Контакторы электромагнитные

– силовой двухпозиционный аппарат с самовозвратом дистанционного действия предназначены для частых включ и отключ. эл. цепей при нормальных режимах работы.

Электромагнитные контакторы получили широкое распространение и являются основными силовыми аппаратами современных схем автоматизированного электропривода. Они выполняются для работы в сетях постоянного тока- контакторы пост тока силовые и ускорения, переменного тока промышленной частоты 50-60 Гц, переменного тока повышенной частоты( до 10 кГц)

Магнитная система (привод) может по роду тока отличаться от сети главных контактов. Она может быть постоянного тока или переменного промышленной частоты или пост тока у контакторов на повышенную частоту.

Общие требования к контакторам:

1. Высокая включ. и отключ. способность до 20 Iном

2. Длительная работа при большой сети отключений.

3. Высокая износостойкость до 30000 циклов с учетом пусковых токов.

4. Высокая механич. износостойкость до 20 млн. циклов

5. Малая масса и габариты высокая надежность в эксплуатации, технологичность конструкции

Контакторы изготовляют на токи до 630 А отдельные серии до 3000 А

На напряжение 220,440,650,750 В пост. тока и 380,500,660 В переменного промышленной частоты и до 1500 В переменного повышенной частоты. Характерной является частота включения 600 и 1200-1500 вкл. в час, некоторые серии до 3000 вкл в час.

Устройство : главные контакты, дугогасительное устройство, электромагнитная система (катушка) и вспомогательных контактов. Вспомогательные контакты производят переключение в цепях управления блокировки и сигнализации. Они рассчитываются на продолжительное проведение тока не более 20 А. Дугогасительные устройства очень разнообразны:

-с последовательной дугогасительной катушкой: а - камера открытая; б - камера с широкой щелью; в - камера с продольными перегородками; г - камера с поперечными перегородками; д - камера с «воздушным мешком»; е - камера с двумя «воздушными мешками»; ж - камера с дугогасительной решеткой; з - камера с узкой зигзагообразной щелью;

УСТНО: В некоторых контакторах ускорения имеется устройство для создания выдержки времени . Главные контакты осущ. замыкание и размыкание силовой цепи, они должны быть рассчитаны на длительное проведение номинального тока и на пр- во большого числа вкл. и откл. при большой частоте. В зависимости от нормального положения главных контактов различают контакторы с замыкающими и размыкающими и смешанными контактами. Нормальным считают положение контактов, когда втягивающая катушка контакторов не возбуждена и освобождены все имеющиеся механ. защелки. Главные контакты могут выполнятся рычажного или мостикового типа. Дугогасительная система обеспечивает гашение эл. дуги , возникающее при размыкании главных контактов. Способы гашения дуги и конструкция дугогасительных систем определяются родом тока и режимом работы контактора.

Электромагнитная система обеспечивает дистанционное управление контактором . то есть включ. и отключ. Конструкция системы определяется родом тока цепи управления и его кинематической схемой .

Электромагнитная система может рассчитываться на включение якоря и удержания его в замкнутом положении или только на включение якоря. Удержание его в замкнутом положении осущ. защелкой. В 1 случае отключение контактора происходит при обесточивании катушки под действием отключ пружины или собственного веса подвижной системы.

В контакторах с защелкой кроме э.с. включения и подведения подвижной системы под защелку имеется вторая э.с. осуществляющая отключение контакторов, то есть освобождение подвижной системы из под защелки . Вспомогательные контакты производят переключение в цепях управления блокировки и сигнализации. Они рассчитываются на продолжительное проведение тока не более 20 А. Контакты выполняются как замыкающими так и размыкающими, главным образом мостикового типа.

ВОЛ. КОНТАКТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА КПВ-600 (2 исполнения контактной системы: с замыкающими и размыкающими контактами), КТПВ-600, КП-7, КМВ-521, КМГ16, МК5

а) Контактная система. С целью уменьшения износа для контакторов применяются преимущественно линейные пере­катывающиеся контакты. Для предотвращения виб­раций контактов контактная пружина создает предвари­тельное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного контактного нажатия. Большое влияние па вибрацию ока­зывает жесткость крепления неподвижного контакта и стойкость к вибрациям всего контактора в целом.

