機(jī)械壽命是指接觸器主回路不通負(fù)載電壓和負(fù)載電流(無(wú)載操作)，線圈端加控制電壓，在很高的操作頻率下吸合、釋放，主要考核觸頭塑料支架、彈簧、鐵芯等機(jī)械零件的耐久性。
電氣壽命是指接觸器主回路通負(fù)載電壓和電流(有載操作)，按照AC-1/AC-2/AC-3使用類別(如下表B.1)，在一定操作頻率下接通、分?jǐn)嚯娏?。主要考核主觸頭在電弧燒蝕下的耐久性。
機(jī)械壽命和電氣壽命的主要區(qū)別在于主回路是否接通、分?jǐn)喔唠妷捍箅娏?無(wú)載操作和有載操作的差異)，且操作頻率有一定差異，二者驗(yàn)證的對(duì)象和目的不一樣。
一般情況下，接觸器的機(jī)械壽命可以達(dá)到500萬(wàn)~1500萬(wàn)次，但是電氣壽命可能在50萬(wàn)~150萬(wàn)次左右。電流規(guī)格越小的接觸器，其機(jī)械壽命和電氣壽命相對(duì)高一些，如下表所示。
由于接觸器在使用過(guò)程中，基本上都是有載操作，所以電氣壽命更能體現(xiàn)接觸器的性能。既然接觸器電氣壽命如此重要，那么我們?cè)撊绾卧u(píng)估接觸器電氣壽命呢？
首先，我們來(lái)理清兩個(gè)重要概念：觸頭的開(kāi)距和超程。
觸頭開(kāi)距是指觸頭處于打開(kāi)位置時(shí)，動(dòng)、靜觸頭間最短的距離，其主要作用是保證可靠地熄滅電弧，以及在觸頭處于打開(kāi)位置時(shí)，保證觸頭間的絕緣間隙。
觸頭超程是指當(dāng)觸頭完全閉合后，如果將靜觸頭移去，動(dòng)觸頭所能移動(dòng)的距離，其主要作用是保證觸頭磨損后仍能可靠的接觸。
超程的大小會(huì)隨著觸頭電氣磨損量發(fā)生變化，電氣壽命初期觸頭超程值最大，電氣壽命要求高時(shí)，觸頭超程大些，我們可以通過(guò)超程變化來(lái)評(píng)估觸頭的剩余電壽命。
當(dāng)觸頭在電弧燒蝕下厚度變薄，超程變小、觸頭彈簧壓縮量變小、觸頭壓力變小，所以：接觸器電氣壽命末期，觸頭銀點(diǎn)厚度越薄，超程也越小。
觸頭超程是個(gè)很重要的參數(shù)，它可以直接反映出觸頭壽命的剩余程度，也可以反映出觸頭銀點(diǎn)的剩余厚度，即觸頭電氣壽命。
全新接觸器的主觸頭一般為銀氧化錫或銀鎳合金材料(非鍍銀)，基本上是80%~90%的銀和10～20%的氧化錫或鎳的合金，銀點(diǎn)具有一定的厚度，全新觸頭會(huì)呈現(xiàn)銀白光亮的顏色，如下圖所示。
一旦開(kāi)始接通分?jǐn)嘭?fù)載電流，電流產(chǎn)生的電弧會(huì)燒蝕觸頭表面，形成黑色的電弧痕跡。我們其實(shí)并不用擔(dān)心這些黑色的電弧痕跡會(huì)影響觸頭的接觸可靠性。
在高電壓大電流下，電弧的能量足以清除觸頭表面的氧化物或硫化物或其他污染物，保證接觸可靠和長(zhǎng)期穩(wěn)定的低電阻。
只有當(dāng)“主觸頭“用于信號(hào)回路例如直流24V毫安級(jí)別電流時(shí)，由于電弧能量小，不足以清除觸頭表面污染物，才會(huì)考慮接觸可靠性，所以主觸頭強(qiáng)烈不推薦用于低電壓低電流的信號(hào)回路，而應(yīng)該采用輔助觸點(diǎn)。
在電氣壽命中期，可以看到銀點(diǎn)材料有明顯的消耗，銀點(diǎn)厚度也開(kāi)始變薄，雖然表面有些許不平的狀態(tài)，但屬于正常的電氣磨損。
只有到了電氣壽命末期，觸頭厚度大大變薄甚至露出銅觸橋支撐，這時(shí)候觸頭超程小了，意味著觸頭彈簧壓縮量小了，觸頭也壓力小了，觸頭接觸電阻就變大了，觸頭釋放速度也會(huì)變慢，分?jǐn)鄷r(shí)電弧停留的時(shí)間更長(zhǎng)，觸頭燒蝕會(huì)更嚴(yán)重，最終的結(jié)果觸頭過(guò)熱和觸點(diǎn)粘連。
總結(jié)：觸頭銀點(diǎn)的厚度變化，會(huì)導(dǎo)致觸頭超程變化。超程減少，觸頭彈簧壓縮量就減少，觸頭壓力變小，觸頭接觸電阻變大，觸頭打開(kāi)瞬間的初速度減少，所以接觸器電氣壽命末期，接觸器容易過(guò)熱和粘連。
基于上述分析，判斷接觸器剩余電氣壽命有以下幾種常見(jiàn)的方法：
1、目視檢查銀點(diǎn)的厚度變化，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)評(píng)估觸頭電氣壽命；
