接觸器的性能檢查及觸頭維護工作建議

肖翼洋 唐婷 于向陽

【摘 要】本文結合一起航空接觸器故障，分析了因電磁機構動作不正常而引起的分斷故障的危害，給出了接觸器性能檢查各項目的原理性依據，闡明了在維護工作中進行器件性能檢查的必要性。對接觸器觸頭的維護工作進行了梳理，并基于接觸壓力對接觸電阻影響的原理分析，對接觸壓力的調整提出了合理維護建議。

【關鍵詞】接觸器；性能檢查；接觸壓力；觸頭維護

1.引言

接觸器是用來控制大電流電路通斷的電磁控制裝置，主要完成系統配電、信號傳遞、電路隔離及負載切換等功能，是重要的控制節點。但接觸器作為一種電氣“元件”，其日常維護及定檢大修中均存在著不受重視、不夠規范的問題，故障統計暴露出接觸器等開關器件在現有的維護保障工作中無法得到有效的故障預測與定期更換。本文將以案例加原理的形式，加深維護人員對接觸器各檢查項目開展的必要性和維護方法的認識。

2.故障案例

某型飛機接觸器盒內接觸器在正常分斷時，因電磁機構動作不到位，動靜觸頭間絕緣介質強度不能有效建立，主觸頭流過的大電流形成的電弧無法熄滅。高溫電弧的長時間作用，導致匯流條溫度持續上升，將外部包裹的絕緣層和接線端子的材料熔化（見圖1），大量熔化后的絕緣材料蒸汽混合物附著在接觸器盒頂部（見圖2），接觸器盒嚴重受損。同時，由于電弧長時間燃燒，電弧柱體在接觸器主觸頭表面沿面移動，對接觸器觸頭形成大面積深度燒蝕，接觸器嚴重受損（見圖3），并導致接線端子連出的整根電纜燒毀。

3.接觸器工作原理

接觸器由電磁鐵和接觸裝置組成，如圖4所示。電磁鐵為吸入式，由線圈、固定鐵芯、恢復彈簧及導磁殼體等組成。接觸裝置則由固定觸頭、活動觸頭和緩沖彈簧組成。活動觸頭與活動鐵芯連接在一起，恢復彈簧裝在活動鐵芯與固定鐵芯之間。恢復彈簧的彈力力圖向上推開鐵芯，使觸頭分離；線圈通電后電磁鐵所產生的電磁力，又力圖把活動鐵芯吸下，使觸頭閉合。

線圈通電后，活動鐵芯上除了恢復彈簧的彈力作用外，又受到一個方向向下的電磁力的作用，該電磁力隨線圈兩端的電壓升高而增加。當電磁力大于彈簧力時，活動鐵芯帶動活動觸頭向下移動，觸頭隨之閉合來接通電路。這個剛剛能使觸頭閉合的最低電壓，叫做接觸器的接通電壓。降低線圈兩端的電壓，電磁力減小。當電磁力小于彈簧力時活動鐵芯被彈起，觸頭隨之分離，將電路切斷。這個剛剛能使觸頭斷開的最高電壓，叫做接觸器的斷開電壓。活動觸頭向下運動時會發生彈跳現象，使觸頭間反復出現電弧而燒壞甚至燒結觸頭。為了避免這種現象，接觸器一般還裝有緩沖彈簧，它的彈力大于恢復彈簧的彈力。

當接觸器線圈兩端的電壓達到接通電壓值而使活動鐵芯開始移動后，恢復彈簧被壓縮，彈簧力增大；同時電磁力也因鐵芯間隙減小而增大，而且電磁力的增大比彈簧力的增大得多，所以活動鐵芯要繼續不斷地向下移動，直至兩鐵芯接觸時為止。

4.接觸器的性能檢查

接觸器的性能檢查項目及方法列于表1。

檢查接觸器時主要參考的技術參數為線圈額定電壓、吸合電壓、釋放電壓和觸頭允許的負載等，表2為故障接觸器的技術參數。

測量故障接觸器性能時發現，吸合電壓在20V以上，明顯高于技術要求，表明接觸器內部發生卡滯，活動鐵芯運動不暢，分離時間變慢，不能快速建立絕緣氣隙，導致分斷電流失敗。

由于部分機型的部隊維護規程未涵蓋電氣性能檢查，即使要求進行電氣性能檢查并給出檢查技術數據的機型，也沒有將此要求細化到周期工作和定檢工作中，使得基于器件狀態的視情維修無法實施。為了有效開展預防性檢查和維修工作，應在維護規程中明確性能檢查的時機，按照技術要求規范進行，防止用外部檢查代替性能檢查、用系統性電路檢查代替具體器件檢查。

