Чем отличается контактор от пускателя. Контакторы и магнитные пускатели - электрические аппараты
Для чего в электроустановках контакторы и чем они отличаются от пускателей? Я считаю: во-первых, большие контакторы имеют дугогасящие камеры, а, значит, они для гашения дуги; во-вторых, у них катушки на сильный ток (про них так и пишут, что они предназначены для пуска мощных моторов). Но вопрос все рано возникает, ведь есть контакторы маленькие и без дугогасящих камер и на маленькие токи. Чем же они отличаются? Ведь у тех и других тоже есть дополнительные блок контакты? Или настолько спутались понятия, что сейчас контактором называет все подряд?
Ответ 1
Один специалист ответил мне так: отличие в конструктивном исполнении. В магнитном пускателе сердечник притягивает проводящую пластину, и она своей плоскостью соединяет два контакта. А в контакторе один контакт при включении бьет по другому.
Ответ 2
Если посмотреть некоторые старые справочники, то там под термином
«магнитный пускатель» понимают устройство, состоящее из трехфазного контактора и теплового реле защиты. В настоящее время действительно существует путаница. Например, в каталоге Моеллера эти устройства названы пускателями, а у Шнайдера - контакторами. Я придерживаюсь такой точки зрения.… Пускатель - это трехфазный контактор… Так что, по большому счету, оба термина равноценны.
Ответ 3
Вообще, на практике, все почему-то называют магнитные пускатели 0,1,2 величины. 3 величины - кто называет пускателем, кто уже контактором. А по теории, действительно темный лес. Я вообще только недавно смог узнать что аббревиатура «ПМЛ» - это Пускатель Магнитный Лицензионный. Что за лицензия, чья она, никто уже и не помнит.
Ответ 4
Посмотрел в старом справочнике: Контактор - двухпозиционный коммутационный аппарат, приводимый в движение магнитным приводом и т.д.Магнитный пускатель - контактор в комбинации с тепловым реле.
Вот определения из большой справочной энциклопедии: «Магнитный пускатель - электрический аппарат низкого напряжения, предназначенный для дистанционного управления (пуска, остановки, изменения направления) и защиты асинхронных электродвигателей малой и средней мощности с короткозамкнутым ротором. Существуют МП нереверсивные и реверсивные; выпускаются также специальные МП для переключения обмоток многоскоростных электроприводов. МП состоят из контактора, кнопочного поста и теплового реле. Контактор МП, как правило, имеет 3 главные контактные системы (для включения в трёхфазную сеть) и от 1 до 5 блок-контактов»
То есть, шляпа с катушкой и контактами это – контактор, а магнитный пускатель - это совокупность устройств коммутации для пуска и защиты движка – т.е., тепловое реле, кнопочный пост, и контактор.
ТЕОРИЯ
«Контактор электромагнитный - электрический аппарат, предназначенный для частых включений и выключений (до 1500 переключений в час) электрических силовых цепей постоянного и переменного тока. Широко применяется для дистанционного управления электрическими машинами и аппаратами в установках постоянного и переменного тока при напряжениях до 500-650 В и силе тока до 600 А».
Контактор - дистанционно управляемый коммутационный аппарат, предназначенный для частых коммутаций электрических цепей при нормальных (номинальных) режимах работы. В зависимости от рода коммутируемого тока различают контакторы постоянного и переменного тока. При определенных условиях одни и те же контакторы могут коммутировать нагрузки как постоянного, так и переменного тока.
Контакторы классифицируются:
· по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;
· по числу главных полюсов - от 1 до 5;
· по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;
· по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоянного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;
· по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;
· по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.
Нормальная работа аппаратов допускается при напряжении на зажимах главной цепи до 1,1 и цепи управления от 0,85 до 1,1 номинального напряжения соответствующих цепей.
Контакторы могут работать в одном, нескольких или во всех следующих режимах: прерывисто-продолжительном, продолжительном, повторно-кратковременном и кратковременном (ГОСТ 18311-80). В прерывисто-продолжительном режиме контактор должен допускать работу при номинальном токе в течение не более 8 ч. Длительность рабочего периода для кратковременного режима работы - 5, 10, 15, 30 с и 10, 30, 60, 90 мин.
Контактор состоит из следующих основных узлов: электромагнитного или электропневматического привода, главных контактов с дугогасительным устройством, вспомогательных контактов.
В контакторах с электромагнитным приводом главные и вспомогательные контакты связаны непосредственно с якорем электромагнита, управляющего включающей катушкой.
В контакторах с электропневматическим приводом управление осуществляется с помощью электромагнитного вентиля, открывающего доступ сжатого воздуха к электропневматическому приводу.
С этой статьи мы начнем изучение магнитного пускателя и все, что с ним связано, а идею этой темы подсказал постоянный читатель сайта Сергей Кр.
Является коммутационным аппаратом и относится к семейству электромагнитных контакторов, позволяющий коммутировать мощные нагрузки постоянного и переменного тока, и предназначен для частых включений и отключений силовых электрических цепей.
Магнитные пускатели применяются в основном для пуска, останова и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей, однако, из-за своей неприхотливости они прекрасно работают в схемах дистанционного управления освещением, в схемах управления компрессорами, насосами, кран-балками, тепловыми печами, кондиционерами, ленточными конвейерами и т.д. Одним словом, у магнитного пускателя обширная область применения.
Как таковой магнитный пускатель уже трудно встретить в магазинах, так как их практически вытеснили контакторы . Причем по своим конструктивным и техническим характеристикам современный контактор ничем не отличается от магнитного пускателя, а различить их можно только по названию. Поэтому, когда будете приобретать в магазине пускатель, обязательно уточняйте, что это — магнитный пускатель или контактор.
Мы рассмотрим устройство и работу магнитного пускателя на примере контактора типа КМИ – контактор малогабаритный переменного тока общепромышленного применения.
Принцип работы магнитного пускателя.
Принцип работы очень простой: напряжение питания подается на катушку пускателя, в катушке возникает магнитное поле, за счет которого вовнутрь катушки втягивается металлический сердечник, к которому закреплена группа силовых (рабочих) контактов, контакты замыкаются, и через них начинает течь электрический ток. Управление магнитным пускателем осуществляется кнопками «Пуск», «Стоп», «Вперед» и «Назад».
Устройство магнитного пускателя.
Магнитный пускатель состоит из двух частей: сам пускатель и блок контактов .
Хотя блок контактов и не является основной частью магнитного пускателя и не всегда он используется, но если пускатель работает в схеме где должны быть задействованы дополнительные контакты этого пускателя, например, реверс электродвигателя, сигнализация работы пускателя или включение дополнительного оборудования пускателем, то для размножения контактов, как раз, и служит блок контактов или, как его еще называют — приставка контактная .
Блок контактов или приставка контактная.
Внутри блока контактов (приставки контактной) встроена подвижная контактная система, которая жестко связывается с контактной системой магнитного пускателя и стает с ним как бы одним целым. Крепится приставка в верхней части пускателя, где для этого предусмотрены специальные полозья с зацепами .
Контактная система приставки состоит из двух пар нормально замкнутых и двух пар нормально разомкнутых контактов.
Чтобы идти дальше давайте сразу разберемся: что есть нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты. На рисунке ниже схематично показана кнопка с парой контактов под номерами 1-2 и 3-4 , которые закреплены на вертикальной оси. В правой части рисунка показано графическое изображение этих контактов, используемое на электрических принципиальных схемах.
Нормально разомкнутый (NO) разомкнут , то есть, не замкнут. На рисунке он обозначен парой 1–2 , и чтобы через него прошел ток контакт необходимо замкнуть .
Нормально замкнутый (NC) контакт в нерабочем состоянии всегда замкнут и через него может проходить ток. На рисунке такой контакт обозначен парой 3–4 , и чтобы прекратить прохождение тока через него, надо контакт разомкнуть .
Теперь, если нажать кнопку, то нормально разомкнутый контакт 1-2 замкнется , а нормально замкнутый 3-4 разомкнется . О чем показывает рисунок ниже.
Вернемся к блоку контактов.
В исходном состоянии, когда магнитный пускатель обесточен
, нормально разомкнутые контакты 53NO–54NO
и 83NO–84NO
разомкнуты, а нормально замкнутые 61NC–62NC
и 71NC–72NC
замкнуты. Об этом говорит шильдик с номерами клемм контактов, расположенный на боковой стенке блока контактов, а стрелка показывает направление движения контактной группы.
