一种电磁接触器主触头断开压降失效分析及对策

张淑红

（西安开天铁路电气股份有限公司，西安 710065）

一种电磁接触器主触头断开压降失效分析及对策

张淑红

（西安开天铁路电气股份有限公司，西安 710065）

一种电磁接触器在进行可靠性试验时出现主触头断开压降失效问题，对失效问题进行了原因分析，并提出了失效解决对策，通过对对策实施取得了良好效果。

电磁接触器可靠性试验失效率断开压降释放值电磁间隙

引言

根据铁道部运输局《关于对大修机车继电器和接触器可靠性指标调研的通知》，部分车型继电器和接触器应通过可靠性试验的规定，试验应符合《机车车辆继电器和接触器可靠性试验通则》（TB/T3219-2010）的要求。现对一种电磁接触器在进行可靠性试验。

试验按可靠性定级试验，失效率等级定为亚五级（λmax=3×10-5/次）。

允许失效数Ac=1时，根据选定的失效率等级和 Ac值，查《机车车辆继电器和接触器可靠性试验通则》（TB/T3219-2010）表2可知：截尾时间（总试验次数）Tc=1.3× 106次。每个接触器的试验截止时间 tz=105次。n=Tc/tz+Ac=14台。

试验过程中，编号为 1303312试品在动作 57325、62529次主触头断开压降各失效一次；编号为1303305试品在动作76301次主触头断开压降各失效一次。

依据GB/T3219第5.3.2.b），检测线路对试品的所有触头进行检测，在试品每次循环的“分断”期的40%时间内，监测触头分断时触点间的电压。触头分断时触点间的电压Ur低于触头回路电源电压Ue的90%，即认为该试品失效。

1原因分析

一般接触器主触头断开压降失效的原因有以下两种：

（1）机械可动部分被卡阻。该接触器结构复杂，触头结构采用双断口杠杆式，动连杆一端通过挡圈、触头压力弹簧与动触头连接，另一端通过销轴与衔铁连接，线圈得电后产生电磁力，衔铁在电磁力克服反力弹簧力的作用下水平运动靠近铁芯，从而带动动连杆沿导轨方向运动，进而动触头克服触头压力弹簧力向上运动靠近静触头，接触器闭合；线圈失电后各运动件逆方向运动，接触器断开，整个运动过程中衔铁运动方向与动触头动作方向正交，2组回路。考虑可能存在机械性故障，进而对试品进行拆解，可动部分逐个分析，经仔细查找未发现异常。

（2）释放值值太低。对比试验前、后试品动作值，见1表，发现释放值一致性较差，且部分值偏低。按《机车车辆用直流接触器》（TB/T2767-2010）第7.2.5，接触器的释放和完全断开的电压不应小于额定控制电压的5%，为保证接触器不出现断电不释放或缓放现象，推荐释放电压的最小值不小于额定控制电源电压的10%。

表1

通过以上分析，释放值太低是造成该接触器主触头断开压降失效的主要原因。

2　改进措施

一般接触器释放值太低的原因有以下六种：

（1）触点弹簧压力过小。

（2）触点熔焊。

（3）机械可动部分被卡阻，转轴生锈或歪斜。

（4）反力弹簧损坏。

（5）铁芯极面有油污、尘埃黏着。

（6）铁芯寿命终了，因去磁气隙消失，剩磁增大，使铁芯不释放。

（7）电磁间隙太小。

对于第（1）种，触头终压力Fz=0.1～0.25Ie，

其中：Ie—触头通过的额定工作电流（A）对于短时工作制的接触器，Fz=0.1Ie，又该接触器触头通过的额定工作电流为40A，因此该接触器的终压力为0.1×40=4N。经对14台试品触头终压力检测，均大于4N。拆解分析排除（2）～（5）种发生的可能性，该批可靠性试验接触器为新出厂产品不存在铁芯寿命终了可能。排除（1）～（6）种，考虑第（7）种增大电磁间隙。经计算要使释放值增大至14V，电磁间隙需为0.63mm，取0.7mm。如图1所示。

