การใช้งานและการบำรุงรักษาคอนแทคเตอร์ AC | การวิเคราะห์อย่างครอบคลุมในการจัดการปัญหาทั่วไป ทำความเข้าใจได้ในบทความเดียว

1 การวิเคราะห์ส่วนประกอบหลักของคอนแทคเตอร์ AC

คอนแทคเตอร์ AC เป็นสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้าอัตโนมัติที่ใช้สำหรับการสลับวงจรหลักและวงจรควบคุมที่ใช้ไฟฟ้าสลับในระยะยาวและบ่อยครั้ง มีข้อดีเช่น การทำงานอัตโนมัติ การป้องกันแรงดันต่ำและการขาดไฟ สามารถทำงานได้ในปริมาณมาก มีความเสถียรภาพสูง และต้องการการบำรุงรักษาต่ำ ในวงจรควบคุมไฟฟ้าของเครื่องจักร คอนแทคเตอร์ AC ส่วนใหญ่ใช้ในการควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าและโหลดอื่น ๆ

ส่วนประกอบหลักของคอนแทคเตอร์ AC รวมถึงระบบแม่เหล็ก ระบบติดต่อ และอุปกรณ์ดับอาร์ก ฯลฯ ซึ่งประกอบด้วยส่วนโครงสร้างหลักเช่น ตัวติดต่อหลัก แกนเหล็กเคลื่อนที่ ขดลวด แกนเหล็กคงที่ และตัวติดต่อเสริม

1.1 ระบบแม่เหล็ก

ระบบแม่เหล็กของคอนแทคเตอร์ AC ประกอบด้วยขดลวด แกนเหล็กเคลื่อนที่ แกนเหล็กคงที่ และวงจรป้อนกลับ เมื่อขดลวดควบคุมได้รับพลังงานหรือไม่ได้รับพลังงาน จะทำให้เกิดการดึงเข้าหรือปล่อยออกตามลำดับ ซึ่งจะทำให้ตัวติดต่อเคลื่อนที่และตัวติดต่อคงที่อยู่ในสถานะเปิดหรือปิดตามลำดับ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการสลับวงจร

เพื่อลดการสูญเสียจากกระแสน้ำวนและแรงเหนี่ยวนำ แกนเหล็กและอาร์เมเจอร์ของคอนแทคเตอร์ AC ผลิตโดยการวางแผ่นเหล็กซิลิคอนรูปตัว E ซ้อนกัน เพื่อเพิ่มพื้นที่กระจายความร้อนและป้องกันการไหม้ ขดลวดถูกทำเป็นทรงกระบอกหนาและเล็ก แล้วพันบนเฟรมฉนวน โดยมีระยะห่างระหว่างขดลวดและแกนเหล็กเพื่อป้องกันการทับซ้อน แกนเหล็กรูปตัว E 保留了 "E 形铁芯在中间柱的端面上预留了 0.1 - 0.2 mm 的气隙，以减少剩磁的影响并防止衔铁卡住。" 请允许我继续翻译剩余部分：

เมื่อคอนแทคเตอร์ AC ทำงาน กระแสสลับในขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็กสลับในแกนเหล็ก ทำให้อาร์เมเจอร์สั่นและเกิดเสียง ที่ปลายของแกนเหล็กและอาร์เมเจอร์มีร่อง และวงจรป้อนกลับที่ทำจากทองแดงหรือโลหะนิกเกิล-โครเมียมจะฝังอยู่ในร่องเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว หลังจากติดตั้งวงจรป้อนกลับ เมื่อมีกระแสสลับผ่านขดลวด จะเกิดฟลักซ์แม่เหล็ก Φ₁ และ Φ₂ ที่มีเฟสต่างกัน ทำให้มีแรงดึงระหว่างแกนเหล็กและอาร์เมเจอร์อยู่เสมอ ลดการสั่นและเสียงลงอย่างมาก

