книги из ГПНТБ / Комаров, А. Ф. Наладка и эксплуатация электрооборудования металлорежущих станков

4. Контакторы и магнитные пускатели

Контакторы и магнитные пускатели являются наиболее многочисленными и ответственными аппаратами управле­ ния. Их применяют в схемах, где требуются частые вклю­ чения и отключения электрических силовых приемников. Для управления электроприводами металлорежущих стан­ ков используют контакторы постоянного и переменного

Основными узлами таких контакторов являются: си­ стема главных контактов 1, дугогасительная камера и электромагнитный механизм включения 2. Для использо­ вания контакторов в схемах автоматики принято устана­ вливать в них блок-контакты 3. Принцип работы контак­ тора заключается в следующем. При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь приходит в движение и подвижный контакт, связанный с якорем, замыкает и размыкает силовую цепь. Если катушку электрома­ гнита отключить, то якорь возвращается в первоначаль­ ное положение за счет собственной массы или под дей­ ствием возвратной пружины.

При номинальных токах свыше 50 А контакторы имеют дугогасительные камеры, обеспечивающие быстрое гаше­ ние дуги при отключениях, что увеличивает срок службы контактов. Кроме главных контактов, используемых в си­ ловых цепях для непосредственного включения электро-

а = прямоходовой; 6 « с поворотным якорем

90

двигателей, контактор может иметь одну или несколько пар замыкающих и размыкающих блокировочных кон­ тактов, предназначенных для различных переключений в цепях управления.

Принципиальные отличия контакторов постоянного и переменного тока заключаются в следующем. Магнитопровод электромагнита контактора переменного тока выполняется шихтованным из электротехнической стали. Это позволяет значительно снизить потери в магнитопроводе при переменном токе.

В отличие от этого магнитопровод контактора постоян­ ного тока может быть цельным. В контакторе постоянного тока усилие, притягивающее якорь к сердечнику, соз­ дается постоянным магнитным потоком, в контакторах переменного тока необходимое усилие создается за счет суммы усилий, создаваемых двумя переменными потоками, сдвинутыми друг относительно друга по фазе. Необхо­ димый сдвиг обеспечивается с помощью короткозамкну­ того витка, охватывающего часть полюса сердечника. Наличие короткозамкнутого витка в контакторе пере­ менного тока необходимо, так как без него якорь будет вибрировать с частотой сети. Для предотвращения залипания якоря на полюсах сердечника контакторов по­ стоянного тока установлены немагнитные прокладки, в то время как в контакторах переменного тока таких прокладок нет.

В контакторы переменного тока ПА немагнитную про­ кладку крепят на среднем сердечнике, но у нее другое назначение — предотвратить неравномерное расклепыва­ ние крайних сердечников при включении контактора.

У контакторов постоянного и переменного тока разли­ чен характер изменения тока катушки в момент включе­ ния. В первом случае благодаря большой индуктивности катушки ток нарастает постепенно до установившегося значения, соответствующего питающему напряжению и сопротивлению катушки. Во втором случае — у контакто­ ров переменного тока, индуктивность катушки в момент включения очень мала (из-за большого магнитного со­ противления разомкнутого магиитопровода) и ток огра­ ничивается только омическим сопротивлением катушки. Вследствие этого скачок тока может достигать 10-крат­ ного значения тока установившегося режима. По мере втягивания якоря индуктивность катушки возрастает и ток постепенно снижается до установившегося значения.

91

Поэтому недопустимо включение контакторов переменного тока, если якорь электромагнита по каким-либо причинам удерживается в положении «Отключено».

Магнитные пускатели состоят из одного (у неревер­ сивных магнитных пускателей) или двух (у реверсивных) контакторов и тепловых реле, закрытых общим кожухом. Следует помнить, что многие контакторы переменного тока принято называть пускателями. В электрических схемах металлорежущих станков, как правило, приме­ няют магнитные пускатели ПМЕ, ПА и П6. Особенностью работы магнитных пускателей является прохождение через их контакты тока, равного 4—8-кратному значе­ нию номинального тока при включении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Поэтому к ма­ гнитным пускателям, а особенно к его контактам, предъ­ являют повышенные требования по износоустойчивости, коммутационной способности, четкости срабатывания, на­ дежности защиты двигателей от перегрузки. Принимают меры по усилению контактов магнитных пускателей. При силе тока до 100 А применяют серебряные, а при силе тока свыше 100 А серебряно-кадмиевые накладки.

Часто в процессе эксплуатации возникает необходи­ мость подвергнуть контактор или магнитный пускатель проверке и механической регулировки, так как при ра­ боте контакторов изнашиваются контакты и магнитная система, могут ослабнуть различные крепежные детали. Ослабление креплений приводит к перекосам подвижных частей и быстрому износу деталей. Нарушенные контакт­ ные поверхности чрезмерно перегреваются и быстро вы­ ходят из строя. При неправильно отрегулированных кон­ тактах уменьшается их срок службы и увеличивается число отказов в работе аппаратуры.

