Конспект лекций по предмету электрические аппараты (стр. 11 )

Наибольшее распространение получили электромагнитные кон­такторы.

Контакторы постоянного тока коммутируют цепь постоянного тока и имеют, как правило, электромагнит постоянного тока. Кон­такторы переменного тока коммутируют цепь переменного тока. Электромагнит этих контакторов может быть выполнен для работы либо на переменном, либо на постоянном токе.

При каждом включении и отключении происходит износ контак­тов, особенно заметный при большом числе включений (что харак­терно для современных электроприводов). Поэтому принимают меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и устра­нению вибраций при включении. Большая частота операций требу­ет высокой механической стойкости электромагнитного механизма контактора. Способность аппарата работать при большом числе опе­раций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость.

Механическая износостойкость определяется числом включений - отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. К механической износостойкости современных контакторов предъявляются очень высокие требования. Она должна составлять (10... 20) • 106 операций.

Коммутационная износостойкость определяется числом включе­ний-отключений цепи с током, после которого требуется замена из­носившихся контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость около (2...3) • 106 операций.

Наряду с высокой механической и коммутационной износостой­костью контакторы должны иметь малую массу и размеры. Зона выхлопа раскаленных газов дуги должна быть как можно меньшей, что позволяет сократить размеры всей установки в целом. Детали, наиболее быстро подвергающиеся износу, должны быть легко дос­тупны для замены.

Основными узлами контактора являются: контактная система, дугогасящая система, электромагнитный механизм, система блоки­ровочных контактов (блок-контактов).

При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь при­тягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем, производит замыкание или размыкание главной цепи. Дугогасящая система обеспечивает быстрое гашение дуги, что снижает износ контактов. Кроме главных контактов контактор имеет несколько вспомогатель­ных слаботочных контактов (блок-контактов), используемых для согласования работы контактора с другими аппаратами или включа­емых в цепь управления самого контактора.

Основными параметрами контакторов и пускателей являются: номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение, механическая износостойкость, электри­ческая износостойкость, допустимое число включений в час, собст­венное время включения.

5.2. Контакторы с управлением от сети постоянного тока

Контакты контакторов подвержены наиболее сильному электри­ческому и механическому износу из-за большого числа операций в час и тяжелых условий работы. Для уменьшения износа преимущест­венное распространение получили линейные перекатывающиеся контакты.

Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, равное примерно половине конеч­ной силы нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жест­кость крепления неподвижного контакта в целом. В этом отношении очень удачна конструкция контактора серии КПВ-600 (рис. 36). Неподвижный контакт 4 жестко прикреплен к скобе 2. Один конец дугогасительной катушки 1 присоединен к этой же скобе, второй конец вместе с выводом 16 надежно прикреплен к изоляционному пластмассовому основанию 17. Последнее крепится к прочной сталь­ной скобе 15, которая является основанием аппарата. Подвижный контакт 6 выполнен в виде толстой пластины. Нижний конец плас­тины имеет возможность поворачиваться относительно точки опо­ры, благодаря чему пластина способна перекатываться по сухарю неподвижного контакта 4.

Вывод 13 соединяется с подвижным контактом 6 с помощью гиб­кого проводника (связи) 14. Контактное нажатие создается пружи­ной 9.

Рис. 36. Контактор постоянного тока серии КПВ-600:

1 — дугогасящая катушка; 2, 15 — скобы; 3 — пластина магнитного дутья; 4 — не­подвижный контакт; 5 — дуга; 6 — подвижный контакт; 7 — опора; 8 — контакт - рог; 9, 10, 12 — пружины; 11 — обмотка; 13, 16 — выводы; 14 — гибкий провод­ник; 17 — основание

При износе контактов сухарь контакта 4 заменяют новым, а пла­стину подвижного контакта 7 поворачивают на 180° и ее неповреж­денная сторона используется в дальнейшей работе.

Для уменьшения оплавления основных контактов дугой при то­ках более 50 А контактор имеет дугогасящий контакт-рог 8. Роль другого контакт-рога выполняет скоба 2. Под действием поля дуго­гасящего устройства опорные точки дуги быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом 4, и на защитный контакт-рог 8 подвижного контакта 6. Возврат якоря в начальное положение (после отключения магнита) производится пружиной 10. Основным параметром контактора является номинальный ток, который определяет размеры контактора. Например, контактор II условной размерной группы имеет ток 100 А; III— 150 А.

