Posted on

Электромагнитные контакторы

Контактор представляет собой двухпозиционный электрический аппарат, предназначенный для частых коммутаций силовых электрических цепей с током, не превышающим тока перегрузки. Замыкание (размыкание) контактов контактора осуществляется электромагнитным приводом.

Различают контакторы постоянного и переменного тока.

Контакторы постоянного токапредназначены для коммутации силовых электрических цепей постоянного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторы переменного токапредназначены для коммутации силовых электрических цепей переменного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного или переменного тока.

Основные узлы контактора:

Контактная системаобеспечивает включение и отключение силовой электрической цепи.

Дугогасительная система

обеспечивает гашение электрической дуги на главных контактах при размыкании электрической цепи.

Электромагнитный механизмприводит в движение подвижные контакты, осуществляет замыкание главных контактов.

Вспомогательные контакты (блок-контакты) предназначены для коммутации цепей сигнализации и контроля.

Принцип действия контактора:

Включение контакторапроисходит при подаче напряжения на обмотку электромагнитного привода. Якорь электромагнита притягивается к сердечнику. Одновременно с якорем подвижный контакт притягивается к неподвижному и происходит замыкание силовой электрической цепи.

Отключение контактора происходит при снятии напряжения с катушки электромагнита. Подвижные контакты отпадают от неподвижных под действием силы тяжести подвижных частей и усилия отключающей (возвратной) пружины.

Параметры контактора:

  • номинальный ток главной цепи;

  • предельная коммутационная способность – максимальный ток, который способен отключить контактор и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации;

  • номинальное напряжение главной цепи – до 660В;

  • номинальное напряжение цепи управления – 12, 24, 48, 110, 220В;

  • коммутационная износостойкость – это способность аппарата выдерживать определенное число коммутаций при наличии тока в главной цепи и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации. До 2 млн. циклов;

  • механическая износостойкость– это способность аппарата выдерживать определенное число коммутаций без тока в главной цепи и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации. Для контакторов 10÷20 млн. циклов;

  • частота включения в часдля различных серий контакторов составляет 150, 300, 600, 1200, 3600 циклов в час;

  • собственное время включения– отрезок времени с момента подачи команды на включение до полного замыкания контактов;

  • собственное время отключения– отрезок времени с момента подачи команды на отключение до погасания дуги;

  • напряжение и ток вспомогательных контактов;

  • число вспомогательных контактов и их вид(размыкающие, замыкающие).

Контакторы постоянного тока

Серии контакторов постоянного тока: КП, КМК, КПМ, КПВ.

Контакторы постоянного тока имеют пять категорий применения: ДС-1; ДС-2; ДС-3; ДС-4; ДС-5.

Контакторы серии КПВ имеют два исполнения:

  1. Замыкание главных контактов при подаче управляющего напряжения.

  2. Размыкание главных контактов при подаче управляющего напряжения.

Контактная системавключает неподвижный контакт, подвижный контакт, гибкая связь с выводом. Подвижный контакт выполнен в виде толстой пластины поворотного типа и может перекатываться и скользить по поверхности неподвижного контакта. При этом в месте контактирования стираются окисные пленки, и уменьшается переходное сопротивление. Вывод соединяется с подвижным контактом гибкой связью. Контактное нажатие создается контактной пружиной. В контакторах постоянного тока широко распространена мостиковая система контактов с двумя разрывами на полюс, что значительно облегчает условия дугогашения.

Под номинальным током контакторы могут находиться не более 8 часов.По истечении этого времени необходимо провести несколько операций включение-отключение для удаления с поверхности контактов окисной пленки. При нахождении под током более 8 часов, номинальный ток необходимо снизить до. У контакторов, установленных в закрытых объемах, номинальный ток уменьшается до.

Дугогасительная система: дугогасительная камера, катушка магнитного дутья. При отключении контактора, магнитное поле дугогасительной катушки, взаимодействуя с током дуги, вызывает движение последней в сторону дугогасительной камеры. Обеспечивается механическое растяжение, охлаждение и гашение дуги. При токах ниже

, эффективность работы дугогасительной системы уменьшается за счет ослабления магнитного поля, длительность горения дуги при этом возрастает.

Электромагнит. В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили электромагниты клапанного типа. Якорь вращается на призме. Такая конструкция обеспечивает механическую износостойкость узла вращения до 20 млн. циклов при частоте включения до 1200 включений в час. Катушка электромагнита наматывается на изолированную стальную гильзу для обеспечения механической прочности и улучшения условий охлаждения. Сила, развиваемая электромагнитом, должна проходить выше характеристики противодействующих пружин при напряжении на катушке не ниже

в нагретом состоянии. Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать. К важным параметрам контактора относится коэффициент возврата, равный отношению напряжения отпускания к напряжению срабатывания. Для большинства контакторов этот коэффициент равен 0.2, что не позволяет использовать контакторы для защиты электроустановок от пониженного напряжения.

Блок-контакты.Все контакторы выпускаются со вспомогательными контактами. Вспомогательные контакты обеспечивают подключение дополнительных схем (сигнализация состояния цепи).

Контакторы переменного тока

Контакторы переменного тока имеют четыре категории применения: АС-1; АС-2; АС-3; АС-4. Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 1000А. Наибольшее распространение получили 3-х полюсные контакторы серии КТ-6000.

Контактная система.

Из-за облегченных условий гашения дуги, раствор главных контактов уменьшен по сравнению с контакторами постоянного, что позволяет уменьшить габариты электромагнита.

Дугогасительная системасостоит из катушки магнитного дутья, включенной последовательно в токовую цепь, сердечника, полюсных пластин и керамической дугогасительной камеры. Принцип работы дугогасительной системы аналогичен контакторам постоянного тока. В контакторах переменного тока серии КТ-7000 широкое распространение получили дугогасительные решетки, которые не требуют магнитного дутья и более эффективны в качестве дугогасительных устройств. К недостаткам такой системы можно отнести значительный нагрев дугогасительных пластин решетки, что не позволяет применять такие контакторы при большой частоте включения.

Электромагнит.В качестве привода контакторов переменного тока могут использоваться электромагниты переменного тока (серии КТ 6000, КТ 7000) и электромагниты постоянного тока (серии КТП 6000).

С целью устранения вибрации якоря в притянутом положении на полюсах магнитной системы АС расположены короткозамкнутые витки, эффективность работы которых увеличивается при уменьшении зазора между якорем и сердечником, что требует тщательной шлифовки опорных поверхностей магнитопровода. Из-за изменяющейся индуктивности катушки, ток в начальном положении якоря значительно больше тока в конечном положении. В среднем можно считать, что пусковой ток в 10 раз превышает ток в конечном положении якоря. Из данного положения следует недопустимость подачи напряжения на катушку при заторможенном якоре. Допускается питание катушек от сети постоянного тока с обязательной установкой дополнительного резистора. Тяговая характеристика электромагнитов такова, что при уменьшении воздушного зазора сила растет, не так быстро, как у электромагнитов постоянного тока и тяговая характеристика близка к противодействующей. Это обеспечивает высокий коэффициент возврата 0.6÷0.7, что позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты электрооборудования от пониженного напряжения.

Электромагниты обеспечивают работу контактора в диапазоне напряжений 0,85-1,05 номинального.

Блок-контакты предназначены для коммутации цепей сигнализации и контроля. В качестве контактного материала вспомогательных контактов применяется серебро или биметалл.

Вакуумные контакторы

Вакуумные контакторы предназначены для коммутации силовых электрических цепей переменного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного тока. Вакуумные контакторы имеют герметичное дугогасительное устройство (вакуумную камеру), с помощью которого отклю­чение коммутируемой цепи происходит в вакуумной среде. Трехфазные вакуумные контакторы выпускаются на номинальные токи 160, 250, 400 и 630А и номинальное напряжение 660 и 1140 В. Контакторы предназначены для работы в режимах АС-3 и АС-4 при числе цик­лов 600 и 1200 в час с высокой износостойкостью.