1.2 ระบบติดต่อ

คอนแทคเตอร์ AC มีตัวติดต่อสามประเภท ได้แก่ ชนิดติดต่อจุด ชนิดติดต่อเส้น และชนิดติดต่อพื้นผิว ตามที่แสดงในรูปด้านล่าง ตามรูปแบบโครงสร้าง สามารถแบ่งออกเป็นตัวติดต่อสะพานและตัวติดต่อนิ้ว ตัวติดต่อสะพานรวมถึงชนิดติดต่อจุดสะพานและชนิดติดต่อพื้นผิวสะพาน ซึ่งเหมาะสมสำหรับโอกาสที่มีกระแสต่างๆ ตัวติดต่อนิ้วส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบติดต่อเส้น และพื้นที่ติดต่อเป็นเส้นตรง ซึ่งเหมาะสมสำหรับโอกาสที่มีการใช้งานบ่อยและมีกระแสสูง ตามความสามารถในการเปิดและปิด สามารถแบ่งออกเป็นตัวติดต่อหลักและตัวติดต่อเสริม ตัวติดต่อหลักเหมาะสมสำหรับวงจรหลักที่มีกระแสสูง และมีตัวติดต่อเปิดปกติ 3 คู่ ตัวติดต่อเสริมเหมาะสมสำหรับวงจรควบคุมที่มีกระแสน้อย และมีตัวติดต่อเปิดปกติ 2 คู่ และตัวติดต่อปิดปกติ 2 คู่

1.3 อุปกรณ์ดับอาร์ก

สำหรับวงจรที่มีกระแสสูงหรือแรงดันสูง จะเกิดอาร์กเมื่อคอนแทคเตอร์ AC เปิด ทำให้ตัวติดต่อไหม้ เครื่องมือเสียหาย กระทบต่ออายุการใช้งาน และอาจส่งผลกระทบต่อเวลาการเปิดวงจร ในกรณีที่ร้ายแรงอาจนำไปสู่การเกิดไฟไหม้ ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย คอนแทคเตอร์ที่มีกำลังมากกว่า 10 A ต้องติดตั้งอุปกรณ์ดับอาร์ก วิธีการดับอาร์กที่ใช้ในคอนแทคเตอร์ AC ได้แก่ การดับอาร์กด้วยแรงดันสองช่วง การดับอาร์กด้วยช่องทางยาว และการดับอาร์กด้วยตะแกรง

อุปกรณ์ดับอาร์กด้วยแรงดันสองช่วงแบ่งอาร์กออกเป็นสองส่วน และยืดอาร์กโดยใช้แรงดันของวงจรติดต่อเอง เพื่อทำให้ความร้อนของอาร์กกระจายและเย็นลง ทำให้อาร์กหมดไป อุปกรณ์ดับอาร์กด้วยช่องทางยาวทำจากดินเผาทนไฟ ซีเมนต์อะซเบสตอส และวัสดุอื่นๆ ภายในมีช่องทางยาวหนึ่งหรือหลายช่อง ซึ่งสามารถขยายพื้นที่ติดต่อระหว่างอาร์กและผนังของห้องดับอาร์ก ทำให้อาร์กถูกกดดันและหมดไป เมื่อตัวติดต่ออยู่ในสถานะแยก อาร์กจะถูกส่งเข้าช่องทางโดยสนามแม่เหล็กภายนอกหรือแรงดัน ทำให้ความร้อนถูกโอนไปยังผนังห้องดับอาร์ก ทำให้อาร์กหมดไปอย่างรวดเร็ว

นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างใหม่ของอุปกรณ์ดับอาร์กแบบตะแกรง ตะแกรงโลหะใช้แผ่นเหล็กชุบทองแดงหรือสังกะสีรูปตัว V และใส่เข้าไปในฝาครอบดับอาร์ก อาร์กที่เกิดจากการตัดตัวติดต่อสร้างสนามแม่เหล็กแรง ความต้านทานแม่เหล็กทำให้ความเข้มสนามไฟฟ้าในบริเวณนั้นไม่เท่ากัน ทำให้อาร์กถูกดึงเข้าไปในช่องว่างของตะแกรง ทำให้เกิดอาร์กสั้น แต่ละตะแกรงทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้า แบ่งแรงดันอาร์กทั้งหมดออกเป็นส่วนย่อย แรงดันอาร์กระหว่างแต่ละส่วนน้อยกว่าแรงดันจุดระเบิด พร้อมกับการกระจายความร้อนของตะแกรงทำให้อาร์กหมดไปอย่างรวดเร็ว ทำให้ได้ผลดับอาร์ก [3-5]

