關於接觸器斷開延時的分析和試驗

2022-08-21 21:15:05 字數 4656 閱讀 7896

前言:由於現場發生了多次動作裝置越位現象。我們通過分析可能原因為接觸器斷開延時。

為查詢真正原因,我們做了如下試驗。即:測試接觸器延時斷開的時間。

並且編制了相應的趨勢分析軟體。經對故障接觸器(來自襄軸客戶現場,接觸器型號:3tf4022-0xm0,220vac)的測試資料如下。

對故障接觸器進行了五次通斷試驗,最後一次為修理後的測試結果。

其中第一次為903 次,時間:2009-3-4 17:00到2009-3-5 8:00共計持續 15 小時累計通斷:約 903次。

其中第二次為1100 次,時間:2009-3-5 13:45到2009-3-6 8:

40共計持續 20 個小時累計通斷:1200次。第二次同時有乙個新接觸器(型號:

3tf4022-0xb0,24vdc)用於對照。

試驗資料表-1

測試原理圖如下:

為了減少 k1 延時對 k2的影響。我們取了 k1的開點給plc的輸入點。只有plc 檢測到 k1 已經斷開瞬間(i 0.

1),啟動計數器(解析度 1 ms),直到檢測到 k2斷開(i 0.0),並且保持計數器的值到資料庫。

實驗中,plc 採用了 cpu 317-2 dp,實際迴圈週期檢測為 0 到 1 ms 之間變化。同時組態了 ob32 為固定1 毫秒迴圈中斷。計數器放在 ob32 內。

計數器的解析度可以滿足要求。注意:ob32內不可有過多的程式段。

保證其在 1 ms 內完成。實測,完全滿足測試要求。

1:實測資料表如下:第 1 次測試(僅有故障接觸器(來自襄軸現場):3tf4022-1xm0)。

圖1由曲線可以看出,斷開時間非常不穩定。其中最大的一次斷開時間為:649 毫秒。

此時動作裝置停止位置基本已經過衝。圖中,黃色線為我們期待的正常值:100毫秒。

按此計算,故障率為:24%。已經不能使用。

我們的門、推鏈、後限位等正常速度約為 80-100mm/s。電動推桿約為40-50mm/s。如果斷開時間大於等於400ms,比如,我們取400ms,同時由於我們的控制完全由plc控制,因此 plc掃瞄時間影響較大,我們按正常(25ms)那末,plc從檢測到輸入訊號,到傳送停止命令,最大可能延時50ms,這樣,延時時間為450ms,

對於,電動推桿將直接過衝距離為:0.45*40mm=18mm,已經非常危險。此時如果對於門和推鏈過衝距離為:

0.45*80mm=36mm 已經不能工作。實際上,由於干擾、通訊故障等plc的掃瞄時間在動態變化,有時可能瞬間超出50ms,那麼plc 從接到裝置到位訊號到傳送停止命令最大可能延時100ms,而且這是隨幾的。

如果此時接觸器再不能迅速斷開,後果將非常嚴重。因此我們非常有必要用外電路切斷終端限位。

以上資料表明此接觸器已不能使用。實際上,正常時,接觸器延時斷開不可避免,但是必須保證斷開時間的一致性,即使延時200ms,也沒有問題。關鍵是每次都要延時200ms,這樣對我們的控制不會產生影響。

我們可以通過調整限位的初始位置,更正此固定誤差。

此次測試約為15 個小時,接觸器吸合30秒斷開30秒,反覆迴圈。共通斷大約900次。最大延時時間為649ms。

2:實測資料表如下:第 2 次測試(故障220ac接觸器:3tf4022-0m0 ;對照新24v接觸器:3tf4022-0xb0)。

圖2圖中,黃色曲線為我們期待正常值:100ms,粉色為故障接觸器(來自襄軸現場)和圖一所用接觸器為同乙個元件。綠色為我們新增用於對比的直流24vdc新接觸器,型號為:

3tf4022-0xb0。

由圖可以看出,故障接觸器非常不穩定。按此計算,故障率為:29%。已經不能使用。

綠色曲線為,新接觸器(未加二極體保護),最大時間為13ms,最小為11ms,一致性非常好。此次測試約為20 個小時,接觸器吸合30秒斷開30秒,反覆迴圈。共通斷大約1120次。

最大延時時間為607ms。

3:下圖為第 3 次測試(故障接觸器(來自於都現場)220ac接觸器:3tf4022-0m0 ;對照新24v接觸器:3tf4022-0xb0(加二極體浪湧抑制))。

圖3此次執行檢測約75 個小時,接觸器吸合30秒斷開30秒,反覆迴圈。共通斷大約4500次。最大延時時間為1402ms

圖3中,黃色曲線為我們期待正常值:100ms,粉色為故障接觸器(來自於都現場)。綠色為我們新增用於對比的直流24vdc新接觸器,型號為:

3tf4022-0xb0,和上兩次所用為同一接觸器但增加二極體抑制元件。

由圖可以看出,故障接觸器非常不穩定。按此計算,故障率為:7%。較上個接觸器稍好,但依然已經不能使用,其中最大延時時間為1402ms。非常危險。

綠色曲線為新接觸器(加二極體保護),延時斷開時間為87-89ms,一致性非常好。此次測試增加二極體保護元件,致使斷開時間增加(6-7倍),但是波動非常一致,不會影響控制,同時吸收了干擾雜波。保護了中間繼電器的觸點。

當然,我們使用壓敏電阻將會有5 ms 固定延時。比二極體延時短。

故障原因分析:

我們分析可能的故障有如下原因:

