李國強，陳宇江，代茂江

(貴州振華電器群英電器有限公司，貴州貴陽，550018)

1 引言

近年來，隨著我國電磁接觸器行業(yè)向高壽命、高可靠性的方向發(fā)展，接觸器的滅弧性能提升也在隨之不斷的改進(jìn)，出現(xiàn)很多的滅弧方式，如氣隙滅弧、磁吹滅弧、充氣滅弧、柵隔滅弧、真空滅弧等，本文根據(jù)接觸器的工作特性結(jié)合半導(dǎo)體電子器件特性，提出一種旁路消弧電路，使接觸器觸頭在閉合、斷開過程不會產(chǎn)生電弧，以供大家參考。

2 消弧旁路電路構(gòu)思

電磁接觸器在閉合和釋放時都存在一個時間參數(shù)即閉合時間和釋放時間，閉合時間指接觸器線圈加電開始直至接觸器觸點閉合所需的時間；釋放時間指接觸器線圈斷電開始直至接觸器觸點斷開所需的時間。

電子半導(dǎo)體器件導(dǎo)通響應(yīng)時間迅速，當(dāng)接觸器電磁線圈和電子半導(dǎo)體器件同時供電，電磁接觸器線圈在上電瞬間觸點還未閉合，電子半導(dǎo)體器件已導(dǎo)通，使觸點短路提前閉合，隨后觸點閉合，電子半導(dǎo)體器件斷開；同樣當(dāng)電磁接觸器線圈在斷電瞬間觸點還未斷開，電子半導(dǎo)體器件已導(dǎo)通，使觸點提前短路直至接觸器觸點完全分離斷開后，電子半導(dǎo)體器件才斷開，使接觸器觸頭在閉合、斷開時無電弧產(chǎn)生。

3 消弧旁路電路的應(yīng)用

3.1 消弧旁路電路應(yīng)用機理

消弧旁路電路與電磁接觸器配套使用為接觸器配套零部件，可以裝配在接觸器內(nèi)部，如圖1所示(件1為接觸器本體、件2為滅弧旁路)，亦可外置在接觸器外部。

圖1 消弧旁路內(nèi)置電磁接觸器示意圖

消弧旁路可以分為3個部分，分別由消弧旁路控制輸入端、隔離端、消弧旁路輸出端三部分組成，如圖2所示。其中件1為接觸器電磁線圈，件2為消弧旁路輸入端，件3為消弧旁路隔離端，件4為接觸器消弧旁路輸出端，件5為接觸器觸點。消弧旁路控制輸入端并聯(lián)連接在接觸器的線圈兩端；消弧旁路輸出端并聯(lián)連接在接觸器的負(fù)載觸點兩端；隔離端用于隔離接觸器的線圈與負(fù)載觸點。

圖2 消弧旁路示意圖

消弧旁路控制輸入端在接觸器的線圈上電和斷電時產(chǎn)生短時脈沖，通過隔離端將消弧旁路控制輸入端產(chǎn)生的短時脈沖傳遞至消弧旁路輸出端，消弧旁路輸出端瞬時短路負(fù)載觸點。接觸器的負(fù)載觸點在閉合和斷開瞬間，消弧旁路輸出端將負(fù)載觸點進(jìn)行短時導(dǎo)通，使負(fù)載觸點在閉合和斷開瞬間觸點間的電壓被拉低，起到抑制電弧和消弧作用。

接觸器觸點閉合過程，如圖3所示，線圈在上電瞬間，并聯(lián)連接的消弧旁路輸入端產(chǎn)生短時脈沖1，通過隔離端將短時脈沖傳遞至消弧旁路輸出端，接觸器負(fù)載觸點被消弧旁路輸出端短時短接(短時脈沖1)，接觸器負(fù)載觸點閉合波形下降沿2正好落在導(dǎo)通短時脈沖1時間脈寬內(nèi)，接觸器負(fù)載觸點在閉合時，觸點間電壓已經(jīng)被拉低，觸點閉合時無電弧產(chǎn)生。

圖3 觸點閉合與消弧旁路觸發(fā)波形示意圖

接觸器觸點斷開過程，如圖4所示，線圈在斷電瞬間，并聯(lián)連接的消弧旁路輸入端產(chǎn)生短時脈沖1，通過隔離端將短時脈沖傳遞至消弧旁路輸出端，接觸器負(fù)載觸點被消弧旁路輸出端短時短接(短時脈沖1)，接觸器負(fù)載觸點斷開波形上升沿2正好落在導(dǎo)通短時脈沖1時間脈寬內(nèi)，接觸器負(fù)載觸點在斷開時，觸點間電壓已經(jīng)被拉低，觸點斷開時無電弧產(chǎn)生。