Зазор между главными контактами 1,2 мм и увеличивается в процессе работы до 2 мм. Возможна однократная регулировка зазо­ра. Малый ход контактов обеспечивает малую вибрацию и высокую износостойкость до 2·106циклов в режиме АС-3 при напряжении 1140 В.

Вакуумная дугогасительная камера (дугогасительное устройство) обладает высокими изоляционными и дугогасительными свойствами, а также высоким пробивным напряжением между контактами, высокой скоростью восстановления электрической прочности межконтактного промежутка.

Контакторы переменного тока

Контактор в электротехнике относится к категории коммутационных аппаратов с дистанционным управлением. С его помощью производится коммутация мощных нагрузок, работающих при переменном или постоянном токе. В отличие от электромагнитных реле, контакторы могут выполнять одновременный разрыв сразу нескольких точек электрической цепи. Они включают и отключают силовые электрические цепи при нормальном режиме работы. Чаще всего используются контакторы переменного тока для коммутации машин, механизмов и промышленного оборудования.

Использование контакторов переменного тока

Конкретная задача контакторов заключается в управлении трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Кроме того, при помощи этих устройств осуществляется коммутация таких приборов и оборудования, как трехфазные трансформаторы, тормозные электромагниты, нагревательные устройства, пусковые резисторы и прочие электротехнические системы.

В зависимости от конструкции, контакторы могут выполнять различные функции. Например, приборы серии КТ используются при включении и отключении различных электрических приемников, а устройства серии КМ предназначаются для силовых электрических цепей, являющихся составной частью схемы управления трехфазными двигателями. Выключатели высокого напряжения в своей схеме также используют контакторы переменного тока, чтобы обеспечить оперативное включение привода.

Контакторы переменного тока классифицируются по параметрам:

  • Главные полюса могут быть в количестве от 1 до 5 единиц.
  • Включающая катушка рассчитана на работу с номинальным напряжением, в пределах от 12 до 660 вольт, с частотой 50 герц и 24-660 вольт, при частоте 60 герц.
  • Значения номинального тока, используемого в главной цепи, могут колебаться в пределах 1,5-4800 ампер. То же самое относится к номинальному напряжению, изменяющемуся от 110 до 1600 вольт, при переменном токе, частотой от 50 до 10 тысяч герц.
  • Некоторые конструкции могут быть оборудованы вспомогательными контактами.

Особенности контактной схемы

Наиболее широкое применение получили контакторы, рассчитанные на работу при номинальном токе 100-1000 ампер, с тремя полюсами. Количество главных контактов насчитывает 1-5 единиц. При большом количестве контактов усилие электромагнита увеличивается. Кроме того, увеличивается и момент, необходимый для включения прибора. Контакторы переменного тока оборудованы вспомогательными контактами, которые приводятся в действие с помощью электромагнита так же, как и основные контакты.

Между контактами оставляется зазор. Его значение для приборов постоянного тока больше, чем в устройствах переменного тока. Таким образом, гашение дуги происходит в наиболее благоприятных условиях. В результате, масса, мощность и размеры электромагнита удается существенно сократить.

Сам электромагнит оборудован подвижным контактом и якорем. Они связаны между собой специальным валом. Подвижные части и контактные пружины отключают аппаратуру. При необходимости может производиться замена неподвижных и подвижных контактов. В контактной пружине имеется функция предварительного сжатия, составляющего 50% от окончательного сжатия. Крепление деталей осуществляется с помощью изоляционной рейки. Для крепления рычага подвижного контакта применяется специальный вал. Система гашения дуги состоит из сердечника, катушки, полюсных пластин и керамической камеры.

Последовательное подключение катушки к электрической цепи выполняется совместно с неподвижным и подвижным контактом. При вращении вала в работу включаются вспомогательные контакты. Благодаря такой схеме, коммутация и управление приборами, машинами и оборудованием выполняется с высокой эффективностью.

3.3. Особенности устройства и работы контактора переменного тока.

Коммутирующее устройство. Контакторы перемен­ного тока выпускаются на токи от 100 до 630 А. Число главных контактов колеблется от одного до пяти. Это отражается на конструкции всего аппарата в целом. Наи­более широко распространены контакторы трехполюсно­го исполнения. Наличие большого числа контактов при­водит к увеличению усилия и соответственно момента, необходимых для включения аппарата.

На рис.8, а представлен разрез контактора КТ-6000 по магнитной системе, а на рис.8, б — по контактной и дугогасительной системам одного полюса. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на изоляционном рыча­ге 3, связанном с валом контактора. Вследствие более легкого гашения дуги переменного тока раствор контак­тов может быть взят небольшим. Уменьшение раствора дает возможность приблизить контакт к оси вращения. Малое расстояние точки касания контактов от оси вра­щения позволяет уменьшить силу электромагнита, необ­ходимую для включения контактора, что дает возмож­ность уменьшить габариты и потребляемую мощность магнита.

Подвижный контакт 1 и якорь 4 электромагнита связаны между собой через вал контактора. В отличие от контакторов постоянного то­ка подвижный контакт в кон­такторе КТ-6000 не имеет пере­катывания. Отключение аппа­рата происходит под действи­ем контактных пружин и сил веса подвижных частей.

Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко смен­ными. Контактная пружина 2, так же как и в контакторах по­стоянного тока, имеет предва­рительное нажатие, составля­ющее примерно половину конечного.

Рис.8. Контактор перемен-

ного тока серии КТ-6000.

Магнитная и контактная системы контактора КТ-6000 укреплены на стальной рейке 5, что позволяет использовать их в реечной конструкции ком­плектных станций управления.

Широкое распространение получила мостиковая контакт­ная система с двумя разрыва-

ми на каждый полюс (рис.9). Такая конструкция распространена в пускателях. Быстрое гашение дуги, отсутствие гибкой связи являются большим преимущест­вом такой конструкции.

Применяется как прямоходовая система (рис.13), так и с вращением якоря (рис.9). В первом случае якорь движется поступательно. Подвижные контакты свя­заны с якорем и совершают тот же путь, что и якорь. При передаче усилия контактных пружин к якорю из-за от­сутствия рычажной системы нет выигрыша в силе. Элек­тромагнит должен развивать усилие большее, чем сумма сил контактных пружин и веса якоря (в контакторах с вертикальной установкой).

Рис.9. Контактор пускателя серии ПА.

В большинстве выполненных по этой схеме контак­торов наблюдается медленное нарастание силы контакт­ного нажатия, из-за чего имеет место длительная вибра­ция контактов (до 10 мс). В результате происходит силь­ный износ контактов при включении. Поэтому такая кон­струкция применяется только при небольших номиналь­ных токах. Более совершенным является контактор, который имеет мостиковую систему и рычажную пере­дачу усилий от контактов к якорю электромагнита. Разрез такого контактора на ток 60 А показан на рис.9. Каждый полюс имеет два неподвижных кон­такта 1 и один мостиковый контакт 2. Места касания контактов облицованы металлокерамическим материалом (серебро—окись кадмия). Нажатие контактов соз­дается пружиной 3. Контактный мост имеет малую массу и выполнен самоустанавливающимся.

Расстояние от оси вращения до места расположения контактов в 2,5 раза меньше, чем расстояние от оси вра­щения до точки крепления якоря 4. Такая кинематика позволяет увеличить силу нажатия при данных габаритах электромагнита. Близкое расположение контактов к оси вращения снижает скорость движения контактов. Малая масса моста, низкая скорость в момент касания, большая сила нажатия способствуют резкому снижению вибрации (она длится всего 0,3 мс). При этом коммутационная из­носостойкость возрастает до 2*106 операций включения и отключения.

В высокочастотных контакторах (500—10000 Гц) су­щественно возрастают потери в токоведущих частях из-за эффекта близости и поверхностного эффекта. Для эффек­тивного отвода тепла целесообразно использование водя­ного охлаждения.

