книги из ГПНТБ / Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. Устройство и эксплуатация учебник

Д у г о г а с и т е л ь н о е у с т р о й с т в о . В контакторах пе­ ременного тока для дугогашения в основном применяют камеры с деионнон решеткой (рис. 71). Образующаяся при замыкании контактов дуга испытывает действие электродинамической силы F, стремящейся

вытолкнуть ее в пространство над контактами. Здесь дуга попадает на изолированные стальные пластины решетки и разбивается на несколь­ ко коротких дут. Каждая из них после этого движется самостоятель­ но — одна быстрее, другая медленнее. Ток проходит и по дугам, и по пластинам. Из-за взаимодействия токов в получившихся П-образных контурах электродпнампческе силы / стремятся сместить опережающие

дуги вверх, а отстающие — вниз. Дуга рас­ тягивается, и это способствует ее быстрому гашению. Дуга охлаждается от соприкос­ новения с более холодными пластинами ре­ шетки и интенсивно деионизируется, что тоже облегчает условия дугогашения. Дуга переменного тока гасится быстрее, чем ду­ га постоянного тока, так как ток дуги каж­ дые полпериода снижается до нуля. Прак­ тически в денонион решетке дуга гасится при первом прохождении величины тока через нулевое значение.

В контакторах тяжелого режима рабо­ ты, где выключения часто следуют одно за другим, деионная решетка не обеспечивает надежности гашения дуги, так как в проме­ жутках между отключениями пластины ре­ шетки не остывают, а ионизированный воздух внутри камеры не успевает приоб­

рести прежние изоляционные свойства. В таких контакторах при­ меняют магнитное гашение дуги такое же, как в контакторах по­ стоянного тока. Изменение направления тока в дугогасительной ка­ тушке и . вызванное этим изменение направления ее потока не влияют на работу дутогасительного устройства, так как одновремен­ но с этим изменяется и направление тока в дуге. Поэтому направле­ ние действия магнитного дутья сохраняется одинаковым в оба полупериода переменного тока.

В контакторах нормального режима работы, в особенности в пря­ моходовых контакторах, контакты делают мостиковыми с двойным разрывом дуги. Контактную систему помещают в цементно-эсбест- ную камеру с перегородками.

§ 33. Эксплуатация контакторов

Уход за контакторами заключается в повседнев­ ном наблюдении за работой, в нахождении неисправностей, ремонте и регулировке.

Необходимо следить за тем, чтобы контактор не работал в режимах, на которые он не рассчитан. Число осмотров следует производить в

130

зависимости от интенсивности работы аппаратов. Контактор необходи­ мо осматривать при полностью снятом напряжении и также принять все необходимые меры, исключающие возможность ошибочной подачи напряжения как на силовые цепи контактора, так и на его цепи управ­ ления. При наличии блокировок между осматриваемым контактором

а в случае образования острых бугорков удалять только выступающие их части, не опиливая тело контакта. Необходимо следить, чтобы кон­ такты имели нормальные нажатия, провалы и растворы, обеспечива­ ющие надежную работу контактора.

Раствор и провал контактов определяют непосредственным изме­ рением при помощи масштабной линейки или специальных щупов с точностью до 0,5 мм. У контакторов с прямоходовой магнитной систе­ мой величины растворов и провалов можно найти по расстояниям между крайними кернами ярма 2 и якоря 3 (рис. 72). Провал равен расстоянию Б между якорем 3, перемещаемым рукой к ярму 2, и ярмом в момент соприкосновения главных контактов 1. Раствор А определя­ ется как разность расстояний В в выключенном положении контактора и величины Б. У контакторов с поворотным якорем определить про­

вал непосредственно невозможно. Поэтому в инструкциях по эксплуа­ тации этих аппаратов приводится не только величина провала Л, но и размер Б, характеризующий этот провал (рис. 73).

