В.И. Масорский Электромагнитные контакторы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОНТАКТОРЫ

Методические указания к лабораторной работе для студентов направления 551700 «Электроэнергетика»

и специальности 100400 «Электроснабжение» всех форм обучения

Составитель В.И. Масорский

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 6.02.03 Рекомендованы к печати методической комиссией по направлению 551700

Протокол № 3 от 15.04.03 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

КЕМЕРОВО 2003

1

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Знакомство с назначением, техническими параметрами, изучение конструкций и принципа работы электромагнитных контакторов переменного тока. Экспериментальное исследование эксплуатационных параметров.

ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с назначением контакторов, их классификацией и техническими данными.

2.Изучить конструкцию контакторов прямоходового и поворотного типа. При выполнении данного пункта задания провести полную разборку контакторов согласно описанию раздела 2 настоящих указаний.

3.Провести замеры основных параметров серийного контактора на лабораторном стенде.

4.Собрать контакторы и отрегулировать раствор, провал, усилие нажатия и одновременность касания главных контактов согласно данным раздела 3 указаний.

5.Составить отчет о проделанной работе, в котором после названия работы таблично представить паспортные и экспериментальные параметры изученных электромагнитных контакторов. По усмотрению студента в отчет помещаются материалы, необходимые для ответов на контрольные вопросы.

1.НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОНТАКТОРОВ

Контактор – это двухпозиционный аппарат, предназначенный для частых коммутаций токов, которые не превышают токов перегрузки соответствующих электрических силовых цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора может осуществляться электромагнитным, пневматическим или гидравлическим приводом. Наибольшее распространение получили электромагнитные контакторы. Электромагнитные контакторы, состоящие из системы главных контактов, дугогасительного устройства, электромагнитной системы и вспомогательных контактов, являются основным узлом магнитных пускателей.

2

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 либо для работы на переменном токе, либо для работы на постоянном токе.

В настоящее время наибольшее распространение получили прямоходовые контакторы серии КТУ и поворотного типа серии КТ (КТП), структура условного обозначения которых расшифровывается следующим образом:

3

Для повышения эффективности дугогашения контакторов серии КТ(П) часть дугового промежутка шунтируется диодом. В этом случае после цифровой индексации ставится буква Б. Для встройки в оболочки взрывозащищенного электрооборудования предназначены контакторы с индексом Р. Буква С, заключенная в скобки, добавляется к обозначению типа контактора в том случае, когда его главные контакты выполняются с металлокерамическими накладками на основе серебра.

Основные технические данные контакторов сведены в табл. 1. Таблица 1

Тип	Максмальное напряжение силовой цепи, В	Номинальный ток, А	Отключающая способность, кА	Номинальное напряжение катушки электромагнита, В	Коммутац.износостойкость, млн.цик.ВО	Механичес.износостойкость, млн.цик.ВО	Время включения, с	Время отключения, с	Масса, кг
кон-
тактора
КТУ-IА	660	25	2,5		1,0	3,0	0,04	0,02	4,2
КТУ-2А	660	63	1,5	36,127,220,	1,0	3,0	0,035	0,02	6,9
				380,400,415,
				440,500,660
КТУ-2Е	1140	63	1,0	40 (на входе	0,5	1,6	0,035	0,02	6,9
				выпрямителя)
КТУ-3А	660	125	2,5	127,220,230,	1,0	3,0	0,03	0,02	12
				380,400,415,
				500,550,660
КТУ-3Б	660	125	2,5	380 (на входе	1,0	3,0	0,04	0,023	14,9
				выпрямителя)
КТУ-4А	660	250	4,0	127,220,380,	1,0	3,0	0,04	0,02	25,5
				400,415,440,
				500,550,660
КТУ-4Б	660	250	4,0	380 (на входе	1,0	3,0	0,06	0,025	25,5
				выпрямителя)
КТ-6003А	660	63	-	127,220,380	0,5	10	0,035	0,02	8,2
КТ-6023А	660	160	2,5	127,220,380	0,5	10	0,04	0,02	20
КТ-6033А	660	250	-	127,220,380	0,5	10	0,035	0,02	23
КТ-6043А	660	400	4,8	127,220,380	0,5	5,0	0,06	0,023	61
КТ-6043АР	660	400	4,8	127,220,380	1,0	2,5	0,06	0,023	52
КТ-6043БР	1140	400	3,2	127,220,380	0,5	2,5	0,06	0,023	58
КТ-7013	380	100	1,5	127,220,380	0,5	5,0	0,04	0,02	7,4
КТ-7123	660	160	2,5	127,220,380	1,0	3,0	0,04	0,02	7,4

4

2.УСТРОЙСТВО КОНТАКТОРОВ

2.1.Устройство и работа контакторов серии КТУ

Контакторы серии КТУ имеют одинаковую компоновку и конструкцию основных узлов. Отличия составляют габариты как отдельных элементов, так и всего контактора. Кроме того, контакторы первого, второго и третьего габаритов имеют магнитопровод привода, расположенный в поперечной плоскости с основанием контактора, а у четвертого габарита они совпадают. Рассмотрим конструкцию контактора данной серии на примере контактора КТУ-4А, изображенного на рис.1.

