2.4. Особенности контакторов постоянного тока
1. Контактная система
С целью уменьшения износа для контакторов этого типа применяются преимущественно линейные перекатывающиеся контакты. Для предотвращения дребезга контактов контактные пружины создают предварительное натяжение, составляющее примерно 50% конечного контактного нажатия.
Для уменьшения оплавления контактов электрической дугой при токе более 50 А контактор имеет дугогасительные контакты – рога. Включение контактора сопровождается притиранием и перекатыванием главных контактов, выполненных из красной меди. Электрическая дуга, возникающая в момент разрыва цепи, воздействует на нерабочие части поверхностей дугогасительных контактов.
В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения контактов во включенном состоянии превышает 8 часов, допустимый ток контактора снижается примерно на 20%. В таком режиме из-за окисления меди контактов растет их переходное сопротивление, что может привести к повышению температуры контактов выше допустимой.
Вспомогательные контакты выполняются без дугогасительных устройств мостикового типа и могут отключать токи до 20 А при напряжении до 500 В в цепях катушек переменного тока, а в цепях катушек постоянного тока до 2,5 А при напряжении 110 В; 2 А – при напряжении 220 В; 0,5 А – при напряжении 440 В.
2. Дугогасительное устройство
В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили асбоцементные дугогасительные камеры с зигзагообразной узкой щелью в сочетании с электромагнитным дутьем, с катушкой тока и полюсами (рис. 8).
Рис. 8. Дугогасительная камера с узкой щелью и магнитным дутьем |
Дугогасительная катушка выполнена с небольшим числом витков проволоки большого сечения. По виткам катушки проходит весь рабочий ток нагрузки. Создаваемое катушкой магнитное поле замыкается через промежуток между рабочими контактами, где возникает электрическая дуга. Как известно, всякий обтекаемый током и не закрепленный на месте проводник, помещенный в магнитное поле, начинает двигаться в ту или иную сторону в зависимости от направления тока в проводнике и направления магнитного поля. В данном случае электрическая дуга является таким движущимся проводником. Под влиянием магнитного поля дугогасительной катушки дуга перемещается в узкую щель дугогасительной камеры. |
Направление витков дугогасительной катушки подбирают так, чтобы электрическая дуга перемещалась вверх. При этом она быстро удлиняется и рвется. Чем больше разрывной ток, тем мощнее дуга и тем сильнее действие дугогасительной катушки.
В области возникновения электрической дуги магнитный поток катушки создается толстыми щечками, изготовленными из мягкой стали, и охватывающими справа и слева дугогасительную асбоцементную камеру, в которой помещены главные рабочие контакты. Дугогасительная камера закрывает область возникновения дуги, остаются только щели сверху и снизу.
3. Электромагнит
В контакторах постоянного тока получили распространение электромагниты клапанного типа и с внешним прямоходовым якорем. Катушка электромагнита наматывается на стальную тонкостенную гильзу, которая обеспечивает достаточную жесткость и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритов контактора.
При включении
электромагнита преодолеваются усилия
возвратной и контактной пружин. Тяговая
характеристика электромагнита должна
во всех точках идти выше характеристик
этих пружин при минимально допустимом
напряжении на катушке
и нагретом ее состоянии.
Для контакторов
постоянного тока коэффициент возврата,
как правило, мал
,
что не позволяет использовать указанный
тип контакторов для защиты электродвигателей
при снижении напряжения.
Наибольшее
напряжение на катушке не должно превышать
110%
,
так как при большом напряжении
увеличивается износ контактов из-за
усиления ударов якоря, а температура
обмотки может превысить допустимое
значение.
Рис. 9. Рабочий цикл электромагнита постоянного тока: |
– установившееся
значение тока;
– ток трогания;
–
ток отпускания;
–
время трогания;
–
время срабатывания;
– время отпускания;
–
время выключения
У контакторов постоянного тока при включении катушки электромагнита под напряжение ток будет постоянно увеличиваться до установившегося значения, которое не зависит от положения якоря. Это объясняется значительной индуктивностью катушки. Поэтому якорь к сердечнику притягивается плавно, без ударов, что и обусловливает большую механическую долговечность контакторов постоянного тока по сравнению с контакторами переменного тока.
Контактор постоянного тока с номинальным током 100 А имеет собственное время включения 0,14 с, для контактора с током 630 А оно увеличивается до 0,37 с. Собственное время отключения такого аппарата при токе 100 А составляет 0,07 с, при токе 630 А – 0,23 с (рис. 9).
4. Характер протекания рабочего тока через размыкающие силовые контакты при различных видах нагрузки.
Процесс отключения
цепи постоянного тока, содержащей
большую (а)
и малую (б)
индуктивность представлены на рис. 10.
При отключении индуктивной цепи процесс
гашения электрической дуги затягивается,
и на силовых контактах появляется
перенапряжение (
).
При отключении активной цепи нагрузки
гашение дуги происходит быстро, и
перенапряжения на контактах отсутствуют.
Рис. 10. Процесс отключения цепи постоянного тока:
содержащей
индуктивно-активную нагрузку (а)
и активную нагрузку (б);
–
время гашения дуги;
–
ток в цепи при замкнутых контактах;
–
напряжение на дуге; U
– напряжение источника питания
При отключении цепи с большой индуктивностью выделяемую в дуге электромагнитную энергию необходимо отвести охлаждением. В связи с этим, чем больше индуктивность цепи и отключаемый ток, тем труднее отключить цепь. При чисто активной нагрузке дуга горит до тех пор, пока напряжение на дуге не достигнет напряжения источника питания, а затем гаснет.