Гашение дуги в контакторах переменного тока. На рис.10 изображены экспериментальные зависи­мости раствора контактов, необходимого для гашения ду­ги, от величины тока цепи. Коэффициент мощности цепи cos меняется в пределах от 0,2 до 1. Контактор имеет один разрыв на полюс и не снабжен никаким дугогасительным устройством.

Рис.10. Зависимость раствора контактов, обеспечивающего гашение дуги, от величины тока при различных условиях.

В случае активной нагрузки (cos=1) гашение дуги происходит при растворе контактов примерно 0,5*10-3м при любом токе и любом напряжении (до 500В), кривая 3 рис.10.

При индуктивной нагрузке (cos=0,2-0,5) такое же гашение имеет место при напряжении до 220В. Это объясняется тем, что гашение дуги происходит за счет практически мгновенного восстановления электрической прочности 200-220В около катода.

При напряжении источника питания, не превышаю­щем 220В, для гашения дуги необходим всего один раз­рыв на полюс. Никаких дугогасительных устройств не нужно.

Если в цепи полюса аппарата создавать два разрыва, например, за счет применения мостикового контакта, то дуга надежно гасится за счет околоэлектродной прочно­сти при напряжении сети 380 В. На основании этих дан­ных в настоящее время широко применяются контакторы с двукратным разрывом цепи в одном полюсе. При ин­дуктивной нагрузке (cos =0,2—0,5) и напряжении ис­точника свыше 380В величина восстанавливающегося напряжения становится больше околокатодной прочно­сти. Кривые 1 и 2 рис.10 аналогичны кривым рис.4, полученным для постоянного тока. В области до 40—50 А гашение происходит за счет механического растяжения дуги. Максимальный раствор, требуемый для гашения, составляет 7*10-3 м. При токах более 50 А необходимый раствор уменьшается. Гашение происходит за счет дей­ствия на дугу электродинамических сил. При токе более 200А гашение происходит при растворе менее 10-3 м. Таким образом, наиболее тяжелой для гашения является величина тока 40—50 А. Исследования показали, что увеличение раствора сверх 8*10-3 м не влияет на процесс гашения дуги.

Для эффективного гашения дуги, уменьшения износа контактов могут быть использованы следующие системы:

1. Магнитное гашение дуги с помощью катушки тока

и дугогасительной камеры с продольной или лабиринт­ной щелью (рис.6).

2. Дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин.

В системе магнитного дутья с катушкой тока сила, действующая на дугу, пропорциональна квадрату тока. Поэтому и при переменном токе на дугу действует сила, неизменная по направлению. Сила пульсирует с двойной частотой во времени (так же, как электродинамическая сила, действующая на проводник). Средняя сила получа­ется такой же, как и при постоянном токе, при условии, что постоянный ток равен действующему значению пере­менного тока. Указанные соотношения справедливы, ког­да потери в магнитной системе катушки дутья отсутству­ют, и поток по фазе совпадает с током. Несмотря на эф­фективную работу этого устройства, в настоящее время оно применяется только в контакторах, работающих в тяжелом режиме (число включений в час более 600).

Недостатками этого метода гашения являются: уве­личение потерь в контакторе из-за потерь в стали маг­нитной системы дугогашения, что ведет к повышению температуры контактов, расположенных вблизи дугогасительного устройства, и возможность возникновения больших перенапряжений из-за принудительного обры­ва тока (до естественного нуля).

Значительное увеличение электрической износостойко­сти контактов (до 15*106) можно получить, шунтируя контакты тиристорами.

Применение для гашения катушки напряжения на переменном токе исключается из-за того, что сила, дейст­вующая на дугу, меняет свой знак, так как поток, созда­ваемый магнитной системой дугогашения, сдвинут по фа­зе относительно отключаемого тока. Если ток и поток имеют один знак, сила положительна, если же ток и по­ток имеют разные знаки, то сила отрицательна.

Довольно широкое распространение получила дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пла­стин. Принципиальная схема дугогасительного устройства дана на рис.11, б. Дуга 1, возникающая после расхождения контактов, втя­гивается в клиновидный паз параллельно расположенных стальных пластин 2. В верхней части дуга пересекается пластинами и разбивается на ряд коротких дуг 3. При вхождении дуги в решетку возникают силы, тормозящие движение дуги. Для уменьшения этих сил дуга, смещенная относительно середины ре­шетки, вначале пересекает пластины с нечетными номе­рами, а потом уже с четными (рис. 11,6). После того как дуга втянется в решетку и разобьется на ряд ко­ротких дуг, в цепи возникает дополнительное падение напряжения А на каждой паре электродов. Это падение напряжения составляет 20—30 В. Из-за наличия этого падения напряжения ток в цепи пройдет через нуль ра­нее своего естественного нулевого значения. При этом уменьшается восстанавливающееся напряжение промыш­ленной частоты, а, следовательно, и пик восстанавлива­ющегося напряжения (рис.11,а).

Рис.11. Процесс гашения дуги в деионной решётке.

Для того чтобы пластины решетки не подвергались коррозии, они покрываются тонким слоем меди или цин­ка. Несмотря на быстрое гашение дуги, при частых вклю­чениях и отключениях происходит нагрев пластин до очень высокой температуры. Возможно даже прогорание пластин. В связи с этим число включений и отключений в час у контакторов с деионной решеткой не превышает 600 (контактор КТ-7000).

В новых контакторах, применяемых в пускателях се­рии ПА, применяется двукратный разрыв на каждый по­люс (рис.9). Для того чтобы уменьшить оплавление контактов, они охвачены стальной скобой. При образо­вании дуги на нее действует электродинамическая сила втягивания дуги в эту скобу. Движению опорных точек дуги по контакту помогают также электродинамические силы, возникающие за счет взаимодействия дуги с током в подводящих проводниках и арматуре контактов. Здесь, так же как и в решетке для гашения дуги, используется околокатодная прочность, возникающая после прохода тока через нуль. Два разрыва и магнитное дутье за счет стальной скобы и поля подводящих проводников обеспе­чивают надежную работу при напряжении до 500 В. Кон­тактор на номинальный ток 60 А отключает десятикрат­ный ток короткого замыкания при напряжении 450 В и cos =0,3.

Электромагнитный механизм контактора перемен­ного тока. Для привода контактов широкое распростране­ние получили электромагниты с Ш-образным и П-образным сердечниками.

Магнитопровод состоит из двух одинаковых частей, одна из которых укреплена неподвижно, другая связана через рычаги с контактной системой. В электромагнитах старой конструкции 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 возможно разруше­ние поверхности полюса сердечника острыми кромками якоря. В современных контакторах (серии ПА) для устранения залипания в цепь введена магнитная про­кладка. Во включенном положении все три зазора равны нулю. Это позволяет уменьшить износ по­люсов, так как удар приходится на все три полюса. В современных контакторах для уменьшения удара неподвижный сердечник амортизирован с помощью цилин­дрических пружин, что улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возникает вибрации основания контактора.

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавлива­ются короткозамкнутые витки. Действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре. Поэтому для плотного при­легания полюсов их поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электро­магнита достигнуты в контакторе типа ПА, где за счет эластичного крепления сердечника возможна самоуста­новка якоря относительно сердечника, при которой воз­душный зазор получается минимальным.

Известно, что из-за изменения индуктивного сопро­тивления катушки ток в притянутом состоянии якоря зна­чительно меньше, чем в отпущенном состоянии. В среднем можно считать, что пусковой ток равен десяти­кратному току притянутого состояния, но для больших контакторов может достигать значения, равного 15-крат­ному от тока в замкнутом состоянии. В связи с большим пусковым током ни в коем случае недопустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким-либо при­чинам удерживается в положении «отключено». Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 включений в час при ПВ==40%.

В особо тяжелых условиях работают электромагниты контакторов при пяти-полюсном исполнении. Для того чтобы обеспечить нормальную работу пяти контактных пар, электромагнит имеет форсировку. Такой контактор может работать только в повторно-кратковременном ре­жиме (контакторы старых серий КТ и КТЭ). Современ­ные контакторы КТ-6000 и КТ-7000 могут работать в лю­бом режиме (ГОСТ 11206-70).

Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах устанавливается специальная катушка, которая работает с форсировочным сопротивлением. Форсировочное сопротивление шунтировано размыкающим блок-контактом контактора или более мощными контак­тами другого аппарата.

Параметры катушек и величины форсировочных со­противлений приведены в каталогах. При уменьшении зазора тяговая характеристика элек­тромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока. Благо­даря этому тяговая характеристика электромагнита бо­лее близко подходит к противодействующей. В результа­те напряжение отпускания близко к напряжению сраба­тывания.

Относительно высокий коэффициент возврата (0,6—0,7) дает возможность осуществить защиту двигателя от падения напряжения. При понижении напряжения до (0,6—0,7) Uн, происходит отпадание якоря и отключение двигателя.

Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне колебания питающего напряжения 85—110% Uн. Поскольку катушка контактора питается через замыкающий блок-контакт, то включение контак­тора не происходит самостоятельно после подъема напря­жения до номинального значения. Так же как и контакторы постоянного тока, контакто­ры переменного тока имеют блок-контакты, которые при­водятся в действие тем же электромагнитом, что и глав­ные контакты.

В схемах автоматики часто возникает необходимость иметь контакторы с «памятью». После снятия напряже­ния с электромагнита якорь остается в притянутом состо­янии. Такой принцип осуществлен в контакторе залипания КМЗ. Магнитопровод собран из стали мар­ки 40Х, в замкнутом состоянии магнитной системы не­магнитный зазор отсутствует, катушка имеет две секции. Схема включения показана на рис.12.

Рис.12.Схема включения обмоток контактора с залипанием серии КМЗ.

При подаче переменного напряжения на вводы 1—2 обмотка 2 питается постоянным током. После притяже­ния якоря блок-контакт 3 размыкается, но по обмотке 2 продолжает протекать ток через диод Д и конденса­тор С до тех пор, пока конденсатор не зарядится до опре­деленного напряжения. Ток конденсатора и длительность протекания выбраны такими, что обеспечивается надеж­ное залипание якоря после снятия напряжения. Якорь удерживается в притянутом состоянии за счет остаточной индукции. Для отключения напряжение подается на вводы 2 и 4. Обмотка 1 размагничивает сердечник, якорь отпадает. При замыкании контакта 3 конденсатор С разря­жается на резистор Rр. Блок-контакт 5 размы­кает цепь размагничи­вания в положении от­ключено. Контактор подготавливается для следующего включе­ния. Допустимая ча­стота включений в час 150.

Большим достоин­ством контактора с залипанием является от­сутствие потребления мощности в притянутом состоянии.

Устройство магнитного пускателя.

Магнитным пускателем называется контактор, предназ­наченный для пуска в ход асинхрон­ных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Конструкция и схема включения пускателя. Наибольшее распространение получили пускатели серий ПМЕ и ПА. На рис.13 представ­лен магнитный пускатель серии ПМЕ.

Учитывая облегченные условия работы пускателя при отключении, возможно, используя двукратный раз­рыв цепи, отказаться от при­менения громоздких дугогасительных устройств в виде решетки или камеры магнит­ного дутья. Широко приме­няются торцевые контакты с металлокерамикой. Под­вижный контакт 1 выпол­няется мостикового типа с самоустанавливанием. Токоведущие шинки 3 от за­жимов к неподвижным кон­тактам 4 выполняются та­ким образом, чтобы элект­родинамические силы сдува­ли дугу с контактов.

Прямоходовой электро­магнит имеет Ш-образный сердечник 5 и якорь 6. Воз­врат пускателя в исходное положение происходит за счет пружины 7. Короткозамкнутый виток 8 расположен на двух крайних стержнях сердечника. Якорь электромагнита 6 связан с изоляционной траверсой 9, несущей подвижные контакты 1 с кон­тактными пружинами 2. Траверса 9 движется в направляющих 10, являющихся частью литого корпуса 11. Пускатель может иметь пять главных и два вспомогательных контакта 12. Основной особенно­стью электромагнитного механизма является равенство ходов кон­такта и якоря электромагнита. Такая система имеет ряд недостат­ков, которые ведут к большому времени вибрации кон­тактов (более 1 мс) и их быстрому износу. В современных пускателях такая система применяется только при малых мощно­стях двигателей (номинальный ток 25 А).

При токах, больших 25 А, хорошо себя зарекомендовала систе­ма пускателей серии ПА, в которой ход контакта примерно в 2,5 ра­за меньше, чем ход якоря электромагнита. Для защиты двигателя от перегрузки в двух фазах устанавливаются тепловые реле. В не­которых типах пускателей, например в серии П, тепловые реле рас­положены на одной панели с контактором. Реле типа ТРП и ТРН монтируются вне контактора пускателя.

Схема включения нереверсивного пускателя показана на рис14. Главные (линейные) контакты Л включаются в рассеч­ку проводов, питающих двигатель. В проводах двух фаз включа­ются также нагревательные элементы

Рис.13. Пускатель серии ПМЕ

тепловых реле ТРП1 и ТРП2. Катушка электромагнита К подключается к сети через размыкаю­щие контакты тепловых реле Т° и кнопки управления. При нажа­тии кнопки Пуск напряжение на катушку подается через замкну­тые контакты 1—2 кнопки Стоп и замкнутые контакты тепловых реле Т°. После притяжения якоря электромагнита замыкается блок-контакт БК, шунтирующий контакты 3—4 кнопки Пуск. Это дает возможность отпустить пусковую кнопку. Для отключения пускате­ля нажимается кнопка Стоп. При перегрузке двигателя срабатыва­ют тепловые реле, которые разрывают цепь катушки К. Якорь элек­тромагнита отпадает. Происходит отключение пускателя.

Рис.14. Схема включения нереверсивного пускателя.

На рис.15 показан об­щий вид реверсивного пускате­ля на базе ПМЕ. Подвижная часть верхнего пускателя 1 с помощью рычага 2 сблокирована с подвижной частью 3 нижнего пускателя. При пода­че напряжения на верхний пу­скатель его якорь притягивает­ся, верхний конец рычага 2 поворачивается влево и удерживает якорь нижнего пускателя в крайнем правом положении. Даже при подаче напряжения на нижний пускатель якорь его электромагнита не сдвинется с места, так как сила, действу­ющая на верхнее плечо (якорь верхнего пускателя притянут), боль­ше силы, действующей на нижнее плечо. Поскольку при подаче на­пряжения на нижний электромагнит в его обмотке протекает боль­шой ток и она может выйти из строя, механическая блокировка до­полняется электрической.

Рис.15. Механическая блоки- Рис.16. Схема включения реверсивного пускателя.

ровка реверсивного пускателя.

Схема включения реверсивного пускателя приведена на рис16. Кнопка управления Вперед имеет замыкающие контакты 1—2 и раз­мыкающие контакты 4—6. Аналогичные контакты имеет кнопка пуска двигателя в обратном направлении Назад.

Соответственно индекс «в» отнесен к элементам, участвующим при работе вперед, и индекс «н» — при работе назад. При пуске Вперед замыкаются контакты 1—2 этой кнопки и процесс протекает так же, как и у не­реверсивного пускателя, с той лишь разницей, что цепь катушки Кн замыкается через размыкающие контакты 1—6 кнопки Назад. Од­новременно размыкаются размыкающие контакты 4—6 кнопки Вперед, при этом разрывается цепь катушки Кн. При нажатии кнопки Назад вначале размыкаются контакты 1—6, обесточивается катуш­ка и отключается пускательВперед. Затем контактами 4—3 за­пускается электромагнит пускателя Назад. При одновременном нажатии кнопок Вперед и Назад ни один из пускателей не будет включен.

Контакторы переменного тока | контактная схема, контакторы переменного тока серии МК

Контакторы переменного тока – это электрические аппараты, которые служат для дистанционного переключения, включения или выключения электрических цепей переменного тока. Контакторы переменного тока обычно используют в оборудовании таких машин как трамваи, тепловозы, троллейбусы, вагоны метро, большегрузные автомобили и многие другие.

