接触器的性能检查及触头维护工作建议

肖翼洋 唐　婷 于向阳 / 海军航空工程学院青岛校区

接触器的性能检查及触头维护工作建议

肖翼洋 唐婷 于向阳 / 海军航空工程学院青岛校区

本文结合一起航空接触器故障，分析了因电磁机构动作不正常而引起的分断故障的危害，给出了接触器性能检查各项目的原理性依据，阐明了在维护工作中进行器件性能检查的必要性。对接触器触头的维护工作进行了梳理，并基于接触压力对接触电阻影响的原理分析，对接触压力的调整提出了合理维护建议。

接触器；性能检查；接触压力；触头维护

1.引言

接触器是用来控制大电流电路通断的电磁控制装置，主要完成系统配电、信号传递、电路隔离及负载切换等功能，是重要的控制节点。但接触器作为一种电气“元件”，其日常维护及定检大修中均存在着不受重视、不够规范的问题，故障统计暴露出接触器等开关器件在现有的维护保障工作中无法得到有效的故障预测与定期更换。本文将以案例加原理的形式，加深维护人员对接触器各检查项目开展的必要性和维护方法的认识。

2.故障案例

某型飞机接触器盒内接触器在正常分断时，因电磁机构动作不到位，动静触头间绝缘介质强度不能有效建立，主触头流过的大电流形成的电弧无法熄灭。高温电弧的长时间作用，导致汇流条温度持续上升，将外部包裹的绝缘层和接线端子的材料熔化（见图1），大量熔化后的绝缘材料蒸汽混合物附着在接触器盒顶部（见图2），接触器盒严重受损。同时，由于电弧长时间燃烧，电弧柱体在接触器主触头表面沿面移动，对接触器触头形成大面积深度烧蚀，接触器严重受损（见图3），并导致接线端子连出的整根电缆烧毁。

3.接触器工作原理

接触器由电磁铁和接触装置组成，如图4所示。电磁铁为吸入式，由线圈、固定铁芯、恢复弹簧及导磁壳体等组成。接触装置则由固定触头、活动触头和缓冲弹簧组成。活动触头与活动铁芯连接在一起，恢复弹簧装在活动铁芯与固定铁芯之间。恢复弹簧的弹力力图向上推开铁芯，使触头分离；线圈通电后电磁铁所产生的电磁力，又力图把活动铁芯吸下，使触头闭合。

线圈通电后，活动铁芯上除了恢复弹簧的弹力作用外，又受到一个方向向下的电磁力的作用，该电磁力随线圈两端的电压升高而增加。当电磁力大于弹簧力时，活动铁芯带动活动触头向下移动，触头随之闭合来接通电路。这个刚刚能使触头闭合的最低电压，叫做接触器的接通电压。降低线圈两端的电压，电磁力减小。当电磁力小于弹簧力时活动铁芯被弹起，触头随之分离，将电路切断。这个刚刚能使触头断开的最高电压，叫做接触器的断开电压。活动触头向下运动时会发生弹跳现象，使触头间反复出现电弧而烧坏甚至烧结触头。为了避免这种现象，接触器一般还装有缓冲弹簧，它的弹力大于恢复弹簧的弹力。

当接触器线圈两端的电压达到接通电压值而使活动铁芯开始移动后，恢复弹簧被压缩，弹簧力增大；同时电磁力也因铁芯间隙减小而增大，而且电磁力的增大比弹簧力的增大得多，所以活动铁芯要继续不断地向下移动，直至两铁芯接触时为止。

4.接触器的性能检查

接触器的性能检查项目及方法列于表1。

表1　接触器性能检查项目及方法

检查接触器时主要参考的技术参数为线圈额定电压、吸合电压、释放电压和触头允许的负载等，表2为故障接触器的技术参数。

表2　MZJ-400A型接触器技术数据

测量故障接触器性能时发现，吸合电压在20V以上，明显高于技术要求，表明接触器内部发生卡滞，活动铁芯运动不畅，分离时间变慢，不能快速建立绝缘气隙，导致分断电流失败。

由于部分机型的部队维护规程未涵盖电气性能检查，即使要求进行电气性能检查并给出检查技术数据的机型，也没有将此要求细化到周期工作和定检工作中，使得基于器件状态的视情维修无法实施。为了有效开展预防性检查和维修工作，应在维护规程中明确性能检查的时机，按照技术要求规范进行，防止用外部检查代替性能检查、用系统性电路检查代替具体器件检查。

