淺談安川功率單元預充電接觸器的改造

摘 要：針對安川功率單元預充電接觸器故障頻發(fā)現(xiàn)狀分析研究后，采用外置線圈驅動模塊對預充電接觸器進行改造修復，此方案不僅解決了接觸器線圈驅動電路易損壞問題，同時維修時間也由兩個多小時縮減為十分鐘左右，同時成本也從原來的兩千多元節(jié)約到兩百余元。

關鍵詞：UV故障；接觸器；線圈驅動模塊

一、引言

接觸器是港口設備中最常見的電控元件之一。安裝于橋吊安川功率單元的預充電接觸器是富士SC-N7型的新型接觸器，其獨特的AC輸入DC激勵線圈驅動結構，可保證其在橋吊復雜電網(wǎng)下正常運行。但在實際應用中，安川變頻器經(jīng)常報UV故障（主回路低電壓），造成此故障的主要原因是功率單元預充電接觸器損壞，導致直流母線電壓損耗在充電電阻上。由于該接觸器安裝于功率單元的內部，在平時的點檢保養(yǎng)中不容易檢測到，因此在橋吊作業(yè)中一旦出現(xiàn)該類故障，更換新接觸器的流程十分繁瑣，而且需要停機兩個多小時左右，這樣大大降低了船時效率，影響到干線集裝箱船舶的船期。

二、故障分析及解決對策

通過對多個損壞的接觸器進行解剖，發(fā)現(xiàn)主要故障是接觸器線圈驅動模塊損壞，而線圈及觸點均完好。

是什么原因導致線圈驅動模塊經(jīng)常損壞？經(jīng)分析，一方面是此接觸器安裝于變頻器功率單元內部，長期處于高溫狀態(tài)下，工作環(huán)境十分惡劣；二是由于線圈驅動模塊完全封固于接觸器內部，散熱條件極差。結合兩方面的原因，接觸器在工作過程中，線圈驅動模塊經(jīng)常損壞。

由于預充電接觸器安裝位置處于功率單元內部，一旦損壞更換新接觸器，會涉及斷電、放電等待、變頻器功率單元拆卸、更換、功率單元回裝等工作程流，維護過程繁瑣、耗時較多，往往會造成作業(yè)長時間中斷。

既然是高溫和散熱不良引起線圈驅動模塊損壞，同時存在損壞后更換周期長等問題，那么是否可以將線圈驅動模塊和接觸器本體分開安裝，即將線圈驅動模塊安裝于功率單元外面。經(jīng)過實踐證明，此方案不僅能解決散熱難的問題，同時也能給維修帶來極大的便利。

三、接觸器改造實施

首先將SC-N7接觸器自帶線圈驅動模塊輸入輸出斷開，線圈直接引到A1、A2接線端；二是自行設計線圈驅動電路模塊，并安裝于功率單元外部。

富士SC-N7型接觸器線圈標稱電壓為200V～250V交直流通用，線圈吸合電壓范圍為75%～120%，即最低吸合電壓為150V。接觸器吸合后，線圈兩端電壓為DC16V，以維持銜鐵吸合，達到省電和延長線圈使用壽命。

根據(jù)上述電路參數(shù)及原理分析，外置線圈驅動模塊主體電路由高低壓兩組電源供電，通過繼電器延時切換實現(xiàn)接觸器啟動和維持兩種狀態(tài)的控制，如圖1所示。

高壓模塊對AC220V直接進行整流，獲得DC198V的直流電壓，作為SC-N7接觸器的吸合電壓，完全能滿足要求。低壓模塊為AC220V/DC18V的開關電源，作為線圈維持電壓。高壓與低壓之間用繼電器K1進行延時切換，D1、D2對高壓進行隔離，同時適當降壓。

另外，考慮到接觸器線圈直流電阻僅160歐姆，其啟動電流高達1.2A以上，若長時間處于啟動狀態(tài)極易造成線圈燒毀，為此增加了啟動保護電路，如電路圖1中的溫度檢測與控制開關，當電路長時間處于高壓輸出時，溫控開關動作，K2繼電器常閉觸點切斷輸出回路，防止線圈燒毀。

為了讓電路更加安全可靠的工作，電路中還增加了過流保護、過壓保護和接觸器線圈續(xù)流保護等功能。

四.改造成果

根據(jù)上述方案，改造后的接觸器在橋吊上進行安裝實測，經(jīng)過幾年的運行，在橋吊復雜電網(wǎng)環(huán)境下，接觸器運行穩(wěn)定，外置線圈驅動電路模塊損壞率極低，其耐久性和可靠性得到認可。另外，外置線圈驅動模塊自身帶有工作狀態(tài)指示燈，一旦出現(xiàn)故障，判斷極為便利。最重要的是：線圈驅動模塊外置以后，解決同樣的故障原先需要更換整個接觸器，而改造后只需更換一個線圈驅動模塊即可，維修時間也從兩個多小時縮短為幾分鐘。此項改造在成本控制方面也具有較大的優(yōu)勢，原本更換一個新接觸器需要兩千元左右，而改造修復接觸器成本僅百余元。

據(jù)調研，目前國內暫無此類接觸器的國產(chǎn)替代產(chǎn)品，通過自主設計制作的外置線圈驅動模塊對安川功率單元的預充電接觸器SC-N進行改造，既降低了維修成本、也縮短了維修時間，大大提高了船時效率。

參考文獻：

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[2] 宋濤，朱未平，郭學偉.交流接觸器控制的直流改造.金屬制品.2006年05期

[3] 富士電機公司.富士SC-N系列接觸器產(chǎn)品說明書

作者簡介：

王柏華，1978.1，男，浙江紹興人，現(xiàn)供職單位：浙江工商職業(yè)技術學院，中級，研究方向：工業(yè)自動化技術應用.