Конкретно, контакторы переменного тока занимаются управлением асинхронных трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором. А также для выведения пусковых резисторов, включения нагревательных устройств и трехфазных трансформаторов, тормозных электромагнитов и многих других электротехнических устройств.

Например, контакторы серии КТ предназначены для отключения и включения приемников электрической энергии, а контакторы переменного тока серии КМ, предназначены для функционирования в силовых электрических цепях, которые составляют схемы управления электродвигателями электропогрузчиков.

Помимо этого, они также могут применяться в схемах выключателей высокого напряжения для коммутации цепей оперативного включения привода.

Контакторы переменного тока разделяются на следующие классификации:


  1. Число главных полюсов. Оно может быть от 1 до 5.
  2. Номинальное напряжение включающей катушки. Для контакторов переменного тока это значение может быть от 12 до 660 В, с частотой тока 50 Гц и от 24 до 660 В при частоте переменного тока 60 Гц.
  3. Номинальный ток главной цепи. Он может быть от 1,5 до 4800А.
  4. Номинальное напряжение главной цепи. От 110 до 1600 В, для переменного тока с частотами 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000 и 10000 Гц.
  5. Наличие вспомогательных контактов. Есть или нет дополнительных контактов.

Контактная схема

Наиболее популярными контакторами являются контакторы переменного тока рассчитанные на номинальный ток от 100 до 1000 А, с числом главных контактов от 1 до 5. Также широко распространены трехполюсные контакторы.

Следствием большого количества контактов, является увеличение усилия электромагнита и необходимого для включения контактора момента. Контакторы переменного тока имеют вспомогательные контакты, приводимые в действие тем же электромагнитом, который двигает и главные контакты.

Зазор, оставляемый между главными контактами, в контакторах переменного тока, меньше чем в контакторах постоянного тока. По этой причине, возникают наиболее благоприятные условия для гашения дуги, что позволяет сократить размеры, мощность и массу электромагнита.

Якорь (4) и подвижный контакт электромагнита связаны между собой посредством вала контактора (6). Контакт в контакторе переменного тока КТ-6000 плоский и без перекатывания. При помощи контактных пружин и подвижных частей, происходит отключение аппарата. Подвижные и неподвижные контакты, для удобства эксплуатации, сделаны сменяемыми. Контактная пружина (2) имеет предварительное сжатие, которое примерно равно половине конечного. На изоляционной рейке (5) закрепляются все детали контактора переменного тока. Рычаг (3) подвижного контакта, закреплен на валу (5), вращающемся на подшипниках (7) и покрытым изоляционным материалом. Катушка (8), сердечник (9), керамическая камера (11) и полюсные пластины (10) составляют в общем, систему дугогашения. Катушка (8) подключена к цепи последовательно вместе с подвижным и неподвижным контактом (12). Выводы (13) и (14) подключают к цепи главные контакты. А гибкая связь (15) и вывод (13) соединяются с подвижным контактом (13). Вращение вала (6) приводит в действие блок вспомогательных контактов (16). Благодаря тому, что все детали закреплены на рейке, появляется возможность установки контакторов переменного тока в комплексных станциях с реечной конструкцией, а также уменьшить массу и объем станции управления. Максимально допустимое число включений составляет 1200 в час. В контакторах переменного тока очень часто используется мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый из полюсов (рис. 3.6). Эта система позволяет довольно быстро гасить дуги, если отсутствует гибкая связь.

а— магнитная система; б— контактная система

Контакторы серии МК.

Данная модель контакторов способна работать как в цепях с постоянным током, так и с переменным. Напряжение в цепи постоянного тока может достигать 440 В, а в цепях с переменным током до 660 В, со значениями частоты тока 50 и 60 Гц соответственно. Сила тока в таких цепях может быть до 160 А. На стальной скобе (1) закрепляются все детали контактора. Здесь на системы главных (6) и вспомогательных контактов (7), действуют изоляционные колодки (4 и 5). В свою очередь, якорь электромагнита (2), притягивается к двум полюсам П-образного электромагнита (3).

Условные обозначения контакторов КТ 6600 и КТП 6600.

КТП

ХХХ

Буквенное обозначение вида контактора.КТ – контактор переменного тока с управлением переменным током.КТП – контактор переменного тока с управлением постоянным током.

 

67ХХУсловный номер серии 67
Цифра. Условное обозначение величины номинального тока:1 – 100 А2 – 160 А

3 – 250 А

Цифра. Число полюсов: 2 или 3.
СХБуква. Дополнительное условное обозначение серии: С – контакторы для работы только в продолжительном режиме.
Разделительный знак.
У ХЛЗХХХОбозначение климатического исполненияи категории размещения по ГОСТ 15150-69; УЗ, ТЗ, ХЛЗ.

Контакторы электромагнитные: виды и характеристики

Содержание:
  1. Из чего состоит контактор
  2. Принцип работы
  3. Классификация и виды контакторов
  4. Параметры и технические показатели
  5. Контакторы работающие при постоянном и переменном токе
  6. Видео: Характеристики и стандарты

В работе электрических цепей постоянно возникают ситуации, когда требуется включить или выключить на расстоянии какие-либо установки и оборудование. Для решения этих задач широко используются электромагнитные контакторы, работающие с разными видами токов. В нормальном рабочем режиме коммутационных устройств предполагается частое выполнение подобных операций – примерно 1500 в течение часа. Устройство и принцип работы контакторов позволяет активно применять их для управления двигателями высокой мощности, установленными на электровозы, трамваи, троллейбусы, лифты и другую технику, и оборудование.

Существуют устройства с другими разновидностями приводов – гидравлические и пневматические. Тем не менее, электромагнитные контакторы являются основными, поскольку они более универсальны, эффективны и устойчивы к износу.

Компоненты и составляющие коммутационного устройства

Действие устройств электромагнитного типа осуществляется благодаря взаимодействию всех узлов, деталей и компонентов, составляющих цельный прибор.

Каждый контактор переменного и постоянного тока состоит из:

  • Главные (основные) контакты. Замыкают и размыкают цепь высокого напряжения и способны в течение длительного времени работать под воздействием тока с установленным номиналом. Контактные группы выдерживают циклы включений-выключений в больших количествах и с высокой частотой. Когда контакты принимают нормальное положение, через втягивающую катушку перестает поступать ток, а механические защелки переходят в свободное состояние. Конструкция основной контактной группы может быть рычажной, с двигающейся системой поворотов, или мостиковой – с прямым ходом.
  • В устройство контактора входит камера для гашения электрической дуги. Используется в устройствах постоянного тока. Конструкция данного элемента имеет щели, расположенные продольно, а непосредственное гашение осуществляется действием поперечных магнитных полей. Возбуждение таких полей осуществляется при помощи дугогасительной катушки, подключаемая в последовательную цепь вместе с контактами.
  • Система гашения дуги. Ее использует контактор переменного тока. С ее участием гасится электрическая дуга, возникающая в момент, когда размыкаются основные контакты. Конфигурация данной конструкции и методы гашения выбираются по рабочему режиму и параметрам тока в конкретной цепи. Внутри камеры устанавливается специальная решетчатая конструкция, при попадании на которую большая дуга разделяется на несколько небольших осколков и полностью гаснет при переходе тока через нулевую отметку.
  • Детали, используемые в электромагнитной схеме. Сюда входят магнитный сердечник, якорь и катушка, а также крепежные материалы. Такая схема позволяет управлять прибором на расстоянии, включать и отключать цепь. Ее можно настроить на выполнение определенных операций – включать якорь и удерживать его во включенном состоянии, или всего лишь включать якорь. Для поддержки замкнутого положения существует специальная защелка. Обесточивание катушки и полное выключение контактора производится собственным весом всей системы, но, как правило, для этой цели используются конструкции, состоящие из отключающих пружин.
  • Дополнительные контакты (вспомогательные). Предназначены для коммутаций в цепях, управляющих прибором, и на участках с блокирующей и сигнальной функцией. Через эти контакты ток может проходить достаточно долго, но не выше 20 А, а выключение происходит при силе тока не выше 5 А. Контакты могут быть замыкающего и размыкающего действия, многие из них имеют мостиковую конструкцию.