При износе неподвижный контакт заменяется новым, а пластина подвижного контакта переворачивается на 180 и используется ее неповрежденная сторона.

На большие токи для уменьшения оплавления контактов дугой, контакты во многих сериях выполняются двухступенчатыми и состоят из основных и дугогасительных контактов.

При номинальном токе контактор находится во вклю­ченном состоянии не более 8 ч. По истечении этого времени его необходимо несколько раз отключить и включить для зачистки контактов от оксида меди. После этого аппарат снова пригоден для работы.

Номинальный ток контакторов, расположенных в шка­фах, понижается примерно на 10 % из-за ухудшения ох­лаждения.

В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения во включенном состоянии превышает 8 ч, до­пустимый ток контактора снижается примерно на 20 %. В таком режиме из-за окисления меди контактов растет их переходное сопротивление, что может привести к повы­шению температуры выше допустимой.

В контакто­рах с небольшим числом включений или предназначенных для длительного нахождения во включенном состоянии, на рабочую поверхность контактов напаивается серебряная пластина.

Для реверса асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяются контакторы типа КТПВ-600 со сдвоенными полюсами. В этих контакторах подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора привел бы к возникновению тяже­лого режима двухфазного питания двигателя.

Контакторы с двухполюсной контактной системой очень удобны для закорачивания сопротивлений в цепи ротора асинхронного двигателя. Такая система, вклю­ченная в оба провода сети постоянного тока, обеспечиваем надежное отключение индуктивной нагрузки, так как в от­ключаемую цепь вводятся два дуговых промежутка.

б) Дугогасительное устройство

1- устройст­ва с электромагнитным дутьем с катушкой тока и полю­сами.

При отключении малых токов (5—10 А) и большой индуктивности нагрузки наблюдается длительное горение дуги. Современные контакторы се­рии МК обеспечивают отключение тока до 1 А .

Дугогасительные системы устроены на принципе гашения дуги поперечным магнитным полем в дугогасительных камерах. Магнитное поле гашения возбуждается последовательной дугогасительной катушкой. Распространение получают камеры с широкой щелью, с продольными перегородками. В камере с поперечными перегородками перегородки делят щель камеры на ряд участков, дуга, двигаясь под действием магнитного поля должна огибать эти перегородки и образовывать петли, что приводит к значительному удлинению дуги внутри камеры. Соприкосновение дуги с перегородками вызывает усиленную её деионизацию. Отключающая способность камеры повышается.

2.Камеры с воздушным мешком и с двумя воздушными мешками. «Воздушные мешки» предназначены для ускорения движения дуги. Дуга загоняется в узкое пространство – воздушные мешки, высокая температура вызывает разогревание находящегося в мешке воздуха и в нём повышается давление. Разогретые газы, выбрасываясь из мешка, обдувают дугу и заставляют её двигаться с большей скоростью, способствуя её гашению. Эффективность этого дутья, однако, резко падает, как только дуга выходит за пределы камеры. Размеры дуги и её пламени за пределами камеры очень велики, время гашения большое. Медленное гашение дуги приводит к небольшим перенапряжениям в момент погасания дуги, что является достоинством системы.

3.Камера с дугогасительной решёткой в дополнение к магнитному дутью повышает отключающую способность. Камеры с узкими щелями, прямыми и зигзагообразными существенно повышают отключающую способность и ограничивают размеры дуги и её пламени за пределами камер. Однако полного гашения эл. дуги в объёме камеры и здесь не происходит.

Камера с узкой зигзагообразной щелью и пламенегасительной решёткой. Крышка решётки имеет отверстия для выхлопа деионизированных газов. Высокая эффективность узкой щели позволяет применить гашение только на одном разрыве, дуга и её пламя за пределы камеры не выбрасываются. Гашение дуги происходит в объёме камеры.

в) Электромагнит клапанного типа. С целью повышения механической износостойко­сти применяется вращение якоря на призме. Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление силы в момент касания главных контактов, т. к. электромагнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.

Для контакторов постоян­ного тока коэффициент возврата k _в = Uотп / Uср мал (0,2—0,3), что не позволяет использовать контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.

