PLC在小容量直动式交流接触器电寿命试验中的应用

摘 要　介绍了一种将PLC应用于小容量直动式交流接触器电寿命试验的方法，基于电接触材料的特殊性，充分考虑可能出现的失效形式，实现了完备的保护功能。
　关键词　PLC 直动式交流接触器 电寿命
1 引言
　　PLC将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点，因此在工业上的应用越来越广泛。对于16A及以下小容量直动式交流接触器，由于无专门的磁吹灭弧装置，故其抗熔焊性能显得尤为重要。在研制小容量直动式交流接触器用新型AgNi基触头材料的过程中，为了考核所研制的新型触头材料的抗熔焊性能，将PLC应用于直动式交流接触器的电寿命试验中，结合所研制触头材料的特殊性，充分考虑了可能出现的失效形式，巧妙利用PLC的定时控制、计数控制及监控功能，取得了良好的试验效果。
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的3TB交流接触器进行AC-4类电寿命试验，该接触器的额定电流为16A，额定电压为660V，试验操作频率为300次/h，通电时间为60ms，考虑到试验设备的安全，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，通过PLC对其闭合时间的在线监测，可判断触头是否已发生熔焊。但考虑到所研制的触头材料的特殊性，有可能在触头开断过程中，由于触头材料的润湿性不够，液态银在触头表面铺展不足而形成微观尖峰，使得发生熔焊时触头间距离不够紧密，从而使接触器的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的闭合时间来判断是否发生熔焊是不可靠的，应该监测其辅助常闭触点的状态，即只要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的状态为判据准确可靠。
　　本试验采用日本三菱公司的F1-20MR型PLC，它配有F1-20P型简易编程器。由于试验要求用PLC控制待试接触器线圈的通电时间，故在PLC的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──四台待测接触器的辅助常闭触点，作为发生熔焊
的判据　X407──计数器复位脉冲　Y431～Y434──四台待测
接触器的线圈回路开关，控制接触器的闭合与开断　Y437──发
生熔焊后的输出信号，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的顺序控制以及在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所示的有关时间段，M300～M302用来实现计时信号的保持和清除，Y431～Y434分别用来控制四台样品的通断，M305和Y437实现熔焊信号的输出。

图5 主控部分梯形图
　　(2)熔焊保护部分 这部分通过对四台样品辅助常闭触点X401～X404的在线监测，将产生的熔焊信号分别输出到M311～M314，将这四个信号相或后输出到M304，为了在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，将其作为最终的熔焊信号。这部分的梯形图如图6所示，图中的T451～T454对触头闭合时间计时，定时时间设为200ms,留有充分的裕度。M321～M324起中间继电器的作用。

图6 熔焊保护部分梯形图
　　(3)计数部分 这部分对样品的电寿命进行计数，为了避免重复，仅对第一台样品的接通信号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的计数器，X407为计数器复位脉冲。计数部分的梯形图如图7所示。

图7 计数部分梯形图
5 结束语
　　在试验过程中，其中一台样品在试验次数达到约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；另一台样品在试验次数达到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。另有一台样品在试验次数达到5475次时发生熔焊，主电路迅速断开，观察该样品的触头，发现正如试验初预计的那样，触头虽熔焊，但辅助常开触点及常闭触电均未闭合，这表明本试验的设计是比较完备的。

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