Рис. 1. Конструкция контактора КТУ-4А

Контактор представляет собой цельноблочную конструкцию прямоходового типа, состоящую из следующих основных узлов: основания 1, крышки дугогасительных камер 8, дугогасительных камер 19, электромагнитного привода 9, 12, 11, траверсы 25 с контактной рейкой, блок-контактов 6, крышки магнитной системы 10.

Основание является базовой деталью, на которой собираются все детали и узлы контактора. В ячейках основания располагаются три (по

5

числу полюсов) дугогасительных камеры 19, электромагнитная система, траверса с контактной рейкой. Блок-контакты закреплены на основании винтами. Для подсоединения силовых внешних цепей предусмотрены зажимы 18, для подсоединения контрольных цепей – зажимы 21. Крышка 8 дугогасительных камер имеет ячейки, которые образуют дугогасительные камеры 19. Крышка крепится к основанию при помощи винтов.

Дугогасительная камера контактора состоит из малообъемных дугогасительных отсеков (по 2 шт. на каждый полюс контактора), установленных в основание 1 и в крышку дугогасительных камер, и дугогасительных рогов 3, 22. В дугогасительных камерах имеется деионная решетка из стальных пластин 4. Электрическая дуга, возникающая между контактами при отключении тока, сбрасывается собственными электродинамическими усилиями на дугогасительные рога 3, 22 и втягивается в деионную решетку дугогасительных камер, где погасает.

Контактная система контакторов состоит из контактов неподвижных 2 и подвижных мостиков 24. Неподвижные контакты крепятся непосредственно на основании 1. Мостики главных контактов крепятся на общей рейке, установленной в траверсе 25. На скобах неподвижных контактов и мостиках напаяны металлокерамические контакты мелкодисперсной композиции серебро-окись кадмия (КМК-АIОМ).

Конструкция контактной рейки обеспечивает возможность регулировки раствора, провала, нажатий и одновременности касания каждого мостика. Для регулировки нажатия под пружину 26 можно подкладывать шайбы 27. Самоустановка мостика обеспечивается благодаря полусферической поверхности, которой он устанавливается на латунный упор, вставленный в пластмассовую направляющую. Винт 23 служит также для регулировки раствора, провала и одновременности касания мостиков. В верхней части винта имеется квадратная шейка, а в мостике – прямоугольное отверстие для предотвращения самоотвинчивания. Рейка в сборе устанавливается в паз траверсы 25 и фиксируется при помощи пружинных защелок и специальных выступов в траверсе. На траверсе 25 установлены шарики 5, служащие для направления движения. При движении траверсы шарики перекатываются по желобам вкладышей на траверсе и основании 1.

Электромагнит контактора состоит из сердечника 9 с втягивающей катушкой 11, устанавливаемой в основании 1 контактора, и якоря 12, устанавливаемого на оси 13. Концы оси входят в пазы траверсы контак-

6

тора, при движении якоря ось увлекает за собой траверсу. Благодаря специальной форме оси якоря и сферической колодке в якоре и подпятнике 14 обеспечивается самоустановка якоря. Для регулировки воздушного зазора между якорем и полюсами сердечника предусмотрена возможность установки текстолитовых прокладок под ось якоря. Для смягчения удара при соприкосновении полюсов электромагнита служат пластинчатые пружины.

Контакторы имеют шесть блок-контактов: два размыкающих и четыре универсальных, допускающих в условиях эксплуатации перестановку с замыкающих на размыкающие и наоборот. Блок-контакты выполнены в виде отдельных узлов, прикрепленных к основанию двумя винтами. Для перестановки блок-контактов с замыкающих на размыкающие и наоборот служат отверстия в корпусе блок-контактов, закрываемые пробками. Чтобы получить все замыкающие блок-контакты, необходимо нижние неподвижные контакты повернуть и установить в отверстия, закрытые пробками (нижние), а мостик поменять местом с пластиной в нижнем гнезде траверсы аналогично верхним замыкающим блок-контактам.

Для получения двух размыкающих блок-контактов необходимо средние неподвижные контакты установить в гнезда, закрытые пробками (верхние), и переставить мостик в среднем гнезде траверсы аналогично нижнему размыкающему блок-контакту. Для перемещения тяги блок-контактов служит хвостовик, который входит в соответствующий паз траверсы контактора.

Контактор КТУ-4 в отличие от контакторов первого, второго и третьего типоразмера имеет на каждом полюсе главной цепи по два мостика 24.

Контакторы с электромагнитным приводом на переменном токе (маркируемые буквой А) снабжаются короткозамкнутыми витками для устранения вибрации в замкнутом состоянии и магнитными шунтами, устанавливаемыми между полюсами сердечника 9. Контакторы с электромагнитами, работающими на выпрямленном напряжении (маркируемые буквой Б), короткозамкнутых витков и магнитных шунтов не имеют.