Общие внешние данные любого контактора переменного тока и постоянного, в целом будут одинаковыми для всех подобных систем. Основные отличия заключаются в разном количестве контактов, катушек и других элементов, установленных в автоматические выключатели.

Принцип действия контакторов

Основной деталью контактора, которая сразу же бросается в глаза, является катушка с проводами. Изнутри у нее располагается сердечник, соединенный механически с контактами. Данные элементы осуществляют замыкание или размыкание электрической цепи, создавая течение или, наоборот, прекращая движение тока. Медная или стальная каркасная оболочка придает катушке необходимую жесткость и способствует более эффективному остыванию деталей прибора.

Принцип работы контактора заключает в себе определенные действия противоположного характера. После поступления на катушку напряжения, возникает магнитное поле, под влиянием которого сердечник начинает движение снизу-вверх. В результате, происходит замыкающее соединение цепи и возникновение тока, приводящего в движение подключенное электрооборудование. Когда движение электричества прекращается, сердечник, под воздействием пружинной системы, возвращается к своему начальному состоянию. В результате, цепь размыкается и электрооборудование выключается.

Функция включения-выключения контакторного устройства состоит в действии специального кнопочного мини-аппарата с кнопками ПУСК (черного цвета) и СТОП (красного цвета). При надавливании на каждую из них контакты, соответственно, замыкаются и размыкаются. Потенциал поступает на катушку и происходит замыкание силовых контактов. Они остаются во включенном состоянии даже после возврата пусковой кнопки в первоначальное состояние. Эта функция осуществляется с помощью вспомогательных блок-контактов.

Принцип действия контактора заключается еще и в действии коммутационной схемы, где участвуют две цепи. Первая из них – управляющая, передающая питание на катушку. После замыкания контактов в действие вступает высоковольтная цепь, ток в которой намного выше, чем в управляющей схеме.

Классификация и виды контакторов

Поскольку коммутационные устройства и автоматические выключатели применяются во многих областях, они выпускаются под выполнение конкретных задач, с необходимыми параметрами и техническими характеристиками. Эти данные необходимы при решении задачи, как выбрать контактор.

Все разновидности коммутирующих устройств можно классифицировать по их характерным признакам и другим показателям:

  • Токи во всех цепях могут быть постоянными или переменными. Вполне естественно, что и контактор будет тоже переменного или постоянного тока
  • Численность главных полюсов, составляющее 1-5 единиц.
  • Параметры токового номинала силовой цепи. Находятся в границах 1,5-4800 А.
  • Характеристики номинального напряжения. При постоянном токе – 27-2000 В, при переменном токе 110-1600 В. Показатели частоты переменного тока составляют 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000 и 10000 Гц.
  • Номинал напряжения катушки управления. При постоянном токе – 12-440 В, при переменном токе – 12-660 В с частотой 50 Гц. Существуют устройства переменного тока на 24-660 В, с частотой 60 Гц.
  • Существуют различия по типу соединений проводников во всех видах используемых цепей, методам установки, подключению наружных проводов и прочим показателям.

В зависимости от частоты коммутаций прибора в часовой промежуток времени, существует специальная классификация контакторов – 0,3; 1,3; 10; 30. Каждому из них соответствует определенная частота включений – 30, 120, 300, 1200 и т.д. Показатель механической устойчивости к износу может доходить до 30 млн. циклов, а устойчивость к коммутационному износу составляет 0,1 и выше от механического показателя. Большинство контакторов имеют 10 класс и соответствующие ему параметры и технические характеристики.

Выбор контактора осуществляется еще и по коммутационной способности, которая полностью зависит от условий работы. Большинство приборов задействовано в операциях пуска, реверсирования, торможения и отключения. Это основные действия, обязательные в процессе управления различными типами электрических приводов.

Параметры и технические показатели

К основным показателям электро-магнитных контакторов относятся следующие:

  • Численность главных контактов. Для устройств постоянного тока их число – 1-2, переменного тока – 2-5.
  • Показатель токового номинала в силовой цепи.
  • Значение предельной коммутационной способности устройства. Означает показатель максимального тока, который может быть отключен контактором без утраты эксплуатационных качеств.
  • Номинальное напряжение силовой цепи – не более 660 В, управляющей цепи – 12, 24, 48, 110 и 220 В. По этим данным подбираем нужное устройство.
  • Устойчивость к коммутационному износу пускателей, составляющая до 2 млн. циклов. Прибор должен выдерживать установленное количество коммутаций под действием тока в силовой цепи, и быть пригодным для последующего использования.
  • Устойчивость к механическому износу, рассмотренная выше. Означает число срабатываний без тока в силовой цепи. У контакторов этот показатель равен 10-20 млн. циклов, по нему выбирают необходимый прибор.
  • Продолжительность собственного времени включения. Это временной отрезок от момента включения (подачи команды) и до момента, когда контакты окажутся полностью замкнутыми.
  • Продолжительность собственного времени отключения. Начинается от момента подачи команды на выключения и до полного гашения электрической дуги.
  • Значение токовых характеристик на дополнительных контактах, их количество и тип. По своим функциям они могут быть замыкающего и размыкающего действия.

Большое значение для электромагнитных контакторов приобретает номинальный показатель рабочего тока и напряжения. Значение номинальных токовых параметров зависит от условий нагрева основных цепей, при бездействии самого прибора. В замкнутом положении основных контактов, прибор должен выдерживать ток установленного номинала на протяжении 8 часов. При этом, его любые детали не могут нагреваться сверх установленной величины.

Напряжение силовой цепи соответствует номинальному, когда контакторное устройство может нормально выполнять свои функции. Кроме того, существуют контакторы постоянного и переменного тока, используемые в соответствующих цепях. Между ними имеется заметная разница, поэтому их следует рассмотреть более подробно.

Контакторы работающие при постоянном и переменном токе

Контакторы постоянного тока используются для коммутационных действий в силовых цепях аналогичного тока. Для приведения в действие устройства используется соответствующий электромагнит.

Данные типы устройств работают при напряжении 22 и 440 вольт, силе тока – до 630 А. Конструктивно они могут быть одно- и двухполюсными. Отдельные виды контакторов используются в силовых и управляющих цепях постоянного тока напряжением 220 В и номинальных токах 25-250 А. Вес каждого устройства зависит от его величины и технических характеристик. Например, масса контактора на 100 А составляет 5,5 кг, а на 630 А – 30 кг. Подобные приборы все реже выпускаются производителями из-за снижения спроса.

Коммутационные устройства, автоматы, в том числе и контактор переменного тока используются в силовых цепях с аналогичными параметрами. Все рабочие процессы осуществляются с помощью электромагнита постоянного или переменного тока. Большинство из них имеют трехполюсную конструкцию на основе главных замыкающих контактов.

Конструкция электромагнитной системы изготавливается в шихтованном варианте – набирается из отдельных пластинок, толщина которых не более 1 мм, изолированных между собой. Катушки отличаются незначительным количеством витков и низким показателем сопротивления.

Индуктивное сопротивление катушки электромагнитного контактора составляет большую часть от общего сопротивления и может изменяться по мере изменения размера зазора. В связи с этим, величина переменного тока внутри катушки при разомкнутом положении контактов примерно в 5-10 раз выше тока в замкнутом состоянии магнитной системы. Неприятные явления в виде вибрации и гудения в таких приборах устраняются короткозамкнутым витком в сердечнике.

1.3. Контакторы переменного тока

а) Контактная система. Контакторы переменного тока выпускаются на номинальный ток от 100 до 1000 А при чи­сле главных контактов от одного до пяти. Наиболее рас­пространены контакторы трехполюсного исполнения. Нали­чие большого числа контактов приводит к увеличению уси­лия электромагнита и соответственно момента, необходимого для включения контактора.

