книги / Электрические аппараты

рое гашение дуги при отсутствии гибких связей. Отсутствие гибкой связи облегчает работу электромагнита и уменьша­ ет габариты аппарата. В качестве материала главных кон­ тактов применяется металлокерамика, а для вспомогатель­ ных— серебро или биметалл. Основой биметаллического контакта является медь, покрытая тонкой пластиной из се­ ребра.

В контакторах переменного тока наряду с магнитным гашением дуги широко применяются дугогасительные ре­ шетки (см. § 4.11), особенно при облегченных режимах ра­ боты.

б) Электромагнит. Для привода контактов контактора переменного тока широкое распространение получили элек­ тромагниты 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 яко­ ря о неподвижный сердечник последний крепится к осно­ ванию с помощью пружины. Это улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возни­ кает вибрация основания контактора.

С целью устранения вибрации якоря во включенном по­ ложении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки. Как указывалось в § 5.6, коротроткозамкнутые витки наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.

Из-за изменения индуктивности катушки ток при при­ тянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном '(§ 5.3). В среднем можно считать, что пусковой ток элек­ тромагнита равен десятикратному току притянутого состоя­ ния. Для больших контакторов это значение может дости­ гать 15-кратного. В связи с большим пусковым током недо­ пустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким-либо причинам удерживается в отпущенном положе­ нии. Катушки электромагнитов большинства контакторов допускают до 600 включений в час при П В = 4 0 %.

В особо тяжелых условиях работают электромагниты пя­ типолюсных контакторов. Для обеспечения нормальной ра­ боты пяти контактных пар необходима форсировка элек­ тромагнита.

Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. Такие электро-

магниты имеют специальную катушку с форсировочным резистором (см. рис. 5.23), который шунтирован размы­ кающим вспомогательным контактом контактора или кон­ тактами другого аппарата. Параметры катушек и форсировочных резисторов приводятся в справочных мате­ риалах.

При уменьшении зазора тяговая характеристика элек­ тромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока (§ 5.6), и благодаря этому ближе подходит к противодействующей. В резуль­ тате напряжение отпускания близко к напряжению сраба­ тывания. Относительно высокий коэффициент возврата (0,6—0,7) позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты электродвигателей от снижения сетевого

напряжения. При понижении напряжения сети			до	(0,6 ч-
0,7) U„ом происходит	отпадание	якоря и отключение		дви­
гателя.
Электромагниты	контакторов	обеспечивают	надежную

работу в диапазоне колебания питающего напряжения85— ПО % ИномПоскольку катушка контактора питается через замыкающий вспомогательный контакт, то включение кон­ тактора не происходит автоматически после восстановления напряжения до номинального значения (см. рис. 8.11). Как указывалось в § 5.7, срабатывание и отпускание электро­ магнита 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 440 В и в цепях переменного тока напряжением до 660 В, частотой 50, 60 Гц при токах до 160 А. Электромагнитный привод контактора выполняется только на постоянном токе

с напряжением 24—220 В. 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 изо­ ляционные колодки 4, 5 действует на системы главных 6 и вспомогательных контактов 7. Система главных контак­ тов показана на рис. 8.6. Все детали крепятся к изоляци­ онной 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. Воз­

врат подвижного контакта в начальное положение произ­ водится возвратной пружиной 7. За счет мостикового кон­ такта каждый полюс главной цепи имеет два разрыва, чго 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

в трехфазных цепях и при этом использоваться для пуска трехфазных асинхронных двигателей. Контактор имеет также четыре цепи вспомогательных замыкающих или раз­ мыкающих контактов. Механическая износостойкость кон­ такторов с номинальным током до 63 А составляет 16 - 106, Л током 100 и 160 А — 10 - 106 циклов. Допустимая частота срабатываний составляет 1200 в час при П В = 4 0 % . При Номинальном токе 40 А и категории применения АС-4 изно­

состойкость не менее 10® при номинальном токе		160 А —
е д • 10® циклов. Контакторы обеспечивают 50	отключений
удвоенного номинального тока при напряжении		110% t/HOîl
с интервалами между включениями не менее	Юс. Собст-

Рис. 8.6. Система главных контак­ тов контактора МК

венное время включения 0,08 и отключения 0,06 с. Более подробные данные приведе­ ны в [9.5].

Для увеличения износо­ стойкости и надежности кон­ такторов серии МК исполь­ зуется полупроводниковая приставка [8.2], схема кото­ рой приведена на рис. 8.7. Главные контакты ГК шун­ тированы тиристорами VSI и VS2, управление которы­

ми осуществляется через разделительные диоды	VD2
и VD3. Если в данный полупериод направление	тока

соответствует показанному на рис. 8.7, то напряжение, при­ ложенное между мостиком главного контакта и верхним неподвижным главным контактом, через диод VD2 откры­ вает тиристор VS1, по которому начинает проходить ток це­ пи. После прохождения тока через нуль тиристор закрыва­ ется и процесс отключения заканчивается. Если ток имеет обратную полярность, то работают диод VD3 и тиристор KS2. Для защиты управляющих переходов тиристоров от превышений напряжения служат диоды VD1 и VD4. Цепоч­ ка RC облегчает условия восстановления напряжения и снижает перенапряжения на тиристорах. Общий вид кон­ тактора серии МК с приставкой дан на рис. 8.8. Полупро­ водниковая приставка расположена в корпусе 4. Контак­ торы МК с приставкой предназначены для тяжелого режи­ ма работы АС-4 с частотой коммутации 1200 в час и более. Их коммутационная износостойкость составляет 5-106 цик­

лов при токе /ном= 63 А и 3 ■106 циклов при токе	/ ном =
= 100 А. Номинальный рабочий ток / р,НОм при этом	берет­
ся равным 0,6 /ном.

г) Вакуумные контакторы. Вакуумные контакторы (рис. 8.9, а) имеют герметичное ДУ, с помощью которого отклю­ чение коммутируемой цепи происходит в вакуумной среде за один-два полупериода (§ 4 .1 ). На такой основе соз­ даны трехфазные вакуумные контакторы типов КТ12РЗЗ и КТ12Р37 с номинальными токами 160 А и 400 А и номи­ нальными напряжениями 660 и 1140 В. Контакторы предна-

H

hi

Рис 8 7. Схема полупроводниковой приставки к контактору МК

Рис. 8 8 Контактор типа МК на номинальный ток 63 А с потупроводниковои приставкой

t —электромагнит 2 —дугогаситедьчоа >стройство, 3 —вспомогательные контак­ ты, 4 —готупроводш новая приставка

значены для работы в режимах АС-3 и АС-4 при числе цик­ лов 600 и 1200 в час с высокой износостойкостью [8 3]

Общий вид трехфазного вакуумного контактора показан на рис. 8.9,а. Якорь и две катушки 1 электромагнита по­ стоянного тока видны на рисунке. Вспомогательные кон­ такты 2 размещены слева и справа от электромагнита иза-

Рис 8 9 Вакучмчый ьочтадтор Û—ОбЩВИВИД б - Д/ГОГ ся г ( Ч.уСI }

щищены прозрачными пыленепроницаемыми крышками, что позволяет производить осмотр контактов без их разборки. В более совершенных конструкциях вспомогательные кон­ такты выполняются на герконах (см. гл. 11). Зазор между главными контактами 1,2 мм и увеличивается в процессе работы до 2 мм. Возможна однократная регулировка зазо­

ра. Малый ход контактов обеспечивает	малую вибрацию
и износостойкость до 2-106 циклов при	П В =40°/о,	частоте
включений 600 в час, режиме АС-3 п напряжении		1140 В.

Ток среза контакторов не превышает 1,5 А, что обеспечи­ вает их работу без перенапряжений в цепях с током 160— 400 А. Дугогасительное устройство приведено на рис. 8.9, б.

