接触器动作性能的测试
来源：发布时间:2015-07-21 14:30:17
一、概述
在接触器动作性能测试中, 对环境温度设定 了- 5 e 和+ 40 e 两个极限状态, 接触器的吸合和释放电压极限值均要在此状态下进行检测。由于 环境和检测条件的限制, 在常规试验时往往采用 等效试验方法在常温条件下进行该项目试验。而使用这种方法, 特别是检测吸合电压时, 经常会忽 略温度对铁心磁感应强度的影响, 使测试数据出 现误差, 进而影响产品的实际运行。本文拟通过 一系列的试验数据说明这一现象。二、测试依据及方法
根据 GB/ T 14048. 1- 935低压开关设备和控 制设备 总则67. 2. 1. 2, 接触器在环境温度- 5~+ 40 e 范围内, 在控制电源电压为额定值的 85%~ 110% 范围内均应能可靠吸合。其试验方法从 8. 2. 3. 2. 4 中 b 可知: 除非另有规定, 测试吸合动 作电压值一般在最高 环境温度下试 品热态时进 行, 测定释放动作电压一般在最低环境温度下试 品冷态时进行。验证吸合动作上限应在最高环境 温度热态和最低环境温度冷态两种情况下试验。 以上测定也可采用经验证实等效的其他方法。由于动作线圈在热态情况下阻值较冷态情况 下大, 而且其值随环境温度升高亦增大, 致使线圈 电流减小, 吸力减弱。因此试验场所的环境温度 及线圈本身的温度状 态对检测结果 均有很大影 响。然而每个接触器在作常规试验时, 动作性能 测试均要按上面引述的标准的规定进行, 显然是 较困难而且是不经济的, 所以通常在常温下用等 效方法模拟热态试验条件进行测试。通常采用的 方法有:
( 1) 降低 线圈控 制电 压 U s 至标 准规 定的 85% Us 以下某一适当电压值时, 进行动作性能测 试。具体方法是将若干台接触器按标准规定的方 法在- 5 e 和+ 40 e 下进行动作性能测试, 将合格 品在常温 T ( 接触器线圈为冷态) 情况下再测其动作性能, 并找到它的吸合电压和释放电压的极 限值, 该电压值就可作为今后接触器常规检验项 目中检测吸合电压或释放电压的参照值。凡符合 该值的均为合格; 反之, 不合格。但该方法在环境 温度 发生变化时, 无法对参 照值进行及时修正。 当环境温度低于 T 时, 线圈的阻值相应减小, 电 流增大, 客观上改善了吸合条件, 有可能将吸合不 良的判定合格; 当环境温度高于 T 时, 线圈的阻 值相应增大, 电流减小, 客观上使吸合条件变得更 苛刻, 有可能将吸合良好的判定不合格, 所以该方 法有一定的局限性。
( 2) 在线圈控制回路中串联一温度补偿电阻 后, 测其在 85% Us 时能否正常吸合。
该方法根据不同环境温度先计算温度补偿电 阻 R吸 和 R 放, 再进行动作性能测试, 检测电路见 图 1。
¹ 从一批接触器中抽出 10 只试样, 测得线圈 平均冷态电阻为 406. 18, 此时环境温度为 12 e , 将试样通电吸合至热平衡后, 测得线圈在环境温 度下热态电阻平均值为 531. 38。
º 计算线圈 0 e 时的阻值:
R t = R 0( 1+ AT )
式中 R t ) ) ) T e 时阻值, 8
R 0 ) ) ) 0 e 时阻值, 8
T ) ) ) 温度( T = 12 e )
A) ) ) 温度系数( 取 0. 0043) R 12= 406. 1( 8 )
R 0= R 12/ ( 1+ AT ) = 386. 2( 8)
» 计算环境温度为 12 e 时线圈通电吸合至热平衡后的温升 $T :
T = 87. 4( e )
$T = 75. 4( bC)
¼计算 环境 温度 升至 40 e 时 的热 态 电阻R 热:
T = 115. 4 e
R 热 = R 0( 1 + AT ) = 577. 8( 8 )
½ 计算吸合等效电阻 R 吸 : R 吸 = 171. 7 ( 8 )
¾推导出吸合 等效电阻 R 吸 与 环境温度 T 的关系:
R 吸 = 191. 6- 1. 66T
¿ 计算线圈- 5 e 时的阻值:
R - 5b= R 0( 1+ AT ) = 377. 9( 8 )
À推导出释放 等效电阻 R 放 与 环境温度 T 的关系:
R 放 = 1. 66T - 8. 3( 8 )