2、通過(guò)專用測(cè)試平臺(tái)或位置傳感器測(cè)量觸頭超程變化，來(lái)評(píng)估觸頭電氣壽命；
3、通過(guò)比較線圈浪涌電壓產(chǎn)生的時(shí)間與主觸頭斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生電弧電壓的時(shí)間；
4、通過(guò)測(cè)量觸頭分?jǐn)嗨俣茸兓?，?lái)評(píng)估觸頭電氣壽命；
通過(guò)目測(cè)銀點(diǎn)厚度來(lái)判斷觸頭電氣壽命的方法，完全取決于個(gè)人的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。筆者經(jīng)常與從事接觸器維護(hù)的電工打交道，交談中得知：目視檢查的方法簡(jiǎn)單粗暴，但非常有效。
定期目視檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于可以根據(jù)接觸器的運(yùn)行工況定期查看，眼見(jiàn)為實(shí)。鋼廠行業(yè)起重設(shè)備上的接觸器，大多采用這種簡(jiǎn)單有效的方法，經(jīng)過(guò)師傅帶徒弟的傳承和現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期驗(yàn)證，已經(jīng)形成自己獨(dú)特的判斷觸頭電氣壽命的方式。
定期目視檢測(cè)的劣勢(shì)也很明顯，維護(hù)強(qiáng)度大、工作效率低。通常一個(gè)電工需要維護(hù)十幾甚至幾十臺(tái)起重設(shè)備，還不包括其他電氣設(shè)備需要定期維護(hù)，所以工作強(qiáng)度可想而知。
如果接觸器自帶電壽命診斷功能，不需要電工去定期檢查，那么不就可以減輕現(xiàn)場(chǎng)電工的勞動(dòng)強(qiáng)度嗎？事實(shí)上，目前市面已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品在使用，我們來(lái)看下它們的實(shí)現(xiàn)原理。
西門(mén)子3RT10 接觸器的RLT(剩余壽命顯示)的原理是：在切斷控制電壓時(shí)銜鐵與磁扼部分分離會(huì)產(chǎn)生一個(gè)浪涌電壓，這個(gè)浪涌電壓的時(shí)間與主觸頭斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧電壓時(shí)間相比較，比較結(jié)果是一個(gè)時(shí)間值。
該時(shí)間值會(huì)隨著接觸器觸點(diǎn)材料的磨損而增加，這個(gè)變化的時(shí)間值可作為接觸器剩余壽命的評(píng)估依據(jù)，在剩余壽命下降到20%時(shí)通過(guò)LED燈顯示，它是由主觸頭中磨損最高的那極來(lái)決定的。
施耐德TeSys Giga智能接觸器自帶電壽命診斷功能，其原理是：通過(guò)檢測(cè)觸頭斷開(kāi)時(shí)的釋放速度，由控制模塊中嵌入的觸點(diǎn)磨損算法計(jì)算觸點(diǎn)的剩余電壽命。
當(dāng)觸點(diǎn)的剩余電壽命低于15%時(shí)，接觸器前端的“橙色”指示燈會(huì)閃爍，提醒用戶需要更換主觸頭。
TeSys Giga接觸器甚至還可以在產(chǎn)品上方另外增加“遠(yuǎn)程智能診斷模塊”，通過(guò)通訊協(xié)議將觸頭電壽命、線圈過(guò)欠壓報(bào)警等信息傳到后臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控接觸器運(yùn)行的狀態(tài)。
接觸器電壽命判斷的總結(jié)
接觸器電氣壽命主要是指主觸頭在帶載工況下的耐久性，電氣磨損會(huì)導(dǎo)致觸頭銀點(diǎn)厚度變化，即電氣壽命逐漸減低。判斷接觸器電氣壽命的方法，可以通過(guò)目視銀點(diǎn)厚度的變化來(lái)評(píng)估，也可以借助廠家提供的電氣壽命自診斷功能，來(lái)降低現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備檢修的工作效率。
作者：賓昭平