1):鉄芯剩磁太大。導致釋放緩慢

2):鐵心表面有油或者使用一段時間有油膩塵土,鐵心表面要求平整,但是不宜過光,否則易於造成延時釋放。

3):反作用彈簧失效或丟失、主觸頭熔焊

經我們對故障接觸器和正常新接觸器對照:發現故障接觸器的吸合鉄芯接觸面,有較多的發黑的油樣的物質,我們估計為接觸器鉄芯端麵有髒物,並且和防鏽油混合導致鉄芯釋放緩慢。

下面我們做了如下測試方案:

首先清理兩個上面參與測試的故障接觸器鉄芯端麵的褐色油裝物質,用普通的白紙很容易清除。

清除後,我們按照上面的方法,單獨對處理後的接觸器進行試驗。資料如下

圖 4此次執行檢測約12 個小時,接觸器吸合30秒斷開30秒,反覆迴圈。共通斷大約720次。最大延時時間為28ms

兩個接觸器的斷開延時一致性非常好,而且小於30毫秒。引數和新接觸器相仿。

按西門子的3tf系列中小功率接觸器的廠家引數,典型斷開時間 25ms 最大不超過50ms。

由上分析,我們得出如下結論:

1):接觸器斷開延時不是由鉄芯剩磁的影響。即接觸器剩磁符合相關標準。

2):反作用彈簧未失效;

3):引起原因為:接觸器鉄芯端麵,由於塵土和端麵防鏽油的結合,導致端麵物理親和力增大。致使釋放緩慢。這是罪魁禍首。

首先我們,我們簡單的介紹一下接觸器工作原理:

當接觸器電磁線圈不通電時,彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點保持斷開位置。當電磁線圈通過控制迴路接通控制電壓(一般為額定電壓或減5%)時,電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心,帶動主觸點閉合,接通電路,輔助接點隨之動作。

一般所耗有功功率鐵芯約佔65~75%, 短路環約佔25~30%, 線圈約佔3~5%, 所以可以將交流吸持電流改為直流吸持, 或者採用機械結構吸持、限電流吸持等方法, 可以節省鐵芯及短路環中所佔得大部分功率損耗, 還可消除、降低雜訊, 改善環境!

接觸器用途分類

接觸器是一種自動化的控制電器,主要用於頻繁接通或分斷交、直流電路,控制容量大,可遠距離操作,配合繼電器可以實現定時操作,聯鎖控制,各種定量控制和失壓及欠壓保護,廣泛應用於自動控制電路;其主要控制物件是電動機,也可用於控制其它電力負載,如電熱器、照明、電焊機、電容器組等。接觸器按被控電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。本文將主要介紹常用的交流接觸器。

1.1 交流接觸器接觸器觸頭按通斷能力,可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭主要用於通斷較大電流的電路(此電路稱主電路),它的體積較大,一般由三對常開觸頭組成。

輔助觸頭主要用於通斷較小電流的電路(此電路稱控制電路),它的體積較小,有常開觸頭和常閉觸頭之分。交流接觸器的外形和結構(見圖1)。

當給交流接觸器的線圈5通人交流電時,在鐵心6上會產生電磁吸力,克服彈簧4的反作用力,將銜鐵3吸合,銜鐵的動作帶動動觸橋1運動,和靜觸點2閉合。當電磁線圈斷電後,鐵心上的電磁吸力消失,銜鐵在彈簧的作用下回到原位,各觸點也隨之回到原始狀態。交流接觸器的鐵心斷面上有短路環,是為了防止交變電流所造成的吸合時的抖動。

直流接觸器通人直流電,吸合時沒有衝擊啟動電流,不會產生猛烈撞擊現象,因此使用壽命長,適宜頻繁操作場合。

長期使用後,由於塵埃的汙染,在其鐵芯端麵堆積汙垢形成「粘合劑」,每當線圈斷電後,仍吸住銜鐵再「親和」一下後釋放,造成控制電路功能紊亂,不能正常工作,甚至會危及生命、財產安全。這種故障只偶爾發生。一般發生在電磁式繼電器和小容量接觸器上,當其鐵芯端麵「粘合劑」積厚,粘合力達到它們銜鐵的返回彈簧作用力時才會發生。

即使新的接觸器也會因鐵芯表面的防鏽油粘連造成延時釋放。線圈斷電後接觸器釋放緩慢或不釋放。

此類故障是接觸器的常見故障之一。引起此類故障的主要原因有:

(1) 鐵芯表面塗層粘連,其原因有:

①接觸器的鐵芯粘有油汙或鐵晶元間絕緣漆及外表油漆變熱熔化,流到鐵芯表面;

②新購置的接觸器,鐵芯表面的防鏽油脂未擦除。

(2) 觸頭粘連

接觸器觸頭抗熔焊效能差,較大時間通過大電流時,使觸頭熔焊粘連而不能釋放,其中以純銀觸頭見多。

(3) 剩磁過大

由於鐵芯與銜鐵之間的去磁間隙過小,斷電後接觸器的導磁鐵芯和銜鐵剩磁過大,其吸引力增大而不能釋放。

(4) 機械故障卡住

此類故障存在於負荷過大而配用的接觸容量較小,以及起動操作過於頻繁等。

通過我們的現場反饋和實測資料,我們的問題為: 鐵芯表面塗層粘連。

1):用無水酒精擦拭,故障接觸器的鉄芯端麵。注意:必須整個控制櫃斷電操作!

2):更換新接觸器。

3):提高櫃體的密封性,即提高防護等級。比較困難。

比如,skf 專案,我們使用了施奈德的控制櫃,施奈德的控制櫃,防護等級標稱值:ip55。可是我們組裝完畢後,我想連ip35就很難達到。

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