Теперь, если на катушку пускателя подать напряжение питания, то сердечник потянет за собой контакты блока контактов и нормально разомкнутые замкнутся , а нормально замкнутые разомкнутся .
Фиксируется блок контактов на пускателе специальной защелкой. А чтобы блок снять, достаточно приподнять защелку и выдвигать блок в сторону защелки.
Магнитный пускатель состоит как бы из верхней и нижней части.
В верхней части находится подвижная контактная система, дугогасительная камера и подвижная половинка электромагнита, которая механически связана с группой силовых контактов подвижной контактной системы.
Нижняя часть пускателя состоит из катушки, возвратной пружины и второй половинки электромагнита. Возвратная пружина возвращает верхнюю половинку в исходное положение после прекращения подачи питания на катушку, тем самым, разрывая силовые контакты пускателя.
Обе половинки электромагнита набраны из Ш-образных пластин, сделанных из электромагнитной стали. Это наглядно видно, если вытащить нижнюю половинку электромагнита.
Катушка пускателя намотана медным проводом, и содержит N-ое количество витков, рассчитанное на подключение определенного питающего напряжения равного 24, 36, 110, 220 или 380 Вольт.
Ну и как происходит сам процесс.
При подаче напряжения питания в катушке возникает магнитное поле и обе половинки стремятся соединиться, образуя замкнутый контур. Как только отключаем питание, магнитное поле пропадает, и верхняя часть возвращается возвратной пружиной в исходное положение.
Теперь осталось разобраться с питанием и характеристиками.
На боковой стенке пускателя, так же, как и у блока контактов, нанесена информация об электрических параметрах пускателя и для удобства условно разделена на три сектора:
Сектор №1.
В первом секторе дана общая информация о пускателе и его область применения:
50Гц – номинальная частота переменного тока, при которой возможна бесперебойная работа пускателя;
Категория применения АС-3
– двигатели с короткозамкнутым ротором: пуск, отключение без предварительной остановки.
Например: этот пускатель можно использовать для запуска и останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых в лифтах, эскалаторах, ленточных конвейерах, элеваторах, компрессорах, насосах, кондиционерах и т.д.
Для характеристики коммутационной способности контакторов и пускателей переменного тока установлены четыре категории применения , являющиеся стандартными: АС1 , АС2 , АС3 , АС4 . Каждая категория применения характеризуется значениями токов, напряжений, коэффициентов мощности или постоянных времени, условиями испытаний и других параметров установленных ГОСТ Р 50030.4.1-2002.
Iе 9А – номинальный рабочий ток. Это ток нагрузки, который в нормальном режиме работы может проходить через силовые контакты пускателя. В нашем примере этот ток составляет 9 Ампер.
Ith 25A – условный тепловой ток (t° ≤ 40°). Это максимальный ток, который контактор или пускатель может проводить в 8-часовом режиме так, чтобы превышение температуры его различных частей не выходило за пределы 40°С.
Сектор №2.
В этом секторе указана номинальная мощность нагрузки, которую могут коммутировать силовые контакты пускателя, и которая характеризуется категорией применения АС3 и измеряется в кВт (киловатт). Например, через контакты пускателя можно пропустить нагрузку мощностью 2,2 кВт, питающуюся переменным напряжением не более 230 Вольт.
Сектор №3.
Здесь показана электрическая схема пускателя: катушка и четыре пары нормально разомкнутых контактов – три силовых (рабочих) и один вспомогательный. От катушки через все контакты проходит пунктирная линия, которая указывает, что все четыре контакта замыкаются и размыкаются одновременно .
Напряжение питания 220В подается на катушку через контакты, обозначенные как А1 и А2 .
Современные магнитные пускатели выпускают с двумя однотипными контактами от одного вывода катушки. Их выводят с противоположных сторон, маркируют одинаковым буквенным и цифровым значением, и соединяют между собой проволочной перемычкой. В нашем случае это выводы с маркировкой А2 . Все это сделано для удобства монтажа схемы. И если придется собирать схемы с участием магнитного пускателя, используйте оба эти контакта.
Теперь осталось рассмотреть контактную группу пускателя. Здесь все просто.
Силовыми контактами являются три пары: 1L1–2T1
; 3L2–4T2
; 5L3–6T3
— к ним подключается нагрузка, которую Вы хотите запитывать через магнитный пускатель или контактор. Причем контакты 1L1
; 3L2
; 5L3
являются входящими
– к ним подводится напряжение питания, а 2Т1
; 4Т2
; 6Т3
являются выходящими
– к ним подключается нагрузка. Хотя разницы здесь нет — что куда, но это считается за правило, чтобы можно было разобраться в монтаже другому человеку, не производившему монтаж.
Последняя пара контактов 13НО–14НО является вспомогательной и эту пару используют для реализации в схеме самоподхвата пускателя. То есть, эта пара нужна, чтобы при включении в работу, например, двигателя, все время его работы не пришлось держать нажатой кнопку «Пуск». О самоподхвате мы поговорим в следующей части.
Ну и последнее, на что хотел обратить Ваше внимание, это на то, что современные пускатели, автоматические выключатели и УЗО теперь можно размещать в одном ящике и на одну дин рейку. Так что учитывайте это при выборе ящика.
Теперь я думаю Вам понятно назначение, устройство и работа магнитного пускателя
, а во мы рассмотрим схемы подключения магнитного пускателя.
А пока досвидания.
Удачи!
Понравилась статья - поделитесь с друзьями:
36 комментариев
5.1 Общие сведения
Контактор – аппарат для коммутации силовых эл.цепей. Они широко используются в системах дистанционного управления эл.приводами, автоматики. Категории применения контакторов характеризуются параметрами коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки.
а) контакторы переменного тока: АС-1, АС-2, АС-3, АС-4, АС-11, АС-22.
б) контакторы постоянного тока: ДС-1, ДС-2, ДС-3, ДС-4, ДС-5, ДС-11, ДС-12.
Номинальный ток контактора I ном представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 часов без коммутации, причем превышение температуры частей контактора не должна быть больше допустимой.
Номинальным напряжением U H называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор.
Механическая износостойкость определяется числом циклов включено, отключено – ВО контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Она составляет 10÷20 млн операций.
Коммутационная износостойкость определяется числом циклов ВО цепи с током, после которого требуется замена контактов. Она составляет 2÷3 млн операций.
Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в эл.магните до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание потока.
Собственное время отключения – время с момента обесточивания эл.магнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до потока отпускания.
Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, эл.магнит и систему вспомогательных контактов.
5.2 Контакторы постоянного тока
Предназначены для коммутации цепей постоянного тока и приводятся в действие эл.магнитом постоянного тока.
Выпускаются контакторы серии КПВ – 600, типа КТПВ – 600, КП 7, КП 207, КМВ – 521, КМГ16, КМГ19, МК5, МК6, серия МК на постоянном токе и другие.
Номинальные напряжения: главной цепи – 220, 440 В; втягивающей катушки – 24, 48, 60, 110, 220, 440 В.
Контактная система . Применяются линейные перекатывающиеся контакты, а в серии МК мостикового типа. Для предотвращения вибрации контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного.
Контакторы серии КПВ имеют два исполнения контактной системы: с замыкающими и размыкающими контактами.
В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили дугогасительные устройства с эл.магнитным дутьем с катушкой тока.
Электромагнит. Распространены эл.магниты клапанного типа. С целью повышения механической износостойкости применяется вращение якоря на призме.
При включении эл.магнита преодолеваются усилия возвратной и контактной пружин. Тяговая характеристика эл.магнита должна во всех точках идти выше характеристики этих пружин при минимально допустимом напряжении на катушке 0,85U H и нагретом ее состоянии.
Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление силы в момент касания главных контактов, так как эл.магнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.
Для контакторов постоянного тока, коэффициент возврата К В = U ОТП / U СР мал (0,2÷0,3), что не позволяет использовать контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.
Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 1,1U H , так как при большем напряжении увеличивается износ контактов из-за усиления ударов якоря, а температура катушки может превышать допустимое значение.