Раствор контактов можно отрегулировать упором, ограничиваю­ щим движение якоря при отпадании от ярма или сердечника магпптопровода. Провал контактов в большинстве случаев отрегулировать

Рис. 73. Раствор и провал главных контактов контакторов с поворотным якорем типа КПМ-100 III величины:

/ — неподвижный контакт: 2 — подвижный контакт; 3 — якорь

нельзя. Если контакты износились настолько, что провал стал меньше минимально допустимого, контакты нужно заменить новыми.

Для проверки начального и конечного нажатия контактов нужен пружинный динамометр и петля, сделанная из прочной нити или тонкой

Рис. 74. Определение начального (а) и конечного (б) нажатий контактов

контактора с поворотным якорем

проволоки. Начальное нажатие контактов контакторов с поворот­ ным якорем определяют так, как показано на рис. 74, а. Динамометр 1 прикрепляют петлей 2 к подвижному контакту 3, вкладывают между контактом и пластиной 4, прикрепленной к якорю 5, полоску тонкой бумаги 8 и плавно оттягивают контакт от якоря. Петля должна быть

132

надета по линии конечного касания контактов, а направление тяги должно быть нормально к плоскости, касательной к поверхности кон­ такта и проходящей через линию касания (приблизительно). Усилие, которое покажет динамометр в момент, когда можно будет легко вытянуть из-под контакта полоску бумаги, равно начальному нажатию.

Конечное нажатие проверяют аналогичным способом, но при пол­ ностью замкнутых контактах (рис. 74, б). Якорь контактора заклини­

В других случаях (рис. 76) проверку выполняют при помощи обыч­ ного динамометра и бумажной ленточки 4, подложенной между контак­ тным мостиком 1 и упорами стойки 3. Мостик плавно оттягивают вниз динамометром при помощи двух петель 6 с распоркой 8, накину­ тых на контакты 2. Усилие, показанное динамометром в момент, когда

ленточка легко вытягивается рукой, равно начальному нажатию кон­ тактов. Конечное нажатие контактов определяется так же, но предва­ рительно пружину контакта 5 снимают снизу на величину провала кон­

такта.

Траверсу 7 с контактами при таком способе проверки нужно сиять с аппарата и закрепить в вертикальном положении, что пред­ ставляет известное неудобство.

133

По мере износа контактов конечные нажатия уменьшаются, а раст­ воры увеличиваются. Значения начальных нажатий, указанных в ин­ струкции, должны быть выдержаны как для новых, так и для изношен­ ных контактов. Если конечные нажатия при новых или начальные при изношенных контактах не укладываются в пределы, указанные в пас­ порте, то необходимо сменить контактную пружину. Чрезмерное уве­ личение нажатий приводит к неустойчивой работе электромагнита (уси­ ленное гудение, вибрация и недопустимый нагрев втягивающей катуш-

Рис. 76. Определение нажатия контактов прямо.ходового контактора типа ТМ

ки), а уменьшение нажатий — к повышенному нагреву контактов, к увеличению их электрического износа и к усилению ударов якоря о сердечник, что способствует в контакторах переменного тока поломкам короткозамкнутых витков.

При регулировке контактов обращают внимание на одновременность их замыкания: после прикасания одного из подвижных главных кон­ тактов остальные могут не доходить до своих неподвижных не более чем на 0,5 мм. Пальцевые контакты должны в начале соприкосновения и в конечном положении прикасаться по поперечной линии (ширине контакта). При этом прилегание их должно быть не менее чем на 3/ 4 дли­

ны этой линии. При частых включениях контакторов подшипники сма­ зывают машинным маслом не реже одного раза в месяц, а при редких включениях — не реже одного раза в три месяца. Для проверки механи­ ческой блокировки между двумя контактами одновременно включают от руки оба контактора и проверяют расстояние между подвижными

134

и неподвижными контактами. Если эти расстояния ие меньше 3—5 мм, то механическую блокировку можно считать исправной. Сопротивление изоляции контактора должно быть не меньше 5 МОм в нагретом и хо­ лодном состоянии. Если сопротивление изоляции недостаточно, то кон­ тактор необходимо высушить нагретым воздухом (80—85° С), предва­ рительно удалив с поверхности изоляционных деталей водяные пленки, пыль и грязь.