R放 是一个并联电阻, 由此可得:
R线圈 = 386. 2- 1. 66T
通过上述公式可方便地计算出环境温度下等效电阻 R 吸 和 R 放 的值, 以便及时修正试验参数。
三、温度对磁性材料的影响
磁性材料的磁性随温度升高而降低, 当温度超过某一定值时即引起磁性消失。磁化强度与温 度的关系见图 2。
图 2 磁化强度与温度的关系
图中居里温度就是指磁性材料的磁化强度降低到零时所对应的温度。虽然在常温到 130 e 范 围内磁性材料的磁化强 度 M 变化可能不显著, 但我们还是通过一组实验来研究这时温度对 M 的影响程度。由于这种影响主要是关系到铁心能否正常吸合, 所以仅对吸合 电压极限值作分析。 下面列 出了多组实 验数据 中的 一组情况 ( 见表 1) 。
从表 1 可见, 在室温 12 e 下测得的吸合电压 极限值 U 与实际环境温度为 40 e 情况下测得的 吸合电压极限值 U 存在 2% ~ 3% 的差异, 而且 还有 3 只接触器不合格。分析原因可认为, 导致 这种偏差的原因可能是图 2 描述的现象在实际问 题中的表现。因此, 当线圈设计裕度不大时, 温度 对磁感应强度的影响还是不可忽视的, 而且这种 影响在接触器的实际运行中也有反映。
通过用户质量跟踪, 发现在某些电压波动较大, 夏季炎热地区, 时常有接触器线圈发热损坏的 情况出现, 起初以为是夏季用电紧张, 电网电压偏 低, 线圈若长时间在低电压下吸合不良, 会导致线 圈温升提高而损坏。但结合上述分析结果, 我们 又对线圈圈数和线径作了一系列调整, 使线圈设 计裕度得到提高, 并在原事故多发地区进行用户 跟踪, 结果情况明显好转。当然引起接触器线圈 损坏的因素很多, 这里不再赘述。
针对温度对磁性材料的影响, 一方面要适度增大线圈设计裕度, 另一方面应将线圈吸合电压 极限值由 85% U s 下调至( 82% ~ 83% ) U s。
西安维思自动化工程有限公司生产的接触器动作特性试验台，严格按照标准规定的接触器动作特性试验方法设计制造，可完全满足用户接触器动作特性试验需求。
维思自动化http://www.weisiauto.com/专业研发电寿命试验设备、机械寿命试验设备、温升试验设备，欢迎咨询。
从表 1 可见, 在室温 12 e 下测得的吸合电压 极限值 U 与实际环境温度为 40 e 情况下测得的 吸合电压极限值 U 存在 2% ~ 3% 的差异, 而且 还有 3 只接触器不合格。分析原因可认为, 导致 这种偏差的原因可能是图 2 描述的现象在实际问 题中的表现。因此, 当线圈设计裕度不大时, 温度 对磁感应强度的影响还是不可忽视的, 而且这种 影响在接触器的实际运行中也有反映。
通过用户质量跟踪, 发现在某些电压波动较大, 夏季炎热地区, 时常有接触器线圈发热损坏的 情况出现, 起初以为是夏季用电紧张, 电网电压偏 低, 线圈若长时间在低电压下吸合不良, 会导致线 圈温升提高而损坏。但结合上述分析结果, 我们 又对线圈圈数和线径作了一系列调整, 使线圈设 计裕度得到提高, 并在原事故多发地区进行用户 跟踪, 结果情况明显好转。当然引起接触器线圈 损坏的因素很多, 这里不再赘述。
针对温度对磁性材料的影响, 一方面要适度增大线圈设计裕度, 另一方面应将线圈吸合电压 极限值由 85% U s 下调至( 82% ~ 83% ) U s。
四、结语
从 上 述 的 一 系 列 试 验 及 分 析, 再回 顾 GB14048. 45低压开关设备低压机电式接触器和电动机起动器67. 2. 1. 2 中有关接触器动作范围的规定, 可知该标准对释放电压极限值明确提出可用在正常室温下获得的数据换算求得, 而闭 合电压极限值则未说明是否可换算。虽然对吸合 电压极限值换算的影响因素是很复杂的, 但只要进行精确的实验, 对常规试验的动作性能测试, 用 模拟测试替代实际测试还是可行的, 而且对企业 的规模生产也是有益的。西安维思自动化工程有限公司生产的接触器动作特性试验台，严格按照标准规定的接触器动作特性试验方法设计制造，可完全满足用户接触器动作特性试验需求。
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