淺談ABBVx系列真空接觸器開(kāi)關(guān)電源模塊改造

1、    淺談abbvx系列真空接觸器開(kāi)關(guān)電源模塊改造    邊建坤摘要：文章針對(duì)高壓電機(jī)控制柜采用的abb vx系列高壓真空接觸器的寬電壓供電模塊（即開(kāi)關(guān)電源）損壞后不易于維修且造價(jià)昂貴的問(wèn)題，闡述了abb vx系列高壓真空接觸器的結(jié)構(gòu)原理，說(shuō)明了電源模塊的損壞原因及改造方案。改造后，該寬電壓供電模塊的散熱條件得到了極大改善，使用壽命大大延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。關(guān)鍵詞：高壓電機(jī)控制柜；abb vx系列；高壓真空接觸器；開(kāi)關(guān)電源模塊；散熱條件 ：a：tm572 ：1009-2374（2015）31-0036-02 doi：10.13535/ki.11-44

2、06/n.2015.31.017abb vx系列高壓真空接觸器（主要包括v7和v12兩種型號(hào)）是用于電壓為3.612kv高壓電機(jī)分合閘的場(chǎng)合，且適用于頻繁操作的幾種高壓真空接觸器，在國(guó)內(nèi)各大廠礦企業(yè)應(yīng)用較為廣泛，在我們神東煤炭集團(tuán)各個(gè)礦井也有廣泛的應(yīng)用。但是，我們?cè)诠ぷ鲗?shí)踐中，發(fā)現(xiàn)該高壓真空接觸器常出現(xiàn)寬電壓供電模塊故障并進(jìn)而引起接觸器線(xiàn)圈失電，最后造成真空接觸器釋放而停機(jī)，給生產(chǎn)帶來(lái)不小的危害。眾所周知，高壓負(fù)載一般都是用在關(guān)鍵及重要場(chǎng)合的大功率負(fù)載，如供電系統(tǒng)中的變壓器電源、煤礦的主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)、煉鋼廠的中頻電源等。這種故障停機(jī)有時(shí)會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果和不可估量的損失。因此本文針對(duì)這種現(xiàn)象，對(duì)a

3、bb vx系列高壓真空接觸器寬電壓供電模塊進(jìn)行了改造。1 abb vx系列真空接觸器工作原理abb vx系列真空接觸器具有外形美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理、分?jǐn)嗄芰?qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)組成主要由寬電壓供電模塊、真空滅弧室、控制電磁鐵、主觸頭、操作機(jī)構(gòu)以及其他輔助部件構(gòu)成。開(kāi)斷原理：接觸器的主觸頭裝設(shè)在陶瓷的真空滅弧室中，真空接觸器合閘、分閘時(shí)，向?qū)掚妷弘娫茨K發(fā)出合閘或者分閘的指令，電源模塊接到指令以后，即輸出電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁力，銜鐵受到電磁力的作用即發(fā)生運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)真空滅弧室中的動(dòng)、靜觸頭快速閉合或斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備啟、停車(chē)的安全可靠運(yùn)行。2 寬電壓電源模塊工作原理寬電壓供電模

4、塊其實(shí)是一個(gè)功能強(qiáng)化后的整流電源，它在合閘時(shí)，模塊直流電源輸出端可以瞬間輸出300v的直流電壓，該電壓可以使得真空接觸器瞬間吸和，當(dāng)寬電壓電源模塊檢測(cè)到真空接觸器吸和后，電源輸出端將由300v自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)?2v直流輸出，讓真空接觸器保持吸和狀態(tài)，如圖1所示：圖1 abb vx系列真空接觸器寬電壓電源模塊工作原理（改造前）3 寬電壓電源模塊故障分析廠家原裝供電模塊和接觸器線(xiàn)圈只通過(guò)2根線(xiàn)連接，根據(jù)查詢(xún)資料得知：合閘時(shí)，電源模塊輸出300v直流電壓要保持在l5ms左右時(shí)自動(dòng)變?yōu)?2v，因?yàn)榻佑|器吸合過(guò)程中，大電流持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)燒損保險(xiǎn)和合閘線(xiàn)圈，過(guò)短則接觸器不能吸合。由于供電模塊和接觸器只有兩根電源

5、連接，據(jù)此我們推斷該電源切換是靠其內(nèi)部特有功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸出有大電流時(shí)，dc300v經(jīng)過(guò)15ms切換為dc12v電壓，如果輸出dc300v電壓沒(méi)有及時(shí)實(shí)現(xiàn)向dc12v切換，寬電壓供電模塊本體保險(xiǎn)會(huì)很快熔斷，我們經(jīng)過(guò)對(duì)事故原因分析及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，若輸出一直保持dc300v電壓輸出，更換保險(xiǎn)后再試仍然會(huì)熔斷，因此就可以判斷寬電壓供電模塊已經(jīng)不能正常工作了。其根本原因在于該電源模塊輸出dc300v電壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而不能及時(shí)切換為dc12v電壓輸出，故導(dǎo)致輸出大電流持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而熔斷保險(xiǎn)，進(jìn)而燒壞電路，最終造成接觸器釋放而停機(jī)。為了進(jìn)一步研究故障發(fā)生的深層原因，我們將設(shè)備拆開(kāi)進(jìn)行研究，拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)

