Лабораторная работа 11 исследование магнитного пускателя
Цель работы: исследовать параметры, влияющие на эксплуатационные характеристики магнитного пускателя переменного тока.
1. Общие положения
Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска электрических асинхронных двигателей с коротко-замкнутым ротором.
Магнитные пускатели по существу представляют собой контакторы переменного тока, предназначенные для коммутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В такие пускатели встраиваются тепловые реле, осуществляющие защиту от токов перегрузки.
1.1. Разновидности магнитных пускателей
В зависимости от назначения магнитные пускатели делятся на:
1) нереверсивные - предназначенные для пуска непосредственным подключением к сети и остановки (отключения) электродвигателя;
2) реверсивные - предназначенные для пуска, остановки и реверса электродвигателя.
Нереверсивный пускатель имеет один контактор (рис. 1). Реверсивный магнитный пускатель представляет собой два контактора, укрепленных на общем основании и имеющих электрическое соединение (рис. 2),
Промышленностью выпускаются пускатели следующих исполнений:
1) открытого исполнения (предназначены для установки на панелях, закрытых шкафах и т.п. местах, защищенных от попадания пыли и посторонних предметов);
2) защищенного исполнения (предназначены для установки внутри помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли).
Магнитные пускатели, кроме того, различаются:
по защищенности, назначению и наличию теплового реле (вторая и третья цифры в обозначении типа пускателя условно отражает эти исполнения), а также по номинальному току его тепловых элементов;
напряжению и частоте тока втягивающей катушки;
числу и роду блок-контактов. Два Н.О., либо два Н.О. + два Н.З. блок-контакта на каждом контакторе пускателя. (Н.О. - нормально открытые, Н.З. - нормально закрытые).
Реверсивные пускатели выпускаются как без механической блокировки, так и с механической блокировкой. В обоих случаях в пускателе имеются внутренние соединения для осуществления электрической блокировки.
Механическая блокировка служит для механического предотвращения одновременного включения обоих контакторов пускателя. Электрическая блокировка осуществляется через Н.З. блок-контакты самого-пускателя (что предусмотрено его внутренними соединениями).
Рис. 1. Электрическая схема нереверсивного пускателя: К - контактор, КК-тепловое реле, П - кнопка ПУСК, С - кнопка СТОП
Рис. 2 Электрическая схема реверсивного пускателя:
– контактор 1,
– контактор 2,
– тепловое реле, В - кнопка вперед,
Н
– кнопка НАЗАД, С - кнопка СТОП, Бк –
блок-контакты,
– термоконтакт теплового реле
Для включения реверсивных пускателей с помощью кнопок управления необходимо также применять электрическую блокировку через Н.З. контакты кнопок (см. рис. 2), чтобы предотвратить случайную подачу напряжения одновременно на катушку обоих контакторов пускателя при одновременном нажатии кнопок "вперед" и "назад .
Реверс электродвигателя при помощи реверсивного пускателя осуществляется через промежуточную остановку, т.е. по схеме: отключение вращающегося двигателя - полная остановка - включение на обратное направление вращения.
В случае применения реверсирования двигателя противовключением или торможения двигателя противовключением, мощность управляемого пускателя электродвигателя должна быть ниже, чем при реверсировании через промежуточную остановку примерно в 1,5-3 раза, что определяется износоустойчивостью контактов при работе в применяемом режиме. В этих режимах пускатель должен работать без механической блокировки. При этом электрическая блокировка через Н.З. блок-контакты контакторов пускателя обязательна.
2. Конструкция магнитного пускателя
Рассмотрим магнитный пускатель серии ПА (рис. 3). Пускатель собирается на металлическом основании 1. Неподвижные контакты 2 помещены внутри изоляционных камер, образованных стенками 6. Токоведущие части у неподвижных контактов имеют петлеобразную форму, что-бы увеличить электродинамические усилия и исключить образование "стоячей" дуги между контактами. Кроме того, опорные точки дуги не остаются неподвижными на поверхности контактов, что приводит к увеличению восстанавливающейся прочности. Подвижные контакты 8 мостикового типа установлены на детали II. Нажатие в контактах, укрепленных в головке 10 осуществляется контактными пружинами 9.
Двукратный разрыв цепи улучшает условия гашения дуги. Небольшое расстояние между контактами усиливает их роль в отводе тепловой энергии от дуги. Расстояние между контактами выбрано оптимальным, когда энергия дуги сравнительно невелика, теплоотвод от нее усилен, а возможности для перемещения оснований дуги на контактах и ее столбах не нарушены. В результате создаются благоприятные условия гашения дуги. Этому способствует также закрытый объем камеры. В пускателях серии ПА с увеличенной разрывной способностью применены дугогасительные решетки, в которые попадает дуга, выходя из межконтактной зоны.
Якорь втягивающего электромагнита пускателя серии ПА устанавливается на детали II. Неподвижный магнитопровод 4 электромагнита с катушкой 5 установлены на амортизирующих пружинах 3. Известно, что величина тона, проходящего через обмотку электромагнита переменного тока, растет с увеличением напряжения, при этом уменьшается индуктивное сопротивление катушки электромагнита. Поэтому при относительно большом воздушном зазоре в электромагнитных пускателях серии ПА создается необходимая сила для надежного притяжения якоря при включении. Во включенном состоянии, когда значении воздушного зазора резко сокращается (0,3-0,5 мм), увеличивается индуктивное сопротивление катушки, что приводит к уменьшению тока в катушке и ее мощности. Возврат подвижной системы пускателя серии ПА в отключенное положение осуществляется за счет веса этой системы и пружины 7.
Рис. 3. Конструкция магнитного пускателя серии ПА. 16
Встраиваемые в пускатели тепловые реле 12 обеспечивают защиту от токов перегрузки.
В пускателях серии ПА найдена удачная конструкция короткозамкнутого витка 13, устанавливаемого на полюсе 4 втягивающего электромагнита для устранения вибрации якоря. Медная или латунная рамка впрессовывается в прямоугольный паз на торце полюса. Такая конструкция короткозамкнутого витка оказывается достаточно надежной в условиях эксплуатации.
Пускатели серии ПА рассчитаны на управление двигателями мощностью до 75 кВт при напряжении сети до 500 В. Они допускают частоту операций до 600 вкл/ч, ПВ – 40%. Их электрическая износоустойчивость 1 млн. включений 7-кратного тока и отключений номинального тока, механическая износоустойчивость - 5 млн.циклов.
3. Конструкция теплового реле
Тепловое реле типа ТРН-40(45), входящее в пускатели с тепловым реле и осуществляющее при соответствующих нагревателях тепловую защиту электродвигателя от перегрузок недопустимой продолжительности, является тепловым токовым реле а температурной компенсацией и ручным возвратом. При длительном протекании тока перегрузки по цепи двигателя биметаллический элемент реле нагревается и изгибается. При определенном изгибе биметалл освобождает защелку, контакты теплового реле Т° размыкаются, обмотка электромагнита при этом отключается от напряжения, якорь отпадает от магнитной системы, размыкая главные контакты магнитного пускателя (рис. 2).
В случае невозможности осуществления тепловой защиты в повторно-кратковременном режиме следует применять пускатели без теплового реле.
От коротких замыканий тепловое реле не защищает.