С целью уменьшения мдс катушки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря выбирается небольшим – 8-10 мм. Для надежного гашения дуги при малых токах требуется зазор контактов 17-20 мм. В связи с этим расстояние точки касания подвижного контакта от оси вращения подвижной системы берется в 1,5-2 раза больше, чем расстояние от оси полюса до оси вращения.
5.3 Контакторы переменного тока.
Выпускаются на токи от 10 до 1000А при числе главных контактов от одного до пяти (рис.31)
Из-за более благоприятных условий гашения дуги зазор между главными контактами делается меньше, чем в контакторах постоянного тока.
Подвижный контакт в отличие от контакторов постоянного тока плоский без перекатывания.
Рисунок 31. Конструкция электромагнита контактора переменного тока.
Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми.
В контакторах переменного тока распространена мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс, которая обеспечивает быстрое гашение дуги при отсутствии гибких связей. В качестве материала главных контактов применяется металлокерамика, а для вспомогательных – серебро или биметалл (медь, покрытая тонкой пластиной из серебра).
Система дугогашения состоит из последовательной катушки, сердечника, полюсных пластин и керамической камеры. В контакторах переменного тока широко применяются дугогасительные решетки.
Электромагнит. Широкое распространение получили эл.магниты
с Ш и П – образными магнитопроводами. Для амортизации удара якоря о неподвижный сердечник последний крепится к основанию с помощью пружин.
С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки, которые наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.
Из-за изменения индуктивности катушки ток при притянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном. Индуктивное сопротивление катушки эл.магнита 
, если учесть, что , то .
.
15-кратного.
Эл.магниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока.
В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким – либо причинам удерживается в отпущенном состоянии.
Относительно высокий коэффициент возврата Кв=0,6÷0,7 позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты двигателей от снижения сетевого напряжения.
Срабатывание и отпускание эл.магнита переменного тока происходит значительно быстрее, чем эл.магнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03÷0,05 с, а время отпускания 0,02 с.
При питании катушки от сети постоянного тока применяют специальную катушку с форсировочным резистором, который шунтирован размыкающим вспомогательным контактом контактора (рис.33).
2.-главный контакт;
3.- дугогасительная камера;
4.-токовая катушка дугогашения;
5.- изоляционная плита.
Контактор имеет вспомогательные 2 з и 2 р контакты, расположенные слева от главного контакта.
Рисунок 33. Конструкция контакторов однополюсных постоянного тока, на ток 2500 А, напряжением до 1000 В КП 7У3 – без отключающих пружин, КП 207У3- с отключающими пружинами.
Контакторы переменного тока выпускаются следующих типов: КТ6000/00, КТ6000/20, КТП6000/00, КТ6000/2, КТ64, КТП64, КТ65, КТП65, серии КТ (КТ7000Б, КТП7000Б, КТ6500, КТП6500, КТ7039), КТ7000, КНТ, серии МК, КМГ15, КМГ16, КМГ19, КМГ17-19, КМГ17Д19, КМГ18-19, КМГ18Д19, КТ6600, КТ6000Б, КТ6000А, КТП6000Б, КТ7100У, КТ7200У и другие.
Номинальное напряжение: главная цепь – 380, 660, 1140 В, втягивающая катушка –24, 36, 42, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В.
Контакторы герсиконовые
серии КМГ15, типов КМГ16, КМГ19,
КМГ17-19, КМГ17Д19, КМГ18-19, КМГ18Д19.
КМГ – контактор магнитоуправляемый герметичный. Основным элементом контакторов является герсикон – силовой геркон.
Количество полюсов – 1, 2, 3
Номинальные токи – 6,3; 10 А
Номинальное напряжение – переменный 380 В, постоянный 75 В.
Номинальное напряжение включающих катушек:
На постоянном токе – 12, 24, 48, 60, 10, 20 В;
На переменном – 110, 127, 220 В.
Контакторы серии МК. Предназначена для работы в силовых эл.цепях постоянного – 220, 440 В и переменного тока – 380, 500, 660 В.
Номинальный ток: главной цепи 40, 63, 100, 160 А; вспомогательных контактов 10А.
Контакторы с блоком бездуговой коммутации предназначены для работы в повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы.
Конструкция контакторов моноблочная. Основные сборочные единицы: магнитная система, системы контактов главной и вспомогательной цепей. Контакторы с бездуговой коммутацией имеют полупроводниковый блок.
Магнитная система всех контакторов, за исключением МК1-10, МК2-10, двухкатушечная, катушки соединяются параллельно или последовательно в зависимости от напряжения цепи управления.
Системы контактов главной цепи конструктивно выполнены в виде одно-, двух- и трех- элементных блоков, мостикового типа.
Контакторы серии КТ6600 переменного тока 660 В с управлением переменным током 36-600 В, 66 серии. Номинальный ток 63, 100, 160 А.
Количество главных контактов 2, 3, 4, 5.
Конструкция контакторов моноблочная с поворотной системой. Контактор состоит из эл. магнита, контактно - дугогасительной системы и блока вспомогательной контактов.
Якорь эл.магнита – внедряющийся, на верхнем полюсе сердечника установлены экран.
Главные контакты (подвижные) пальцевого типа, контактные параметры регулируются. Используется эл.магнитное гашение дуги. Дугогасительные камеры – отдельные на каждый полюс. Для ограничения вылета дуги в камерах установлены пружинные пламегасители, а для ускорения гашения – потенциальный рог подвижного контакта.
Главные контакты выполнены с контактными накладками из металлокерамической композиции на основе серебра. Вспомогательные контакты – на основе серебра. Вспомогательные контакты – мостикового типа с контактной частью из серебра.
Контакторы серии КТ6000/00, КТП6000/00, КТ6000/20.
КТ – управление переменным током, КТП – постоянным током. Iн=16 А.
Наибольшая частота включений в час 600, а для КТ6000/20-60 в час.
После включения контакторов КТ6000/20 напряжения снимается, а подвижная система контактора удерживается во включенном положении защелкивающим механизмом.
Отключение контактора производится с помощью эл. магнита защелкивающего механизма при включении его на напряжение. После отключения контакторов напряжения с катушками эл.магнита защелки автоматически снимается.
Контакты выполняются из серебра.
Контакторы серий КТ6000/2, КТ6000/3.
2 – с замыкающими контактами и защелкой;
3 – с замыкающими и размыкающими контактами и защелкой.
Номинальный ток замыкающих контактов – 130, 250, 630, 1000 А. Замыкающих контактов – 1, 2, 3. Допустимая частота включений 60 в час.
Магнитная, контакто–дугогасительная система, контакты вспомогательной цепи установлены вдоль рейки и вала контактора.
Защелкивающий механизм контакторов устанавливается над магнитной системой. Контакторы имеют эл. магнитное дугогасительное устройство, состоящее из дугогасительной катушки, магнитопровода, рога неподвижного контакта и дугогасительной камеры с узкой щелью.
Замыкающие и размыкающие контакты выполнены с металлокерамическими накладками на основе серебра.
Контакторы серии КТ6000А, КТ6000Б, КТП6000Б, КТ7000Б.
Номинальный ток – 100, 160, 250, 400, 630 А.
Количество полюсов: 2, 3, 4, 5.
А – повышенная коммутационная способность – 500 тыс. циклов
Б – модернизированные.
Частота включений в час от 30 до 1200.
Контакторы выполняются с магнитной системой поворотного типа.
Главные контакты замыкающие пальцевого типа.
Контакторы типов КТ7100У, КТ7200У. Iн=63, 125 А.
У – унифицированные, для встройки в магнитные пускатели.
Конструкции моноблочного типа с поворотной подвижной системой.
Главные подвижные контакты пальцевого типа, контактные параметры регулируются. Используется эл.магнитное гашение дуги. Контактные накладки из металлокерамической композиции серебра. Вспомогательные контакты мостикового типа из серебра.
Контакторы типов КП7, КП207. Iн=2500 А, Uн=600 В.
Однополюсные. Контактор состоит из магнитной системы с двумя включающими катушками, контактной системой и дугогасительного устройства (рис.33). Контактная система имеет две пары параллельно включенных главных контактов и одну пару дугогасительных. Дугогасительная катушка включена последовательно с дугогасительными контактами, причем главные контакты в замкнутом состоянии шунтируют дугогасительные контакты. Главные контакты с серебряными накладками.
Контакторы вакуумные серии КТ12Р.
Р – рудничные. Iн=250, 400 А; Uн=600, 1140 В.