В процессе эксплуатации для контроля за четкостью работы контак­ тора необходима проверка втягивающего и отключающего напряжения электромагнитного аппарата. Такую проверку производят при холод­ ной и горячей катушке. Вышеуказанные параметры регулируются из­ менением натяжения отключающей пружины. Если в процессе регули­ ровки эти величины не удается привести к паспортным данным, то надо проверить исправность катушки. Неисправности во время работы кон­ тактора проявляются в большинстве случаев в виде чрезмерного повы­ шения температуры его деталей, сильного гудения магнитной систе­ мы и невключения контактора. В1едопустимое повышение температуры

катушки, как правило, связано с появлением в ней короткозамкнутых витков. В этом случае катушку следует заменить новой. Причиной по­ вышенного нагрева катушки может быть также увеличение напряже­ ния судовой сети выше допустимого предела или чрезмерно большая частота срабатываний контактора.

Недопустимый нагрев токоведущих частей контактора возможен в результате:

длительной перегрузки или большой частоты срабатываний контак­ тора;

ослабления затяжки контактных соединений, загрязнения или окис­ ления контактных поверхностей этих соединений; в этом случае необхо­ димо разобрать дефектное контактное соединение, зачистить контак­ тные поверхности, промыть их бензином, смазать техническим вазели­ ном и до отказа затянуть контактные винты;

недопустимого уменьшения провалов контактов вследствие их элек­ трического износа; в этом случае необходимо заменить изношенные контакты новыми; заменять надо сразу и подвижные и неподвижные контакты. Зачищать в процессе работы контакты контакторов не тре­ буется и даже вредно, так как приработавшиеся контакты меньше из­ нашиваются.

Ненормальное гудение магнитной системы контактора может быть вызвано следующими основными причинами:

снижением напряжений судовой сети для контакторов переменного тока более чем на 15%, а для контакторов постоянного тока — более чем на 35% от номинального значения;

заеданием подвижной системы в результате попадания в направля­ ющие подвижных частей грязи и продуктов механического износа;

вэтом случае необходимо разобрать контактор, очистить его от грязи

ипротереть трущиеся поверхности сухой ветошью;

повреждением короткозамкнутых витков не сердечнике магнит­ ной системы; в этом случае надо заменить поврежденный виток (кон­ такторы переменного тока);

135

неплотным прилеганием якоря к сердечнику вследствие загрязнения соприкасающихся шлифованных поверхностей, перекоса якоря и пло­ хой подгонки поверхностей крайних кернов якоря и сердечника; в пер­ вом случае необходимо протереть шлифованные поверхности якоря п сердечника ветошыо, смоченной бензином или спиртом, во втором — механически отрегулировать подвижную н неподвижную части маг­ нитных систем. В последнем случае необходимо произвести шабровку поверхностей кернов. Причинами невключения контактора могут быть обрыв в цепи втягивающей катушки или нарушения контакта в цепи управления катушкой. При возникновении таких неисправностей следует немедленно устранять вызывающие пх причины.

Ремонт контакторов сводится обычно к замене износившихся и вы­ шедших из строя деталей запасными и последующей регулировке кон­ такторов. Наиболее часто выходят из строя контакторы, изоляционные колодки блок-контактов, дугогасительные камеры, катушки и короткозамкнутые витки, более редко — контактные и возвратные пружины, гибкие связи, детали магнитопровода и подшипники. Перед установкой новых контактов необходимо промыть бензином контактные поверх­ ности всех разобранных болтовых контактных соединений, а в случае их сильного окисления зачистить стальной щеткой и смазать тонким слоем технического вазелина. После затяжки крепящих болтов надо протереть бензином размыкаемые контактные поверхности, проверить нажатие, провалы и растворы и одновременность замыкания контак­ тов, а также отсутствие задеваний подвижных контактов о стенки ка­ меры.

Искрогасительную камеру целесообразно заменять полностью, пред­ варительно собрав ее из целых деталей ранее смененных камер других контакторов. Перед установкой новой камеры желательно ее просу­ шить.

