交流接觸器斷電不能釋放的原因分析

牛建榮

摘 ?要：現(xiàn)在的工業(yè)領(lǐng)域電氣自動(dòng)化集成程度越來(lái)越高，對(duì)電氣設(shè)備的要求越來(lái)越嚴(yán)格，電氣設(shè)備大到軋機(jī)小到一個(gè)接觸器，它們都在指令下正常動(dòng)作，是保證生產(chǎn)和安全的基本因素。如果電氣設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)作或者不能有效停止設(shè)備運(yùn)行，造成生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降是一方面，還危及到操作人員和檢修人員人身安全。本文以電氣調(diào)試過(guò)程中汽車受料槽倉(cāng)壁振動(dòng)器，主回路接觸器線圈斷電后不能正常釋放為案例，分析它的原因以及改進(jìn)的方法。

關(guān)鍵詞：接觸器;線圈;感應(yīng)電壓;電子滅弧器

羅源灣某鋼鐵廠汽車受料槽及燒結(jié)供料系統(tǒng)，在調(diào)試14個(gè)受料槽倉(cāng)壁振動(dòng)器過(guò)程中，振動(dòng)器就地啟動(dòng)運(yùn)行后，即使按下“停止”按鈕，振動(dòng)器還在運(yùn)行狀態(tài)，只能在ER3電氣室MCC柜側(cè)分開(kāi)振動(dòng)器電源總開(kāi)關(guān)，使振動(dòng)器停止運(yùn)行。

由于是新建智慧料場(chǎng)，成套電氣設(shè)備出廠后剛剛在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，所以先行排除設(shè)備老化、動(dòng)作機(jī)構(gòu)疲勞等常見(jiàn)故障原因。著重對(duì)MCC控制柜、現(xiàn)場(chǎng)操作箱、連接電纜等部位，結(jié)合振動(dòng)器電氣控制原理圖，來(lái)分析影響交流接觸器不能釋放的原因。

第一部分選擇在ER3MCC07.1低壓動(dòng)力柜內(nèi)部，進(jìn)行電氣控制回路模擬振動(dòng)器“啟動(dòng)”和“停止”空操作。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)還在交叉施工階段，存在各種各樣的隱患，保證安全的前提下，拆除MCC柜后排主回路端子上的振動(dòng)器出線電纜（AC380V），以及控制回路端子排上去現(xiàn)場(chǎng)操作箱的控制線（AC220V）。抽屜式電氣控制回路框架推進(jìn)工作位置，在MCC柜控制出線端子排上，模擬現(xiàn)場(chǎng)操作箱“啟動(dòng)”振動(dòng)器，MCC柜內(nèi)KM1（使用西門子3RT6017-1AN21交流接觸器220V、50/60HZ）接觸器吸合并自鎖，同時(shí)柜門運(yùn)行指示燈亮，確認(rèn)接觸器狀態(tài)正常后，再次模擬現(xiàn)場(chǎng)按下“停止”按鈕，接觸器KM1斷電釋放，同時(shí)柜門運(yùn)行指示燈熄滅，停止指示燈亮。經(jīng)過(guò)MCC柜內(nèi)部模擬操作，接觸器動(dòng)作正常，排除柜內(nèi)故障。

第二部分還是在ER3MCC07.1低壓動(dòng)力柜內(nèi)部進(jìn)行外部操作，先拆除MCC柜柜后排主回路端子上的振動(dòng)器出線電纜（AC380V），保留控制回路端子電纜不動(dòng)，在受料槽現(xiàn)場(chǎng)操作箱上按下“啟動(dòng)”按鈕，MCC柜內(nèi)KM1接觸器吸合并自鎖，同時(shí)柜門運(yùn)行指示燈亮，確認(rèn)接觸器狀態(tài)正常后，現(xiàn)場(chǎng)按下“停止”按鈕，接觸器KM1沒(méi)有釋放，依然保持在吸合自鎖狀態(tài)。此時(shí)，在MCC柜背面，帶電拆除控制回路出線端子排上去受料槽現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制電纜后，發(fā)現(xiàn)KM1接觸器依然沒(méi)有釋放。再觀察柜門上的運(yùn)行指示燈同樣是在運(yùn)行狀態(tài)，再拆除“運(yùn)行”指示燈信號(hào)端電纜，KM1接觸器立即釋放掉了，隨后恢復(fù)“運(yùn)行”指示燈信號(hào)端線芯后，“運(yùn)行”指示燈熄滅狀態(tài)。

KM1接觸器在故障下“吸合”的同時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量運(yùn)行指示燈電壓，也就是KM1接觸器線圈的電壓，相間測(cè)量出AC220V，相對(duì)地測(cè)量出105V左右的電壓。根據(jù)MCC柜電氣設(shè)計(jì)圖，控制回路電壓在220V，經(jīng)過(guò)隔離變壓器取得，如圖1所示。所以在控制回路的1r線上和1t線上對(duì)地各有105V左右的電壓，1r和1t相間是220V電壓。

