книги / Электрические аппараты. Общий курс

подвижный сердечник амортизирован с помощью цилин­ дрических пружин (рис. 10-8), что улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возникает вибрации основания контактора.

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавлива­ ются короткозамкнутые витки. Как указывалось в § 5-6, действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре. Поэтому для плотного при­ легания полюсов их. поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электро­ магнита достигнуты в контакторе типа ПА, где за счет эластичного крепления сердечника возможна самоустановка якоря относительно сердечника, при которой воз­ душный зазор получается минимальным.

Известно, что из-за изменения индуктивного сопро­ тивления катушки ток в притянутом состоянии якоря зна­ чительно меньше, чем в отпущенном состоянии (§ 5-3). В среднем можно считать, что пусковой ток равен десяти­ кратному току притянутого состояния, но для больших контакторов может достигать значения, равного 15-крат- ному от тока в замкнутом состоянии. В связи с большим пусковым током ни в коем случае недопустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким-либо при­ чинам удерживается в положении «отключено». Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 включений в час при П В = 40% .

В особо тяжелых условиях работают электромагниты контакторов при пятиполюсном исполнении. Для того чтобы обеспечить нормальную работу пяти контактных пар, электромагнит имеет форсировку. Такой контактор может работать только в повторно-кратковременном ре­ жиме (контакторы старых серий КТ и КТЭ). Современ­ ные контакторы КТ-6000 и КТ-7000 могут работать в лю­ бом режиме (ГОСТ 11206-70).

Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах устанавливается специальная катушка, которая работает с форсировочным сопротивлением. Форсировочное сопротивление шунтировано размыкающим блок-контактом контактора или более мощными контак­ тами другого аппарата.

Параметры катушек и величины форсировочных со­ противлений приведены в каталогах.

При уменьшении зазора тяговая характеристика элек­ тромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока (§ 5-6). Благо­ даря этому тяговая характеристика электромагнита бо­ лее близко подходит к противодействующей. В результа­ те напряжение отпускания близко к напряжению сраба­ тывания.

Относительно высокий коэффициент возврата (0,6— 0,7) дает возможность осуществить защиту двигателя от падения напряжения. При понижении напряжения до (0,6—0,7) Л/н происходит отпадание якоря и отключение двигателя.

Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне колебания питающего напряжения 85— 110% и 1Ъ Поскольку катушка контактора питается через замыкающий блок-контакт, то включение контак­ тора не происходит самостоятельно после подъема напря­ жения до номинального значения (рис. 10-14). Как ука­ зывалось в § 5-7, срабатывание электромагнита перемен­ ного тока происходит значительно быстрей, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03—0,05 с, а вре­ мя отпускания 0,02 с.

Вслучаях применения контакторов для реверса пре­ дусматривается как механическая, так и электрическая блокировка по рис. 10-15 и 10-16.

Так же как и контакторы постоянного тока, контакто­ ры переменного тока имеют блок-контакты, которые при­ водятся в действие тем же электромагнитом, что и глав­ ные контакты.

Всхемах автоматики часто возникает необходимость иметь контакторы с «памятью». После снятия напряже­ ния с электромагнита якорь остается в притянутом состо­ янии. Такой принцип осуществлен в контакторе залипа-

ния КМЗ. Магиитопровод собран из стали мар­ ки 40Х, в замкнутом состоянии магнитной системы не­ магнитный зазор отсутствует, катушка имеет две секции. Схема включения показана на рис. 10-12.

При подаче переменного напряжения на вводы 1—2 обмотка w2 питается постоянным током. После притяже­ ния якоря блок-контакт 3 размыкается, но по обмотке w2 продолжает протекать ток через диод Д и конденса­ тор С до тех пор, пока конденсатор не зарядится до опре­ деленного напряжения. Ток конденсатора и длительность

протекания выбраны такими, что обеспечивается надеж­ ное залипание якоря после снятия напряжения. Якорь удерживается в притянутом состоянии за счет остаточной индукции (§ 5-8). Для отключения напряжение подается на вводы 2 и 4. Обмотка w\ размагничивает сердечник,

мощности в притянутом состоянии. Это может дать большой экономический эф­

фект, если учесть колоссальное число эксплуатируемых контакторов. Следует ожидать разработки таких контак­ торов на большие номинальные токи.

10-4. Магнитные пускатели

а) Требования к пускателям и условия работы. Магнитным пускателем называется контактор, предназ­ наченный для пуска в ход короткозамкнутых асинхрон­ ных двигателей.

Как правило, в пускателе, помимо контактора, встро­ ены тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и «потери фазы». Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежно­ сти пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутацион­ ной способности, четкости срабатывания, надежности за­ щиты двигателя от перегрузок, минимального потребле­ ния мощности.