При подаче соответствующего напряжения (по уровню и роду) на катушку электромагнитного привода 11 в магнитной системе создается магнитный поток, рабочая часть которого, пронизывая воздушные зазоры между сердечником 9 и якорем 11, создает электромагнитное уси-

7

лие. Электромагнитная сила преодолевает трение подвижных частей и их массу, перемещает траверсу 25 с контактными мостиками 24 вверх. На определенном этапе хода якоря происходит перемыкание неподвижных контактов 2 контактными мостиками. При этом в магнитной системе зазор выбран не полностью. Дальнейшее движение якоря необходимо для выбора провала контактов с целью их поджатия. На этом этапе движения противодействующие нагрузки значительно возрастают за счет усилия контактных пружин 26.

Во включенном состоянии катушка электромагнита может обтекаться значительно меньшим током, т.к. происходит перераспределение величины магнитных потоков рабочего и рассеивания. Для этого схема управления контактором снимает форсировку режима включения.

Снятие напряжения с катушки приводит к отключению контактора, у которого под действием массы подвижных частей траверса с контактными мостиками опускается в начальное положение. В двойном разрыве каждой фазы обычно образуется электрическая дуга, которая выдувается на дугогасительные рога 3 и втягивается в деионную решетку 4, расположенную в закрытых дугогасительных камерах 19.

Таким образом, электрическая дуга непосредственно в атмосферу не выбрасывается. Это дает возможность встраивать контакторы серии КТУ во взрывонепроницаемые оболочки, не увеличивая расстояния от контактора до стенок оболочки. Кроме того, рассмотренная особенность системы дугогашения позволяет резко снизить концентрацию образовавшихся под действием электрической дуги окислов азота в оболочках взрывобезопасных аппаратов и в результате резко увеличить надежность их работы.

2.2. Устройство и работа контактора серии КТ

На рис. 2 представлен общий вид контактора. Основанием контактора поворотного типа является металлическая рейка 3, на которой установлены все неподвижные части контактора (неподвижная часть электромагнита – сердечник с втягивающей катушкой 7, неподвижные главные контакты с дугогасительным устройством 5, неподвижные блок-контакты 4). Подвижные главные контакты и подвижные части блок-контактов закреплены на валу 9, вращение которого осуществляется в подшипниках скольжения 1, укрепленных на цапфах в стойках 2 и рейке 3. Все основные узлы – магнитная система, контактно-

8

дугогасительная система, блок-контакты – установлены вдоль рейки и вала контактора.

В контакторах всех серий на номинальные токи до 250 А включительно валы выполнены из пластмассы как одно целое с токодержателями и рычагом воздействия на блок-контакты. На обоих концах имеются отверстия под цапфы. В контактах на номинальные токи выше 250 А валы металлические, с укрепленными на них пластмассовыми контактодержателями и втулками под цапфы, с рычагом воздействия на блок-контакты.

Рис. 2. Общий вид контактора КТ-6053:

1 – втулка; 2 – стойка; 3 – рейка; 4 – блок-контакт; 5 – замыкающие главные контакты с дугогасительным устройством; 6 – защелкивающий механизм; 7 – неподвижная часть электромагнита с втягивающей катушкой; 8 – якорь электромагнита; 9 – вал; 10 – замыкающие подвижные главные контакты; 11, 12 – блок-контакты защелкивающего механизма

Контактно-дугогасительная система контактора показана на рис. 3. Главные контакты контакторов пальцевого типа. Узел подвижного контакта состоит из рычага 10, собственно контакта 7, рога 8 и винта регу-

9

лировки провала контакта 11. Контактное давление создается цилиндрической пружиной 12. Для повышения точности установки контактных нажатий, а также для восстановления их после замены контактов давление, создаваемое контактной пружиной, может регулироваться путем затяжки гаек 13. Подвижный контакт вращается на цилиндрическом выступе пластмассового контактодержателя 14.

а) б)

Рис. 3. Контактно-дугогасительная система контакторов: а – серии КТ-7000; б – серии КТ – 6000:

1 – колодка; 2 – рог неподвижного контакта; 3 – камера (одна перегородка снята); 4 – сердечник; 5 – катушка дугогасительная; 6 – контакт неподвижный; 7 – контакт подвижный; 8 – рог подвижного контакта; 9 – пружина; 10 – рычаг; 11 – регулировочный винт; 12 – контактная пружина; 13 – гайка; 14 – контактодержатель пластмассовый; 15 – гибкое соединение; 16 – вывод; 17 – обойма; 18 – рейка; 19 – болт; 20 – винт; 21 – вывод; 22 – гильза; 23 – щека; 24 – гайка; 25 – болт; 26 – вал

Контакторы КТ-6000 имеют электромагнитное дугогасительное устройство, состоящее из дугогасительной катушки 5, магнитопровода 4, рога неподвижного контакта 2 и дугогасительной камеры 3. Дугога-