第三部分模擬試驗(yàn)，選擇在ER3MCC08.5低壓動(dòng)力柜內(nèi)部進(jìn)行外部操作，先拆除MCC柜柜后排主回路端子上的振動(dòng)器出線電纜（AC380V），保留控制回路端子電纜不動(dòng)，在受料槽現(xiàn)場(chǎng)操作箱上按下“啟動(dòng)”按鈕，MCC柜內(nèi)KM1接觸器吸合并自鎖，同時(shí)柜門運(yùn)行指示燈亮，確認(rèn)接觸器狀態(tài)正常后，現(xiàn)場(chǎng)按下“停止”按鈕，接觸器KM1沒(méi)有釋放，依然在吸合自鎖狀態(tài)。此時(shí)，在MCC柜柜后，帶電拆除控制回路出線端子上去受料槽現(xiàn)場(chǎng)操作箱電纜線芯，KM1接觸器立即釋放掉了，與ER3MCC07.1低壓動(dòng)力柜形成不同的故障現(xiàn)象。

首先、根據(jù)故障現(xiàn)象對(duì)隔離變壓器進(jìn)行分析。在低壓動(dòng)力柜上一級(jí)10kV變400V動(dòng)力變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，中性點(diǎn)（也成為N線或者零線）和大地相連，380V相線中任意一根相線與大地之間有220V的電位差，人接觸后就會(huì)觸電。而隔離變壓器的二次側(cè)線圈兩側(cè)1r和1t均不與大地相連接，1r和1t兩線與大地之間沒(méi)有電位差，人接觸任意一條線不會(huì)觸電，起到一定的保護(hù)作用。所以排除1r和1t相對(duì)地測(cè)得105V浮動(dòng)電壓不是感應(yīng)電壓或者不平衡電壓，是隔離變壓器處于安全性考慮，設(shè)計(jì)的MCC控制回路供電設(shè)備。

其次，對(duì)ER3電氣室至現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制電纜進(jìn)行分析。結(jié)合電纜構(gòu)造、線芯之間存在電容分布，而且電纜芯線之間的電容與電纜長(zhǎng)度成正比。根據(jù)公式Xc=1/2πfc可以看出控制電纜的分布電容Xc足夠大時(shí)，在沒(méi)有按下SB2按鈕的情況下，Xc上的漏電電流也能夠讓KM1接觸器吸合。同樣，在KM1運(yùn)行時(shí)，按下停止按鈕SB1，KM1接觸器保持吸合狀態(tài)，因?yàn)橛须娙軽c的存在，接觸器不能正常釋放掉。

再次來(lái)看控制電纜，除了有電容分布外，還有感應(yīng)電壓的存在。當(dāng)控制電纜公共線線芯接通交流電時(shí)，其它信號(hào)線芯或者備用芯線在電磁感應(yīng)下產(chǎn)生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電不能完全消除，但是能通過(guò)一些方法進(jìn)行規(guī)避，可以降低負(fù)載阻抗，把電纜上的電容漏電流進(jìn)行分流;也可以在電纜終端并接電阻;把控制電纜的屏蔽有效接地，這些措施都能把感應(yīng)電壓應(yīng)該限制在一定范圍內(nèi)。

最后，從分析的原因能夠看出，引起接觸器線圈失電不能正常釋放的原因有控制電纜電容、感應(yīng)電壓、接觸器線圈的感生電能等，或多或少影響接觸器失電釋放。如果不能有效解決汽車受料槽現(xiàn)場(chǎng)控制問(wèn)題，對(duì)后續(xù)的礦石輸送和皮帶機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制造成影響。

查閱資料時(shí)，對(duì)于設(shè)備抗干擾的方法和設(shè)備分類眾多。近年來(lái)，許多國(guó)外電氣控制系統(tǒng)，其輸出接口是感性負(fù)載的，并接一組抗干擾器件作為抗干擾措施。結(jié)合國(guó)內(nèi)外電氣設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范下，在時(shí)間和經(jīng)濟(jì)性雙從因素的考慮后，汽車受料槽MCC控制柜采用了一個(gè)內(nèi)部由電容和電阻等元器件組成的3TX1-11B03型號(hào)的電子滅弧器，并接在MCC柜主接觸器線圈兩側(cè)（如圖2所示）。在汽車受料槽設(shè)備遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)啟停操作下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都能按照操作指令運(yùn)行和停止。

結(jié)束語(yǔ)：

由于控制電纜的芯線之間存在分布電容，因此電纜中通電的芯線將對(duì)其它芯線感應(yīng)電壓。電纜線越長(zhǎng)，感應(yīng)電壓越高，危害越大?？赡軐?dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備誤動(dòng)作，損壞設(shè)備和誤傷操作人員。為了電氣設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行，必須消除長(zhǎng)距離電纜分布電容、抑制感應(yīng)電壓。多采用抗干擾器設(shè)備，帶屏蔽電纜，對(duì)電纜的屏蔽和備用芯線進(jìn)行有效接地。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》

3590500589226