Особенности условий работы пускателя coCTOHf 6 следующем. При включении асинхронного двигателя пус­ ковой ток достигает 6—7-кратного значения номинально­ го тока. Даж е значительная вибрация контактов при та ­ ком токе быстро выводит их из строя. Это накладывает высокие требования в отношении вибрации контактов и их износа. С целью уменьшения времени вибрации кон­ такты и подвижные части делаются возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается нажатие. Эти мероприятия позволили создать износостойкий пускатель типа ПА с электрической износостойкостью до 2 - 106 опе­ раций.

Исследования показали, что при токах до 100 А це­ лесообразно применять серебряные накладки на контак­ тах. При токе выше 100 А хорошие результаты дает ком­ позиция серебра и окиси кадмия КМК-10А.

После разгона двигателя ток падает до номинального значения.

При отключении восстанавливающееся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и э. д. с. двигателя. В результате на контактах появляется напряжение, составляющее всего 15—20% Ulu т. е. имеют место облегченные условия отключения.

При работе двигателя нередки случаи, когда двига­ тель отключается от сети тотчас же после пуска. Пуска­ телю приходится тогда отключать ток, равный семикрат­ ному номинальному току при очень низком коэффициенте мощности (cos ф= 0,3) и восстанавливающемся напря­ жении, равном номинальному напряжению источника питания. После 50-кратного включения и отключения заторможенного двигателя пускатель должен быть при­ годен для дальнейшей работы. В технических данных пускателя указывается не только его номинальный ток, но и мощность двигателя, с которым пускатель-может работать при различных напряжениях. Поскольку ток, отключаемый пускателем, относительно мало падает с ростом напряжения, мощность двигателя, с которым может работать данный пускатель, возрастает с увели­ чением номинального напряжения. Наибольшее рабочее напряжение равно 500 В.

Многочисленные исследования показали, что элект­ рическая износостойкость примерно обратно пропорцио­ нальна мощности управляемого электродвигателя в сте­ пени 1,5—2 [Л. 10-2]. Если необходимо повысить срок

службы пускателя, то целесообразно выбрать его с за ­ пасом по мощности.

При уменьшении мощности двигателя возрастает и допустимое число включений в час. Дело в том, что дви­ гатель меньшей мощности быстрее достигает номиналь­ ной частоты вращения. Поэтому при отключении пуска­ тель разрывает установившийся, номинальный ток дви­ гателя, что облегчает работу пускателя.

С учетом исключительно широкого распространения пускателей большое значение приобретает снижение мощности, потребляемой ими. В пускателе мощность расходуется в электромагните и тепловом реле. Потери в электромагните составляют примерно 60%, в тепловых реле — 40%. С целью снижения потерь в электромагни­ те применяется холоднокатаная сталь ЭЗ10.

изоляционной траверсой Р, несущей подвижные контакты 1 с кон­ тактными пружинами 2. Траверса 9 движется в направляющих 10, являющихся частью литого корпуса 11. Пускатель может иметь пять главных и два вспомогательных контакта 12. Основной особенно­ стью электромагнитного механизма является равенство ходов кон­ такта и якоря Электромагнита. Такая система имеет ряд недостат­ ков (§ 10-3, а), которые ведут к большому времени вибрации кон­ тактов (более 1 мс) и их быстрому износу. В современных пускателях такая система применяется только при малых мощно­ стях двигателей (номинальный ток 25 А).

При токах, больших 25 А, хорошо себя зарекомендовала систе­ ма пускателей серии ПА, в которой ход контакта примерно в 2,5 ра­ за меньше, чем ход якоря электромагнита. Для защиты двигателя от перегрузки в двух фазах устанавливаются тепловые реле. В не­ которых типах пускателей, например в серии П, тепловые реле рас­ положены на одной панели с контактором. Реле типа ТРП и ТРИ монтируются вне контактора пускателя. Устройство, характеристика и выбор реле тепловой защиты рассмотрены в гл. 11.

Схема включения нереверсивного пускателя показана на рис. 10-14. Главные (линейные) контакты Л включаются в рассеч­ ку проводов, питающих двигатель. В проводах двух фаз включа­ ются также нагревательные элементы тепловых реле ТРПХи ТРП2. Катушка электромагнита К подключается к сети через размыкаю­ щие контакты тепловых реле Т° и кнопки управления. При нажа­ тии кнопки Пуск напряжение на катушку подается через замкну­ тые контакты 1—2 кнопки Стоп и замкнутые контакты тепловых реле Т°. После притяжения якоря электромагнита замыкается блокконтакт БК, шунтирующий контакты 3—4 кнопки Пуск. Это дает

возможность отпустить пусковую кнопку. Для отключения пускате­ ля нажимается кнопка Стоп. При перегрузке двигателя срабатыва­ ют тепловые реле, которые разрывают цепь катушки /С. Якорь элек­ тромагнита отпадает. Происходит отключение пускателя.