1.4 ส่วนประกอบเสริม

ส่วนประกอบเสริมของคอนแทคเตอร์ AC รวมถึงสปริงตอบสนอง สปริงรองรับ สปริงแรงดันติดต่อ กลไกส่งผ่าน ฐาน ฯลฯ สปริงตอบสนองผลักอาร์เมเจอร์ให้ปล่อยพลังงานหลังจากไฟฟ้าตัด ทำให้ตัวติดต่อกลับสู่สถานะเดิม สปริงรองรับสามารถลดแรงกระแทก สปริงแรงดันติดต่อสามารถเพิ่มแรงดันติดต่อและลดความต้านทานติดต่อ ตัวติดต่อทำงานโดยอาร์เมเจอร์หรือสปริงตอบสนองเพื่อควบคุมการต่อหรือตัด

2 การใช้งานคอนแทคเตอร์ AC อย่างเหมาะสม

2.1 หลักการเลือกคอนแทคเตอร์ AC

แรงดันกำหนดของตัวติดต่อหลักต้องไม่น้อยกว่าแรงดันกำหนดของวงจรควบคุม กระแสกำหนดของตัวติดต่อหลักควรตรงกับความต้องการของโหลด: สำหรับโหลดต้านทาน ควรเท่ากับกระแสกำหนด สำหรับโหลดมอเตอร์ ควรมากกว่ากระแสกำหนดเล็กน้อย แรงดันของขดลวดดึงดูดเลือกตามความซับซ้อนของวงจรควบคุม: วงจรที่ง่ายสามารถเลือก 380 V หรือ 220 V วงจรที่ซับซ้อนสามารถเลือก 36 V หรือ 110 V จำนวนและประเภทของตัวติดต่อต้องตรงกับมาตรฐานพื้นฐานของวงจรควบคุม

2.2 การติดตั้งและการบำรุงรักษาคอนแทคเตอร์ AC

ก่อนการติดตั้ง ต้องตรวจสอบว่าข้อมูลเทคนิคของคอนแทคเตอร์ (เช่น แรงดันกำหนด กระแสกำหนด ความถี่การทำงาน ฯลฯ) ตรงตามมาตรฐาน ตรวจสอบว่าภายนอกมีความเสียหายหรือไม่ และการเคลื่อนไหวคล่องแคล่ว วัดค่าความต้านทานกระแสตรงและค่าความต้านทานฉนวนของขดลวด ตำแหน่งการติดตั้งควรวางแนวตั้ง ความเอียงไม่ควรเกิน 5° และด้านที่มีรูระบายความร้อนควรหันไปทางแนวตั้ง ระหว่างการติดตั้งและต่อสาย ระวังไม่ให้ส่วนประกอบ เช่น น็อต แหวนรอง และขั้วต่อ หล่น ซึ่งอาจทำให้คอนแทคเตอร์ AC ติดหรือเกิดวงจรป้อนกลับ

หลังจากติดตั้ง ต้องตรวจสอบว่าการต่อสายถูกต้อง ไม่ต่อไฟให้ตัวติดต่อหลัก แต่ให้ต่อและตัดไฟคอนแทคเตอร์หลายครั้งเพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวของตัวติดต่อหลักและว่ามีเสียงหรือไม่หลังจากแกนเหล็กถูกดึง สามารถใช้งานได้หากไม่มีข้อผิดพลาด ห้ามต่อคอนแทคเตอร์ AC กับแหล่งพลังงานกระแสตรง มิฉะนั้นขดลวดจะไหม้

