交流接触器在广播发射机中的应用

张正远

（作者单位：国家广播电视总局726台）

接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器，它是一种自动化的控制电器，主要用于频繁接通或者分断的交、直流电路，具有控制容量大，可以远距离操作，配合继电器可以实现定时操作、联锁控制、各种定量控制和失压和欠压保护，广泛应用于自动控制电路，是自动控制系统中的重要元器件之一。在电工学上，因为可以快速切断交流与直流主回路和可以频繁地接通与大电流控制电路的装置，所以，经常运用于电动机做为控制对象，也可用于控制工厂设备、电热器、工作母机和各种电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且具有低电压释放保护作用。简单来说，接触器的工作原理就是通过控制接在控制电路的辅助触点的通断来控制接在主电路的主触点的通断，以达到控制电路要求，国家广播电视总局726台机房的DX200中波广播发射机整流机柜里使用的主要是电磁式交流接触器（经过技术改造，现在使用的是真空式交流接触器），以及部分小型直流继电器。

1 接触器在应用中的工作原理简介

DX200中波广播发射机是美国哈里斯公司生产的全固态中波发射机，它的供电由单独的一个机柜提供，此机柜即整流机柜，整流机柜的输入电源由主变压器次级提供，电压为205VAC，而整个发射机所需要的各个电压等级的电源均需要从整流机柜输出，有些电源需要在发射机未启动时就处于正常供电状态，而另外一些电源需要在发射机启动高功率的瞬间才开始接通供电，实现这种供电的方法就是安装各种等级的继电器和交流接触器，这些继电器和交流接触器全部安装在整流机柜内，下面就从继电器和交流接触器的吸合条件入手，简要分析其控制原理，进而理清整流机柜内各个元器件的作用。

1.1 驱动级电源通路中交流接触器的应用

在DX200发射机的驱动级供电系统中，主要使用K1和K2两个交流接触器（见图1），这两个交流接触器为驱动放大级接通电源通路，以下简要分析驱动级供电回路的原理以及交流接触器在电路中所起的作用。

图1 驱动级电源通路图

在图1中的K3为光耦继电器，它不属于交流接触器的范畴，光耦继电器也称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换，它是以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器。在图1中当电源控制板上的电源允许信号（PS ENABLE_L）为低电平时，场效应管Q3的基极获得高电平而导通，+12 V电源通过R30、R31、K3，从而使场效应管Q3获得低电位，光耦继电器K3的光电二极管导通发光，光耦继电器K3的接点接通，使联锁电压正常，此时联锁继电器K6具备了吸合条件，于是吸合，K6的1、3端接通，在端子TB3-1输出125VAC正常的情况下，交流接触器K1线包得电，其主触头吸合。从图1中不难看出，交流接触器K2的线包电源由交流接触器K1的主触头供电线路直接提供，即205VAC，所以，K1吸合后K2的线包随即得电，其主触头随之吸合，前端电源205VAC送至交流变压器T2的初级（为星形接法），T2的次级（为三角形接法）立即输出约为100VAC的电压，经过由CR2、CR3、CR4组成的整流组件整流，输出125VDC的直流电源，提供给驱动放大级使用。

驱动级电源供电回路中使用到的交流接触器主要就是K1和K2，它们在这个供电回路中起到关键性作用，不仅为驱动放大级供电回路的接通创造条件，而且通过它们使电源控制板能够监测和控制驱动级的工作情况以及供电状况，为值班人员准确判断发射机故障提供了便利条件。

1.2 冷却系统中交流接触器的应用

在DX200中波广播发射机中，还有另外一个供电回路使用了交流接触器，这个回路给发射机的冷却风机提供电源，它使用到的交流接触器为K5，如图2所示。K5线包电源是125VAC，这个125VAC由哪里提供在下节会专门讲到，在这里只分析K5所属供电回路的情况，当K5线包得电后，交流接触器K5的主触点吸合，发射机冷却风机电源3相380VAC通过K5送至发射机各个冷却风机。K5还有一对辅接点K5（2-4），它为驱动电源回路的交流接触器K2（见图1）提供状态指示，因为K5的线包电源回路要经过K2的辅接点3、2（见图3），所以，当K5（2-4）没吸合表示K5线包没得电，也就表示K2没有吸合。K5（2-4）把K2是否吸合的状态信号送到电源控制板上J3的5、6号端子，由电源控制板送出是否正常的信号到面板指示灯。

图2 K5供电简图

在交流接触器K5之前还接有相序监测器K7（见图2），K7并不属于交流接触器，而是一个继电器，它的主要作用是监测风机电源。相序指的是三相交流电压的排列顺序，交流电力系统中有三根导线，分为ABC三相，正常情况下三相电压、电流对称，相位相差120°，在系统发生故障时ABC三相不再对称，此时就需要相序监测器来做出相序监测或缺相保护。当相序正确时，相序监测器动作获得输出，当相序不正确时或交流回路任一相缺相时，相序监测器闭锁，为发射机面板指示灯送出一个风机电源故障信号。在本回路中L1、L2、L3分别接至相序接触器K7的1、3、5号端子（见图2），相序监测器K7的8、9号端子接至电源控制板上的J3的3、4号端子，为面板指示灯提供3相380VAC风机电源状态信号，用以监测风机电源的状态。

上述主要介绍交流接触器K5在本发射机中的应用，它的作用非常重要，因为冷却系统是广播发射机的重要组成部分，在发射机运行过程中会散发出大量的热量，需要通过大功率风机进行吹风冷却，交流接触器K5在这个系统中起到了桥梁作用。

1.3 DX200发射机中使用的交流接触器控制原理分析

在上两节主要介绍了交流接触器K1、K2、K5在发射机中的应用，这三个交流接触器除互相控制外，还受到其他小型继电器的控制，下面简要介绍这些交流接触器的控制原理以及K1和K5线包的供电。

由上两节可知，交流接触器K1和K5的线包电压都是125VAC，它是由交流变压器T3的次级提供，而T3的初级电压为205VAC主电源（见图3），所以，交流接触器K1和K5线包得电的条件是T3要有电并且正常工作，除此之外，K5的线包电源还经过K2的辅接点3、2，即K2辅接点3、2通过的是125VAC电源，而由前节可知，K2主接点通过的电压是205VAC，所以K2的辅接点和主接点通过的电流是不相同的。另外，联锁继电器K6、光耦继电器K3虽然没有直接控制K5，但K2的辅接点控制K5，相当于K1吸合后，K2才能吸合，继而K5吸合，而K1又受到K6和K3的控制（见图3），所以，K5也间接受K6和K3的控制。

图3 接触器控制原理图

总结各个交流接触器和继电器的控制原理可以发现，DX200发射机在待机状态（各个保护钥匙到位，通地开关处于准备位置，各级低压电源正常，联锁保护解除，联锁电压正常）下，联锁继电器K6就已经处于接通吸合状态，在开机的瞬间，光耦继电器K3得电吸合（见图1），接着交流接触器K1线包得电（见图3），主触点吸合，然后K2吸合（见图1），最后K5的线包才得电（见图3），其主触点吸合，冷却风机电源接通，发射机各个系统正常运行。

2 运行当中交流接触器异态以及改进措施

机房的DX200中波广播发射机整流柜内原装的是电磁式交流接触器，在长时间的实际运行当中，其故障率较高，主要有以下故障。（1）主接点触头温度升高超过允许值而导致触头烧毁。交流接触器动静触头间存在接触电阻，有电流流过时就会发热，正常情况下其发热不会超过规定的允许值，当过电流或者触头压力不足而导致表面接触不良而使接触电阻过大时，其温度会不正常升高直至触头烧毁。（2）辅接点吸合不良而导致发射机其他故障，由前一节原理分析可知，K5辅接点为K2提供状态指示，当K5辅接点吸合不良时，发射机显示驱动级电源故障，此故障是关机类故障，为发射机安全运行带来了隐患。（3）在发射机正常运行过程中，接触器发生抖动，导致供电不稳而烧毁其他元器件。

除以上故障外，电磁式交流接触器的检修维护量较大，每个季度需要拆解一次，用以清洁打磨触头。针对电磁式交流接触器的弊端，机房积极制定改进措施，把电磁式交流接触器全部更换为真空式交流接触器。

下面简要分析电磁式交流接触器和真空式交流接触器的区别以及真空式交流接触器的优点，由图4的两种接触器的结构可以看出，两种接触器的基本原理区别不大，都是利用电磁原理吸合衔铁使触头接通。它们最大的不同之处在于真空式交流接触器有真空灭弧室，而电磁式没有，这就决定了两种接触器性能的差异。

真空灭弧室一般是由绝缘外壳、波纹管、触头、导电杆、屏蔽罩等零部件组成，真空灭弧室的外壳既是真空容器，又是动静触头间的绝缘体。波纹管是一种合金弹性元件，它的管壁呈波纹状，在外力作用下可以沿轴线拉长或缩短，在真空灭弧室中，波纹管的一个端口与动端法兰中心孔上的凸缘焊在一起，另一个端口与动导电杆焊在一起，这样借助波纹管的轴向伸缩，动导电杆可以在一定范围内进行轴向运动而不破坏外壳的气密性。屏蔽罩的作用是屏蔽开断电流过程中产生的金属蒸气和金属液滴，触头在开断电流过程中，触头间的真空电弧使触头材料产生金属蒸气和液滴，向四周喷射，这些电弧生成物将主要沉积到屏蔽罩的内表面上。若没有屏蔽罩，电弧生成物就会沉积到绝缘外壳上，破坏外壳绝缘。屏蔽罩还可以防止电弧生成物反射回触头间隙，引起弧后重燃和重击穿。另外，屏蔽罩还能使真空灭弧室内部电场分布比较均匀，从而提高真空灭弧室的绝缘水平。

综上所述，真空交流接触器的优点显而易见，它熄弧能力强、耐压性能好、操作频率高、寿命长、无电弧外喷，并且体积小、重量轻、维护周期长，其工作稳定，故障率低，比较适合在发射机上使用。此次，机房技术改造完成后，极大降低了发射机的关机率，并且在很大程度上减轻了检修人员的维护压力。

图4 两种接触器比较图

3 结语

交流接触器在广播发射机中起关键性的作用，其能否稳定可靠地工作决定了发射机能否稳定运行，所以，选择质量性能更好的真空式接触器来代替电磁式接触器是必然趋势。同时，在日常检修维护中，也要做到用科学合理的方法来检测和维护交流接触器，只有这样，才能排除发射机发生故障的隐患，为安全播出工作打下坚实基础。