3.2. 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 трех полюсного 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. 3.4,а- показан разрез по магнитной системе, а на рис. 3.4, б — разрез по контактной системе и общий вид одного полюса контактора КТ-6000. Подвижный контакт 1с 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 6, 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 8 включена в цепь

Рисунок 3.1 - Контактор постоянного тока серии КПВ - 600

1 -неподвижный контакт; 2 - скоба;

3 - конец дугогасительной катушки;

4 - вывод; 5 - основание; 6 - стальная скоба; 7 - подвижный контакт; 8 - точка опоры; 9 - вывод; 10 - гибкая связь;

11 - защитный рог подвижного контакта;

12 - пружина; 13 - пружина; 14 - дуга; 15 - полюса; 1 б - специальная пружина; 17 - якорь; 18 - скоба якоря; 19 - призма; 20 - электромагниты клапанного типа.

Рисунок 3.2 - Схема включения главных контактов контактора КТПВ - 600 для реверса асинхронного двигателя

Рисунок 3.3 - Характеристика противодействующих усилий

контактора КПВ -600

1 - сила тяжести; 2 - сила возвратной пружины; 3 - сила контактной пружины; 4 - результирующая противодействующая характеристика.

Рисунок 3.4.а - Контактор серии КТ-6000: разрез по магнитной системе.

Рисунок 3.4.6 - Контактор серии КТ - 6000: разрез по контактной системе

1 - подвижной контакт; 2 - пружина; 3 - рычаг подвижного контакта; 4-якорь электромагнита: 5 - вал; 6 - вал контактора; 7 - подшипники; 8 - последовательная катушка; 9 - сердечник; 10 - полюсные пластины; 11 - керамическая камера; 12 - неподвижный контакт; 13, 14 - выводы; 15 — гибкая связь; 16 - блок вспомогательных контактов.

Рисунок 3.5 - Контактор серии МК

1 - стальная скоба; 2 - якорь электромагнита; 3 - магнитопривод электромагнита; 4, 5 - изоляционные колодки; 6, 7 - главные и вспомогательные контакты.

Рисунок 3.6 - Система контактов контактора МК

1 - изоляционная плита; 2 - шток привода контактов; 3 - неподвижный контакт; 4 - подвижный мостиковый контакт; 5 - скоба; 6 - пружина; 7 - возвратная пружина; 8 - катушка тока.

Рисунок 3.7 - Схема полупроводниковой приставки к контактору МК

Рисунок 3.8. Контактор типа МК на номинальный ток 63 А

с полупроводниковой приставкой

1 - электромагнит; 2 - дугогасительное устройство;

3 - вспомогательные контакты;

4 - полупроводниковая приставка.

Рисунок 3.9 - Магнитный пускатель серии ПМЛ.

1 - дугогасящее устройство; 2 - траверса; 3, 9, 11 - мостиковая контактная система;

4 - металлокерамические контакты;

5 - дополнительные контакты;

6 - неподвижная часть магнитопровода;

7 - возвратная пружина; 8 - катушка;

10 - электромагнит; 11 - основание;

13 - короткозамкнутый виток; 14 - пружина.

Рисунок 3.10 - Схема включения нереверсивного пускателя.

последовательно с неподвижным контактом 12 и 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 16 приводится 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. 3.6), 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, особенно при облегченных режимах ра­боты.

б) Электромагнит. Для привода контактов контактора переменного 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., Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.

Из-за изменения индуктивности катушки ток при при­тянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном. 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 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, который шунтирован размы­кающим вспомогательным контактом контактора или контактами другого аппарата. Параметры катушек и форсировочных резисторов приводятся в справочных мате­риалах.

При уменьшении зазора тяговая характеристика элек­тромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока, и 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 защиты электродвигателей от снижения сетевого напряжения. При понижении напряжения сети до (0,6—> 0,7) Uном происходит отпадание 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. 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 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 3.5. 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. 3.6. 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 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. Собственное время включения 0,08 и отключения 0,06с. Более подробные данные приведе­ны в [ ].

Для увеличения износо­стойкости и надежности кон­такторов серии МК исполь­зуется полупроводниковая приставка [8.2], схема кото­рой приведена на рис. 8.7. Главные контакты ГК шун­тированы тиристорами VS1 и VS2, управление которы­ми осуществляется через разделительные диоды VD2 и VDЗ. Если в данный полупериод направление тока соответствует показанному на рис. 8.7, то напряжение, при­ложенное между мостиком главного контакта и верхним неподвижным главным контактом, через диод VD2 откры­вает тиристор VS1, по которому начинает проходить ток це­пи. После прохождения тока через нуль тиристор закрыва­ется и процесс отключения заканчивается. Если ток имеет обратную полярность, то работают диод VDЗ и тиристор VS2. Для защиты управляющих переходов тиристоров от превышений напряжения служат диоды VD1 и VD4. Цепоч­ка RС облегчает условия восстановления напряжения и снижает перенапряжения на тиристорах. Общий вид кон­тактора серии МК с приставкой дан на рис. 3.8. Полупро­водниковая приставка расположена в корпусе 4. Контак­торы МК с приставкой предназначены для тяжелого режи­ма работы АС-4 с частотой коммутации 1200 в час и более. Их коммутационная износостойкость составляет 5*10⁶ цик­лов при токе Iном==63 А и 3*10⁶ циклов при токе Iном ==100 А. Номинальный рабочий ток Iр.ном при этом берет­ся равным 0,6 Iном.

г) Вакуумные контакторы. Вакуумные контакторы (рис. 8.9. а) имеют герметичное ДУ, с помощью которого отклю­чение коммутируемой цепи происходит в вакуумной среде за один-два полупериода. На такой основе соз­даны трехфазные вакуумные контакторы типов КТ12РЗЗ и КТ12Р37 с номинальными токами 160 А и 400 А и номи­нальными напряжениями 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 [8.3].

Общий вид трехфазного вакуумного контактора показан на рис. 8.9.а. Якорь и две катушки 1 электромагнита по­стоянного тока видны на рисунке. Вспомогательные кон­такты 2 размещены слева и справа от электромагнита и защищены прозрачными пыленепроницаемыми крышками, что позволяет производить осмотр контактов без их разборки. В более совершенных конструкциях вспомогательные кон­такты выполняются на герконах. 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 износостойкость до 2*10⁶ циклов при ПВ=40 %, частоте включений 600 в час, режиме АС-3 и напряжении 1140 В. Ток среза контакторов не превышает 1,5 А, что обеспечи­вает их работу без перенапряжений в цепях с током 160— 400 А. Дугогасительное устройство приведено на рис. 8.9, б. Подвижный контакт 1 связан с якорем электромагнита и отключающей пружиной. Неподвижный контакт 2 за­креплен в корпусе 3. Поверхности контактирования обли­цованы металлокерамическими пластинами 4 и 5. Подвиж­ный контакт 1 соединен с нижней частью ДУ с помощью сильфона 6, представляющего собой металлическую гар­мошку, выполненную из нержавеющей стали. Сильфон да­ет возможность перемещения подвижному контакту. Под­вижный и неподвижный контакты изолируются друг от друга стеклянным или керамическим цилиндром 7. Экра­ны 5 и 9 выравнивают электрическое поле между контак­тами и защищают цилиндр и сильфон от паров металлов, появляющихся при гашении.