交流接触器线圈直流工作过程分析p

1、交流接触器线圈直流工作过程分析（抽芯机改造）作者 关键词：接触器 抖动 损失电压 磁动势 铁芯吸力 线圈感抗 起动电流抽芯机在使用中经常烧坏接触器主触点，其现象为接触器铁芯抖动。原因分析：抽芯机电机为7.5KW，额定电流15A，起动时的最大电流约有105A。电源电缆为6mm2 ，长度最长时有300m。接触器二次线圈工作电压是通过变压器降压的36V安全电压。从现象分析为电机起动电流在电源电缆上的电压损失太大，接触器线圈因电压过低吸不住。计算电缆上的电压损失：（铜20时的电阻率为0.0172mm2/M）电缆芯线电阻电缆损失电压如果电缆长度为100米，电机起动电流Iq为（6倍额定值）90A，电缆上的

2、电压损失还有：交流接触器铁芯（线圈）工作过程是：刚接通电源时，铁芯（磁路）没有闭合，感抗很小，吸合电流很大，磁动势（通过线圈的电流线圈匝数）很大，使铁芯衔铁克服弹簧弹力，很快吸合。铁芯衔铁吸合后，铁芯磁路闭合，线圈感抗很大，线圈中的电流很小，磁动势很小。正常电压下，这个工作磁动势在线圈铁芯上产生（对衔铁）的吸力大于弹簧的弹力，接触器能正常工作。如果线圈上的电压低于95%额定值时，励磁电流太小，铁芯吸力会克服不了弹簧的弹力而不能正常工作。交流接触器抖动现象是：电动机起动前，因没有电流，电压正常，接触器吸合，电动机起动；电动机起动电流引起（电缆损失电压）抽芯机上电压降低，接触器铁芯吸力克服不了弹簧

3、的弹力而跳开，电机电流被切断，接触器再次吸合，这样就是接触器不断地吸合、跳开。接触器抖动时在不断地切断电动机很大的起动电流，烧坏接触器主触点。根据接触器工作要求，380-39.5=340.5V，已经不能正常工作了。而电缆加长到300米时，接触器电压只有223.6V，说明一般的接触器不能在抽芯机上正常工作。需要找一种释放电压低的接触器替换，常规无法找到这种交流接触器。按照电磁铁的工作原理，电磁铁吸力与衔铁气隙的平方成反比，电磁铁吸住衔铁后，衔铁气隙很小，克服弹簧弹力的磁动势也很小。交流接触器由于吸合后线圈的感抗很大，工作电流很小，铁芯吸力克服不了弹簧的弹力而跳开。如果把交流接触器线圈工作在直流状

4、态下，有可能会降低接触器线圈的释放电压。按照交流接触器线圈工作在直流状态的设想，用几种规格的交流接触器做实验。测量得到试验数据： 127V 40A 接触器线圈 吸合电流 Ix=1.1A 吸合直流电压 Uzx=52V 线圈直流电阻r=Uzx/Ix=47.3 释放电流 If=0.05A 释放直流电压Uf=6V线圈线径0.23mm (按每平方毫米2.5A计算)长期工作允许电流Ig=0.10A 110V 40A 接触器线圈 吸合电流 Ix=1.25A 吸合直流电压 Uzx=49V 线圈直流电阻r=Uzx/Ix=39.2 释放电流 If=0.08A 释放直流电压Uf=6V线圈线径0.28mm (按每平方

5、毫米2.5A计算)长期工作允许电流Ig=0.15A (按每平方毫米3.5A计算)长期工作允许电流Ig=0.22A36V 40A 接触器线圈 吸合电流 Ix=5.2A 电流太大，不考虑使用。根据实验数据，需要考虑安全方面，电压要低；考虑元件通用性，一般二次侧控制电器使用电流都在5A以下；变压器必须定制（无相应电压等级）；线圈工作电流接近释放电流，会产生工作不可靠现象，而增大工作电流后有线圈过热的可能；由于实验时接触器是平放的，存在衔铁重力和无摩擦阻力，正常工作时无衔铁重力有摩擦阻力，需要加大吸合电压。解决方法：尽量使用电压低的，用110V交流接触器。用110V交流接触器，能满足电流在5A以下。变

6、压器（因抽芯机急用）先在36V上加绕到（490.91.25）68V。允许工作电流在散热条件好的情况下，最大能用到4.5A/mm2，我们用3.5 A/mm2计算。电路原理图：元件工作原理及计算：整流桥：（包括续流二极管） 耐压Vf=68110%1.414106V 电流If=Vf/r=106/39.22.7A 选耐压200V 3A以上的型号 在线圈中直流的电流不能突变，反向并联在接触器线圈上的续流二极管能快速释放线圈中的电磁能量，减小断开回路电流接点的电弧，接触器快速跳开。滤波电容：在接触器工作中，电感量很大，为防止整流后的脉动电压过零时衔铁吸合不稳，加上电容器后，组成r型滤波电路，加上电容器后，

7、能提高接触器吸合时的电压(1.414/0.9)1.57倍（桥式整流电压为680.9=61.2V，加滤波电容后的空载电压为681.414=96.15V）。考虑电源电压增加10%达105.8V，选200V。接触器吸合过程中，电容器能提供（96.15-61.2）100010-6=3510-3库仑电量。接触器吸合过程以0.2秒计算，平均电流 (96.15-61.2)0.72+61.239.2=2.2A 计算式中的(96.15-61.2)0.72部分是电容器在96.15V开始到61.2V向接触器线圈放电过程平均值。接触器线圈吸合过程中的总电量为2.20.2=0.44库仑（实际不到0.2秒）。限流电阻:接

8、触器线圈的长期工作电流只允许0.22A，最高电压有96.15V，线圈电阻39.2。限流电阻为96.150.22-39.2=398（取400）限流电阻功率为 I2R=0.222 40019.36W （取25W）释放电压：0.08（400+39.2）=35.14V 35.1461.2100%=57.4%（未考虑滤波电容对工作电压的提高）38057.4%=218.2(V)计算得出, 从理论上说,218.2V以上能正常工作。如果考虑滤波电容使工作电压提高：681.2=81.6V 35.1481.6100%=43.06%38043.06%=163.6(V)计算得出, 从理论上说,163.6V以上能正常工

9、作。电源电缆300米长，电动机起动电流105A时，电缆上的电压损失156.4V，抽芯机端电压还有380-156.4=223.4V，大于218.2V(电容器开路时也能正常工作)。中间继电器J：中间继电器J是保证接触器可靠吸合的元件，它的线圈电压取自电动机端，当电动机端电压低于320V时，中间继电器J不会吸合，限流电阻不接入接触器线圈回路，让接触器可靠地吸合。当电动机端电压高于320V（电动机起动）时，中间继电器J吸合，常闭触点断开，使限流电阻接入接触器线圈回路，不使接触器线圈过流。电气安全分析：抽芯机电源接在有漏电保护功能的DZ15L40/3901 40A开关下，外壳及金属构件均已可靠接地。操作按钮的二次电源是通过变压器隔离的，工作时的操作电压只有0.2239.2=8.6V，最高时为96.15V（直流），且与大地无电位差，非常安全。实际工作情况：经过实验数据分析研究后，对抽芯机按照上面电路图进行