Так же как и контакторы постоянного тока, контакторы переменного тока имеют вспомогательные контакты, кото­рые приводятся в действие тем же электромагнитом, что и главные контакты.

Из-за более благоприятных условий гашения дуги зазор между главными контактами делается меньше, чем в кон­такторах постоянного тока. Уменьшение зазора позволяет уменьшить мощность электромагнита, его габариты и массу.

На рис.1.4,а показан разрез по магнитной системе, а на рис. 1.4,б—разрез по контактной системе и общий вид одного полюса контактора КТ-6000. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3.

Подвижный контакт 1 и якорь 4 электромагнита связа­ны между собой через вал контактора 6. В отличие от кон­такторов постоянного тока подвижный контакт в контакто­ре КТ-6000 плоский без перекатывания. Отключение аппа­рата происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.

Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми. Контактная пружи­на 2, так же как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительное нажатие, составляющее примерно поло­вину конечного.

Все детали контактора укреплены на изоляционной рей­ке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 9, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в под­шипниках 7. Система дугогашения состоит из последова­тельной катушки 8, сердечника 9, полюсных пластин 10 и керамической камеры 11. Катушка 8включена в цепь по­следовательно с неподвижным контактом 12 н подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются в схему вы­водами 13 и 14. Подвижный контакт 1 соединяется с выво­дом 13 с помощью гибкой связи 15.

Блок вспомогательных контактов 16приводится в дей­ствие от вала 6. Крепление всех деталей на рейке позволя­ет использовать контактор в комплектных станциях рееч­ной конструкции и сократить объем и массу станции управ­ления. Допустимое число включений достигает 1200 в час.

В контакторах переменного тока широко распростране­на мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс (рис. 1.6), которая обеспечивает быстрое гашение дуги при отсутствии гибких связей. Отсутствие гибкой связи облегчает работу электромагнита и уменьшает габариты аппарата. В качестве материала главных контактов применяется металлокерамика, а для вспомогательных—серебро или биметалл. Основой биметаллического контакта является медь, покрытая тонкой пластиной из серебра. В контакторах переменного тока наряду с магнитным гашением дуги широко применяются дугогасительные решетки (см. рис 4.11), особенно при облегченных режимах работы.

б) Электромагнит. Для привода контактов контактора неременного тока широкое распространение получили электромагниты с Ш- и П-образными магнитопроводами. Магнитопровод электромагнита состоит из двух сердечников, один из которых неподвижен, другой (якорь) связан через рычаги с контактной системой. Для амортизации удара якоря о неподвижный сердечник последний крепится к основанию с помощью пружины. Это улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возникает вибрация основания контактора.

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки. Как указывалось в § 5.6, короткозамкнутые витки наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.

Из-за изменения индуктивности катушки ток при притянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном [1.1§ 5.3] В среднем можно считать, что пусковой ток электромагнита равен десятикратному току притянутого состояния. Для больших контакторов это значение может достигать 15-кратного. В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким-либо причинам удерживается в отпущенном положении. Катушки электромагнитов

а)

б)

Рис. 8.4 Контактор серии КТ-6000

а) магнитная система;

б) контактная система.

большинства контакторов допускают до 600 включений в час при ПВ=40%.

В особо тяжелых условиях работают электромагниты пятиполюсных контакторов. Для обеспечения нормальной работы пяти контактных пар необходима форсировка электромагнита.

Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. Такие электромагниты имеют специальную катушку с форсировочным резистором (см.[1.1 рис. 5.23]), который шунтирован размыкающим вспомогательным контактом контактора или контактами другого аппарата. Параметры катушек и фор-сировочных резисторов приводятся в справочных материалах.

При уменьшении .зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока [1.1§ 5.6], а благодаря этому ближе подходит к противодействующей. В результате напряжение отпускания близко к напряжению срабатывания. Относительно высокий коэффициент возврата (0,6—0,7) позволяет использовать контакторы переменного тока для зашиты электродвигателей от снижения сетевого напряжения. При понижении напряжения сети до. (0,6-0,7) Uном, происходит опадание якоря и отключение двигателя. Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне колебания питающего напряжения 85— 110% Uном. Поскольку катушка контактора питается через замыкающий вспомогательный контакт, то включение контактора не происходит автоматически после восстановления напряжения до номинального значения (см. рис. 1.11). Как указывалось в[1.1 § 5.7,] срабатывание и отпускание электромагнита переменного тока происходят значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03—0,05, а время отпускания 0,02 с.

в) Контакторы серии МК. Контакторы серии МК [9,5] могут работать в цепях постоянного тока напряжением до 440В и в цепях переменного тока напряжением до 660В, частотой 50, 60 Гц при токах до 160 А. Электромагнитный привод контактора выполняется только на постоянном токе с напряжением 24—220В. Общий вид контактора дан на рис 8.5. Все детали монтируются на стальной скобе 1 Якорь электромагнита 2 притягивается к двум полюсам П-образного магнитопровода электромагнита 3 и через изоляционные колодки 4, 5 действует на системы главных 6 и вспомогательных контактов 7. Система главных контактов показана на рис. 8.6. Все детали крепятся к изоляционной плите 1. Якорь электромагнита воздействует на шток привода контактов 2, на котором установлен подвижный мостиковый контакт 4. Неподвижный контакт 3 укреплен на скобе 5. Нажатие контактов создается пружиной 6. Возврат подвижного контакта в начальное положение производится возвратной пружиной 7. За счет мостикового контакта каждый полюс главной цепи имеет два разрыва, что способствует гашению дуги переменного тока. Для гашения дуги постоянного тока имеются две системы магнитного гашения с катушкой тока 8. Контакторы в зависимости от модификации могут иметь от одной до трех систем главных контактов. Таким образом, контактор может работать

Рис. 1.5. Контактор серии МК

в трехфазных цепях и при этом использоваться для пуска трехфазных асинхронных двигателей. Контактор имеет также четыре цепи вспомогательных замыкающих или размыкающих контактов. Механическая износостойкость контакторов с номинальным током до 63 А составляет,16*106, с током 100 и 160 А—10-106 циклов. Допустимая частота срабатываний составляет 1200 в час при ПВ=40%. При номинальном токе 40 А и категории применения АС-4 износостойкость не менее 106, при номинальном токе 160 А— 0,2-106 циклов. Контакторы обеспечивают 50 отключений удвоенного номинального тока при напряжении 110%Uном с интервалами между включениями не менее 10с. Собст-

Лекция № 12 Контакторы и магнитные пускатели

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется под воздействием электромагнитного привода.

Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как привило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного, так и постоянного тока.

Категории применения современных контакторов и параметры коммутируемых ими цепей подразделяют:

Для контакторов переменного тока (табл.12.1):

  • АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

  • АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением.

  • АС-3 – пуск электродвигателей с КЗ ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке.

  • АС-4 – пуск электродвигателей с КЗ ротором, Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением.

Для контакторов постоянного тока (табл. 12.2):

  • ДС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

  • ДС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.

  • ДС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора.

  • ДС-4 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.

  • ДС-5 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

Таблица 12.1

Контакторы переменного тока

Категория

приме-

нения

Режим нормальных коммутаций

Включение

Отключение

Коммутируемый

ток, А

Напряжение,

В

Коммутируемый

ток, А

Напряжение,

В

АС-1

0,95

0,95

АС-2

0,65

0,65

АС-3

0,35

0,35

АС-4

0,35

0,35

Категория

приме-

нения

Режим редких коммутаций

Включение

Отключение

Коммутируемый

ток, А

Напряжение,

В

Коммутируемый

ток, А

Напряжение,

В

АС-1

0,95

0,95

АС-2

0,65

0,65

АС-3

0,35

0,35

АС-4

0,35

0,35

Номинальный ток контактора представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутации, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого.Номинальный рабочий ток контактора — это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения.

Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор.