Частота включений в час, циклов ВО до 1200. предназначены для включения и отключения АД с К3 ротором, трансформаторов и т.д.
Три вакуумные дугогасительные камеры.
Полное перемещение якоря 9 мм.
Полупроводниковое дугогасительное устройство к контактору МК приведено на рис.35,а
Рисунок 35. Схемы полупроводниковых приставок к контакторам.
Главные контакты ГК шунтированы тиристорами VS1 и VS2, управление которыми осуществляется через диоды VD2 и VD3. Пусть в данный полупериод направление тока соответствует показанному на рис., то напряжение, приложенное между мостиком ГК и верхним неподвижным главным контактом, через VD2 открывает VS1, по которому начинает проходить ток цепи. После прохождения тока через нуль тиристор закрывается, и процесс отключения заканчивается.
Если ток имеет обратную полярность, то работают диод VD3 и тиристор VS2.
Для защиты управляющих переходов тиристоров от перенапряжений служат диоды VD1 и VD4.
RC цепочка снижает перенапряжение на тиристорах.
I-выводы для переднего присоединения проводников, II-то же для заднего
1- неподвижный контакт,
2- подвижный контакт
3- рог дугогасителя
4- рычаг, связанный с якорем
5- регулировочный винт
6- пружина подвижного контакта
7- регулировочная гайка
9,10- гибкое соединение
11- колодка
12- крепежная рейка
16- дугогасительная камера
17- пластина стальная (пламя-гасители)
Рисунок 34. Конструкция контактора переменного тока КТ 64-3У3 на ток 100 А, напряжение 380 В. (Модификация КТ 6000)
На рис.35,б показано полупроводниковое устройство контакторов КТ64, КТП64, КТ65, КТП65 (рис.34) для одной фазы. Параллельно ГК включается встречно-параллельно тиристоры VS1 и VS2. Управление осуществляется с трансформаторов тока ТТ, одетого на шину главного контакта. Во включенном состоянии контактора, ток проходит только по контактам, т.к. падение напряжения на них меньше порогового напряжения тиристоров.
При отключении контактора ток переходит в цепь тиристоров, находящихся во включенном состоянии под воздействием управления с ТТ. При этом дуга не образуется, так как падение на тиристорах не превышает 4÷5 В, что меньше, чем на дуге.
При перемене знака синусоидального тока управляющие импульса снимаются, а при первом переходе синусоиды тока через нуль тиристоры закрываются.
Имеются и обычные дугогасительные камеры, если устройство вышло из строя.
5.4 Магнитные пускатели.
Являются основным видом аппаратуры управления низковольтными (до 660 В) АД с К3 ротором. Для защиты их от перезагрузок недопустимой продолжительности и «потери фазы» в пускателе устанавливается эл.тепловые реле.
При включении АД Iп=(5÷6)Iн. При таком токе даже незначительная вибрация контактов быстро выводит их из строя. С целью уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части пускатели делают возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается контактное нажатие.
При отключении двигателя восстанавливающиеся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и эдс двигателя. В результате на контактах появляется напряжение, составляющее (15-20)% Uн, т.е. отключение происходит в облегченных условиях.
Пускателю в работе приходится отключать двигатель от сети сразу после пуска. В этих случаях он отключает ток равный 6Iн и восстанавливающемся напряжении, равным Uн сети.
По действующим нормам после 50-кратного включения и отключения заторможенного двигателя пускатель должен быть пригоден для дальнейшей работы.
Учитывая условия работы пускателя. В них используется мостиковая контактная система с двухкратным разрывом цепи, а это позволяет осуществлять бездуговую коммутация без применения дугогасительных устройств. Токоведущие шинки от зажимов к неподвижным контактам выполняется таким образом, что эл. динамические силы сдувают дугу с контактов.
Магнитная система включает в себя П или Ш – образный прямоходовой эл.магнит (рис.32). Контактное нажатие создается пружиной, упирающейся в траверсу.
1- неподвижные контакты;
2- подвижные контакты;
3- контактный мостик;
4- прижимная пружина;
5- деталь связи контактных мостиков;
6- траверса;
7- якорь электромагнита;
8- возвратная пружина;
9- катушка электромагнита;
10- корпус.
Рисунок 32. Типовая конструкция прямоходового магнитного пускателя.
Возврат пускателя в исходное положение происходит за счет пружины, расположенной внутри эл.магнита.
Для устранения вибрации якоря используют К3 витки.
Высокий коэффициент возврата эл.магнитов переменного ток позволяет защищать двигатель от понижения напряжения сети (эл. магнит отпускает при U=(0,6÷0,7)Uн).
Для реверсивных приводов используют два пускателя взаимосблокированных электрически либо механически.
Выпускаются магнитные пускатели серии ПМЛ, ПМА, ПМ12 и типа ПМА-0000, ПМУ.
В технических данных пускателей указываются их номинальный ток и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях, а также категория применения.
В пускателях серии ПМА на токи от 40 до 160А и напряжении 380-660 В эл.магнит может быть как переменного, так и постоянного тока.
Пускатели комплектуются эл.тепловыми реле типа ТРП (однофазное), ТРН (двухфазное), РТТ и РТЛ (трехфазное). Реле ТРП, РТЛ имеют комбинированную систему нагрева. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой.
Пускатели могут комплектоваться ограничителями перенапряжений типа ОПН (рис.37), которые должны ограничивать коммутационные перенапряжения на катушках управления. На дугогасительной камере могут встраиваться дополнительные приставки: контактные типа ПКЛ или пневмоприставки ПВЛ, кнопки «Пуск» или «Стоп» и сигнальная лампа.
а) на R-C элементной базе б) на варисторной в) на диодной
элементной базе элементной базе
Рисунок 37. Схемы электрические принципиальные включения ограничителей перенапряжений.
Эл.тепловые реле подсоединяются непосредственно к корпусам пускателей.
В пускателях в сейсмостойком исполнении последовательно и параллельно включающей катушки включается стабилитроны.
Пускатели серии ПМЛ.
Могут быть выполнены с трехполюсными реле РТЛ и комплектоваться ОПН. Величина пускателя по Iн 1-10А, 2-25А, 3-40А,
4-63А. Могут иметь дополнительные приставки: ПКЛ, ПВЛ, кнопки «Пуск», «Стоп», сигнальные лампы.
Контакторы пускателей имеют прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа.
Пускатели типа ПМА-0000 . Могут комплектоваться трехполюсными реле РТТ5-06, ОПН на R-C или варисторной элементной базе, кнопками управления и сигнальной лампой. Величина пускателя: 0- на 6,3А.
Пускатели имеют Ш-образную магнитную систему.
Пускатели серии ПМА. Предназначены для управления трехфазными АД с К3 ротором мощностью от 18,5 до 75 кВт. При наличии реле РТТ-2П, РТТ-3П или аппаратов позисторной защиты АЗП или УВТЗ-1М защищают двигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.
Эл.тепловые реле с температурой компенсацией и ручным возвратом имеют диапазон регулирования тока несрабатывания (0,85-1,15)Iн.
Пускатели могут комплектоваться: ОПН, кнопками «Пуск», «Стоп», сигнальной лампой.
Величины пускателей: 3-40А; 4-63А; Д-80А; 5-100А; 6-160А. Номинальные напряжения включающих катушек переменного тока: 24-660 В; постоянного тока: 24-440 В.
Контакторы пускателей 3-й величины имеют прямоходовую Ш–образную магнитную систему.
Контакторы пускателей 4,5 и6-й величины имеют прямоходовую магнитную систему П–образного типа. В них вертикальное перемещение якоря с помощью Г–образного рычага преобразуется в горизонтальное перемещение траверсы, несущей подвижные главные контакты.
Пускатели серии ПМ12 . Могут комплектоваться: ОПН, реле РТТ-5, кнопками «Пуск», «Стоп», сигнальной лампой.
Обозначение номинального тока: 004-4А; 016-16А; 025-25А; 040-40А;
063-63А.
Контакторы пускателей имеют прямоходовую Ш–образную магнитную систему.
5.5 Тиристорный пускатель.
Один из вариантов схемы показан на рис.36.
