如何提高接触器设计及使用的可靠性

    1．铁芯发响：

    究其原因，是交流电磁铁在电流过零时，吸力减少到小于反力时，铁芯吸合不牢，当铁芯极面不平时，就会产生噪声，这就是铁芯发响。在制造厂发响的铁芯是不会出厂的，尽管标准规定距离1m处，噪声不得超过40分贝，但出厂的标准往往是靠人工手感来判定，超过“微麻”就判不合格，目前用手感测铁芯是否合格，应该说是较严的。当然不是一个科学的标准，但是在生产车间环境噪声较高，使用分贝仪测试鉴别的方法也有不便。当手感出现分岐时，有事先存放的样品作为判据。在生产厂减少噪声的方法，将铁芯铆牢、磨平，达到要求即可。在使用中，出现噪声而停止使用的情况大致有：

    1）极面有污垢物（如铁芯生锈、油污垢）；

    2）分磁环断；

    3）有异物落在极面上（如细小固态颗粒）它们都会使铁芯产生较强的噪声。

    2．线圈烧坏的原因较多：

    2.1设计裕度不够：

    2.1.1漆包线的选用不当：为了降低成本，选用耐温130℃以下的漆包线。甚至选用油性漆包线。

    2.1.2线圈温升：设计一般要求60K以下，高强度聚脂漆包线的耐热一般选用155℃，有的设计人员为了降低成本减少线圈匝数，提高线圈温升至70K～80K有的甚至达到90K，使线圈漆包线长期处在高温下工作，降低了线圈绝缘强度。

    2.1.3吸力、反力配合不完好：电压低时，吸合困难，动作时间长，线圈承受起动大电流的时间增加，更加使线圈发热电阻增大，又驱使吸力更明显欠缺，吸合更加困难，直至不能吸合。线圈在空心电抗下工作，线圈电流大很快会烧坏。

    2.1.4产品工作电压范围不够宽，电压低于85%可能出现热态不能吸合，电压高于110%时，线圈过热烧坏。

    2.2生产过程中控制不严或失控：

    2.2.1进厂检验不严：漆包线漆膜不匀，局部露裸线存在针孔超标。

    2.2.2线圈绕制工艺存在缺陷，无涨力控制或控制不当；绕制线圈时，控制绕线涨力，是确保线圈不至绕制太松，更不要太紧，使漆包线拉长，造成绝缘耐压降低。    

    2.3.使用中的相关问题：

    2.3.1控制线圈的电源：由变压器供电时，变压器输出的电压，达不到额定电压Us的要求值；电压过高超过标准规定。

    2.3.2控制线圈电压选用的影响：Us有380V、220V、110V直至12V可供选用，选用的一般原则：a、Us不宜太高，能用110V不应选用380V，因为高电压匝数多，分断时会产生很高的过电压，损坏线圈绝缘，电压高的线圈，用漆包线更细一些，细的漆包线绕制时涨力控制稍有偏差会使线圈产生层间、匝间绝缘强度的降低。b、Us也不宜太低，能用48V的不宜选12V，因为当电压低于20V时，触头接通有时会出现接触不可靠。低电压线径较粗，漆包线不会产生拉伸变细，但过粗的线径不便于绕制，尤其是大容量（250A）以上的接触器，*好不选用Us低于110V的电压值。

    3.触头熔焊产生的原因：

    3.1设计选材不合理：

    有的设计人员，认为纯银触头在25A的电路中耐磨性能不如含银量低的AgNi10，通过实践证明AgNi20在32A电路中，也有较好的耐电磨损性能，为了节约用银，有的企业技术人员选用含银量低的AgCdo15触头，降低了产品性能。

    3.2生产过程中控制不严或失控：

    3.2.1进厂检验不能控制触头质量：触头制造材料、工艺或成份产生偏差，致使抗熔焊性降低；

    3.2.2为确保触头焊接质量，对于焊接的工艺参数：电流、时间、压力等一定要严加控制，否则会造成触头焊接**。

    3.2.3动触头焊接：因有两个触点，先焊点的热量，会影响后焊点的焊接质量，保证后焊点焊接强度的工艺措施尤为重要。

    3.3使用中的相关问题：

    3.3.1控制线路中的故障（如线圈电路中，常闭触头超程小、振动时，触头时通时断）

    3.3.2正、反向控制电路设计未考虑换接时的燃弧时间（尤其是连续具有反接制动、能耗制动的重任务工作，灭弧室温升过高，灭弧时间会延长。），或由于使用者片面追求快速，将转换延时单元弃用，而造成电弧短路，使触头烧蚀严重直至熔焊而不能分开。

