接触器是低压电器中重要的开关器件,承担着主从回路切换、设备控制等功能。接触器的寿命是厂家和用户关心的关键指标,通常认为寿命越高,其工作可靠性越高。接触器在切换至开通状态时,电气系统存在的容性负载为了维持电压平衡,导致触点通过的电流浪涌导致接触电阻增大;在切换至关断状态时,电气系统存在的感性负载为了维持电流续流,触点产生电弧,对触点表面烧蚀。因此,接触器的开通关断次数可作为表征寿命的参数。
图1 接触器典型结构示意图
通常,学者在分析开关电器的可靠性时,主要关注触点表面形貌、电弧侵蚀及触点接触电阻,并以此为特征量进行寿命预测研究。
电弧侵蚀触点,触点厚度相应减小,导致触点超程减小。但触点超程无法在开关电器工作时进行测量,只能将超程时间作为超程的表征参数,开展寿命预测研究。
针对这些问题,哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院、桂林航天电子有限公司的研究人员,提出了解决方案。
首先在寿命试验数据基础上,分析触点超程与寿命之间的关系,确定触点超程的退化机理及退化范围;然后基于虚拟样机仿真模拟触点超程退化过程,分析触点超程退化特征,提取退化特征值;基于实际产品寿命试验触点超程的退化数据,提出利用支持向量机对触点超程退化等级进行分类的方法,完成对触点超程退化状态的诊断;最后通过实例验证诊断方法的可行性,诊断结果表明该方法具有较高的准确率,可大大缩短接触器寿命预测所需要的时间。
图5 虚拟样机模型
图15 触点超程退化状态诊断流程
研究人员最后得出结论如下:
同时,在批量开关电器中,触点超程存在离散性,该方法仅可应用于一致性较高的情况下。为了解决此问题,可从特征提取、诊断算法着手,提高分类模型的泛化能力,使其能够覆盖离散性引入的波动。
以上研究成果已发表在2020年第1期《电工技术学报》,论文标题为“接触器触点超程分析及其退化状态的诊断”,作者为付饶、梁慧敏、叶雪荣、由佳欣、韦震。