Наибольшее напряжение на катушке не должно превы­шать 110% Uном, так как при большем напряжении увели­чивается износ контактов из-за усиления ударов якоря, а температура обмотки может превысить допустимое значение.

В контакторах типа КТПВ, имеющих сдвоенную контактную систему, при номинальном токе 600А устанавливаются два параллельно работающих электромагнита для того, чтобы развить необходимую силу.

С целью уменьшения МДС обмот­ки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря выбирается небольшим— (8..10)-10^-3 м.

Электромагниты контакторов серии КМВ, предназначенных для включения и отключения приводов масляных вы­ключателей, допускают регулировку напряжения срабаты­вания и отпускания за счет регулирования возвратной и специальной отрывной пружин. Минимальное напряже­ние срабатывания этих контакторов достигает 65 % U_НОМ. Низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к ее повышенному нагреву. В связи с этим при номинальном напряжении обмотка может включаться под напряжение только кратковременно на время не более 15 с

КОНТАКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

КТ6000-перем и КТП6000-пост ( после включения напряжение снимается. А подвижная система удерживается во включённом положении защёлкивающимся механизмом; до 1000 А, замыкающих 1. 2, 3 контакта) ,

КТ66000( до 160 А, от2-5, дугогасит камеры отдельные на каждый полюс; гл контакты- металлокерамика, вспомогательные из серебра) ;

КТ, КНТ, МК(пост и переем ток, до 160 А; с блоком бездуговой коммутации имеют полупроводниковый блок, магнитная система двухкатушечная в МК1 и МК2, катушки соед параллельно и послед в зависимости от напряжения), КМГ(герконовые- осн элемент-герсикон; 1,2,3 полюса, до 10 А; пост и переем ток)

КТ…У (универсальные- для встройки в магнитные пускатели)

а) Контактная система выпускаются на номинальный ток от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее рас­пространены контакторы трехполюсного 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.

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, так же как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительное нажатие, составляющее примерно поло­вину конечного. Мостиковая контактная система.

Допустимое число включений достигает 1200 в час. В контакторах переменного тока широко распростране­на мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс, которая обеспечивает быстрое гашение дуги.

Для главных кон­тактов применяется металлокерамика, а для вспомогатель­ных— серебро или биметалл. Основой биметаллического контакта является медь, покрытая тонкой пластиной из се­ребра.

Наряду с магнитным гашением дуги широко применяются дугогасительные ре­шетки.

б) Электромагнит 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, поэтому при включении не возни­кает вибрация основания контактора.

Борьба с расклёпыванием полюсов и «распушением» пластин магнитопровода ведётся путём применения более толстых пластин (до 1 мм для средних и до 2…3 мм для крайних связующих). Однако это приводит к увеличению потерь и более высокому нагреву системы. Поэтому применение более толстых пластин возможно при условии использования магнитных материалов с малыми потерями.

С целью устранения вибрации якоря во включенном по­ложении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки. Короткозамкнутые витки наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.

Из-за изменении индуктивности катушки ток при при­тянутом якоре значительно меньше, чем при ощущенном. 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.

В особо тяжёлых 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.

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. Срабатывание и отпускание электро­магнит 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) Кинематические схемы. Поворотные схемы применяются в контакторах тяжёлого режима работы. Широко применяется прямоходовая схема (а). В ней исключаются промежуточные звенья

непосредственно связываются с якорем. Отсутствие каких-либо шарнирных соединений и подшипников позволяет получить высокую механическую износостойкость. Однако за счёт ударов в магнитной системе, непосредственно передаваемых контактам, здесь имеет место дополнительный «вторичный» дребезг контактов.

Схемы с шарнирно-рычажными соединениями. Существовавшее мнение, что шарнирные соединения не обеспечивают достаточной механической износостойкости, опровергнуто. Высокая износостойкость достигается правильным их расчётом и конструкцией, отсутствием ударов в них, правильным подбором трущейся пары, например пары металл- пластмасса. Передача движения от электромагнита к контактам через рычажную систему позволяет подобрать желаемое соотношение плеч и достигнуть наиболее благоприятного соотношения между механической и тяговой характеристиками. Например (б) сочетание поворотной магнитной системы с прямоходовой контактной системой, позволяет получить снижение скорости контактов в момент их замыкания и соответствующее повышение нажатия на контакты.