图1

图2

图3

方案一：衔铁端面角度应为80°，如图2所示。（原设计为90°）

方案二：隔磁片厚度增加（0.7-0.4=）0.3mmm，如图 3所示。（原设计电磁间隙为0.4mm）。

方案三：增大反力弹簧力值。

将试品 1303301的反力弹簧长度从 18mm拉伸至19.5mm，装入4台试品，检测动作值。

表2

试品1303301反力弹簧拉伸至释放值为15V以上，检测反力弹簧力值。

表3

经试装要使释放值增大至15V以上，需将调整反力弹簧F1从2.4N调整为3.3N，F2从4N调整为5.5N。

3摸底试验

按分析的三种增大接触器电磁间隙，提高释放值的方案，对 5台接触器分3组，每组仅更换改进件，即第1组仅更换衔铁，第二组仅增加隔磁片，第三组仅更换弹簧，其余零件保持不变，进行动作值对比试验。又考虑增大接触器电磁间隙后可能会影响吸合值，结合《机车车辆用直流接触器》（TB/T2767-2010）第7.2.2.3要求：

（1）环境温度70℃，控制电压调至DC110V，持续2h，接触器吸合电压≤77V且释放电压≥11V。

（2）环境温度70℃，控制电压调至DC126.5V，持续2h，接触器吸合电压≤88V且释放电压≥11V。

三种增大接触器电磁间隙，提高释放值的方案再进行高温摸底试验。

方案一：衔铁端面角度应为80°。

高温（70℃）通DC126.5V电压　试验结果试品编号释放值（V）常温（20℃）　高温（70℃）通DC110V电压吸合值（V）释放值（V）吸合值（V）释放值（V）14050101 　61.0　18.8　79.0　19.1　79.8　20.0　不合格14050102 　51.7　15.0　62.7　15.2　62.6　12.6　合格14050103 　56.8　14.5　71.1　16.1　70.6　14.7　合格14050104 　59.5　20.5　74.8　15.3　74.9　14.7　合格14050105 　54.8　16.9　64.6　20.2　65.7　22.9　合格吸合值（V）

方案二：隔磁片厚度增加（0.7-0.4=）0.3mmm。

表5

方案三：增大反力弹簧力值。

表6

经以上试验结果分析，方案一的试品有一台接触器高温试验失效，方案二的试品有两台接触器高温试验失效，方案三的试品全部合格。经采取方案三对该接触器重新进行可靠性试验，结果符合《机车车辆继电器和接触器可靠性试验通则》（TB/T3219-2010）的要求。

4结语

通过对一种电磁接触器主触头断开压降失效分析，找出影响存在的问题，提出了相应的整改措施，通过摸底试验，最终找到可靠的解决办法，并通过整改，有效排除了失效问题，提高了接触器质量，确保了接触器运用安全，同时也为其他接触器主触头断开压降失效原因分析查找及预防提供借鉴。

［1］周茂祥.低压电器设计手册.机械工业出版社［K］.1992年10月北京第1版.

［2］成大先.机械设计手册.化学工业出版社［K］.1969年6月第1版.

［3］张英会，刘辉航，王德成.弹簧设计手册.机械工业出版社［K］. 2008年8月第2版.

［4］TB/T 3219-2010，机车车辆继电器和接触器可靠性试验规则［S］.

［5］TB/T 2767-2010，机车车辆用直流接触器［S］.

Failure Analysis and Countermeasures for the Failure of the Main Contact of Electromagnetic Contactor

ZHANG Shuhong
（Xi'an Kaitian Railway Electrical Limited by Share Ltd，Xi'an 710065）

In reliability test an electromagnetic contactor disconnect the pressure dropped in the main contact.The paper analyzed the reason of the failure problems，and put forward the countermeasures of failure.Based on the strategy implementation good effect has obtained.

electromagnetic contactor；reliability test；failure rate；disconnect the pressure drop；release value；electromagnetic gap