6、該接觸器安裝在高壓真空接觸器本體內(nèi)部，并且寬電壓電源模塊內(nèi)部的所有元器件均被用環(huán)氧樹(shù)脂密封起來(lái)了，這樣一來(lái)，寬電壓電源模塊產(chǎn)生的熱量就很難散發(fā)出去。電源模塊在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，如果散熱條件不好，熱量不斷積累，會(huì)加速電源模塊本身的老化，縮短其使用壽命。這正是問(wèn)題的關(guān)鍵癥結(jié)所在。4 電源模塊改造方案及工作原理在進(jìn)行電源模塊改造前，每當(dāng)寬電壓模塊損壞后，只有從原廠家購(gòu)買(mǎi)新的模塊來(lái)替換，該寬電壓供電模塊價(jià)格較高，單價(jià)約合人民幣7800元，是一筆不小的費(fèi)用。為改變這一現(xiàn)狀，筆者與同事一道經(jīng)過(guò)摸索設(shè)計(jì)出一套改造方案：首先從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)（而不是從原廠家即abb公司購(gòu)買(mǎi)）普通的dc300v和dc12v

7、兩種電源模，再增加一定控制回路，就完全可以替代原廠的寬電壓模塊。采用一個(gè)dc300v電源模塊使符合較重的直流接觸器線(xiàn)圈-mc1與mc2吸合，同時(shí)還要保證接觸器在已經(jīng)完成吸合后，切換使用另外一個(gè)dc12v直流電源模塊來(lái)給接觸器線(xiàn)圈-mc1和-mc2供電。吸合完成瞬間，中間繼電器ka的常閉接點(diǎn)ka2打開(kāi)，切斷dc300v電源輸出，讓已經(jīng)吸合的接觸器在dc12v的電壓下保持吸合狀態(tài)。這一切換過(guò)程必須符合時(shí)間要求（12ms），否則保險(xiǎn)還會(huì)熔斷。只有保證及時(shí)切換兩個(gè)供電電源，才可以保證設(shè)備正常工作，改造后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2 abb vx系列真空接觸器寬電壓電源模塊改造后工作原理示意圖工作原理：當(dāng)按下

8、開(kāi)始按鈕后，中間繼電器ka得電吸合并自保，dc300v電源模塊（1）工作并輸入300v直流電源，真空接觸器線(xiàn)圈-mc1和-mc2得電，進(jìn)而真空接觸器吸合，mc（真空接觸器的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)）動(dòng)作，中間繼電器ka2得電吸合，其輔助常閉ka2觸頭打開(kāi)，斷開(kāi)dc300v向-mc1和-mc2輸出12v直流電源，電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換為dc12v電源模塊（1）工作，接觸器完成啟動(dòng)過(guò)程，并啟動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)切換為運(yùn)行狀態(tài)，在兩電源模塊切換過(guò)程中，如果直接只用一個(gè)-mc輔助觸點(diǎn)切換，偶爾會(huì)造成接觸器跳躍現(xiàn)象。為了解決這一問(wèn)題，保證真空接觸器吸合后兩個(gè)電源可靠切換，我們?cè)O(shè)計(jì)了中間節(jié)電器ka2實(shí)現(xiàn)真空接觸器線(xiàn)圈供電無(wú)縫銜接。另外，

9、為了防止切換兩種供電電壓時(shí)發(fā)生dc12v電源被dc300v電源反送電而損壞的現(xiàn)象，采用兩個(gè)二極管d1和d2來(lái)隔離兩個(gè)直流電源。如此就可以保證兩個(gè)電源模塊正常工作。綜上所述，本改造方案其實(shí)就是將一個(gè)原本由abb專(zhuān)用寬電壓供電模塊完成啟動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間工作的運(yùn)行模式，改為兩個(gè)電源模塊完成啟動(dòng)分時(shí)間段運(yùn)行模式。且兩個(gè)模塊可以安裝在啟動(dòng)柜外面，改善了工作環(huán)境，也方便了人工檢查，大大延長(zhǎng)了真空接觸器整體的使用年限，在投資極少的情況下，還可將一批因?qū)掚妷耗K損壞而閑置的開(kāi)關(guān)重新投入使用。5 結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)abb vx系列真空接觸器開(kāi)關(guān)電源模塊的改造，取得了以下成果：（1）替代的電源模塊可安裝在啟動(dòng)柜外面，極大地改善了散熱條件，有效地降低了故障率，同時(shí)也方便隨時(shí)檢測(cè)檢修，從而大大延長(zhǎng)了接觸器的使用壽命；（2）經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。一個(gè)寬電壓供電模塊的單價(jià)在7800元人民幣左右，而改造后使用的電源模塊單價(jià)近1