Тема 3.3 Контакторы переменного тока

 

Студент должен:

Знать:

- конструкцию и особенности работы контакторов переменного тока;

- серии контакторов переменного тока.

 

Конструктивные особенности контакторов переменного тока. Принцип работы, применение в системах электропривода и автоматики. Серии судовых контакторов переменного тока, их особенности и маркировка. Универсальные контакторы. Таймтакторы (контакторы с выдержкой времени).

 

Материал для изучения

 

Контакторы переменного тока в основном выполняются трехполюсными с замыкающими главными контактами. В некоторых судовых контакторах КМ-2000 число главных контактов доходит до четырех. Электромагнитная система контакторов состоит из сердечника, якоря, катушки и короткозамкнутого витка. Магнитные системы выполняются как поворотного типа — клапанные с сердечником Ш- и П-образной формы и поворачивающимся на оси якорем, так и прямоходовыми с сердечником, движущимся внутри катушки.

У магнитных систем переменного тока клапанного типа подвижные контакты можно располагать на меньшем расстоянии от оси вращения, чем якорь электромагнита. Из-за более легких условий гашения дуги переменного тока раствор контактов выполняется небольшим, что позволяет приблизить контакт к оси вращения. Вследствие этого оказывается возможным использовать увеличенное контактное нажатие и уменьшить скорость движения подвижных контактов. Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитные системы изготовляются шихтованными — набираются из отдельных изолированных пластин толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Рис. 3.3.1. Контактор переменного тока серии КМ-2000 второй—четвертой величин

Ш-образная магнитная система клапанного типа имеет лучшую тяговую характеристику, чем прямоходовая система. Поэтому первая система применяется в контакторах с тяжелым режимом работы. Величина тока втягивающей катушки переменного тока определяется полным ее сопротивлением. Индуктивное сопротивление катушки зависит от величины воздушного зазора. При отпущенном якоре индуктивное сопротивление наименьшее, при притянутом — наибольшее. Поэтому при включении катушки возникает бросок тока, превышающий в 5—10 и более раз ток катушки при замкнутом якоре.

Большой ток включения ограничивает применение контакторов при большой частоте включения в цепях переменного тока. Поэтому у контакторов, работающих в тяжелых условиях, втягивающая катушка иногда выполняется с питанием от цепи постоянного тока.

У электромагнитов переменного тока общий магнитный поток при изменении зазора остается примерно постоянным. Увеличение тягового усилия к концу хода якоря обусловливается уменьшением потока рассеяния. Поэтому при уменьшении воздушного зазора тяговая характеристика электромагнита поднимается менее круто, чем в электромагнитах постоянного тока. Вследствие этого тяговая характеристика более близко подходит к противодействующей и напряжение отпускания составляет 0,5—0,65I_ном, т. е. становится более высоким, чем у контакторов постоянного тока.

Нагревание втягивающей катушки обусловлено как потерями в ее обмотке, так и потерями в стали магнитопровода. Для того чтобы нагревание стали сердечника меньше влияло на нагревание катушки, ее выполняют короткой. Поверхность теплоотдачи увеличивают за счет повышения диаметра катушки.

При питании втягивающих катушек переменным током усилие, удерживающее якорь в притянутом положении, изменяется в зависимости от изменения мгновенных значений тока и потока. При переходе их через нуль усилие, удерживающее якорь, исчезает, затем возникает вновь, в результате чего происходит вибрация якоря, сопровождаемая гудением магнитной системы. Для устранения вибрации якоря на полюсе магнитной системы устанавливается короткозамкнутый виток. Так как действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре, то поверхность прилегания полюсов должна шлифоваться. Срабатывание электромагнитов при переменном токе происходит быстрее, чем при постоянном. Собственное время втягивания контакторов переменного тока составляет 0,05—0,095с, а отпадания 0,03—0,5с.

У большинства контакторов переменного тока дугогасительная система предусматривает двукратный разрыв дуги на полюс в закрытой камере. Гашение дуги происходит за счет использования околокатодных явлений при переходе тока через нуль. Применение мостикового контакта с двукратным разрывом на фазу позволяет надежно гасить дугу за счет околоэлектродной прочности при напряжении сети до 380В. Однако для повышения эффективности гашения дуги и уменьшения износа контактов, а также для гашения дуги при напряжениях до 500В используются дополнительно следующие системы: дугогасительные камеры с продольной и лабиринтной щелью и камера с дугогасительной решеткой из стальных пластин.

Универсальные контакторы серии КМ-2000. Универсальные контакторы переменного тока серии КМ-2000 выпускаются шести величин на номинальные токи от 25 до 600А и напряжением до 380В. По исполнению главных контактов контакторы изготовляются с различным сочетанием замыкающих и размыкающих контактов. Контакторы изготовляются с вспомогательными контактами трех исполнений: клиновыми, мостиковыми и перекидными. Втягивающая катушка контактора односекционная и может выполняться на напряжение 24, 110, 220, 342В постоянного тока и 127, 220, 380В переменного тока.

