2.5. Особенности контакторов переменного тока

1. Контактная система

Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия электромагнита. Вспомогательные контакты 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.

В контакторах указанного типа широко распространена мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждом полюсе, которая обеспечивает быстрое гашение дуги. Мостиковые контакты используются как в главных, так и вспомогательных контактных системах контакторов переменного тока. В качестве металла главных контактов в контакторах переменного тока применяется металлокерамика, для вспомогательных – серебро и биметалл, основой которого является медь, покрытая тонкой пластиной из серебра.

2. Дугогасительное устройство

Широко применяются устройства с дугогасительными решетками, укрепленными в боковых стенках дугогасительной асбоцементной камеры над главными рабочими контактами. При размыкании контактов электрическая дуга входит в промежутки между этими же пластинами, разбивается на части и очень быстро гаснет. Причинами, заставляющими дугу войти в промежутки между пластинами дугогасительной решетки, являются: магнитное поле, создаваемое самой дугой, и поток нагретого дугой воздуха, проходящего через щели камеры. Силовые линии поля дуги имеют одинаковое направление и поэтому отталкиваются друг от друга. Это приводит к удлинению дуги, которая в процессе затягивания входит в дугогасительную решетку. Пластины дугогасительной решетки отбирают у дуги много тепла и тем самым способствуют быстрому ее разрыву.

3. Электромагнит

Для контакторов переменного тока получили распространение электромагниты с шихтованными Ш и П-образными магнитопроводами. Относительно высокий коэффициент возврата К_в=0,6 – 0,7 позволяет использовать их для защиты электродвигателя при снижении сетевого напряжения.

При понижении напряжения сети на величину более 30 % и кратковременном исчезновении напряжения происходит отпадание якоря и отключение двигателя. Подобная электрическая защита носит название нулевой защиты по напряжению. Поскольку катушка контактора питается через замыкающий вспомогательный контакт, то включение контактора не происходит автоматически после восстановления напряжения до номинального значения (защита от самозапуска).

Электромагниты переменного тока обеспечивают надёжную работу в диапазоне колебания напряжения сети 85 – 110% номинального значения.

Катушка электромагнита низкоомная с малым числом витков. Основную часть сопротивления катушки составляет ее индуктивное сопротивление, зависящее от величины зазора между якорем и сердечником магнитопровода контактора переменного тока.

Рис. 11. Тяговая характеристика электромагнита переменного тока:

1 – тяговая характеристика F(x)

2 – ток в обмотке электромагнита I(x)

Рис. 12. Зависимость тока в обмотке от времени при включении электромагнита переменного тока

На рис. 11 представлена тяговая характеристика электромагнитов контакторов переменного тока (кривая 1).

Включение контактора переменного тока происходит значительно быстрее, чем контактора постоянного тока. Собственное время включения составляет 0,03 – 0,05 с. Время отпускания 0,02 с. Зависимость тока в обмотке при включении электромагнита переменного тока представлена на рис. 11 (кривая 2).

4. Характер протекания рабочего тока через размыкающие силовые контакты при различных видах нагрузки.

Процесс восстановления напряжения на дуговом промежутке, возникающий при отключении контактора переменного тока, схематически представлен на рис. 13.

При отключении индуктивной цепи ток сдвинут относительно ЭДС на 90 град. (рис. 13, а, б). Восстановление напряжения на дуговом промежутке может происходить апериодически (рис. 13, а) или через колебательный процесс (рис. 13, б).

Рис. 13. Процессы при восстановлении напряжения на дуговом промежутке:

– пик зажигания; – пик гашения; – напряжение дуги

В первом случае напряжение на промежутке U_в.макс не может быть выше ЭДС источника тока Е_м. Во втором случае напряжение теоретически может быть сколь угодно велико, практически оно не превышает 2Е_м. Частота и амплитуда колебаний переходного процесса определяются параметрами R-L-C контура. Таким образом, при питании от сети промышленной частоты отключение активной нагрузки осуществляется легче, чем индуктивной. При питании контактора от сети повышенной частоты отключение активного контура осуществляется труднее, чем индуктивного. При гашении дуги в индуктивном контуре промышленной частоты напряжение на дуговом промежутке может достигнуть величины Е_м. При гашении дуги в активном контуре повышенной частоты напряжение не может превзойти величины Е_м. Этим, при прочих равных условиях, облегчается гашение высокочастотной дуги по отношению к дуге промышленной частоты.

При промышленной частоте температура дугового промежутка при переходе через нуль успевает упасть на 30 – 50% и это способствует интенсивному гашению дуги. При дуге повышенной частоты при переходе тока через нуль существенного снижения температуры дугового промежутка не имеет места, что является существенным фактором ухудшения условий гашения дуги повышенной частоты. Следует иметь в виду, что условия гашения дуги повышенной частоты приближаются к гашению дуги постоянного тока.