Высокий коэффициент возврата электромагнитного механизма переменного тока позволяет осуществить защиту двигателя от по­

ющая на верхнее плечо (якорь верхнего пускателя притянут), боль­ ше силы, действующей на нижнее плечо. Поскольку при подаче на­ пряжения на нижний электромагнит в его обмотке протекает боль­ шой ток и она может выйти из строя, механическая блокировка до­ полняется электрической.

Схема включения реверсивного пускателя приведена на рис. 10-1.6. Кнопка управления Вперед имеет замыкающие контакты 1—2 и раз­ мыкающие контакты 4—6. Аналогичные контакты имеет кнопка

контакты 1—2 этой кнопки и процесс протекает так же, как и у не­ реверсивного пускателя, с той лишь разницей, что цепь катушки Кв замыкается через размыкающие контакты 1—6 кнопки Назад. Од­ новременно размыкаются размыкающие контакты 4—6 кнопки Впе­ ред, при этом разрывается цепь катушки /Сн. При 'нажатии кнопки Назад вначале размыкаются контакты 1—6, обесточивается катуш­ ка Кв и отключается пускатель Вперед. Затем контактами 4—3 за­ пускается электромагнит пускателя Назад. При одновременном на-

жатии кнопок Вперед и Назад ни один из пускателей не будет включен.

Блок-контакты в настоящее время выпускаются в виде унифи­ цированных блоков, которые могут устанавливаться в различных пускателях.

Г лава о д и н н а д ц а т ая

РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

11-1. Общие сведения

а) Классификация. Под реле понимают такой элек­ трический аппарат, в котором при плавном изменении управляющей (входной) величины происходит скачко­ образное изменение управляемой (выходной) величины. Из двух величин хотя бы одна должна быть электриче­ ской. По области применения реле можно разделить на реле для схем автоматики, для управления и защиты электропривода и для защиты энергосистем.

По принципу действия реле делятся на электромаг­ нитные, поляризованные, индукционные, магнитоэлект­ рические, полупроводниковые и др.

В зависимости от входного параметра реле можно разделить на реле тока, напряжения, мощности, часто­ ты и других величин. Следует отметить, что реле может реагировать не только на значение величины, но и на разность значений (дифференциальные), на изменение знака или на скорость изменения входной величины. Иногда реле, имеющие только одну входную величину, должно воздействовать на несколько независимых цепей. В этом случае реле воздействует на другое промежуточ­ ное реле, которое имеет необходимое - число управляе­ мых цепей. Промежуточное реле используется и тогда, когда мощность, которой может управлять основное реле, недостаточна.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные.

Первые воздействуют на выходной параметр путем замыкания или размыкания контактов в управляемой цепи; во-вторых, при срабатывании реле резко меняется

ответствует большое сопротивление в управляемой цепи бесконтактного реле. Это состояние бесконтактного реле

гана соответствует малое сопротивление между выход­ ными зажимами бесконтактного реле. При этом говорят об о т к р ы т о м .с о с т о я н и и бесконтактного реле.

Помимо указанных признаков, реле различаются спо­ собом включения.

Первичные реле включаются в контролируемую цепь непосредственно, а вторичные — через измерительные трансформаторы.

б) Основные характеристики реле. Рассмотрим за ­ висимость выходного параметра от значения воздейст­ вующей величины для случая реле с замыкающим кон­ тактом. У этих реле при отсутствии входного сигнала контакты исполнительного органа разомкнуты и ток в управляемой цепи равен нулю. Для бесконтактных ре­ ле сопротивление, введенное в управляемую цепь, не рав­ но бесконечности и ток имеет минимальное значение Умин* На рис. 11-1 по оси абсцисс отложено значение воздействующей величины, а по оси ординат — вы­ ходной. Значение воздействующей величины, при которой

х<Хср, выходной параметр у либо равен нулю, либо ра­ вен своему минимальному значению умин (для бескон­

Время с момента подачи команды на срабатывание до момента скачкообразного изменения выходной вели­ чины называется в р е м е н е м в к л ю ч е н и я . Это время зависит от конструкции реле и величины входного параметра. Чем больше значение воздействующей вели­ чины по сравнению с хср, тем быстрее и надежнее рабо­ тает реле. Отношение хРаб/*сР называется коэффициен­ том запаса.

Для целого ряда реле очень важным является отно­ шение Хотп/*ср. Это отношение называется к о э ф ф и ­ ц и е н т о м в о з в р а т а .

Время с момента подачи команды на отключение до момента достижения минимального значения выходной величиной называется в р е м е н е м о т к л ю ч е н и я . Для контактных аппаратов это время состоит из двух ин­ тервалов — в р е м е н и о т п у с к а н и я и в р е м е н и д у г и . Наглядное представление о времени работы элек­