Контакторы и магнитные пускатели - электротехнические приспособления, являющиеся немаловажными составляющими электрических сетей. Они предназначаются для связи между цепями силового типа и для цепей управления. Зачастую, специалисты по наладке оборудования, не всегда могут дать обоснованный ответ, чем отличается контактор от магнитного пускателя. Оба выполняют перечень схожих назначений, но все же различия между ними существуют, так как, каждый из них, обладает своеобразными функциями и особенностями.
Контактор - двухпозиционное устройство электромагнитного принципа, выполняющее дистанционное воздействие на включение и выключение электрических силовых цепей, в условиях обычного режима работы.
Принцип работы
Контакторы состоят из проводных катушек, в которых расположены сердечники, присоединенные к контактам замыкания (размыкания). Контакты замыкают (размыкают) цепь, которая пропускает ток. Медный (стальной) каркас упрочняет катушку и создает условия для охлаждения элементов.
Принцип работы контакторов заложен в двух действиях противоположного характера. На катушку поступает напряжение, вследствие чего, создается магнитный импульс, и подвижная часть сердечника начинает движение в сторону неподвижной части, и замыкает цепь, благодаря чему, в цепи появляется ток и включается электрооборудование. Когда подача энергии прекращается, сердечник, при помощи пружинной системы, возвращается в разомкнутое положение, что приводит к размыканию цепи и отключению оборудования.
Включаются и выключаются контакторы благодаря двум кнопкам «Пуск» и «Стоп» на панели кнопочного устройства. Замыкание контактов кнопки «Пуск» запускает процесс, описанный чуть выше, который приводит к замыканию силовых контактов и те остаются в замкнутом положении, даже после возврата кнопки в исходное положение. Такой эффект достигается, благодаря наличию, вспомогательных блок-контактов.
Системные цепи, имеют принципиальные отличия. Питание, поступающее на катушку, приходит с цепи управление, где ток не превышает 230 В. А цепь, которую замыкают контакты, называется силовой, так как она проводит ток, с силой, превышающей силу тока в цепи управления.
Область применения
Данные устройства, коммутируют цепи реактивной мощности и применяются в управлении электрическими двигателями, имеющими высокую мощность, а так же, в области инфраструктуры электрического транспорта.
Магнитный пускатель - низковольтный аппарат комбинированного типа и электромагнитного принципа, который производит запуск электродвигателей, обеспечивает их непрерывное вращение, отключает от электропитания, защищает, выполняет реверсивные функции.
Принцип работы
Данный прибор, состоит из основной части, для стационарного крепления, катушки, якоря, который передвигается по направляющим механизма, пружинного механизма, стационарных и подвижных контактов и корпуса. Самые простые пускатели, предстают в виде коробки, оборудованной кнопкой и клеммами, для присоединения к силовым цепям и стационарным контактам.
Принцип действия, заключается в том, что, когда ток попадает на катушку пускателя, он срабатывает по принципу электромагнита. Под воздействием магнитного поля, якорь притягивается к сердечнику, вследствие чего происходит замыкание контактного мостика, и запускается электрооборудование. Нижнее положение якоря, влияет на работу всего прибора. В данном положении, должно быть надежное сцепление контактов, так как данная составляющая играет роль прочного соединения входных и выходных электрических проводов, в момент срабатывания схемы.
Отсутствие тока, влечет за собой, исчезновение магнитного поля вокруг катушки. Это приводит к отбрасыванию якоря вверх за счет энергии пружин, контактный мостик, находящийся на подвижной части, обеспечивает разрыв силовой цепи, что приводит к отключению питания и оборудования. В данной системе, тоже есть наличие, вспомогательных блок-контактов.
Исправность магнитных пускателей, можно проверять вручную. Если устройство исправно, то, при нажатии на якорь, должно ощущаться сопротивление от сжатия пружин. Такое ручное управление допустимо только для проверок и не применяется во время рабочего процесса.
Область применения
Основная сфера использования магнитных пускателей - запуск, остановка и реверс электрических двигателей асинхронного типа. А, так как эти устройства достаточно неприхотливы и защищены от воздействия окружающей среды, то их устанавливают для дистанционного управления осветительным оборудованием, компрессорными установками, насосами, кранами, электропечами, конвейерами, кондиционерами.
Отличия контакторов от магнитных пускателей
Габариты, конструктивные особенности и защищенность
В состав контактора входит пара силовых контактов и объемные камеры для дугового гашения, что делает это устройство достаточно тяжелым и большим. По этим причинам, он не оборудуется корпусом, что делает его опасным для посторонних лиц и незащищенным от влаги. Поэтому, они монтируются в специальных местах, коими являются специализированные щиты или электрические шкафы. Имеют от 1 до 5 полюсов.
Магнитный пускатель, в отличие от контактора, имеет пластиковый корпус и трех - парные силовые провода, не имеет камер для дугового гашения. Корпус делает его безопасным и защищенным от влаги и позволяет использовать пускатели, даже под открытым небом, но отсутствие камер защиты от дуговых зарядов, не позволяет его использование в цепях с высокими мощностями и множественными коммутациями.
Производственный фактор
Важно знать, что слаботочные контакторы не выпускаются, а значит в слаботочных цепях, возможно, устанавливать только магнитные пускатели. Именно это обстоятельство, позволяет пускателям держаться на плаву в рыночном сегменте данной сферы.
Назначение устройств
Несмотря на то, что пускатели отлично подходят для большинства электрических приборов, основным его назначением, являются трехфазные двигатели переменного тока. Пускатель выполняет функцию их запуска и отключения, а также предотвращает непроизвольный пуск. В принципе, пускатель обладает достаточно узконаправленной значимостью. Используются в сетях с напряжением до 380 В.
Контактор, в свою очередь, коммутирует, абсолютно все виды электрических цепей и применяется в конструкции сложносоставных схем, что делает его, практически универсальным. Мощные электродвигатели, цепи компенсации реактивной мощности и иные области электротехники, где присутствуют частые запуски и большие нагрузки, вот основные сферы применения контакторов. Используются в сетях с напряжением до 660 В.
Необходимые действия при эксплуатации контакторов и магнитных пускателей
Заново установленные контакты, должны соприкасаться по линии, длина которой по сумме, ровняется 75% и более, ширине подвижного контакта. Допускается контактное смещение, не более 1 мм по ширине.
Основные поломки контакторов и магнитных пускателей, и их причины
Выход из строя управляющей катушки
- было подано напряжение, от электрической сети, не соответствующее рекомендациям. То есть, была установлена катушка под напряжение 220 вольт, а напряжение подсоединяемой сети, составляло 380 вольт;
- подача тока на катушку, у контактов которой, образовалась перемычка. Итог - короткое замыкание и сгоревшие контакты катушки;
- межвитковое замыкание, вследствие естественного старения изоляции на медной обмотке катушки;
- превышенные рабочие температуры.
Сгорание главных контактов
Видео по теме
Контактор - это двухпозиционный аппарат, предназначенный для частых коммутаций токов, которые не превышают токи перегрузки соответствующих электрических силовых цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора может осуществляться двигательным (электромагнитным, пневматическим или гидравлическим) приводом.
Наибольшее распространение получили электромагнитные контакторы.
Контакторы постоянного тока коммутируют цепь постоянного тока и имеют, как правило, электромагнит постоянного тока. Контакторы переменного тока коммутируют цепь переменного тока. Электромагнит этих контакторов может быть выполнен для работы либо на переменном, либо на постоянном токе.
При каждом включении и отключении происходит износ контактов, особенно заметный при большом числе включений (что характерно для современных электроприводов). Поэтому принимают меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и устранению вибраций при включении. Большая частота операций требует высокой механической стойкости электромагнитного механизма контактора. Способность аппарата работать при большом числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость.
Механическая износостойкость определяется числом включений- отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. К механической износостойкости современных контакторов предъявляются очень высокие требования. Она должна составлять (10... 20) * 10+6 операций.
Коммутационная износостойкость определяется числом включений-отключений цепи с током, после которого требуется замена износившихся контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость около (2... 3) 10+6 операций.
Наряду с высокой механической и коммутационной износостойкостью контакторы должны иметь малую массу и размеры. Зона выхлопа раскаленных газов дуги должна быть как можно меньшей, что позволяет сократить размеры всей установки в целом. Детали, наиболее быстро подвергающиеся износу, должны быть легко доступны для замены.
Основными узлами контактора являются: контактная система, дугогасящая система, электромагнитный механизм, система блокировочных контактов (блок-контактов).