5 .触头维护及压力调整

5.1触头维护

在触头接触面上，会产生接触电阻。接触电阻产生的原因有两个：第一，由于接触面的凹凸不平，金属的实际接触面减小了，实际接触面必然小于理论接触面。当电流流过导体时，使电流线在接触面附近发生了严重的收缩现象，即在接触面附近导体有效的导电截面大大缩小，因而造成电阻的增加，这个电阻称为收缩电阻，见图5。电流线收缩使触头实际接触面的电流密度剧增，较大故障电流通过时若形成电弧，容易造成点状烧蚀。烧蚀后的触头表面不平整，又将进一步增加尖端放电几率和局部的电场强度。第二，触头的接触面上覆盖一层导电性能很差的物质，由此而形成的接触电阻称为膜层电阻。膜层电阻的存在，使接触电阻值大大升高，甚至造成触头不通，这种现象叫做触头污染。

图5　收缩电阻的产生

因此应在维护工作中修复接触器触头的烧蚀点；触头有油污、尘垢或严重氧化，应清洁触头接触面。主要应包括以下维护内容：（1）检查动、静触头位置是否对正，如有问题应调节触头弹簧；（2）看触头磨损程度，当磨损至原有厚度的二分之一时，须及时更换；（3）看触头有无开焊脱落，若有应及时更换；（4）看触头烧损程度，触头轻微烧损时，一般不影响使用，但当触头表面因电弧作用而出现烧毛的颗粒时，应及时清除。清理触头时不允许使用砂纸，以免石英砂细颗粒残留在触头表面，应使用细锉刀小心休整，恢复接触面。银及银基合金触头表面在分断电弧时生的黑色氧化膜接触电阻很低，不会造成接触不良现象，因此不必锉修，以免缩短触头寿命；（5）测量相间绝缘电阻，阻值不低于20MΩ；（6）检查辅助触头动作是否灵活；（7）触头行程应符合规定值。发现问题时，应及时修理或更换。

影响接触电阻的因素主要包括：（1）接触形式；（2）接触压力；（3）材料性质；（4）接触表面的加工情况；（5）使用电压；（6）通过的电流强度。在正常使用条件下，接触压力对接触电阻的影响很大，增加接触压力，可以增加接触头的有效接触面积，同时，当接触头的压强超过一定值时，可以使触头的材料产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，增大了金属的接触面，使收缩电阻和膜电阻都减小，接触电阻迅速下降。因此，必须保证有足够的接触压力，维护过程中应对接触器的接触压力进行测量。

5.2接触压力调整

由于铁芯之间的间隙要大于触头之间的间隙，所以当触头接触后，活动铁芯要继续下移，势必压缩缓冲弹簧。缓冲弹簧的弹力，一端作用在活动铁芯上，另一端作用在活动触头上。作用在触头上的弹力，就形成触头的接触压力，这个压力使触头闭合后迅速静止下来，因而电弧大为减小。

当两铁芯接触时，缓冲弹簧被压缩到最大限度，此时触头的接触压力最大，可保证触头接触良好。接触器线圈通电，动静触头闭合过程中，当触头刚刚接触时作用在触头上的压力，称为触头初压力。触头接触后，电磁铁带动连杆和缓冲弹簧继续下移，压紧触头，直到动静电磁铁互相接触为止，这一继续压紧的过程所移动的距离称为超行程。走过超行程后，触头到达完全闭合的状态，此时作用在触头上的压力，称为触头终压力。

进行打磨维护后的触头，在重新装配回接触器时，接触压力会发生变化，应注意调整缓冲弹簧。由于电磁铁的行程等于触头的行程加超行程，打磨后动静触头间的距离变大，触头行程变长，则超行程变小，缓冲弹簧的压缩量减小，这将使作用于触头上的正压力减小，不利于触头的压紧，导致接触电阻增大。

图6　增加垫片调整电磁铁闭合行程

此时应通过增加缓冲弹簧上垫片的厚度（见图6），使缓冲弹簧恢复原来的压缩量，保证动静触头上的压力与打磨之前相同。若触头受到大量腐蚀，超行程减少到原来的一半，就应该更换触头。缓冲弹簧处的垫片不能增加过度，否则触头完全闭合后电磁铁尚不能完全运行到位，将导致吸合不完全，产生振动和噪声。