1.3. Контакторы переменного тока
а) Контактная система. Контакторы переменного тока 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.
На рис.1.4,а показан разрез по магнитной системе, а на рис. 1.4,б—разрез по контактной системе и общий вид одного полюса контактора КТ-6000. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3.
Подвижный контакт 1 и якорь 4 электромагнита связаны между собой через вал контактора 6. В отличие от контакторов постоянного тока 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 2, так же как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительное нажатие, составляющее примерно половину конечного.
Все детали контактора укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 9, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, сердечника 9, полюсных пластин 10 и керамической камеры 11. Катушка 8включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 н подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются в схему выводами 13 и 14. Подвижный контакт 1 соединяется с выводом 13 с помощью гибкой связи 15.
Блок вспомогательных контактов 16приводится в действие от вала 6. Крепление всех деталей на рейке позволяет использовать контактор в комплектных станциях реечной конструкции и сократить объем и массу станции управления. Допустимое число включений достигает 1200 в час.
В контакторах переменного тока широко распространена мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс (рис. 1.6), которая обеспечивает быстрое гашение дуги при отсутствии гибких связей. Отсутствие гибкой связи облегчает работу электромагнита и уменьшает габариты аппарата. В качестве материала главных контактов применяется металлокерамика, а для вспомогательных—серебро или биметалл. Основой биметаллического контакта является медь, покрытая тонкой пластиной из серебра. В контакторах переменного тока наряду с магнитным гашением дуги широко применяются дугогасительные решетки (см. рис 4.11), особенно при облегченных режимах работы.
б) Электромагнит. Для привода контактов контактора неременного тока широкое распространение получили электромагниты 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. Это улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возникает вибрация основания контактора.
С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки. Как указывалось в § 5.6, короткозамкнутые витки наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.
Из-за изменения индуктивности катушки ток при притянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном [1.1§ 5.3] 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. Катушки электромагнитов
Рис. 8.4 Контактор серии КТ-6000
большинства контакторов допускают до 600 включений в час при ПВ=40%.
В особо тяжелых 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 (см.[1.1 рис. 5.23]), который шунтирован размыкающим вспомогательным контактом контактора или контактами другого аппарата. Параметры катушек и фор-сировочных резисторов приводятся в справочных материалах.
При уменьшении .зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока [1.1§ 5.6], а благодаря этому ближе подходит к противодействующей. В результате напряжение отпускания близко к напряжению срабатывания. Относительно высокий коэффициент возврата (0,6—0,7) позволяет использовать контакторы переменного тока для зашиты электродвигателей от снижения сетевого напряжения. При понижении напряжения сети до. (0,6-0,7) Uном, происходит опадание якоря и отключение двигателя. Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне колебания питающего напряжения 85— 110% Uном. Поскольку катушка контактора питается через замыкающий вспомогательный контакт, то включение контактора не происходит автоматически после восстановления напряжения до номинального значения (см. рис. 1.11). Как указывалось в[1.1 § 5.7,] срабатывание и отпускание электромагнита 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) Контакторы серии МК. Контакторы серии МК [9,5] могут работать в цепях постоянного тока напряжением до 440В и в цепях переменного тока напряжением до 660В, частотой 50, 60 Гц при токах до 160 А. Электромагнитный привод контактора выполняется только на постоянном токе с напряжением 24—220В. Общий вид контактора дан на рис 8.5. Все детали монтируются на стальной скобе 1 Якорь электромагнита 2 притягивается к двум полюсам П-образного магнитопровода электромагнита 3 и через изоляционные колодки 4, 5 действует на системы главных 6 и вспомогательных контактов 7. Система главных контактов показана на рис. 8.6. Все детали крепятся к изоляционной плите 1. Якорь электромагнита воздействует на шток привода контактов 2, на котором установлен подвижный мостиковый контакт 4. Неподвижный контакт 3 укреплен на скобе 5. Нажатие контактов создается пружиной 6. Возврат подвижного контакта в начальное положение производится возвратной пружиной 7. За счет мостикового контакта каждый полюс главной цепи имеет два разрыва, что способствует гашению дуги переменного тока. Для гашения дуги постоянного тока имеются две системы магнитного гашения с катушкой тока 8. Контакторы в зависимости от модификации могут иметь от одной до трех систем главных контактов. Таким образом, контактор может работать
