交流接触器断电不能释放的原因分析

牛建荣

摘  要：现在的工业领域电气自动化集成程度越来越高，对电气设备的要求越来越严格，电气设备大到轧机小到一个接触器，它们都在指令下正常动作，是保证生产和安全的基本因素。如果电气设备发生误动作或者不能有效停止设备运行，造成生产产品质量下降是一方面，还危及到操作人员和检修人员人身安全。本文以电气调试过程中汽车受料槽仓壁振动器，主回路接触器线圈断电后不能正常释放为案例，分析它的原因以及改进的方法。

关键词：接触器;线圈;感应电压;电子灭弧器

罗源湾某钢铁厂汽车受料槽及烧结供料系统，在调试14个受料槽仓壁振动器过程中，振动器就地启动运行后，即使按下“停止”按钮，振动器还在运行状态，只能在ER3电气室MCC柜侧分开振动器电源总开关，使振动器停止运行。

由于是新建智慧料场，成套电气设备出厂后刚刚在现场进行安装，所以先行排除设备老化、动作机构疲劳等常见故障原因。着重对MCC控制柜、现场操作箱、连接电缆等部位，结合振动器电气控制原理图，来分析影响交流接触器不能释放的原因。

第一部分选择在ER3MCC07.1低压动力柜内部，进行电气控制回路模拟振动器“启动”和“停止”空操作。

考虑到现场还在交叉施工阶段，存在各种各样的隐患，保证安全的前提下，拆除MCC柜后排主回路端子上的振动器出线电缆（AC380V），以及控制回路端子排上去现场操作箱的控制线（AC220V）。抽屉式电气控制回路框架推进工作位置，在MCC柜控制出线端子排上，模拟现场操作箱“启动”振动器，MCC柜内KM1（使用西门子3RT6017-1AN21交流接触器220V、50/60HZ）接触器吸合并自锁，同时柜门运行指示灯亮，确认接触器状态正常后，再次模拟现场按下“停止”按钮，接触器KM1断电释放，同时柜门运行指示灯熄灭，停止指示灯亮。经过MCC柜内部模拟操作，接触器动作正常，排除柜内故障。

第二部分还是在ER3MCC07.1低压动力柜内部进行外部操作，先拆除MCC柜柜后排主回路端子上的振動器出线电缆（AC380V），保留控制回路端子电缆不动，在受料槽现场操作箱上按下“启动”按钮，MCC柜内KM1接触器吸合并自锁，同时柜门运行指示灯亮，确认接触器状态正常后，现场按下“停止”按钮，接触器KM1没有释放，依然保持在吸合自锁状态。此时，在MCC柜背面，带电拆除控制回路出线端子排上去受料槽现场操作箱控制电缆后，发现KM1接触器依然没有释放。再观察柜门上的运行指示灯同样是在运行状态，再拆除“运行”指示灯信号端电缆，KM1接触器立即释放掉了，随后恢复“运行”指示灯信号端线芯后，“运行”指示灯熄灭状态。

KM1接触器在故障下“吸合”的同时，用万用表测量运行指示灯电压，也就是KM1接触器线圈的电压，相间测量出AC220V，相对地测量出105V左右的电压。根据MCC柜电气设计图，控制回路电压在220V，经过隔离变压器取得，如图1所示。所以在控制回路的1r线上和1t线上对地各有105V左右的电压，1r和1t相间是220V电压。

第三部分模拟试验，选择在ER3MCC08.5低压动力柜内部进行外部操作，先拆除MCC柜柜后排主回路端子上的振动器出线电缆（AC380V），保留控制回路端子电缆不动，在受料槽现场操作箱上按下“启动”按钮，MCC柜内KM1接触器吸合并自锁，同时柜门运行指示灯亮，确认接触器状态正常后，现场按下“停止”按钮，接触器KM1没有释放，依然在吸合自锁状态。此时，在MCC柜柜后，带电拆除控制回路出线端子上去受料槽现场操作箱电缆线芯，KM1接触器立即释放掉了，与ER3MCC07.1低压动力柜形成不同的故障现象。

首先、根据故障现象对隔离变压器进行分析。在低压动力柜上一级10kV变400V动力变压器中性点接地系统中，中性点（也成为N线或者零线）和大地相连，380V相线中任意一根相线与大地之间有220V的电位差，人接触后就会触电。而隔离变压器的二次侧线圈两侧1r和1t均不与大地相连接，1r和1t两线与大地之间没有电位差，人接触任意一条线不会触电，起到一定的保护作用。所以排除1r和1t相对地测得105V浮动电压不是感应电压或者不平衡电压，是隔离变压器处于安全性考虑，设计的MCC控制回路供电设备。

其次，对ER3电气室至现场操作箱控制电缆进行分析。结合电缆构造、线芯之间存在电容分布，而且电缆芯线之间的电容与电缆长度成正比。根据公式Xc=1/2πfc可以看出控制电缆的分布电容Xc足够大时，在没有按下SB2按钮的情况下，Xc上的漏电电流也能够让KM1接触器吸合。同样，在KM1运行时，按下停止按钮SB1，KM1接触器保持吸合状态，因为有电容Xc的存在，接触器不能正常释放掉。

再次来看控制电缆，除了有电容分布外，还有感应电压的存在。当控制电缆公共线线芯接通交流电时，其它信号线芯或者备用芯线在电磁感应下产生感应电压。感应电不能完全消除，但是能通过一些方法进行规避，可以降低负载阻抗，把电缆上的电容漏电流进行分流;也可以在电缆终端并接电阻;把控制电缆的屏蔽有效接地，这些措施都能把感应电压应该限制在一定范围内。

最后，从分析的原因能够看出，引起接触器线圈失电不能正常释放的原因有控制电缆电容、感应电压、接触器线圈的感生电能等，或多或少影响接触器失电释放。如果不能有效解决汽车受料槽现场控制问题，对后续的矿石输送和皮带机远程自动控制造成影响。

查阅资料时，对于设备抗干扰的方法和设备分类众多。近年来，许多国外电气控制系统，其输出接口是感性负载的，并接一组抗干扰器件作为抗干扰措施。结合国内外电气设备使用标准和规范下，在时间和经济性双从因素的考虑后，汽车受料槽MCC控制柜采用了一个内部由电容和电阻等元器件组成的3TX1-11B03型号的电子灭弧器，并接在MCC柜主接触器线圈两侧（如图2所示）。在汽车受料槽设备远程开机启停操作下，现场设备都能按照操作指令运行和停止。

结束语：

由于控制电缆的芯线之间存在分布电容，因此电缆中通电的芯线将对其它芯线感应电压。电缆线越长，感应电压越高，危害越大。可能导致现场控制设备误动作，损坏设备和误伤操作人员。为了电气设备稳定、安全运行，必须消除长距离电缆分布电容、抑制感应电压。多采用抗干扰器设备，带屏蔽电缆，对电缆的屏蔽和备用芯线进行有效接地。

参考文献：

[1]《电工技术学报》

3590500589226