Магнитные пускатели и контакторы проверяют и нала­ живают по следующей программе: внешний осмотр; регу­ лировка магнитной системы; регулировка контактной системы; проверка сопротивления изоляции токоведущих частей.

При внешнем осмотре контакторов и магнитных пуска­ телей в первую очередь обращают внимание на состояние главных и блокировочных контактов, магнитной системы, проверяют наличие всех деталей контактора: немагнит­ ной прокладки у контактора постоянного тока, крепеж­ ных болтов, гаек, шайб, короткозамкнутого витка у кон­ такторов переменного тока, дугогасительных камер.

92

Легкость хода контактора проверяют путем замыкания его от руки. Ход магнитной системы должен быть плавным, без толчков и заеданий. При протекании тока по катушке контактор переменного тока должен издавать 'лишь сла­ бый шум. Сильное гудение контактора может указывать на неправильное крепление якоря или сердечника, по­ вреждение короткозамкнутого витка, охватывающего сер­ дечник, или на неплотное прилегание якоря к сердечнику электромагнита. Для устранения чрезмерного гудения подтягивают винты, крепящие якорь и сердечник. Плот­ ность прилегания якоря к сердечнику проверяют следу­ ющим образом. Подкладывают между якорем и сердеч­ ником листок бумаги и замыкают контактор от руки. Площадь соприкосновения должна составлять не менее 70% сечения магнитопровода, при меньшей площади со­ прикосновения дефект устраняют правильной установкой сердечника и якоря. При образовании общего зазора шабруют поверхность вдоль слоев листовой стали магнит­ ной системы. По мере работы контактора постоянного тока может происходить истирание немагнитной прокладки, что уменьшает зазор и способствует прилипанию якоря к сердечнику, поэтому при значительном износе прокладку заменяют на новую.

Контактная система является наиболее ответственной частью контакторов магнитных пускателей, поэтому на ее состояние должно быть обращено особое внимание. В замкнутом состоянии контакты должны касаться друг друга нижними частями, образуя линейный контакт по всей ширине контакта без просветов. Наличие на контакт­ ной поверхности наплывов или застывших кусочков ме­ талла увеличивает контактное сопротивление (а следо­ вательно, и потери в контактах) более чем в 10 раз. Поэтому при обнаружении наплывов необходимо удалить их напильником.

Зачистка наждачной бумагой и смазка контактной поверхности не допускается.

Величины растворов и провалов контактов определяет по методике, приведенной в предыдущем разделе. Кроме того, в особо ответственных контакторах и магнитных пускателях определяют начальную и конечную силы нажатия главных контактов. Начальное нажатие — сила, создаваемая контактной пружиной в момент соприкосно­ вения контактов. Она характеризует упругость пружины. Конечная сила нажатия характеризует давление на кон­

93

такты при полностью включенном контакторе и неизно­ шенных контактах. Начальную и конечную силы нажатия определяют с помощью динамометра. В табл. 13 приведены основные технические данные контактора магнитного пускателя ПА, которые необходимо контролировать во время ремонта и наладки.

Сопротивление изоляции токоведущих частей контак­ торов и магнитных пускателей проверяют мегомметром на 500 или 1000 В.

Значение сопротивления изоляции катушки не должно быть ниже 0,5 МОм.

Кроме указанных выше работ в программу наладки могут быть включены следующие: а) проверка отсутствия короткозамкнутых витков в катушке выполняют с по­ мощью моста постоянного тока или специального при­ бора ЕЛ-1; б) проверка контакторов многократными включениями и отключениями выполняют аналогично подобной операции для автоматов; в) настройка тепловых реле магнитных пускателей, порядок выполнения ко­ торой приведен в следующем разделе.

В процессе наладки и эксплуатации могут быть обна­ ружены различные неисправности контакторов. Наибо­ лее характерные неисправности и способы их устранения приведены в табл. 14.

94

Таблица 14

5. Реле

Реле наряду с контакторами составляют наиболее много­ численную группу электрических аппаратов, применя­ емых для управления электроприводами металлорежу­ щихстанков. Реле делятся на следующие группы: элек­ тромагнитные, магнитоэлектрические, поляризованные реле и реле магнитные и полупроводниковые, т. е. исполь­ зующие нелинейные характеристики и свойства магнит­ ных материалов и полупроводников.