При смене лопнувшего короткозамкнутого витка необходимо ото­ гнуть стальные пластинки, прикрепленные к наружным стяжным плас­ тинам сердечника, вынуть поврежденный виток, заменить его новым и снова отогнуть пластинки так, чтобы виток был плотно прижат к сер­ дечнику. Короткозамкнутые витки следует делать из того же материала (обычно это латунь) и тех же размеров, что и витки, ранее стоявшие на контакторе. Замена материалом со значительным изменением удель­ ного сопротивления, изменение сечения или средней длины витка не­ допустимы, так как это может привести либо к усилению гудения вклю­ ченного контактора, либо к чрезмерному нагреву короткозамкнутого витка (максимально допустимая температура витка 200° С). В процессе крепления новой электромагнитной катушки следует обратить внима­ ние на то, чтобы якорь при включении контактора не касался внутрен­ ней поверхности катушки. В случае отсутствия запасных контактов по­ следние можно изготовить из твердой шинной меди.

При местных повреждениях изоляции контактного вала контактора (трещины, сбои) поврежденные места следует покрыть несколькими слоями бакелитового лака и туго обернуть кабельной бумагой, сма­ занной лаком, после чего еще раз покрыть несколькими слоями бакели­ тового лака.

136

Возможно также восстановление (в случае отсутствия запасных контактных мостиков) блок-контактов путем припайки новых кон­ тактных напаек из серебра твердым припоем.

§ 34. Электромагнитные реле

Реле — это аппарат, контролирующий изменяю­ щуюся физическую величину и автоматически срабатывающий при до­ стижении ее заданного значения. Реле при срабатывании замыкает или размыкает свои контакты, включенные в цепи управления, защи­ ты или сигнализации, и вызывает этим требуемые в данном случае из­ менения в этой цепи. В зависимости от контролируемой физической ве­ личины реле могут быть: электрическими, реагирующими на изменение тока, напряжения, мощности, сопротивления; механическими, срабаты­

вающими при изменении давления, скорости, уровня жидкости, направ­ ления вращения; тепловыми, реагирующими на изменение температу­ ры; магнитными-, оптическими-, акустическими и др. По принципу действия реле разделяются на электромагнитные, электротепловые, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, элект­ ронные и т. д.

Электромагнитные реле — это электрические реле, принцип дей­ ствия которых основан на взаимодействии между магнитным потоком обтекаемой током катушки и ферромагнитным якорем. В этом отношении они схожи с электромагнитными контакторами; в устройстве этих ап­ паратов много общего. Электромагнитные реле бывают постоянного и переменного тока, могут быть мгновенного действия и с выдержкой вре­ мени. Последние называются реле времени или замедляющими реле. Реле мгновенного действия разделяют на реле напряжения и реле то­ ка. Минимальное значение напряжения или тока, при котором якорь электромагнитного реле может полностью притянуться к сердечнику, называется напряжением или током втягивания реле. Максимальное значение напряжения или тока, при котором якорь может отпасть и вернуться в исходное положение, называется напряжением или током отпускания реле. Отношение второй величины к- первой называется коэффициентом возврата реле:

У обычных реле он равен 0,4—0,6, а у специальных доходит до зна­ чений 0,85—0,95.

Величина напряжения или тока, при которой реле срабатывает, называется уставкой реле. Реле, срабатывающее при возрастании на­ пряжения или тока до уставки, называются максимальными, а сраба­ тывающие при уменьшении этих величин до уставки — минимальными. Уставка максимального реле равна или больше величины втягивания, уставка минимального реле равна или меньше величины отпускания. У электромагнитных реле времени уставкой или выдержкой времени называют время с момента включения или выключения тока в цепи ка-

137

тушки реледо момента срабатывания. Одно и то же реле можно настро­ ить на разные уставки.

