摘 要：針對(duì)安川功率單元預(yù)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(qū)動(dòng)模塊對(duì)預(yù)充電接觸器進(jìn)行改造修復(fù)，此方案不僅解決了接觸器線圈驅(qū)動(dòng)電路易損壞問(wèn)題，同時(shí)維修時(shí)間也由兩個(gè)多小時(shí)縮減為十分鐘左右，同時(shí)成本也從原來(lái)的兩千多元節(jié)約到兩百余元。

關(guān)鍵詞：UV故障；接觸器；線圈驅(qū)動(dòng)模塊

一、引言

接觸器是港口設(shè)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(yù)充電接觸器是富士SC-N7型的新型接觸器，其獨(dú)特的AC輸入DC激勵(lì)線圈驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，可保證其在橋吊復(fù)雜電網(wǎng)下正常運(yùn)行。但在實(shí)際應(yīng)用中，安川變頻器經(jīng)常報(bào)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(yù)充電接觸器損壞，導(dǎo)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(nèi)部，在平時(shí)的點(diǎn)檢保養(yǎng)中不容易檢測(cè)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(jī)兩個(gè)多小時(shí)左右，這樣大大降低了船時(shí)效率，影響到干線集裝箱船舶的船期。

二、故障分析及解決對(duì)策

通過(guò)對(duì)多個(gè)損壞的接觸器進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)主要故障是接觸器線圈驅(qū)動(dòng)模塊損壞，而線圈及觸點(diǎn)均完好。

是什么原因?qū)е戮€圈驅(qū)動(dòng)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(nèi)部，長(zhǎng)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(qū)動(dòng)模塊完全封固于接觸器內(nèi)部，散熱條件極差。結(jié)合兩方面的原因，接觸器在工作過(guò)程中，線圈驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)常損壞。

由于預(yù)充電接觸器安裝位置處于功率單元內(nèi)部，一旦損壞更換新接觸器，會(huì)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(hù)過(guò)程繁瑣、耗時(shí)較多，往往會(huì)造成作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間中斷。

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

三、接觸器改造實(shí)施

首先將SC-N7接觸器自帶線圈驅(qū)動(dòng)模塊輸入輸出斷開，線圈直接引到A1、A2接線端；二是自行設(shè)計(jì)線圈驅(qū)動(dòng)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(biāo)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(dá)到省電和延長(zhǎng)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(qū)動(dòng)模塊主體電路由高低壓兩組電源供電，通過(guò)繼電器延時(shí)切換實(shí)現(xiàn)接觸器啟動(dòng)和維持兩種狀態(tài)的控制，如圖1所示。

高壓模塊對(duì)AC220V直接進(jìn)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(guān)電源，作為線圈維持電壓。高壓與低壓之間用繼電器K1進(jìn)行延時(shí)切換，D1、D2對(duì)高壓進(jìn)行隔離，同時(shí)適當(dāng)降壓。

另外，考慮到接觸器線圈直流電阻僅160歐姆，其啟動(dòng)電流高達(dá)1.2A以上，若長(zhǎng)時(shí)間處于啟動(dòng)狀態(tài)極易造成線圈燒毀，為此增加了啟動(dòng)保護(hù)電路，如電路圖1中的溫度檢測(cè)與控制開關(guān)，當(dāng)電路長(zhǎng)時(shí)間處于高壓輸出時(shí)，溫控開關(guān)動(dòng)作，K2繼電器常閉觸點(diǎn)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(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)和接觸器線圈續(xù)流保護(hù)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(jìn)行安裝實(shí)測(cè)，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，在橋吊復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下，接觸器運(yùn)行穩(wěn)定，外置線圈驅(qū)動(dòng)電路模塊損壞率極低，其耐久性和可靠性得到認(rèn)可。另外，外置線圈驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)模塊外置以后，解決同樣的故障原先需要更換整個(gè)接觸器，而改造后只需更換一個(gè)線圈驅(qū)動(dòng)模塊即可，維修時(shí)間也從兩個(gè)多小時(shí)縮短為幾分鐘。此項(xiàng)改造在成本控制方面也具有較大的優(yōu)勢(shì)，原本更換一個(gè)新接觸器需要兩千元左右，而改造修復(fù)接觸器成本僅百余元。

據(jù)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)暫無(wú)此類接觸器的國(guó)產(chǎn)替代產(chǎn)品，通過(guò)自主設(shè)計(jì)制作的外置線圈驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)安川功率單元的預(yù)充電接觸器SC-N進(jìn)行改造，既降低了維修成本、也縮短了維修時(shí)間，大大提高了船時(shí)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 常傳忠.交流接觸器與直流接觸器的異同及代換使用.濟(jì)寧師范專科學(xué)校學(xué)報(bào).2007年3月

[2] 宋濤，朱未平，郭學(xué)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(jī)公司.富士SC-N系列接觸器產(chǎn)品說(shuō)明書

作者簡(jiǎn)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(shù)學(xué)院，中級(jí)，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用.