ABBV7、V12真空接觸器開關電源改造

摘 要： 針對ABB系列V7，V12型高壓真空接觸器的寬電壓供電模塊進行國產化改造方案，由一個ABB專用300 V電源模塊由長時間工作改為兩個普通電源模塊工作，而且改造后的電源模塊可安裝在啟動柜外面，改善了工作環境也方便了時時檢測，從而大大延長了整體的使用壽命。

關鍵詞： 高壓電機控制柜； ABB高壓真空接觸器； 開關電源模塊； 實時檢測

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）04?0119?02

0 引 言

ABB系列V7、V12型高壓真空接觸器是用于電壓為3.6～12 kV，頻率為50 Hz，60 Hz的交流系統中需要大量分、合閘操作循環的場合，且特別適用于頻繁操作的電器設備，在國內各大廠礦企業應用較為廣泛。但是在實際運行過程中出現真空接觸器寬電壓供電模塊故障，導致接觸器線圈失電，從而造成真空接觸器釋放而停機。

1 結構原理

V7、V12型真空接觸器主要由真空滅弧室、操作機構、控制電磁鐵、寬電壓供電模塊以及其他輔助部件構成，寬電壓供電模塊內部元件采用樹脂澆鑄。控制電磁鐵通過操動機構而實現接觸器的合閘操作，分閘作則是由分閘彈簧實現。

開斷原理：接觸器的主觸頭在陶瓷的真空滅弧室中操作，滅弧室中的真空度水平高達1.33×10-4 Pa。接觸器分閘時，真空滅弧室中的動、靜觸頭快速斷開，分閘過程中在高溫觸頭之間產生的金屬蒸氣使電弧持續到電流第一次過零點。在電流過零點時，金屬蒸氣迅速凝結，動、靜觸頭之間重新建立起很高的電介質強度，維持很高的瞬態恢復電壓值。用于電機的控制，因截流值不高于0.5 A，所以僅產生很低的過電壓。

2 寬電壓電源模塊

2.1 電源模塊工作原理

寬電壓供電模塊其實是一個功能強化后的整流裝置，它與普通電源模塊不同之處是它可以在交流輸入瞬間輸出300 V直流電壓，該電壓可以讓真空接觸器瞬問吸合，當真空接觸器吸合后，寬電壓供電模塊變為12 V直流輸出，讓真空接觸器保持吸合狀態。如圖1所示。

2.2 電源模塊故障分析

300 V直流電壓要保持在15 ms左右（接觸器吸合過程中，大電流持續時間過長會燒損保險，過短則接觸器不能吸合）。由于供電模塊和接觸器只有2根電源線連接，因此判斷該電源切換是靠輸出電流來觸發的，當輸出有大電流時，經過15 ms切換成12 V電壓，若輸出沒有電流則一直保持300 V電壓輸出。經過原因分析以及對現場觀察發現，寬電壓供電模塊本體保險熔斷，更換后再試仍然會熔斷，因此判斷寬電壓供電模塊已經不能正常工作。其根本原因是該模塊輸出300 V電壓時間過長，而不能及時切換為12 V電壓輸出，故導致輸出大電流持續時間過長而燒壞保險，最終造成接觸器釋放而停機。通過綜合分析發現，該接觸器安裝在啟動柜內部，通風散熱條件不好，而且廠家為了技術保護將寬電壓電源模塊內部所有元器件采用澆鑄的方法加以保密，惡化了散熱環境，而該電源模塊要長期給接觸器線圈供電，因此出現電子元器件快速老化損壞現象。

3 電源模塊改造方案

由于所有元器件都已經采用澆鑄的方法被封裝起來，因此散熱不好，電子元器件快速老化，電源損壞后無法拆卸維修，而市場上又沒有同樣功能的模塊，只有從ABB廠商發貨購買原廠寬電壓供電模塊（價格昂貴）。

3.1 電源模塊改造原理

經過摸索設計出了一套改造方案，在市場很容易購買到的普通300 V和12 V兩種電源模塊，也可以手工繞制線圈并制作整流濾波電路自行制作電源模塊。采用一個300 V直流電源模塊使沉重的交流接觸器吸合，同時還要保證接觸器已經吸合，然后切換使用另外一個12 V直流電源模塊來給接觸器線圈供電，吸合完成瞬間切斷300 V電源輸出，讓已經吸合的接觸器保持吸合狀態，這一切換過程必須要快，否則保險還會熔斷。如圖2所示。

3.2 工作原理

當按下按鈕STAR后，中間繼電器KA得電吸合并自保，300 V電源模塊工作輸出300 V直流電源，真空接觸器線圈-MC1和-MC2得電，真空接觸器吸合，MC（真空接觸器的輔助觸點）動作，12 V電源模塊工作輸出12 V直流電源，與此同時中間繼電器KA2得電吸合，切斷300 V電源模塊供電，接觸器吸合完成。

在兩電源模塊切換過程中，如果直接只用一個-MC輔助觸點切換，偶爾會造成接觸器跳躍現象。為了保證真空接觸器吸合后兩電源可靠切換不發生跳躍現象，所以采用中間繼電器KA2實現真空接觸器線圈供電無逢銜接。同時防止切換兩種供電電源時發生12 V電源被300 V電源反送電而損壞12 V電源模塊，采用兩個二極管D1和D2來隔離兩直流電源。如此就可以保證兩個電源模塊可以正常工作。在線圈回路中并聯一個由二極管D3和電阻R所夠成的保護回路，為了防止停車瞬間產的感生電動勢反向擊穿損壞計數器和電源模塊，同時快速消耗掉了停車瞬間產的感生電流，快速分斷高壓回路。

4 結 語

改造方案用廉價的電源模塊代替原有的寬電壓供電模塊。由一個ABB專用300 V電源模塊由長時間工作改為兩個普通電源模塊工作，而且改造后的電源模塊可安裝在啟動柜外面，改善了工作環境，同時也方便了時時檢測，從而大大延長了整體的使用壽命。

參考文獻

[1] 王佳.電工常識[M].北京：時代傳播音像出版社，2005.

[2] 吳雪琴.電工技術[M].北京：北京理工大學出版社，2006.

[3] 李紹斌.一種基于TCP/IP遠程通信協議的新型遠程智能電源監控切換系統[J].現代電子技術，2012，35（11）：115?119.

[4] 江軍，仲崇山，梁亞平，等.基于AVR ATmega128的工頻耐壓試驗系統設計[J].現代電子技術，2011，34（12）：166?169.

[5] 馮艷斌，張勛，張麗.開關電源EMI濾波器設計[J].電子科技，2010（6）：67?71.

[6] 趙衛.開關電源的過流保護電路[J].電子科技，2011（6）：116?117.