При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем, производит замыкание или размыкание главной цепи. Дугогасящая система обеспечивает быстрое гашение дуги, что снижает износ контактов. Кроме главных контактов контактор имеет несколько вспомогательных слаботочных контактов (блок-контактов), используемых для согласования работы контактора с другими аппаратами или включаемых в цепь управления самого контактора.
Основными параметрами контакторов и пускателей являются: номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение, механическая износостойкость, электрическая износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения.
Контакторы с управлением от сети постоянного тока
Контакты контакторов подвержены наиболее сильному электрическому и механическому износу из-за большого числа операций в час и тяжелых условий работы. Для уменьшения износа преимущественное распространение получили линейные перекатывающиеся контакты.
Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, равное примерно половине конечной силы нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта в целом. В этом отношении очень удачна конструкция контактора серии КПВ-600 (рис. 1). Неподвижный контакт 4 жестко прикреплен к скобе 2. Один конец дугогасительной катушки 1 присоединен к этой же скобе, второй конец вместе с выводом 16 надежно прикреплен к изоляционному пластмассовому основанию 17. Последнее крепится к прочной стальной скобе 15, которая является основанием аппарата. Подвижный контакт 6 выполнен в виде толстой пластины. Нижний конец пластины имеет возможность поворачиваться относительно точки опоры, благодаря чему пластина способна перекатываться по сухарю неподвижного контакта 4.
Вывод 13 соединяется с подвижным контактом 6 с помощью гибкого проводника (связи) 14. Контактное нажатие создается пружиной 9.
Рис. 1. Контактор постоянного тока серии КПВ-600:
1 - дугогасящая катушка; 2, 15 - скобы; 3 - пластина магнитного дутья; 4 - неподвижный контакт; 5 - дуга; 6 - подвижный контакт; 7 - опора; 8 - контакт- рог; 9, 10, 12 - пружины; 11 - обмотка; 13, 16 - выводы; 14 - гибкий проводник; 17 - основание
При износе контактов сухарь контакта 4 заменяют новым, а пластину подвижного контакта 7 поворачивают на 180° и ее неповрежденная сторона используется в дальнейшей работе.
Для уменьшения оплавления основных контактов дугой при токах более 50 А контактор имеет дугогасящий контакт-рог 8. Роль другого контакт-рога выполняет скоба 2. Под действием поля дугогасящего устройства опорные точки дуги быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом 4, и на защитный контакт-рог 8 подвижного контакта 6. Возврат якоря в начальное положение (после отключения магнита) производится пружиной 10.
Основным параметром контактора является номинальный ток, который определяет размеры контактора. Например, контактор II условной размерной группы имеет ток 100 А; III - 150 А.
Характерной особенностью контакторов серии КПВ-600 и многих других типов является электрическое соединение вывода подвижного контакта с корпусом контактора. При включенном положении контактора магнитопровод находится под напряжением. Даже при отключенном положении напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях, поэтому соприкосновение с магнитопроводом опасно для жизни.
Контакторы серии КПВ могут иметь исполнение с размыкающими главными контактами. Замыкание производится под действием пружины, а размыкание - за счет силы, развиваемой электромагнитом.
Номинальным током контактора называется ток прерывисто- продолжительного режима работы. При этом режиме работы контактор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении указанного времени аппарат должен быть несколько раз включен и отключен (для зачистки контактов от оксида меди), после чего может снова вводиться в работу. Если контактор располагается в шкафу, то номинальный ток понижается примерно на 10 % из-за ухудшающихся условий охлаждения.
При продолжительном режиме работы, когда длительность непрерывного включения превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20 %. В таком режиме из-за окисления медных контактов растет переходное сопротивление, в результате чего температура контактов и контактора в целом может превысить допустимое значение. Если контактор работает с небольшим числом включений или вообще предназначен для длительного включения, то на рабочую поверхность контактов напаивают серебряную пластину. Серебряная облицовка позволяет сохранить допустимый ток контактора, равный номинальному, и в режиме продолжительного включения. Если контактор наряду с режимом продолжительного включения используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных накладок становится нецелесообразным, так как из-за малой механической прочности серебра происходит быстрый износ контактов.
В повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения ПВ = 40 % допустимый ток, как правило, составляет примерно 120 % номинального значения. Согласно рекомендациям завода-изготовителя допустимый ток повторно-кратковременного режима для контактора серии КПВ-600 определяется по формуле
где η - число включений в час.
Если при повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (так бывает при отключении большой индуктивной нагрузки), то температура контактов может резко увеличиться за счет нагрева их дугой. В таких случаях нагрев контактов при продолжительном режиме может быть меньше, чем при повторно-кратковременном.
Как правило, контактная система контакторов постоянного тока имеет один полюс. Для реверсирования асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяют сдвоенную контактную систему. В контакторах серии КТПВ-500, имеющих электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. По сравнению со схемой, в которой применяются однополюсные контакторы, схема с двухполюсными контакторами имеет большое преимущество. При неполадках и отказе одного контактора напряжение подается только на один зажим двигателя. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора ведет к возникновению тяжелого режима двухфазного питания двигателя.
В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с магнитным дутьем.
В зависимости от способа создания магнитного поля различают системы с последовательным включением катушки магнитного дутья (катушка тока), с параллельным включением катушки (катушка напряжения) и с постоянным магнитом.
В случае применения катушки тока по ней протекает ток, проходящий в отключаемой цепи. При этом можно считать, что индукция пропорциональна отключаемому току, а сила, действующая на единицу длины дуги, пропорциональна квадрату тока. Так как наиболее важно иметь необходимую величину магнитного поля для дутья в области малых токов, система с катушкой тока, не создающая в области малых токов необходимой индукции магнитного поля, малоэффективна. Несмотря на этот недостаток, благодаря высокой надежности при гашении номинальных и больших токов система с катушкой тока получила преимущественное распространение.
В системе с параллельным включением катушка магнитного дутья подключается к независимому источнику питания. Магнитная индукция, создаваемая системой, постоянна и не зависит от отключаемого тока. Поскольку в области малых токов катушка напряжения действует более эффективно, чем катушка тока, при одной и той же длительности горения дуги требуется меньшая МДС, что дает экономию энергии. Однако катушка напряжения имеет и ряд существенных недостатков.
Во-первых, направление электродинамической силы, действующей на дугу, зависит от полярности тока. При изменении полярности тока дуга меняет направление своего движения, следовательно, контактор не может работать при перемене полярности тока.
Во-вторых, поскольку к катушке прикладывается напряжение источника питания, изоляция должна быть рассчитана на это напряжение. Катушка выполняется из тонкого провода. Близость дуги к такой катушке делает работу последней ненадежной (расплавленный металл контактов может попадать на катушку).
В-третьих, при коротких замыканиях возможно снижение напряжения на источнике, питающем катушку. В результате процесс гашения дуги будет протекать неэффективно.
В связи с указанными недостатками системы с катушкой напряжения применяются только в тех случаях, когда необходимо отключать небольшие токи - от 5 до 10 А.
Система с постоянным магнитом по существу мало отличается от системы с катушкой напряжения, но имеет следующие преимущества:
нет затрат электроэнергии на создание магнитного поля;
резко сокращается расход меди на контактор;
отсутствует подогрев контактов от катушки, как это имеет место в системах с катушкой тока;
по сравнению с системой с катушкой напряжения система с постоянным магнитом обладает высокой надежностью и хорошо работает при любых токах.
Магнитное поле, действующее на дугу, создает силу, которая перемещает дугу в дугогасящую камеру. Назначение камеры состоит в том, чтобы локализовать область, занятую раскаленными газами дуги, препятствовать перекрытию между соседними полюсами. При соприкосновении дуги со стенками камеры происходит интенсивное охлаждение дуги, что приводит к подъему ее вольт-амперной характеристики и, как следствие, к успешному гашению. В контакторах с приводом на постоянном токе преимущественное распространение получили электромагниты клапанного типа.
В целях повышения механической износостойкости в современных контакторах применяется вращение якоря на призме. Так, у контакторов серии КПВ-600 компоновка электромагнита и контактной системы (см. рис. 1), применение специальной пружины 12, прижимающей якорь к призме, позволяют повысить износостойкость узла вращения до 20 10+6 операций. По мере износа призменного узла зазор между скобой якоря и опорной призмой автоматически выбирается. В случае же применения подшипникового соединения якоря и магнитопровода при износе подшипника возникают люфты, нарушающие нормальную работу аппарата.
