PLC系统在小容量直动式交流接触器电寿命试验中的应用

1 引言

　　16A及以下小容量直动式交流接触器，无专门磁吹灭弧装置，故其抗熔焊性能显尤为重要。研制小容量直动式交流接触器用新型AgNi基触头材料过程中，考核所研制新型触头材料抗熔焊性能，将PLC应用于直动式交流接触器电寿命试验中，结合所研制触头材料特殊性，充分考虑了可能出现失效形式，巧妙利用PLC定时控制、计数控制及监控功能，取了良好试验效果。

2 控制要求及试验方案设计

　　试验要求对4台装有新型触头材料3TB交流接触器进行AC-4类电寿命试验，该接触器额定电流为16A，额定电压为660V，试验操作频率为300次/h，通电时间为60ms，考虑到试验设备安全，要求实现短路保护和熔焊保护。试验主电路如图1所示。

图1 试验主电路

　　通常情况下，接触器触头发生熔焊时，其辅助常开触点闭合，PLC对其闭合时间线监测，可判断触头是否已发生熔焊。但考虑到所研制触头材料特殊性，有可能触头开断过程中，触头材料润湿性不够，液态银触头表面铺展不足而形成微观尖峰，使发生熔焊时触头间距离不够紧密，使接触器辅助常开触点不能闭合，而辅助常闭触点也未能闭合。这一事实表明，靠监测辅助常开触点闭合时间来判断是否发生熔焊是不可靠，应该监测其辅助常闭触点状态，即常闭触点分断时间超过一定数值，就认为熔焊发生。显然，以此为判据要比靠监测常开触点状态为判据准确可靠。

　　本试验采用日本三菱公司F1-20MR型PLC，它配有F1-20P型简易编程器。试验要求用PLC控制待试接触器线圈通电时间，故PLC输出端外接交流接触器以增强驱动能力。PLC外部连接图如图2所示。

图2 PLC外部连接图

　　X401～X404──四台待测接触器辅助常闭触点，作为发生熔焊的判据　X407──计数器复位脉冲　Y431～Y434──四台待测接触器线圈回路开关，控制接触器闭合与开断　Y437──发生熔焊后输出信号，控制主电路通断 COM──公共端

3 程序框图

　　程序框图如图3所示。

图3 程序框图

4 时序图及梯形图

4.1 时序图

　　时序图如图4所示。

图4 时序图

4.2 梯形图

　　(1)主控部分 这部分实现对四台样品通电时间顺序控制以及必要时输出熔焊信号。主控部分梯形图如图5所示，图中T550和T650～T657实现如图4所示有关时间段，M300～M302用来实现计时信号保持和清除，Y431～Y434分别用来控制四台样品通断，M305和Y437实现熔焊信号输出。

图5 主控部分梯形图

　　(2)熔焊保护部分 这部分对四台样品辅助常闭触点X401～X404线监测，将产生熔焊信号分别输出到M311～M314，将这四个信号相或后输出到M304，样品发生熔焊并将其剔除出试验后，重新投入运行，将该信号转换后输出到M305，将其作为最终熔焊信号。这部分梯形图如图6所示，图中T451～T454对触头闭合时间计时，定时时间设为200ms,留有充分裕度。M321～M324起中间继电器作用。

图6 熔焊保护部分梯形图

　　(3)计数部分 这部分对样品电寿命进行计数，避免重复，仅对第一台样品接通信号Y431进行计数，采用两个自清零计数器C460和C461构成计数值达40000计数器，X407为计数器复位脉冲。计数部分梯形图如图7所示。

图7 计数部分梯形图

5 结束语

　　试验过程中，其中一台样品试验次数达到约3000次时发生熔焊，PLC立即动作，发出信号断开主电路，有效保护了试验设备；另一台样品试验次数达到8917次时，发生相间短路，电流继电器准确动作，输出短路信号断开主电路。另有一台样品试验次数达到5475次时发生熔焊，主电路迅速断开，观察该样品触头，发现正如试验初预计那样，触头虽熔焊，但辅助常开触点及常闭触电均未闭合，这表明本试验设计是比较完备。