В зависимости от параметра срабатывания различают реле напряжения, тока, мощности, частоты и т. д. По

95

роду тока могут быть выделены две группы: реле постоян­ ного и переменного тока. По принципу воздействия на управляемую цепь различают контактные и бесконтакт­ ные реле. Первые своими контактами коммутируют цепь, вторые при срабатывании резко изменяют свое сопроти­ вление, включенное в цепь управления. До тех пор, пока бесконтактное реле не сработает, его сопротивление очень велико и ток в цепи управления не протекает. При сраба­ тывании бесконтактного реле его сопротивление резко падает и ток в цепи управления изменяется скачком.

К реле, установленным на металлорежущих станках, предъявляются различные требования, из которых наи­ более важные два: надежность срабатывания реле при изменении питающего напряжения в пределах 85—110% номинального; высокая механическая и электрическая износоустойчивость.

В схемах автоматического управления приводами металлорежущих станков наиболее широкое распростра­ нение получили электромагнитные реле тока и напряже­ ния, поляризованные реле, реле времени, тепловые реле, реле контроля скорости. Электромагнитные реле тока и напряжения в большинстве случаев имеют одинаковую конструкцию и отличаются лишь обмоточными данными катушек — у токовых реле катушка ннзкоомная, т. е. содержит малое число витков из провода сравнительно большого сечения, а у реле напряжения высокоомная, из большого числа витков провода малого сечения.

В зависимости от конкретных условий в электросхемах станков применяют реле минимального напряжения, сра­ батывающие при снижении напряжения ниже определен­ ного значения, и реле максимального напряжения, сра­ батывающие при максимально допустимом значении на­ пряжения. Токовые реле аналогично реле напряжения делят на реле максимального и минимального тока. Пер­ вые применяют для защиты от перегрузок асинхронных двигателей, выполняющих зажим подвижных органов, и для более надежной защиты от перегрузок двигателей постоянного тока, которые способны развивать большие перегрузочные моменты, опасные для механизмов станков.

Электромагнитные реле напряжения и тока РЭ-800 приведены на рис. 51. Основными элементами конструк­ ции реле являются: магнитная система, состоящая из якоря 5 в виде пластины, качающейся на призматической опоре, магнитопровода 2 в виде угольника, выполнен-

96

ного из листовой полосовой стали, и круглого сердеч­ ника 6. К якорю в месте расположения сердечника при­ креплена немагнитная прокладка 7, предназначенная для устранения возможности прилипания якоря к сердеч­ нику. Пружина 4 служит для возврата якоря в исходное положение при прекращении протекания тока по ка­ тушке 8 реле. Натяжение пружины регулируется гай­ кой 3. На колодке 9, связанной с якорем, укреплены по­ движные контакты мостикового типа, которые в комбина­ ции с неподвижными контактами 11 образуют замыка­ ющий, а с неподвижными контактами 10 — размыкающий контакт. Реле имеет электромагнитный демпфер из мед­ ных шайб или в виде короткозамкнутой катушки 1, на­ саженной на магнитопровод. Демпфер предназначен для создания выдержки времени. В зависимости от толщины немагнитной прокладки уставка.выдержки времени регу­ лируется от 0,1 до 0,5 с. При использовании реле РЭ-800 в качестве реле напряжения демпфер отсутствует, так как его наличие значительно уменьшает возможные пре­ делы регулирования напряжения срабатывания. Токовые реле, наоборот, имеют демпфер, который необходим для устранения ложных переключений под действием кратко­ временных увеличений тока.

душному зазору между ними. При взаимодействии магнитного потока с током катушки создается сила, притягивающая якорь к сердеч­ нику. С якорем связаны подвижные контакты, поэтому при включении реле они соединяются с неподвижными контактами. При отключении электромагнита пружина возвращает якорь реле в исходное положение и контакты размыкаются.

Конструкция реле постоянного тока РПУ приведена на рис. 52. Реле состоит из П-образной магнитной скобы, цилиндрической катушки с круглым сердечником, пла­ стинчатых контактных пружин с серебряными контак­ тами, изоляционной траверсы для крепления контактных пружин и возвратной пружины. Якорь электромагнита имеет накладку из немагнитного материала, предотвра­ щающую залипание якоря.

В отличие от реле постоянного тока реле переменного тока РПУ имеет Ш-образный магнитопровод, плоский шихтованный сердечник и катушку, намотанную на пря­ моугольном каркасе. На магнитопроводе реле размещены короткозамкнутые витки. Реле РПУ имеют четыре или восемь контактов.

Большое распространение в схемах автоматики метал­ лорежущих станков получили слаботочные реле РЭН-20, РЭС-6, РМУГ.

Реле типа РЭН-20 (рис. 53) состоят из корпуса, Г-об- разного сердечника, катушки, якоря и контактной си­ стемы. Сердечник шихтованный. Передний конец сердеч-

98

*&9гЬ

esj

NT

Рис. 54. Реле РЭС-6

f*