    3.3.3由于接线原因，造成接线处温升过高：过高的热量传递至触头系统，使动触头变软或影响触头压力变化，造成触头接通熔焊。同时高温会使相间绝缘变坏，造成相间短路。

   3.3.4负载电路出现故障或短路：致使接触器分开短路电流而造成熔焊或烧毁。

    3.3.5重载起动时，网络电压Us跌落到85%以下，甚至达到70%使起动接触器不能可靠吸合，产生抖动。主触头在起动电流下连续通、断，电弧熔化触点，直到熔粘焊牢。

    3.3.6连续频繁点动：点动对于要求运动机械产生很小的位移是一种常用的方法，例如，冲压机对模，起重机械吊起时或吊重物要求轻放时。由于点动电动机只能转动一个很小的角度，就立即分断，连续频繁的点动，使触点处在大电流燃弧下工作，使触点熔焊而粘牢，故障立即发生。综上所述，一个传统的好接触器，能保证做到符合GB、IEC、VDE等标准的要求，但仍然有出现故障的可能。因此如何改进设计，提高产品性能，使产品达到有较高可靠性已是一个课题。

    4.高可靠接触器的设计

    在95年前后，国内某空调大公司，使用近50万台已得到国外大公司许可证的接触器。有200余台产品（万分之四）出现线圈烧坏，或触头熔焊。某空调大公司进行了验证试验，证明产品是符合标准的。这就提出了设计高可靠产品的必要性。笔者认为问题的出现是由于使用环境电网电压存在差异所至，并提出以下设计要点：

    4.1线圈设计采用直流工作：消除噪声，减少功耗。

    4.2设计具有宽电压工作特性的接触器：在传统接触器内加入一个宽电压工作组件，使交流接触器具有良好的宽电压工作特性。

    4.3图解：

    4.3.1从图中看出,尽管使用交流电源，但线圈工作在直流电路中,电磁铁不会发响.

    4.3.2由于直流工作,彻底根除了线圈绕组中��路匝的危害。

    4.3.3由于直流工作,保持吸合所需电压（以9A接触器为例）可减少至8V～10V。线圈实际功耗仅为0.3瓦左右线圈温升很低,线圈不会因过热烧坏。由于电容降压，线圈绕组承受的工作电压很低，线圈可避免高工作电压击穿损坏绝缘。

    4.3.4从图中可看出,当产品完成吸合后,自控开关K分开，使线圈从直流全压起动,转变为直流低压保持，这种工作特性，为允许控制线圈电压范围增大留下了空间，当工作电压增加至140%时，线圈的功耗大约接近2瓦。线圈温升大约40K,比传统接触器还要少20%～30%。

    4.4宽电压工作特性：宽电压工作体现在允许线圈工作电压从传统接触器的85%～110%扩大到70%～130%。上限到130%主要为确保网络电压偏高时线圈不烧毁。下限到70%为了确保当控制线圈电压突然跌落至70%时，产品也能正常工作，根除传统接触器在这时出现的抖动吸合，使主电路不会在6倍起动电流时接通分断电路，避免造成触点熔焊。设计宽电压工作特性的关键是：

    4.4.1吸合电压：设计调整线径、匝数，增加启动安匝数。必须达到65%～68%确保线圈在热态下不出现抖动吸合。

    4.4.2释放电压：在本设计中要求释放电压精选较低值，接近标准值（大于0.1Us），这样，可获得较好的释放特性（一放到底）。释放电压的设计,主要根据自控开关的开距以及降压电容器的容量大小来确定，自控开关开距大，降压电容器的容量小，可获得较高的释放电压，自控开关开距小，降压电容器的容量大，可获得较低的释放电压值。

    4.4.3自控开关的分断时机：自控开关的分断应设计在主触头接通的前后，对于主触头开距大，动触头支持件及衔铁运动系统的惯量大时，应设计在主触头接通前分断，对于运动惯量小的系统，只能设计在主触头接通后断开或同时完成。在同一系统中自控开关在主触头接通前分断，比选择在主触头接通后分断好，磁铁系统的剩余冲击能量要小些，对于触头产生振动小，有益于产品提高机械寿命和电气寿命。5.性能对比：以国内、外有名的传统交流接触器3TF40、3TF51、LC1-09、LC1-150F为例，和已采用宽电压工作的接触器BC98-9、BC98-140进行对比。表1

    从以上对比情况可以看出：在传统交流接触器内安装有宽电压工作节能组件的BC98-交流接触器，各项对比项目明显高于国内、外有名的传统交流接触器。新一代BC98-交流接触器克服了传统交流接触器容易烧线圈，容易造成触头接通熔焊，以及铁芯发响等弊病，为提高交流接触器的可靠性,开辟了一条新路。