圖4 觸點斷開與消弧旁路觸發(fā)波形示意圖

3.2 消弧旁路電路設(shè)計

消弧旁路電路如圖5所示。其中，1為接觸器，2為消弧旁路。消弧旁路輸入端4并聯(lián)連接線圈3(coil)兩端，消弧旁路輸入端由緩沖電路組成，接觸器線圈在上電時緩沖電路產(chǎn)生瞬時脈沖，接觸器線圈斷電時，線圈與緩沖電路共同作用產(chǎn)生瞬時脈沖；瞬時旁路隔離端5由光耦U1組成將接觸器控制端線圈電源與負(fù)載觸點輸出端電源進(jìn)行隔離，并感應(yīng)傳遞短時脈沖；消弧旁路輸出端6并聯(lián)連接在接觸器負(fù)載觸點7(K)，由延時電路、功率器件Q3、限流電阻R、二極管D2以及電容C2組成，消弧旁路輸出端通過延時處理將短時脈沖傳遞使功率器件Q3瞬時導(dǎo)通，短接接觸器負(fù)載觸點7(K)，使接觸器負(fù)載觸點在閉合和斷開時，觸點間電位差相等起到了抑制滅弧的作用，達(dá)到提高接觸器使用壽命目的。

圖5 消弧旁路電路示意圖

3.3 消弧旁路電路與接觸器匹配情況測試

消弧旁路電路與某型號接觸器匹配測試，將消弧旁路的輸入端、輸出端分別并聯(lián)在接觸器的線圈輸入端和接觸器觸點輸出端，然后通過雙通道示波器對接觸器觸點輸出以及消弧旁路輸出端進(jìn)行監(jiān)測，測試狀態(tài)分為接觸器閉合狀態(tài)瞬間、接觸器斷開狀態(tài)瞬間以及接觸器閉合、斷開運行狀態(tài)。

以下為3種狀態(tài)測試捕捉波形圖。圖6接觸閉合瞬間測試波形、圖7接觸器斷開瞬間測試波形、圖8接觸器閉合、斷開運行測試波形。

圖6 接觸閉合瞬間測試波形

圖7 接觸器斷開瞬間測試波形圖

圖8 接觸器閉合、斷開運行測試波形

通過消弧旁路電路與某型號接觸器匹配測試，接觸器觸點閉合瞬間的下降沿以及分?jǐn)嗨查g的上升沿均包絡(luò)在消弧旁路產(chǎn)生的短時脈沖內(nèi)。

3.4 產(chǎn)品壽命試驗驗證

將某型號接觸器270Vd.c.、100A(阻性)產(chǎn)品，并聯(lián)連接消弧旁路進(jìn)行電壽命驗證，電壽命驗證試驗條件如下表1所示。

表1 電壽命驗證試驗條件

接觸器產(chǎn)品在裝配前觀察了觸點狀況，然后將接觸器裝配完后，在接觸器線圈引出端并聯(lián)連接消弧旁路控制輸入端，接觸器觸點輸出端并聯(lián)連接消弧旁路輸出端，然后按表1試驗條件進(jìn)行電壽命試驗，產(chǎn)品經(jīng)10000次壽命試驗后，將接觸器接觸室部分拆開檢查產(chǎn)品觸點狀況，并與試驗前產(chǎn)品觸點狀況進(jìn)行對比，觸點無燒損與壽命試驗前觸點狀況一致。

通過壽命試驗驗證，消弧旁路應(yīng)用在接觸器上可以對接觸器觸點閉合、分?jǐn)嗥鸬诫娀∫种坪拖∽饔谩?/p>

4 結(jié)語

本文針對接觸器電壽命提升，提出了一種消弧旁路電路并聯(lián)應(yīng)用在接觸器上，對接觸器觸點閉合、分?jǐn)嗥鸬诫娀∫种坪拖∽饔?，解決電弧對觸點燒損，提高接觸器電壽命。通過某型號直流接觸器與消弧旁路匹配測試以及壽命試驗，驗證該旁路應(yīng)用的可行性，為接觸器滅弧設(shè)計、壽命提升提供了另一種解決途徑可供參考和借鑒。