3 ปัญหาทั่วไปและวิธีการบำรุงรักษาคอนแทคเตอร์ AC

3.1 ปัญหาตัวติดต่อหลัก

3.1.1 ประกายไฟแรงเมื่อต่อและตัดตัวติดต่อหลักเคลื่อนที่และตัวติดต่อหลักคงที่

เมื่อโหลดทำงานตามปกติ ประกายไฟเกิดขึ้นเมื่อต่อและตัดตัวติดต่อ ความร้อนของอาร์กทำให้พื้นผิวติดต่อเกิดหลุมเล็กๆ ไม่สม่ำเสมอ ทำให้พื้นที่ติดต่อลดลง กระแสเพิ่มขึ้น และประกายไฟแรง ในการซ่อมตัวติดต่อที่เสียหาย ต้องตรวจสอบระดับความเสียหายของพื้นผิวติดต่อ ตัวติดต่อสามารถซ่อมแซมได้หากความหนาของตัวติดต่อยังคงเหลือมากกว่า 2/3 ของความหนาเดิม ในการซ่อมตัวติดต่อ ให้วางกระดาษทรายละเอียดบนพื้นราบ แล้วขัดตัวติดต่อที่เสียหายให้เรียบบนกระดาษทราย ตรวจสอบการซ่อมจนกว่าจุดเสียหายทั้งหมดจะถูกขัดออก และในที่สุดจัดการกับขอบคม

3.1.2 ตัวติดต่อหลักเคลื่อนที่และตัวติดต่อหลักคงที่ละลาย ไหม้ และติดแน่น

สาเหตุหลักของการละลาย ไหม้ และติดแน่นของตัวติดต่อหลักเคลื่อนที่และตัวติดต่อหลักคงที่ ได้แก่ วงจรป้อนกลับของโหลด วงจรป้อนกลับของวงจรหลัก หรือความต้านทานของโหลดลดลง ซึ่งการเกิดวงจรป้อนกลับและวงจรหลักป้อนกลับพร้อมกันเป็นปัจจัยสำคัญ ด้วยความจำเป็นในการทำงาน ความถี่การทำงานของคอนแทคเตอร์ AC สามารถเปลี่ยนแปลงจากต่ำไปสูง ระหว่างการต่อและตัดตัวติดต่ออย่างบ่อยครั้ง ความร้อนบนพื้นผิวจะเพิ่มขึ้น และภายใต้การกระทำของอาร์ก ตัวติดต่อหลักเคลื่อนที่และตัวติดต่อหลักคงที่จะละลาย ไหม้ และติดแน่นในที่สุด

มีวิธีการรักษาทั่วไปสองวิธี: แรกคือ การเปลี่ยนคอนแทคเตอร์ AC ที่มีแรงดันและกระแสกำหนดสูงกว่า สองคือ การซ่อมคอนแทคเตอร์ AC: เปลี่ยนตัวติดต่อขนาดเดียวกัน ทำความสะอาดคาร์บอนรอบตัวติดต่อเคลื่อนที่และตัวติดต่อคงที่ ฯลฯ และต่ออุปกรณ์ดับอาร์กแบบต้านทาน-คาปาซิเตอร์ขนานกับตัวติดต่อหลัก 3 คู่

3.2 ปัญหาตัวติดต่อเสริม

3.2.1 ความต้านทานติดต่อสูงเกินไปของตัวติดต่อเสริมเคลื่อนที่และตัวติดต่อเสริมคงที่

ความต้านทานติดต่อสูงเกินไปของตัวติดต่อเสริมเคลื่อนที่และตัวติดต่อเสริมคงที่จะทำให้ความต้านทานวงจรควบคุมเพิ่มขึ้นและแรงดันลดลง มีสาเหตุหลักสองประการ: ประการแรก มีน้ำมันและฝุ่นสะสมบนตัวติดต่อ ประการที่สอง มีชั้นออกไซด์บนพื้นผิวติดต่อ ตามกลไกป้องกันแรงดันต่ำของคอนแทคเตอร์ AC เมื่อแรงดันข้ามขดลวดคอนแทคเตอร์ AC น้อยกว่า 85% ของแรงดันกำหนด วงจรควบคุมจะหยุดทำงาน วิธีแก้ไขคือ นำตัวติดต่อออกมา เช็ดให้แห้งด้วยผ้ากอซสะอาด แล้วขัดพื้นผิวติดต่อเบาๆ ด้วยกระดาษทรายละเอียด