Контакторы переменного тока серии КМ-2000 могут работать в повторно-кратковременном режиме при ПВ = 40% с частотой 1200 включений в час для контакторов первой – четвертой величин и 600 включений в час для пятой и шестой величин.

Контактор переменного тока серии КМ-2000 первой величины по конструкции аналогичен контактору постоянного тока.

Отличие между ними заключается в том, что у контакторов переменного тока магнитная система выполнена с короткозамкнутым витком и односекционной катушкой переменного тока. Камера дугогашения закрытая и не имеет дугогасительной катушки.

Другая модификация судового контактора переменного тока серии КМ-2000 второй — четвертой величин изображена на рис. 3.3.1.

Главные контакты контактора — мостикового типа. Рабочая часть контактов выполнена из металлокерамики СОК 15. Подвижные контакты укреплены на контактодержателе 2, связанном с планкой 3 подвижной системы. Неподвижные контакты 14 расположены в камере дугогашения 15, которая состоит из основания камеры и крышки 1, изготовленных из дугостойких прессматериалов. Гашение дуги осуществляется в камере дугогашения 15 двойным разрывом с охлаждением дуги в закрытом пространстве камеры.

Электромагнитная система контактора шихтованная и состоит из Е-образного сердечника 4, Т-образного якоря 8, втягивающей катушки 6, скобы подвижной системы 9. Сердечник магнитной системы имеет свободный ход для гашения энергии удара якоря с помощью пружин. На крайних полюсах сердечника укреплены короткозамкнутые витки 7.

Катушка на сердечнике крепится при помощи скобы 11. Контакторы второй — четвертой величин имеют перекидной 13 и клиновой 10 вспомогательные контакты. Система подвижных контактов соединена с якорем шарнирно-связанными рычагами. Подвижная система через конец рычага противовеса 5 уравновешена грузом 12. Контактор собирается на металлическом основании 17 и имеет шинный токопровод 16.

По коммутационной способности главные контакты контакторов переменного тока при напряжении 400В, cos j £ 0,4 выдерживают 50 включений и отключений с интервалами в 10с семикратного номинального тока контактора. Электрическая износоустойчивость главных контактов следующая: при напряжении 400В и cos j ³ 0,4 они выдерживают 25 — 150 000 включений допустимого пускового тока и столько же отключений при cos j ³ 0,8.

Рис. 3.3.2. Схема элементов контактора серии КНТ

Предельный ток включения в зависимости от величины контактора может быть от 18 до 25I_ном (амплитудное значение тока первого полупериода). Время нахождения под током не более 0,03с. Динамическая устойчивость контактора в зависимости от его величины характеризуется током от 18 до 30 I_ном (амплитудное значение тока первого полупериода).

Односекундная термическая устойчивость контакторов эквивалентна прохождению через главные контакты тока, равного 16—20 I_ном, в течение 1с. Первая цифра относится к контакторам четвертой величины. Контакторы переменного тока серии КМ-2000 выдерживают: первой — пятой величин 1,2 млн., шестой величины — 250 000 включений и отключений без тока главной цепи.

Контакторы серии КНТ предназначены для коммутации цепей переменного тока напряжением до 380В. Они выпускаются пяти величин на номинальные токи от 10 до 200А. Контакторы имеют моноблочную конструкцию с электромагнитным приводом постоянного тока.

Контакторы на номинальные токи 10 и 25А имеют одну втягивающую катушку, а на токи 60А и выше — две двухсекционные катушки. Каждая катушка состоит из двух параллельно соединенных секций: включения В и удержания У (рис. 3.3.2). Секция включения получает питание через размыкающий вспомогательный контакт ВК и отключается в конце хода якоря, т. е. МДС включения создается обеими секциями, а МДС удержания секциями У.

Питание втягивающих катушек осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24, 110 и 220В или от сети переменного тока напряжением 127, 220 и 380В при частоте 50—400Гц через встроенный в контактор однополупериодный выпрямитель В со сглаживающим обратным вентилем.

Главная контактная система — мостикового типа и состоит из трех замыкающих контактов ГК. Рабочая часть контактов выполнена из металлокерамики СОК 15. Гашение дуги осуществляется двойным разрывом с охлаждением дуги в камере с дугогасительной решеткой.

Время включения контакторов составляет 0,3—0,6с. Время отключения контактора при питании переменным током —0,4 — 0,6с, а постоянным током —0,05—0,08с. Максимальный ток включения и отключения 10I_ном. Электродинамическая и односекундная термическая устойчивость составляет 18 I_ном. Механическая износоустойчивость—1,2 млн. циклов «включено—выключено».