5 .觸頭維護及壓力調整

5.1觸頭維護

在觸頭接觸面上，會產生接觸電阻。接觸電阻產生的原因有兩個：第一，由于接觸面的凹凸不平，金屬的實際接觸面減小了，實際接觸面必然小于理論接觸面。當電流流過導體時，使電流線在接觸面附近發生了嚴重的收縮現象，即在接觸面附近導體有效的導電截面大大縮小，因而造成電阻的增加，這個電阻稱為收縮電阻，見圖5。電流線收縮使觸頭實際接觸面的電流密度劇增，較大故障電流通過時若形成電弧，容易造成點狀燒蝕。燒蝕后的觸頭表面不平整，又將進一步增加尖端放電幾率和局部的電場強度。第二，觸頭的接觸面上覆蓋一層導電性能很差的物質，由此而形成的接觸電阻稱為膜層電阻。膜層電阻的存在，使接觸電阻值大大升高，甚至造成觸頭不通，這種現象叫做觸頭污染。

因此應在維護工作中修復接觸器觸頭的燒蝕點；觸頭有油污、塵垢或嚴重氧化，應清潔觸頭接觸面。主要應包括以下維護內容：（1）檢查動、靜觸頭位置是否對正，如有問題應調節觸頭彈簧；（2）看觸頭磨損程度，當磨損至原有厚度的二分之一時，須及時更換；（3）看觸頭有無開焊脫落，若有應及時更換；（4）看觸頭燒損程度，觸頭輕微燒損時，一般不影響使用，但當觸頭表面因電弧作用而出現燒毛的顆粒時，應及時清除。清理觸頭時不允許使用砂紙，以免石英砂細顆粒殘留在觸頭表面，應使用細銼刀小心休整，恢復接觸面。銀及銀基合金觸頭表面在分斷電弧時生的黑色氧化膜接觸電阻很低，不會造成接觸不良現象，因此不必銼修，以免縮短觸頭壽命；（5）測量相間絕緣電阻，阻值不低于20MΩ；（6）檢查輔助觸頭動作是否靈活；（7）觸頭行程應符合規定值。發現問題時，應及時修理或更換。

影響接觸電阻的因素主要包括：（1）接觸形式；（2）接觸壓力；（3）材料性質；（4）接觸表面的加工情況；（5）使用電壓；（6）通過的電流強度。在正常使用條件下，接觸壓力對接觸電阻的影響很大，增加接觸壓力，可以增加接觸頭的有效接觸面積，同時，當接觸頭的壓強超過一定值時，可以使觸頭的材料產生塑性變形，表面膜被壓碎出現裂縫，增大了金屬的接觸面，使收縮電阻和膜電阻都減小，接觸電阻迅速下降。因此，必須保證有足夠的接觸壓力，維護過程中應對接觸器的接觸壓力進行測量。

5.2接觸壓力調整

由于鐵芯之間的間隙要大于觸頭之間的間隙，所以當觸頭接觸后，活動鐵芯要繼續下移，勢必壓縮緩沖彈簧。緩沖彈簧的彈力，一端作用在活動鐵芯上，另一端作用在活動觸頭上。作用在觸頭上的彈力，就形成觸頭的接觸壓力，這個壓力使觸頭閉合后迅速靜止下來，因而電弧大為減小。

當兩鐵芯接觸時，緩沖彈簧被壓縮到最大限度，此時觸頭的接觸壓力最大，可保證觸頭接觸良好。接觸器線圈通電，動靜觸頭閉合過程中，當觸頭剛剛接觸時作用在觸頭上的壓力，稱為觸頭初壓力。觸頭接觸后，電磁鐵帶動連桿和緩沖彈簧繼續下移，壓緊觸頭，直到動靜電磁鐵互相接觸為止，這一繼續壓緊的過程所移動的距離稱為超行程。走過超行程后，觸頭到達完全閉合的狀態，此時作用在觸頭上的壓力，稱為觸頭終壓力。

進行打磨維護后的觸頭，在重新裝配回接觸器時，接觸壓力會發生變化，應注意調整緩沖彈簧。由于電磁鐵的行程等于觸頭的行程加超行程，打磨后動靜觸頭間的距離變大，觸頭行程變長，則超行程變小，緩沖彈簧的壓縮量減小，這將使作用于觸頭上的正壓力減小，不利于觸頭的壓緊，導致接觸電阻增大。

此時應通過增加緩沖彈簧上墊片的厚度（見圖6），使緩沖彈簧恢復原來的壓縮量，保證動靜觸頭上的壓力與打磨之前相同。若觸頭受到大量腐蝕，超行程減少到原來的一半，就應該更換觸頭。緩沖彈簧處的墊片不能增加過度，否則觸頭完全閉合后電磁鐵尚不能完全運行到位，將導致吸合不完全，產生振動和噪聲。