3.2.2 ประกายไฟแรงเมื่อต่อและตัดตัวติดต่อเสริมเคลื่อนที่และตัวติดต่อเสริมคงที่

สาเหตุหลักของปัญหานี้อาจเกิดจากวงจรที่ควบคุมประสบปัญหาวงจรป้อนกลับ หรือค่าความต้านทานของคอมโพเนนต์ที่ใช้พลังงานในวงจรควบคุมลดลง ฯลฯ

3.3 ปัญหาขดลวด

3.3.1 ขดลวดเปิดวงจร

ขดลวดคอนแทคเตอร์ AC ที่เปิดวงจรจะทำให้วงจรควบคุมไม่ทำงาน ปรากฏการณ์นี้ค่อนข้างหายาก และส่วนใหญ่เกิดจากปัญหาคุณภาพของคอนแทคเตอร์หรือการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมระหว่างการประกอบ

3.3.2 ขดลวดป้อนกลับ

ขดลวดคอนแทคเตอร์ AC ที่ป้อนกลับจะทำให้ฟิวส์ป้องกันวงจรป้อนกลับในวงจรควบคุมระเบิด สถานการณ์ทั่วไปของขดลวดป้อนกลับคือ แรงดันไฟฟ้าสลับที่ใช้ข้ามขดลวดไม่ใช่ 0.85-1.05 เท่าของแรงดันกำหนด การทำงานของขดลวดภายใต้แรงดันต่ำหรือสูงในระยะยาวอาจทำให้เกิดวงจรป้อนกลับ ขดลวดคอนแทคเตอร์ AC ที่เสียหายต้องเปลี่ยน ขณะเปลี่ยนขดลวด ต้องระวังขนาดขดลวด แรงดันกำหนด และสเปคของคอนแทคเตอร์ AC

3.4 ปัญหาพื้นผิวติดต่อของแกนเหล็กเคลื่อนที่และแกนเหล็กคงที่

3.4.1 ติดแน่นของพื้นผิวติดต่อของแกนเหล็กเคลื่อนที่และแกนเหล็กคงที่

สาเหตุหลักของปัญหานี้คือ มีน้ำมันบนพื้นผิวติดต่อของแกนเหล็กเคลื่อนที่และแกนเหล็กคงที่ หลังจากกดปุ่มเริ่ม มอเตอร์ทำงานตามปกติ แต่เมื่อกดปุ่มหยุด ขดลวดคอนแทคเตอร์ AC ขาดไฟ ตัวติดต่อไม่กลับสู่สถานะเดิม และมอเตอร์ยังคงทำงาน หลังจากปล่อยปุ่มหยุด ขดลวดยังคงได้รับไฟฟ้า และมอเตอร์ยังคงทำงาน วิธีการรักษาคือ ทำความสะอาดพื้นผิวติดต่อของแกนเหล็กเคลื่อนที่และแกนเหล็กคงที่

3.4.2 เสียงดังจากแกนเหล็ก

สาเหตุหลักของเสียงดังจากแกนเหล็กคือ วงจรป้อนกลับแตก หรือมีสนิมจำนวนมากบนพื้นผิวติดต่อของแกนเหล็กเคลื่อนที่และแกนเหล็กคงที่ สำหรับกรณีที่มีสนิมจำนวนมาก สามารถใช้กระดาษทรายละเอียดขัดพื้นผิวติดต่อ หากวงจรป้อนกลับเสียหาย ควรเปลี่ยนแกนเหล็กเพื่อซ่อมแซมปัญหา

4 สรุป

การใช้งานอย่างเหมาะสม การวินิจฉัยปัญหา และทักษะการบำรุงรักษาของคอนแทคเตอร์ AC นั้นสำคัญต่อการทำงานอย่างมั่นคงของระบบควบคุมไฟฟ้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานของคอนแทคเตอร์ AC และยืดอายุการใช้งาน ควรซ่อมแซมปัญหาทั่วไปอย่างทันท่วงที เพื่อลดอัตราความผิดพลาดในการผลิต