МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЮЖНОГО
ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА В Г. ТАГАНРОГЕ
Методическое руководство по выполнению лабораторной работы Исследование контакторов постоянного и переменного тока
по курсу «Электрические и электронные аппараты»
на стенде «Электрические аппараты»
Таганрог 2007
удк 621.3.01 (076.5)
Составители: Д.П. Рассоха, И.А. Тибейко
Методическое руководство к выполнению лабораторной работы «Исследование контакторов постоянного и переменного тока» по курсу «Электрические и электронные аппараты» на стенде «Электрические аппараты».
Методические материалы, изложенные в данной работе, содержат всю необходимую информацию для выполнения лабораторной работы «Исследование контакторов постоянного и переменного тока» при изучении курса «Электрические и электронные аппараты».
Цель данной работы заключается в оказании методической помощи студентам, изучающим курс «Электрические и электронные аппараты».
Даются рекомендации по обработке результатов эксперимента. Приводятся контрольные вопросы.
Табл. 4. Ил.10. Библиогр: 5 назв.
Рецензент:
1. Цель работы
Ознакомиться с техническими данными и изучить конструкцию контакторов и магнитных пускателей переменного тока.
Исследовать магнитные пускатели переменного тока.
2. Контакторы и магнитные пускатели
2.1. Устройство контакторов и пускателей
Контактор - это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей как при номинальных токах, так и при токах перегрузки. Наибольшее распространение получили контакторы, в которых замыкание и размыкание контактов осуществляется под воздействием электромагнитного привода. Контакторы бывают постоянного и переменного тока.
Магнитный пускатель — это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты электродвигателей. Его практически единственное отличие от контактора — наличие устройства защиты (обычно — тепловое реле) от токовых перегрузок.
Основными техническими параметрами контактора являются его механическая и коммутационная износостойкость, номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение отключаемой цепи, допустимое число включений в час и собственное время включения и отключения. Под механической износостойкостью понимается число циклов включение-отключение (без токовой нагрузки) без какой-либо замены его элементов и узлов. В современных контакторах механическая износостойкость достигает 10-20 млн. операций [4]. Кроме параметров, которые по своей очевидности не требуют специального пояснения, отметим следующие. Коммутационная износостойкость определяется износом контактов под действием электрической дуги при коммутации цепи с током и характеризуется таким числом операций включение-отключение, после которого необходима замена контактов (обычно после 3-5 млн. срабатываний). Но в лучших контакторах коммутационная износостойкость мало отличается от механической. Собственное время включения — время от момента подачи напряжения на электромагнитный привод до момента начала трогания якоря электромагнита. Собственное время отключения — время от момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов.
Для лучшего использования аппаратов в реальных условиях работы применительно к заданным условиям эксплуатации введено понятие «категория применения», которое регламен-тируется соответствующим стандартом (см. гл. 6).
Особенности конструкции контактора и принцип его действия рассмотрим на примере контактора постоянного тока КПВ-600 (рис. 1) [4]. Неподвижный контакт 1 механически и электрически соединен со скобой 2 — дугогасительным рогом (направ-ляющей для дуги). К скобе 2 присоединен один конец дуго-гасительной катушки 3, второй конец которой с выводом 4 закреплен в электроизоляцион-ном основании 5 и является одним из двух токоподводов контактора. Основание 5 жестко укреплено на стальной скобе 6, являющейся основной несущей деталью для электромагнитного привода и подвижной контактной системы. Подвижный контакт 7 может поворачиваться относительно опорной точки 8. Вывод 9, являющийся вторым токоподводом, соединен с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. С подвижным контактом 7 электрически связан другой дугогасительный рог 11. Контактное нажатие создается пружиной 12, а возвратная пружина 13 предназначена для размыкания контактов и возврата привода в исходное положение. При размыкании контактов на них появляется электрическая дуга 14, которая попадает в магнитное поле между пластинами 15 магнитопровода системы магнитного дутья, создаваемого катушкой 3 и охватывающего камеру с обеих сторон. Под воздействием этого поля дуга перемещается в камеру, ее опорные точки переходят на дугогасительные рога, дуга растягивается, охлаждается и гаснет. В данном контактно-
Рис. 1. Контактор постоянного тока серии КПВ.
дугогасительном устройстве применена система последовательного магнитного дутья. Электромагнитный привод контактора включает в себя обмотку 20 с магнитопроводом и якорь 17. Последний может поворачиваться на призме 19, прижимаемый к скобе 18 пружиной 16. При подаче напряжения на катушку 20 якорь 17, преодолевая противодействие возвратной пружины 13. начинает притягиваться к магнитопроводу. При определенном зазоре между якорем и магнитопроводом происходит соприкосновение контактов 7 и 1. Дальнейшее сближение якоря и магнитопровода влечет за собой поворот контакта 7 относительно опорной точки 8 (в направлении по часовой стрелке) и сжатие контактной пружины 12. Этим обеспечивается создание так называемого провaлa контактов.
Работу контактора можно оценивать двумя зависимостями: суммарной характеристикой противодействующих усилий (от
Рис. 2 Тяговая и противодействующие характеристики контактора
возвратной и контактной пружин) и тяговой характеристикой электромагнитного привода (рис. 2). Для сохранения работоспособности контактора должно соблюдаться условие: тяговая характеристика 1 электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики 2 противодействующих усилий при минимально допустимом напряжении на катушке (15%-е понижение напряжения по отношению к номинальному). По горизонтальной оси принято откладывать значение зазора между якорем и магнитопроводом, по вертикальной — приведенные к этому зазору тяговые и противодействующие усилия. На графике обозначены: точка а — момент соприкосновения контактов; часть характеристики между точками б-в — провал контактов; в-г — раствор между контактами (зазор между якорем и сердечником); а-в — предварительное сжатие контактной пружины (оно необходимо для предотвращения сваривания и вибрации контактов при включении токовой нагрузки).
На рис. 3 показан общий вид контактора переменного тока КТ-6000 [1]. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3. Подвижный контакт 1 (на общем виде — три подвижных контакта 1) и якорь 4 привода электромагнита связаны между собой валом 6. Отключение контактора происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.
Контактная пружина 2, так же как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительное нажатие, на 30-50% меньше конечного контактного нажатия. Все детали аппарата укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 6, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, магнитопровода 9, полюсных пластин 10 и дугогасительной камеры 11. Обмотка 8 включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 и подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются к внешней электрической цепи выводами 13 и 12. Подвижный контакт 1 соединяется с выводом 13 при помощи гибкой связи 15. Блок вспомогательных контактов 16 приводится в действие валом 6. Крепление всех деталей на рейке позволяет использовать контактор в комплектных станциях реечной конструкции и сократить объем и массу станции управления. Допустимое число включений контактора достигает 1200 в ч., коммутируемый ток — до 1000 А, номинальное напряжение - 380 и 660 В.
Рис. 3. Контактор переменного тока КТ-6000