Для получения необходимой вибро- и ударостойкости подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения. Типичным примером хорошо уравновешенной системы является электромагнит контактора серии КПВ-600. Якорь магнита уравновешивается хвостом, на котором укрепляется подвижный контакт. Возвратная пружина 10 также действует на хвост якоря. Катушка электромагнита наматывается на тонкостенную изолированную стальную гильзу, что обеспечивает хорошую прочность и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритных размеров контактора.
При включении электромагнит преодолевает действие силы возвратной 10 и контактной 9 пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики противодействующих пружин при минимальном допустимом напряжении на катушке 0,85Uном и нагретой катушке. Включение должно происходить с постоянно нарастающей скоростью перемещения подвижного контакта. Не должно быть замедления в момент замыкания главных контактов.
Характеристика противодействующих сил, приведенных к якорю электромагнита контактора серии КПВ-600, показана на рис. 2. Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление противодействия в момент соприкосновения главных контактов, так как электромагнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.
Важным параметром механизма является коэффициент возврата Кя = UBK]1/Ucp. Для контактора постоянного тока Кв, как правило, мал (0,2... 0,3), что не позволяет использовать такой контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.
Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 1,1 Uном, так как при большем напряжении увеличивается механический износ деталей из-за усиления ударов якоря, а температура обмотки может превысить допустимое значение.
В контакторах типа КТПВ, имеющих сдвоенную контактную систему, при номинальном токе 600 А устанавливаются два параллельно работающих электромагнита, чтобы развить необходимую силу.
В целях уменьшения МДС обмотки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря делают небольшим (8... 10 мм). В связи с тем что для надежного гашения дуги при малых токах требуется раствор контактов 17... 20 мм, расстояние от точки касания подвижного контакта до оси вращения подвижной системы выбирают в 1,5 - 2 раза большим, чем расстояние от оси полюса до оси вращения.
Рис. 2. Противодействующая характеристика для контактора серии КПВ-600:
Ρ - сила тяжести; FB п - сила возвратной пружины; FK tl - сила контактной пружины; φ - угол поворота якоря
Собственное время включения представляет собой сумму времени нарастания потока до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть собственного времени тратится на нарастание потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время составляет 0,14 с, а у контакторов на 630 А оно увеличивается до 0,37 с.
Собственное время отключения - это время с момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до значения потока отпускания. Временем движения, т.е. временем от момента начала движения якоря до момента размыкания контактов, можно пренебречь. Переходный процесс в обмотке мало сказывается на спаде потока, так как цепь обмотки быстро разрывается отключающим аппаратом. Указанный процесс в основном определяется токами, циркулирующими в массивных элементах магнитной цепи (преимущественно токами в цилиндрическом сердечнике, на котором сидит катушка). Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти токи создают наибольшее замедление в спадании потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время отключения составляет 0,07 с, а у контакторов на 630 А - 0,23 с.
В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм указанных контакторов допускает регулировку напряжений срабатывания и отпускания за счет изменения сил затяжки возвратной и специальной отрывной пружин. Контакторы серии КМВ должны работать при существенном снижении напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может понижаться до 0,65Uном. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, вызывающий ее повышенный нагрев. В связи с этим обмотка может включаться на номинальное напряжение только кратковременно (время включения не должно превышать 15 с).
Контакторы переменного тока
Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 630 А. Число главных контактов колеблется от одного до пяти. Это отражается на конструкции всего аппарата в целом. Наиболее широко распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия и момента, необходимых для включения аппарата.
На рис. 3, а представлен разрез контактора серии КТ-6000 по магнитной системе, а на рис. 3, б - по контактной и дугогасящей системам одного полюса. Подвижный контакт 4 с пружиной 5 укреплен на изоляционном рычаге 6, связанном с валом контактора. Вследствие более легкого гашения дуги переменного тока раствор контактов может быть небольшим. Уменьшение раствора дает возможность приблизить контакт к оси вращения.
Рис. 3. Контактор переменного тока серии КТ-6000:
а - разрез по магнитной системе; б - разрез по контактной и дугогасящей системам: 1 - якорь; 2 - рейка; 3 - обмотка дугогашения; 4 - подвижный контакт;
5 - пружина; 6 - рычаг
Уменьшение расстояния от точки касания контактов до оси вращения позволяет снизить силу электромагнита, необходимую для включения контактора, что, в свою очередь, дает возможность уменьшить габаритные размеры и потребляемую контактором мощность.
Подвижный контакт 4 и якорь 1 электромагнита связаны между собой через вал контактора. В отличие от контакторов постоянного тока подвижный контакт в контакторе серии КТ-6000 не имеет перекатывания. Отключение аппарата происходит под действием пружин и сил тяжести подвижных частей.
Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми. Контактная пружина 5, как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительную затяжку, сила которой составляет примерно половину силы конечного нажатия.
Магнитная и контактная системы контактора серии КТ-6000 укреплены на изоляционной рейке 2, что позволяет использовать контактор в комплексных станциях управления реечной конструкции.
Широкое распространение получила мостиковая контактная система с двумя разрывами на каждый полюс. Такая конструкция распространена в пускателях. Ее большим преимуществом является быстрое гашение дуги, отсутствие гибкой связи.
В контакторах переменного тока применяются как прямоходовая контактная система, так и с вращением якоря. В первом случае якорь
движется поступательно. Подвижные контакты связаны с якорем и совершают тот же путь, что и он. При передаче усилия контактных пружин якорю из-за отсутствия рычажной системы нет выигрыша в силе. Электромагнит должен развивать большее усилие, чем сумма сил контактных пружин и силы тяжести якоря (в контакторах с вертикальной установкой).
В большинстве контакторов, выполненных по прямоходовой схеме, наблюдается медленное нарастание силы контактного нажатия, из-за чего имеет место длительная вибрация контактов. В результате происходит сильный износ контактов при включении. Поэтому такая конструкция применяется только при небольших номинальных токах.
Более совершенным является контактор, который имеет мостиковую систему с рычажной передачей усилий от контактов к якорю электромагнита.
Если контактор имеет один разрыв на полюс и не снабжен никаким дугогасящим устройством, то в случае активной нагрузки (cosφ = = 1) гашение дуги происходит при растворе контактов примерно 0,5 мм для любого тока и напряжения до 500 В. В случае индуктивной нагрузки (cosφ = 0,2 ...0,5) гашение с таким же раствором контактов имеет место при напряжении до 220 В, поскольку оно происходит за счет мгновенного восстановления электрической прочности в околокатодной области.
При напряжении источника питания, не превышающем 220 В, для гашения дуги необходим всего один разрыв на полюс. Никаких дугогасящих устройств не требуется.
Если в цепи полюса аппарата создаются два разрыва, например путем применения мостикового контакта, то дуга надежно гасится за счет околоэлектродной электрической прочности при напряжении сети 380 В. Поэтому в настоящее время широко применяются контакторы с двукратным разрывом цепи в одном полюсе. При индуктивной нагрузке и напряжении источника 380 В значение восстановившегося напряжения становится больше околокатодной прочности. Гашение дуги в этом случае зависит от процессов в столбе дуги и нагрева электродов током.
Для эффективного гашения дуги, уменьшения износа контактов могут быть использованы следующие системы магнитного дутья:
катушка тока и дугогасящая камера с продольной или лабиринтной щелью;
дугогасящая камера с деионной решеткой из стальных пластин.
В системе магнитного дутья с катушкой тока сила, действующая
на дугу, пропорциональна квадрату тока. Поэтому и при переменном токе на дугу действует сила, неизменная по направлению. Она пульсирует с двойной частотой (как и электродинамическая сила, действующая на проводник). Средняя сила получается такой же, как и при постоянном токе, если тот равен действующему значению переменного тока. Указанные соотношения справедливы, когда потери в магнитной системе катушки дутья отсутствуют и поток по фазе совпадает с током. Несмотря на эффективность данного устройства, в настоящее время оно применяется только в контакторах, работающих в тяжелом режиме (число включений в час более 600). Недостатками этого метода гашения являются: увеличение потерь в контакторе из-за потерь в стали магнитной системы дугогашения, что ведет к повышению температуры контактов, расположенных вблизи дугогасящего устройства, а также возможность возникновения больших перенапряжений из-за принудительного обрыва тока (до естественного нуля).