Таблица 12.2

Контакторы постоянного тока

Категория

применения

Режим нормальных коммутаций

Включение

Отключение

Коммутируемый

ток, А

Напряжение, В

Пост. времени, мс

Коммутируемый

ток, А

Напряжение, В

Пост. времени, мс

ДС – 1

1

1

ДС – 2

2

7,5

ДС – 3

2

2

ДС — 4

7,5

10

ДС — 5

7,5

7,5

Категория

приме-

нения

Режим редких коммутаций

Включение

Отключение

Коммутируемый

ток, А

Напряжение, В

Пост. времени, мс

Коммутируемый

ток, А

Напряжение, В

Пост. времени, мс

ДС – 1

ДС – 2

2,5

2,5

ДС – 3

2,5

2,5

ДС — 4

15

15

ДС — 5

15

15

Контакторы подразделяются :

  • по роду тока главной цепи: постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного токов;

  • по роду тока цепи управления: с управлением постоянным током, с управлением переменным током;

  • по числу главных полюсов: от одного до пяти;

  • по номинальному току главных цепей: на токи 4, 6,5, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000; (2500) А;

  • по номинальному напряжению главной цепи: на постоянное напряжение 220, 440, 600 В; на переменное — 380(500) и 660 В;

  • по номинальному напряжению включающих катушек; на постоянное напряжение 24, 48, 60, 110 и 220 В, на переменное — 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В частотой 50 Гц и 110, 220,380, 440 В частотой 60 Гц;

  • по наличию и исполнению вспомогательных контактов;

  • по роду присоединения проводников;

  • по классу, соответствующему частоте включений:

Класс

0.3

1

3

10

30

Допустимая частота включений в час

30

120

300

1200

3600

  • по категории применения;

  • по воздействию климатических факторов;

  • по степени защиты.

Контакторы допускают работу при напряжении главной цепи до 1,1 и цепи управления (0,85-1,1). Контакторы предназначены для работы в одном, нескольких или во всех следующих режимах: в прерывисто-продолжительном с периодом нагрузки без отключения не более= 8ч, продолжительном (> 8ч), повторно-кратковременном и кратковременном. Контакторы с размыкающими главными контактами допускают нечастые коммутации двукратного номинального тока при напряжении.

Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему; дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов.

На рис.12.1 показана конструкция контактора постоянного тока типа КПВ – 600.

Неподвижный контакт 1 механически и электрически соединен со скобой 2 – дугогасительным рогом (направляющей для дуги). К скобе 2 присоединен один конец дугогасительной катушки 3, второй конец которой с выводом 4 закреплен в электроизоляционном основании 5 и является одним из двух токоподводов контактора.

Рис. 12.1. Контактор постоянного тока

Основание 5 жестко укреплено на стальной скобе 6, являющейся основной несущей деталью для электромагнитного привода и подвижной контактной системы. Подвижный контакт 7 может поворачиваться относительно опорной точки 8. Вывод 9, являющийся вторым токоподводом, соединен с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. С подвижным контактом 7 электрически связан другой дугогасительный рог 11. Контактное нажатие создается пружиной 12, а возвратная пружина 13 предназначена для размыкания контактов и возврата привода в исходное положение. При размыкании контактов на них появляется электрическая дуга 14, которая попадает в магнитное поле между пластинами 15 магнитопровода системы магнитного дутья, создаваемого катушкой 3 и охватывающего камеру с обеих сторон. Под воздействием этого поля дуга перемещается в камеру, ее опорные точки переходят на дугогасительные рога, дуга растягивается, охлаждается и гаснет.

Электромагнитный привод контактора включает в себя обмотку 20 с магнитопроводом и якорь 17, который может поворачиваться на призме 19, прижимаемый к скобе 18 пружиной 16. При подаче напряжения на катушку 20 якорь 17, преодолевая противодействие возвратной пружины 13, начинает притягиваться к магнитопроводу. При определенном зазоре между якорем и магнитопроводом происходит соприкосновение контактов 7 и 4. Дальнейшее сближение якоря и мгнитопровода влечет за собой поворот контакта 7 относительно опорной точки 8 и сжатие контактной пружины. Этим обеспечивается создание так называемого провала контактов – расстояния, на которое переместился бы подвижный контакт, если убрать неподвижный. Наличие провала контактов обеспечивает контактору заданную коммутационную износостойкость.

При работе контакторов в повторно-кратковременном режиме значение рабочего тока зависит от продолжительности включения и частоты срабатывания.

Рабочий ток при различных режимах может быть определен по формуле

,

где — номинальный ток контактора;

ПВ – относительная продолжительность включений;

n – число включений в час.

Допустимое число включений в зависимости от характера нагрузки для КПВ 600 доходит до 1200 в час; КПВ 600 выполняются на номинальные токи 100, 160, 250 и 630 А.

Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. На рис. 12.2 показан контактор переменного тока типа КТ-6000. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3. Подвижный контакт 1 (на общем виде три подвижных контакта 1) и якорь 4 привода электромагнита связаны между собой валом 6. Отключение контактора происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.

Контактная пружина 2 имеет предварительное нажатие на (30-50)% меньше конечного контактного нажатия. Все детали укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 6, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, магнитопровода 9, полюсных пластин 10 и дугогасительной камеры 11. Обмотка 8 включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 и подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются к внешней электрической цепи выводами 13 и 14. Подвижный контакт 1 соединяется с выводом 13 при помощи гибкой связи 15. Блок вспомогательных контактов 16 приводится в действие валом 6.

Рис.12.2. Контактор переменного тока

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки.

Допустимое число включений достигает 1200 в час, коммутируемый ток – до 1000 А, номинальное напряжение – 380 и 660 В.

В контакторах серий КТ64, КТП64, КТ65, КТП65, предназначенных для коммутации силовых цепей переменного тока, имеется полупроводниковый блок, в котором осуществляется бездуговая коммутация путём шунтирования главных контактов тиристорами на период коммутации, благодаря чему электрическая дуга не возникает.

Отсутствие дуги при отключении контактором силовых цепей повышает надежность работы контакторов, электрическую износостойкость, взрывобезопасность, резко уменьшает потери энергии в контакторе.

Контакторы серии МК предназначены для работы в силовых электрических цепях и цепях управления установок при постоянном напряжении до 440 В и переменном до 660 В, частотой 50 и 60 Гц при токах до 160 А. Контакторы имеют четыре величины: МК 1 (Iном=40 A), МК 2 (Iном=63 A), МК 3 (Iном=100 A) и МК 4 (Iном=160 A).

Собственное время срабатывания контакторов при включении 0,08 с, при отключении 0,05 с. Втягивающие катушки выполняются только на постоянный ток напряжением 24, 48, 110, 220 В. Контакторы могут работать в продолжительном, прерывисто-продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Допустимая частота срабатывания контакторов – до 1200 циклов в час при ПВ = 40%.

Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты от токовых перегрузок (обычно тепловое реле).

Работа асинхронных двигателей зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способность, надёжность защиты двигателя от перегрузок. В процессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз питающего напряжения и ток статора работающего двигателя резко возрастает, что приводит к выходу из строя обмотки из-за нагрева ее до высокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

Конструктивная схема магнитного пускателя серии ПА приведена на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Конструкция магнитного пускателя

Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 2 и подвижными 3 контактами размещена в дугогасительной камере 5. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 4. Подвижные контакты соединены с траверсой 6, которая может поворачиваться относительно точки О1. На противоположном конце траверсы 6 укреплен якорь 7 электромагнитного привода с магнитопроводом 8 и обмоткой 9. Под магнитопроводом 8 имеется пружина сжатия 10, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое реле 11, которое при срабатывании своими контактами размыкает цепь питания катушки 8, траверса 6 под действием возвратной пружины 12 отходит вправо и происходит отключение главной цепи.

В технических данных указываются номинальный ток пускателя и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях.

Промышленность выпускает магнитные пускатели серии ПМЛ и ПМС на токи до 260 А и напряжение до 660 В.

Наибольшее рабочее напряжение пускателя равно 660 В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *