Конспект лекций по предмету электрические аппараты (стр. 13 )

Довольно широкое распространение получила дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин. Идея использо­вания околоэлектродного падения напряжения для гашения дуги принадлежит русскому ученому -Добровольскому. Принципиальная схема дугогасительного устройства дана на рис. 38.

Рис.38. Схема и график, поясняю­щие процесс гашения дуги в деион­ной решетке:

а — схема дугогасящего устройства;  1 — дуга; 2 — стальные пластины; 3 — короткие дуги; 4 — под­вижный контакт

После того как дуга втягивается в решетку и разбива­ется на ряд коротких дуг, в цепи возникает дополнительное падение напряжения А на каждой паре электродов, составляющее 20... 30 В. Из-за наличия этого падения напряжения ток в цепи проходит че­рез нуль раньше наступления его естественного нулевого значения. При этом уменьшается восстанавливающееся напряжение промышленной ча­стоты, а следовательно, и пик Uтах этого напряжения.

Гашение дуги происходит в том случае, если Сп > Umах, где С — околокатодная электрическая прочность. При надлежащем выборе числа пластин п гашение дуги происходит при первом прохождении тока через нуль. При малых токах околокатодная прочность состав­ляет примерно 300 В, при больших — падает до 70 В.

Для того чтобы пластины решетки не подвергались коррозии, их покрывают тонким слоем меди или цинка. Несмотря на быстрое га­шение дуги при частых включениях и отключениях происходит на­грев пластин до очень высокой температуры, возможно даже их про­горание. В связи с этим число включении и отключении в час у кон­такторов с деионной решеткой не превышает 600.

В контакторах пускателей серии ПА применяется двукратный разрыв на каждый полюс. Для того чтобы уменьшить оплавление контактов, они охвачены стальной скобой. При образовании дуги на нее действуют электродинамические силы, возникающие из-за вза­имодействия дуги с током в подводящих проводниках и арматуре контактов. Как и в деионной решетке, для гашения дуги использу­ется околокатодная электрическая прочность, возникающая после прохода тока через нуль. Два разрыва и магнитное дутье за счет стальной скобы и поля подводящих проводников обеспечивают на­дежную работу контактора при напряжении до 500 В. Контактор, рассчитанный на номинальный ток 60 А, отключает десятикратный ток короткого замыкания при напряжении 450 В и соsц = 0,3.

Для привода контактов широко используются электромагниты с Ш-образным или П-образным сердечником. Магнитопровод такого электромагнита состоит из двух одинаковых частей, одна из которых укреплена неподвижно, а другая связана через рычаги с контактной системой. В первых конструкциях электромагнитов для устранения залипания якоря между средними полюсами Ш-образной системы делался зазор. При включении удар приходился на крайние полюсы, что приводило к их заметному расклепыванию. В случае перекоса якоря на рычаге возникала опасность разрушения поверхности полюса сердечника острыми кромками якоря. В современных контакторах для устранения залипания в цепь введена немагнитная прокладка. Во включенном положении все три зазора равны нулю. Это уменьшает износ полюсов, так как удар приходится на все три полюса.

Для устранения вибрации якоря во включенном положении на полюса магнитной системы устанавливают короткозамкнутые витки. Поскольку действие короткозамкнутого витка наиболее эффек­тивно при малом воздушном зазоре, для плотного прилегания полю­сов их поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электромагнита достигнуты в контакторе типа ПА. В нем благодаря эластичному креплению сердечника воз­можна самоустановка якоря относительно сердечника, при которой воздушный зазор получается минимальным.

Как известно, из-за изменения индуктивного сопротивления ка­тушки ток в ней при притянутом состоянии якоря значительно мень­ше, чем при отпущенном. В среднем можно считать, что пусковой ток равен 10-кратному току при притянутом состоянии. Для больших контакторов он может достигать 15-кратного значения тока при при­тянутом состоянии якоря. В связи с большим пусковым током ни в коем случае нельзя подавать напряжение на катушку, если якорь, находящийся в отпущенном состоянии, по каким-либо причинам не может из него выйти (чем-то удерживается). Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 вклю­чений в час при ПВ = 40%.