Применение для гашения дуги катушки напряжения на переменном токе исключается из-за того, что сила, действующая на дугу, меняет свой знак, так как поток, создаваемый магнитной системой дугогашения, сдвинут по фазе относительно отключаемого тока. Если ток и поток имеют разные знаки, то сила отрицательна.
Довольно широкое распространение получила дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин. Идея использования околоэлектродного падения напряжения для гашения дуги принадлежит русскому ученому М. О.Доливо-Добровольскому. Принципиальная схема дугогасительного устройства дана на рис. 4, а. Дуга 1, возникающая после расхождения контактов, втягивается в клиновидный паз параллельно расположенных стальных пластин 2. В верхней части дуга пересекается пластинами и разбивается на ряд коротких дуг 3. При вхождении дуги в решетку возникают силы, тормозящие движение дуги. Для уменьшения этих сил пластины выполнены так, что дуга, смещенная относительно середины решетки, сначала пересекает пластины с нечетными номерами, а потом
Рис. 4. Схема и график, поясняющие процесс гашения дуги в деионной решетке:
а - схема дугогасящего устройства; б - график изменения тока и напряжения дуги от времени; 1 - дуга; 2 - стальные пластины; 3 - короткие дуги; 4 - подвижный контакт
уже с четными. После того как дуга втягивается в решетку и разбивается на ряд коротких дуг, в цепи возникает дополнительное падение напряжения А на каждой паре электродов, составляющее 20... 30 В. Из-за наличия этого падения напряжения ток в цепи проходит через нуль (сплошная кривая на рис. 4, б) раньше наступления его естественного нулевого значения (штриховая кривая). При этом уменьшается восстанавливающееся напряжение промышленной частоты, а следовательно, и пик Umax этого напряжения.
Гашение дуги происходит в том случае, если Сп > Umax, где С - околокатодная электрическая прочность. При надлежащем выборе числа пластин п гашение дуги происходит при первом прохождении тока через нуль. При малых токах околокатодная прочность составляет примерно 300 В, при больших - падает до 70 В.
Для того чтобы пластины решетки не подвергались коррозии, их покрывают тонким слоем меди или цинка. Несмотря на быстрое гашение дуги при частых включениях и отключениях происходит нагрев пластин до очень высокой температуры, возможно даже их прогорание. В связи с этим число включении и отключении в час у контакторов с деионной решеткой не превышает 600.
В контакторах пускателей серии ПА применяется двукратный разрыв на каждый полюс. Для того чтобы уменьшить оплавление контактов, они охвачены стальной скобой. При образовании дуги на нее действуют электродинамические силы, возникающие из-за взаимодействия дуги с током в подводящих проводниках и арматуре контактов. Как и в деионной решетке, для гашения дуги используется околокатодная электрическая прочность, возникающая после прохода тока через нуль. Два разрыва и магнитное дутье за счет стальной скобы и поля подводящих проводников обеспечивают надежную работу контактора при напряжении до 500 В. Контактор, рассчитанный на номинальный ток 60 А, отключает десятикратный ток короткого замыкания при напряжении 450 В и cos φ = 0,3.
Для привода контактов широко используются электромагниты с Ш-образным или П-образным сердечником. Магнитопровод такого электромагнита состоит из двух одинаковых частей, одна из которых укреплена неподвижно, а другая связана через рычаги с контактной системой. В первых конструкциях электромагнитов для устранения залипания якоря между средними полюсами Ш-образной системы делался зазор. При включении удар приходился на крайние полюсы, что приводило к их заметному расклепыванию. В случае перекоса якоря на рычаге возникала опасность разрушения поверхности полюса сердечника острыми кромками якоря. В современных контакторах для устранения залипания в цепь введена немагнитная прокладка. Во включенном положении все три зазора равны нулю. Это уменьшает износ полюсов, так как удар приходится на все три полюса.
Для устранения вибрации якоря во включенном положении на полюса магнитной системы устанавливают короткозамкнутые витки. Поскольку действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре, для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электромагнита достигнуты в контакторе типа ПА. В нем благодаря эластичному креплению сердечника возможна самоустановка якоря относительно сердечника, при которой воздушный зазор получается минимальным.
Как известно, из-за изменения индуктивного сопротивления катушки ток в ней при притянутом состоянии якоря значительно меньше, чем при отпущенном. В среднем можно считать, что пусковой ток равен 10-кратному току при притянутом состоянии. Для больших контакторов он может достигать 15-кратного значения тока при притянутом состоянии якоря. В связи с большим пусковым током ни в коем случае нельзя подавать напряжение на катушку, если якорь, находящийся в отпущенном состоянии, по каким-либо причинам не может из него выйти (чем-то удерживается). Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 включений в час при ПВ = 40 %.
Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах устанавливают специальную катушку, которая работает совместно с форсировочным резистором. Последний шунтируется размыкающими блок-контактами контактора или более мощными контактами другого аппарата.
При уменьшении зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем у электромагнита постоянного тока. Благодаря этому она более приближена к противодействующей характеристике. В результате напряжение срабатывания близко к напряжению отпускания.
Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне питающего напряжения от 0,85 Uном до 1,1 Uном. Поскольку катушка контактора получает питание через замыкающие блок- контакты, то включение контактора не происходит самостоятельно после подъема напряжения до номинального значения. Срабатывание электромагнита переменного тока происходит значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03... 0,05 с, а время отпускания - 0,02 с. Как и в контакторах постоянного тока, блок-контакты контакторов переменного тока приводятся в действием тем же электромагнитом, что и главные контакты.
Магнитные пускатели
Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей.
Как правило, пускатель помимо контактора содержит тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и «потери фазы». Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности.
Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6 - 7-кратного значения номинального тока. Даже незначительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. Это выдвигает на первый план вопросы устранения вибрации контактов и снижения их износа. Для уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части делают как можно легче, снижают их скорость, увеличивают силу нажатия. Указанные мероприятия позволили, например, создать пускатель типа ПА с электрической износостойкостью до 2-Ю6 операций.
Исследования показали, что при токах до 100 А целесообразно применять серебряные накладки на контактах. При токах выше 100 А хорошие результаты дает композиция серебра и оксида кадмия.
При отключении восстанавливающееся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. Оно составляет всего 15... 20 % С/ном, т. е. имеют место облегченные условия отключения.
Нередки случаи, когда электродвигатель отключается от сети сразу же после пуска. Пускателю приходится тогда отключать ток, равный семикратному номинальному току при очень низком коэффициенте мощности (cos
Если необходимо повысить срок службы пускателя, то целесообразно выбирать его с запасом по мощности. При уменьшении мощности двигателя возрастает и допустимое число включений в час. Дело в том, что двигатель меньшей мощности быстрее достигает номинальной частоты вращения. Поэтому при отключении пускатель разрывает установившийся номинальный ток двигателя, что облегчает работу пускателя.
С учетом широкого распространения пускателей большое значение приобретает снижение потребляемой ими мощности. У пускателя примерно 60 % мощности расходуется в электромагните, а остальные 40 % - в тепловых реле. Для снижения потерь в электромагните применяется холоднокатаная сталь.
Схема магнитного пускателя типа ПА приведена на рис. 5. Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 12 и подвижными 8 контактами размещена в дугогасящей камере 6. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 9. Подвижные контакты 8 соединены с траверсой 10, которая может поворачиваться относительно точки О. 
Рис. 5. Магнитный пускатель типа ПА:
1 - основание; 2, 7,9 - пружины; 3 - магнитопровод; 4 - обмотка; 5 - якорь; 6 - дугогасящая камера; 8, 12 - контакты; 10 - траверса; 11 - защитное реле
На противоположном конце траверсы 10 укреплен якорь 5, который притягивается электромагнитом, состоящим из магнитопровода 3 и обмотки 4. Под магнитопроводом имеется пружина сжатия 2, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое защитное реле 11. При токах перегрузки тепловое реле срабатывает и своими контактами (на рис. 5 не показаны) разрывает цепь питания обмотки 4. Траверса 10 под действием возвратной пружины 7 отходит вправо, контакты 8 и 12 размыкаются, и происходит отключение главной цепи.