Подвижный контакт 1 связан с якорем	электромагнита
и отключающей пружиной. Неподвижный	контакт 2 за­

креплен в корпусе 3. Поверхности контактирования обли­ цованы металлокерамическими пластинами 4 и 5. Подвиж­ ный контакт 1 соединен с нижней частью ДУ с помощью сильфона 6, представляющего собой металлическую гар­ мошку, выполненную из нержавеющей стали. Сильфон да* ет возможность перемещения подвижному контакту. Под­ вижный и неподвижный контакты изолируются друг от друга стеклянным или керамическим цилиндром 7. Экра­ ны 8 и 9 выравнивают электрическое поле между контак­ тами и защищают цилиндр и сильфон от паров металлов, появляющихся при гашении.

8.4. МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

а) Основные требования и условия работы. Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназна­ ченный для пуска и отключения короткозамкнутых асин­ хронных двигателей. Как правило, в пускатель помимо кон­ тактора встроены тепловые реле для защиты двигателя от токовых перегрузок и «потери фазы». Работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способ­ ность, надежность защиты двигателя от перегрузок. В про­ цессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз трехфазного питающего напряжения, например из-за пере­ горания предохранителя. К двигателю при этом подводятся только две фазы и ток в статоре резко возрастает, что при­ водит к выходу его из строя из-за нагрева обмотки до вы­ сокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

При включении асинхронного двигателя пускозой гок в 6 раз превышает номинальный. При таком токе даже не­ значительная вибрация контактов быстро выводит их из строя. Это накладывает высокие требования в отношении вибрации и износа контактов. С целью уменьшения време­ ни вибрации контакты и подвижные части контакторов маг­ нитного пускателя делаются возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается контактное нажатие.

При номинальных токах до 100 А целесообразны сере­ бряные накладки на медных контактах. При токе выше 100 А эффективна композиция серебра и оксида кадмия.

После разгона двигателя ток падает до номинального значения. Поэтому отключение работающего двигателя происходит при меньшей токовой нагрузке контактов.

При отключении двигателя восстанавливающееся напря­ жение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. В результате на контактах контактора появляется напряжение, составляющее 15—20% UH0м т. е. отключение происходит в облегченных условиях.

Нередки случаи, когда двигатель необходимо отклю­ чить от сети сразу после пуска. В этих случаях контактор пускателя отключает ток, равный шестикратному номиналь­ ному при низком коэффициенте мощности (cos <рг£:0,3) и восстанавливающемся напряжении, равном номинально­ му напряжению сети. По действующим нормам после 50кратного включения и отключения заторможенного двига­ теля пускатель должен быть пригоден для дальнейшей работы. В технических данных магнитных пускателей указы­ ваются их номинальный ток и номинальная мощность дви­ гателя при различных напряжениях. Поскольку ток, отклю­ чаемый пускателем, относительно мало падает с ростом на­ пряжения, мощность двигателя, с которым может работать данный пускатель, возрастает с увеличением номинального напряжения. Наибольшее рабочее напряжение пускателей равно 660 В.

Электрическая износостойкость контакторов пускателя обратно пропорциональна мощности управляемого электро­ двигателя в степени 1,5—2. Для повышения срока службы пускателя его необходимо выбирать на ток, превышающий 'ЙОминальный ток двигателя.

Двигатели меньшей мощности быстрее достигают номи­ нальной частоты вращения. Поэтому при их отключении разрывается установившийся номинальный ток, что облег­

чает работу пускателя и повышает допустимое число вклю­ чений в час.

С учетом широкого распространения магнитных пуска­ телей большое значение приобретает снижение потребляе­ мой ими мощности, которая расходуется в электромагните

контактора и других элементах	схемы (тепловых реле
и т. д.). Потери мощности в электромагните			составляют
примерно 60, в тепловых реле 40 % общих		потерь		пуска­
теля.
б) Конструкция и схема включения. Магнитные		пускатели серии
ПМЛ работают в сети переменного тока	напряжением		6G0 В	при но­

минальном токе от 10 до 200 А. Коммутационная износостойкость пус­ кателя на 200 А составляет 2-106 при 600 включениях в час и напряже­ нии 380 В для категории применения АС-3 и 320-103 при 600 включе­ ниях в час и том же напряжении для категории применения АС-4. При

напряжении 660 В износостойкость та же при 300 включениях в	час.
При /цом<Ю А ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ при /р</ном 1Ур= Л1 |ом /ноч//р.	При
/ном!>10 А
Np= Мном (/ном// р)2»
где Мной — износостойкость при номинальном токе /ном.

