污。按下启动按钮后，电动机正常运行，但按下停止按钮时，交流接触器线圈失电，触点没有恢复到原来的状态，电动机继续运行。手离开停止按钮后，线圈仍保持通电状态，电动机继续运行。处理方法是清洁动静铁芯接触面。

3.4.2 铁芯噪音大

铁芯噪音大的主要原因有短路环断裂或动静铁芯接触面上有大量锈蚀。对于大量锈蚀的情况，可以用细砂纸处理接触面。如果短路环损坏，则一般更换铁芯来修复故障。

4 结论

交流接触器的正确使用、故障诊断和维护技能对电气控制系统的稳定运行至关重要。为了提高交流接触器的服务效率并延长其使用寿命，应及时修复常见故障，减少生产过程中的故障率。