Рис. 1.5. Контактор серии МК
в трехфазных цепях и при этом использоваться для пуска трехфазных асинхронных двигателей. Контактор имеет также четыре цепи вспомогательных замыкающих или размыкающих контактов. Механическая износостойкость контакторов с номинальным током до 63 А составляет,16*106, с током 100 и 160 А—10-106 циклов. Допустимая частота срабатываний составляет 1200 в час при ПВ=40%. При номинальном токе 40 А и категории применения АС-4 износостойкость не менее 106, при номинальном токе 160 А— 0,2-106 циклов. Контакторы обеспечивают 50 отключений удвоенного номинального тока при напряжении 110%Uном с интервалами между включениями не менее 10с. Собст-
Источник
2.3. Контакторы переменного тока
Контакторы переменного тока по своему принципу действия и основным элементам конструкций не отличаются от контакторов постоянного тока. Особенности их работы связаны с питанием катушек электромагнитов переменным током, что приводит к повышенному току в катушках при срабатывании контакторов, в несколько раз превышающему ток при втянутом якоре аппарата. По этой причине для контакторов переменного тока ограничивается число включений в час (обычно не более 600). Кроме того, пульсирующий магнитный поток, создаваемый переменным током катушки, вызывает вибрацию и гудение магнитопровода, а также его повышенный нагрев. Для уменьшения этих нежелательных факторов магнитопровод набирают из тонколистовой трансформаторной стали, а на сердечник или якорь помещают короткозамкнутый виток, представляющий собой замкнутую медную рамку.
Переменный магнитный поток катушки, часть которого пульсирует внутри демпфирующего витка, наводит ЭДС, под действием которой в этом витке протекает переменный ток, не совпадающий по фазе с основным. Так как оба магнитных потоков Ф1 и Ф2 (рис. 6) проходят через нулевое значение неодновременно, то всегда имеется некоторый поток, удерживающий якорь от отпадания. В результате резко уменьшается вибрация якоря и контактов, а также степень гудения аппарата.
а — конструкция; б — векторная диаграмма
Контакторы переменного тока серий КТ 6000; КТ 7000; КТП 600 выпускаются на токи от 63 до 1000 А и имеют до пяти главных контактов. Их катушки выполняются на напряжения переменного тока от 36 до 600 В частотой 50 Гц (рис. 7).
Рис. 7. Контактор переменного тока серии КТ 6000:
а – магнитная система; б – контактная система; в – общий вид
Контакторы серий КТ 64, КТ 66, КТП 65 являются модификациями КТ 6000, КТ 7000, КТП 600. В них осуществляется бездуговая коммутация контактов путем шунтирования главных контактов тиристорами во время их размыкания. Отсутствие дуги при отключении контакторов повышает их надежность, износостойкость главных контактов и взрывобезопасность. Это позволяет, в частности, увеличивать допустимое число включений до 2000 в час.
К универсальным контакторам, позволяющим коммутировать силовые цепи как постоянного, так и переменного тока, относятся контакторы серии МК. Они обеспечивают коммутацию тока до 63 А в цепях постоянного тока напряжением до 440 В и переменного тока напряжением до 660 В частотой 50 и 60 Гц. Число главных контактов – от одного до трех. Катушка электромагнита таких контакторов выполняется только на постоянном токе с напряжением 24, 48, 110, 220 В.
Современной промышленностью выпускаются следующие серии контакторов переменного тока:
КМЭ – предназначены для дистанционного пуска, останова и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в сети переменного тока частотой 50/60 Гц с напряжением до 660 В и для дистанционного управления электрическими цепями, в которых ток включения равен номинальному току нагрузки. Совместно с тепловыми реле осуществляют защиту электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Выпускаются на номинальные рабочие токи 25, 27, 32, 43, 55, 60, 100, 115, 133, 145 А и номинальные напряжения катушек управления 220 и 380 В;
КТЭ – предназначены для использования в схемах управления для пуска и останова трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором в электрических сетях с напряжением до 660 В переменного тока. Могут использоваться для включения и отключения других устройств нагревательных установок, освещения, применяются в насосах, печах, вентиляторах, кранах. Выпускаются на номинальные рабочие токи 115, 150, 185, 225, 265, 330, 400, 500, 630 А.
Источник