Магнитный пускатель на номинальный ток 10 А (рис. 8.10, а) имеет мостиковую контактную систему (позиции 3, 9, 11) с металлокерами­ ческими контактами 4, расположенными в ДУ 1. Контактное нажатие создается пружиной 14, упирающей­ ся в траверсу 2. На контакты воздей­ ствует электромагнит 10 с Ш-образ- ным магнитопроводом и короткозам­ кнутым витком 13, расположенным на неподвижной части магнитопрово-

да 6.

Возвратная пружина 7 располо­ жена внутри электромагнита. На его среднем стержне размещена ка­ тушка 8. При /ном>10 А ДУ выпол­ няется в виде дугогасительной ре­ шетки на каждом разрыве. В систе­ ме вспомогательных контактов мож­ но установить до четырех дополни­ тельных контактов 5 (рис. 8.10,6). Детали пускателя прикреплены на ос-

Рис. 8.10. Магнитный пускатель серии ПМЛ

новании 11. В корпусе пускателя устанавливается тепловое трехфазное реле типа РТЛ, позволяющее регулировать ток срабатывания.

В пускателях серии ПМА на токи от 40 до 160 А и напряжение 380—660 В электромагнит может быть как переменного, так и посто­ янного тока. Частота включений достигает 1200 в час. Коммутационная износостойкость составляет от 0,5 до 2,5-106 циклов в зависимости от условий работы.

В схеме пускателя, приведенной на рис. 8.11, в двух фазах двига­ теля М включены нагревательные элементы тепловых реле КК1, КК2. Тепловые реле защищают двигатель от перегрузки, а предохранители FU1—FU3 защищают питающую сеть от КЗ в двигателе.

Рис 8.11. Схема включения нереверсивного пускателя

Главные контакты КМ1—КМЗ пускателя включены последователь­ но с предохранителями FUI—FU3. Катушка КМ контактора подклю­ чается к сети через контакты тепловых реле и кнопок управления «Пуск» и «Стоп». При нажатии кнопки «Пуск» напряжение на катушку КМ подается через замкнутые контакты кнопки «Стоп» и замкнутые

'контакты тепловых реле. При срабатывании контактора замыкаются вспомогательные контакты КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки «Пуск», которую после этого можно отпустить. Для отключения двигателя нажимается кнопка «Стоп», после чего контакты КМ1—КМЗ размыкаются. При токовой перегрузке двигателя срабатывают КК1, КК2, контакты которых разрывают цепь катушки КМ. При этом кон­ такты КМ1—КМЗ размыкаются и двигатель отключается.

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов пе­ ременного тока позволяет защищать двигатель от понижения напря­

жения сети [электромагнит отпускает при U= (0,6-4-0,7) l/ном]. При восстановлении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, так как после размыкания контакта КМ цепь катуш­ ки КМ не замкнута.

На рис. 8.12 показан реверсивный магнитный пускатель. Такой пускатель помимо пуска и защиты двигателя обес­ печивает его реверс с помощью измене­ ния последовательности фаз. Пускатель содержит два контактора 1 и 3, якоря которых соединены между собой рыча­ гом 2 механической блокировки.

При наличии напряжения на катуш-

Рис. 8.12. Реверсивный пуске контактора / его якорь притягивается катель и с помощью рычага 2 удерживает якорь

контактора 3 в крайнем положении. Бла­ годаря этому появление напряжения на катушке контактора 3 не приводит к его срабатыванию. При этом за­

зор в электромагните контактора 3 остается максимальным, что приво дит к большому току в его катушке. Для того чтобы катушка не выйди из строя, механическая блокировка дополняется электрической.

Рис. 8.13. Схема включения реверсивного пускателя