Электромагниты контакторов переменного тока могут также пи­таться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах ус­танавливают специальную катушку, которая работает совместно с форсировочным резистором. Последний шунтируется размыкающи­ми блок-контактами контактора или более мощными контактами другого аппарата.

При уменьшении зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем у электромагнита постоянного тока. Благодаря этому она более приближена к проти­водействующей характеристике. В результате напряжение срабаты­вания близко к напряжению отпускания.

Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне питающего напряжения от 0,85 Uном до 1,1Uном. Посколь­ку катушка контактора получает питание через замыкающие блок - контакты, то включение контактора не происходит самостоятельно после подъема напряжения до номинального значения. Срабатыва­ние электромагнита переменного тока происходит значительно бы­стрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03 ...0,05 с, а время отпуска­ния — 0,02 с. Как и в контакторах постоянного тока, блок-контак­ты контакторов переменного тока приводятся в действием тем же электромагнитом, что и главные контакты.

5.4. Магнитные пускатели

Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей. Как правило, пускатель помимо контактора содержит тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и «потери фазы». Беспе­ребойная работа асинхронных двигателей в значительной степе­ни зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявля­ются высокие требования в отношении износостойкости, комму­тационной способности, четкости срабатывания, надежности за­щиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощ­ности.

Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6 —7-кратного значения номинального тока. Даже незначительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. Это выдвигает на первый план вопросы устранения вибрации контактов и снижения их износа. Для уменьшения времени вибрации контак­ты и подвижные части делают как можно легче, снижают их ско­рость, увеличивают силу нажатия. Указанные мероприятия позволи­ли, например, создать пускатель типа ПА с электрической износо­стойкостью до 2·106 операций.

Исследования показали, что при токах до 100 А целесообразно применять серебряные накладки на контактах. При токах выше 100 А хорошие результаты дает композиция серебра и оксида кадмия.

При отключении восстанавливающееся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. Оно составляет всего 15... 20 % т. е. имеют место облегченные условия отключе­ния.

Нередки случаи, когда электродвигатель отключается от сети сразу же после пуска. Пускателю приходится тогда отключать ток, равный семикратному номинальному току при очень низком коэф­фициенте мощности (соsц = 0,3) и восстанавливающемся напряже­нии, равном номинальному напряжению источника питания. После 50-кратного включения-отключения заторможенного двигателя пускатель должен быть пригоден для дальнейшей работы. В техни­ческих данных пускателя указывают не только его номинальный ток, но и мощность двигателя, с которым пускатель может работать при различных напряжениях. Поскольку ток, отключаемый пускателем, мало снижается с ростом напряжения, мощность двигателя, с ко­торым может работать данный пускатель, возрастает с увеличени­ем номинального напряжения. Наибольшее рабочее напряжение со­ставляет 500 В.

Если необходимо повысить срок службы пускателя, то целесооб­разно выбирать его с запасом по мощности. При уменьшении мощ­ности двигателя возрастает и допустимое число включений в час. Дело в том, что двигатель меньшей мощности быстрее достигает номинальной частоты вращения. Поэтому при отключении пуска­тель разрывает установившийся номинальный ток двигателя, что облегчает работу пускателя.

С учетом широкого распространения пускателей большое значе­ние приобретает снижение потребляемой ими мощности. У пуска­теля примерно 60 % мощности расходуется в электромагните, а ос­тальные 40 % — в тепловых реле. Для снижения потерь в электромаг­ните применяется холоднокатаная сталь.

Схема магнитного пускателя типа ПА приведена на рис. 39. Пус­катель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 12 и подвижными 8 контактами размещена в дугогасящей камере 6. Контактное нажатие обеспечи­вается пружиной 9. Подвижные контакты 8 соединены с траверсой которая может поворачиваться относительно точки О. На про­тивоположном конце траверсы 10 укреплен

якорь 5, который при­тягивается электромагнитом, состоящим из магнитопровода 3 и об­мотки 4. Под магнитопроводом имеется пружина сжатия 2, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое защитное реле 11. При токах перегрузки тепловое реле срабатывает и своими контактами (на рис. 39 не показаны) разрывает цепь питания обмотки 4. Траверса 10 под действием возвратной пружины 7 отходит вправо, контакты 8 и 12 размыкаются, и происходит отклю­чение главной цепи.