Электромагнитные реле, якоря которых при снижении контроли­ руемой величины до значения напряжения или тока отпускания воз­ вращаются в положение, которое они занимали до срабатывания, на­ зываются реле с самовозвратом. Реле, у которых якоря при таких же

Рис. 77. Максимальное реле тока серин РЭ-70:

обстоятельствах не возвращаются в исходное положение, называются реле без самовозврата. Чтобы вернуть якорь такого реле в начальное положение, нужно сбросить удерживающую его защелку. Различа­ ют реле с ручным и дистанционным возвратом. Во втором случае за­ щелку сбрасывают, подавая ток .на специальную электромагнитную катушку возврата.

Реле тока. Максимальные реле тока серии РЭ-70 (рис. 77) служат для защиты электродвигателей постоянного тока от недопустимых пе­ регрузок. Реле изготовляют с самовозвратом (рис. 77, а), с ручным (рис. 77, б) и дистанционным (рис. 77, в) возвратом. На сердечнике 2 ярма магнитопровода 4 расположена сериесная втягивающая катуш­ ка 1. Ее включают в цепь главного тока электродвигателя. При увели­ чении тока в этой цепи до уставки реле якорь 3 притягивается к сер-

138

дечнику, преодолевая при этом силу сопротивления отключающей пру­ жины 6,и размыкает мостиковые контакты 8. Эти контакты обычно

включены в цепь катушки контактора, подающего своими главными контактами питание электродвигателю. Поэтому размыкание контак­ тов реле приводит к отключению электропривода от сети. Уставку ре­ ле регулируют, изменяя натяжение пружины при помощи гайки 5. На шкале 7 нанесены метки, соответствующие ПО, 220 и 350% номи­ нального тока катушки. Ток уставки можно отрегулировать в этих пре­ делах. Катушки реле рассчитаны на номинальные токи от 5 до 1200 А. После исчезновения тока в цепи катушки якорь реле первой модифи­ кации возвращается в исходное положение сам. Во второй модифика­ ции реле притянутый к сердечнику якорь защелкивается в этом поло­ жении Г-образной защелкой 10, на которую действует пружина 9.

Для возврата якоря в исходное положение нужно нажать вручную на хвостовик защелки. Аналогично защелкивается якорь и в третьей мо­ дификации реле. Для возврата надо подать ток на шунтовую катушку возврата 11. Защелка притягивается к сердечнику этой катушки и

освобождает якорь реле.

В качестве минимальных реле тока находят применение реле се­ рии РЭ-60. Они служат обычно для защиты электродвигателей от по­ следствий обрыва цепи шунтовой обмотки возбуждения.

Максимальные и минимальные реле тока в судовых электроприводах переменного тока применяются редко. В принципе они устроены и дей­ ствуют так же, как рассмотренные реле постоянного тока.

Реле напряжения. Устройство реле напряжения аналогично реле тока, но вместо сериесной катушки сии снабжены шунтовой. Часто одну и ту же конструкцию аппарата применяют и для реле тока и для реле напряжения — заменяют только катушку. Реле напряжения ис­ пользуют большей частью в качестве минимальных реле, осуществля­ ющих защиту электроприводов от недопустимого снижения напряже­ ния.

Реле напряжения используют в качестве промежуточных блоки­ ровочных и других реле вспомогательного назначения. На рис. 78 по­ казано широко распространенное в судовых электроприводах реле по­ стоянного тока серии РЭ-101/1М. Особенность этого реле — груз, укрепленный на якоре. Он уравновешивает подвижную систему и пре­ пятствует самовключению реле при сотрясениях и качке, судна.

Реле времени. Электромагнитные реле времени широко распростра­ нены в схемах управления судовыми электроприводами, где они авто­ матически выключают через заданную выдержку времени ступени пус­ кового сопротивления. В реле времени переменного тока замедление срабатывания создают механическим путем, причем выдержка време­ ни получается после подачи напряжения на катушку аппарата.

Рассмотрим один из принципов получения выдержки времени, при­ меняемый в маятниковых механических реле времени.

Данное реле (рис. 79, а) может иметь собственный электромагнит

или пристраивается к якорю контактора. В обоих случаях реле при­

139