Характерной особенностью контакторов серии КПВ-600 и мно­гих других типов является электрическое соединение вывода подвиж­ного контакта с корпусом контактора. При включенном положении контактора магнитопровод находится под напряжением. Даже при отключенном положении напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях, поэтому соприкосновение с магнитопроводом опасно для жизни.

Контакторы серии КПВ могут иметь исполнение с размыкающи­ми главными контактами. Замыкание производится под действием пружины, а размыкание — за счет силы, развиваемой электромагни­том.

Номинальным током контактора называется ток прерывисто­-продолжительного режима работы. При этом режиме работы контак­тор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении указанного времени аппарат должен быть несколько раз включен и отключен (для зачистки контактов от оксида меди), после чего мо­жет снова вводиться в работу. Если контактор располагается в шка­фу, то номинальный ток понижается примерно на 10 % из-за ухуд­шающихся условий охлаждения.

При продолжительном режиме работы, когда длительность непре­рывного включения превышает 8 ч, допустимый ток контактора сни­жается примерно на 20 %. В таком режиме из-за окисления медных контактов растет переходное сопротивление, в результате чего тем­пература контактов и контактора в целом может превысить допусти­мое значение. Если контактор работает с небольшим числом вклю­чений или вообще предназначен для длительного включения, то на рабочую поверхность контактов напаивают серебряную пластину. Серебряная облицовка позволяет сохранить допустимый ток контак­тора, равный номинальному, и в режиме продолжительного включе­ния. Если контактор наряду с режимом продолжительного включе­ния используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных накладок становится нецелесообразным, так как из-за малой механической прочности серебра происходит быст­рый износ контактов.

В повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения ПВ = 40 % допустимый ток, как правило, составляет при­мерно 120 % номинального значения. Согласно рекомендациям завода-изготовителя допустимый ток повторно-кратковременного ре­жима для контактора серии КПВ-600 определяется по формуле

где п — число включений в час.

Если при повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (так бывает при отключении большой индуктивной нагрузки), то температура контактов может резко увеличиться за счет нагрева их дугой. В таких случаях нагрев контактов при продолжительном режиме может быть меньше, чем при повторно-кратковременном.

Как правило, контактная система контакторов постоянного тока имеет один полюс. Для реверсирования асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяют сдвоенную контактную систему. В контакторах серии КТПВ-500, имеющих электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолирова­ны от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппара­та. По сравнению со схемой, в которой применяются однополюсные контакторы, схема с двухполюсными контакторами имеет большое преимущество. При неполадках и отказе одного контактора напря­жение подается только на один зажим двигателя. В схеме с однопо­люсными контакторами отказ одного контактора ведет к возникно­вению тяжелого режима двухфазного питания двигателя.

В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с магнитным дутьем.

В зависимости от способа создания магнитного поля различают системы с последовательным включением катушки магнитного ду­тья (катушка тока), с параллельным включением катушки (катушка напряжения) и с постоянным магнитом.

В случае применения катушки тока по ней протекает ток, про­ходящий в отключаемой цепи. При этом можно считать, что индук­ция пропорциональна отключаемому току, а сила, действующая на единицу длины дуги, пропорциональна квадрату тока. Так как наи­более важно иметь необходимую величину магнитного поля для дутья в области малых токов, система с катушкой тока, не создаю­щая в области малых токов необходимой индукции магнитного поля, малоэффективна. Несмотря на этот недостаток, благодаря высокой надежности при гашении номинальных и больших токов система с катушкой тока получила преимущественное распростра­нение.

В системе с параллельным включением катушка магнитного ду­тья подключается к независимому источнику питания. Магнитная индукция, создаваемая системой, постоянна и не зависит от отклю­чаемого тока. Поскольку в области малых токов катушка напряже­ния действует более эффективно, чем катушка тока, при одной и той же длительности горения дуги требуется меньшая МДС, что дает экономию энергии. Однако катушка напряжения имеет и ряд сущест­венных недостатков.