7.2 Конструктивная схема, принцип действия контактора
Конструктивная схема контактора постоянного тока клапанного типа с одним рабочим зазором приведена на рис. 43. Напряжение на катушке 11 отсутствует, произведено отключение, подвижная часть контактора под действием силы NВ возвратной пружины 9 находится в крайнем правом положении.
Подвижная часть это якорь электромагнита 8 с изолирующей планкой, на которой с помощью шарнира закреплены подвижные контакты 6. После отключения, при расхождении главных контактов, между подвижным контактом 6 и неподвижным загорелась электрическая дуга 5, которая гасится в щелевой дугогасительной камере 4.
Перемещение дуги с контактов в камеру происходит под действием на дугу электродинамических сил (магнитное дутье).
В цепь главного тока нагрузки IН включена последовательная катушка 1, которая размещена на стальном сердечнике 2 с полюсами 3 (две стальных пластины показаны пунктиром), охватывающими камеру 4. Взаимодействие поля, создаваемого током нагрузки и катушкой 1 с током дуги приводит к появлению сил перемещающих дугу в камеру, где она растягивается, охлаждается и гаснет.
Контактор включит цепь с током IН, если подать напряжения на катушку 11 приводного электромагнита. Под действием МДС катушки в сердечнике 10 образуется магнитные поток Ф. При этом между сердечником 10 и якорем 8 по закону Максвелла создается тяговая сила. Якорь притягивается к сердечнику, преодолевая силу возвратной пружины 9, силы трения, массу якоря и силу контактной пружины 7.
Контакты соприкасаются, прежде чем якорь полностью притянется к сердечнику, поэтому происходит поворот подвижных контактов 6 в шарнире и сжатие контактной пружины 7. Появится «провал» контактов, под которым понимается величина смещения (расстояние) подвижного контакта во включенном состоянии контактора, если неподвижные контакты убрать.
Величина «провала» определяет запас материала контактов при их износе в процессе работы. За счет «провала» контакты перекатываются и скользят относительно друг друга при включении – происходит разрушение окисных пленок.
Контактная пружина 7 создает усилие прижима в начальный момент касания контактов, поэтому переходное сопротивление будет небольшим в момент касания контактов. Предварительное натяжение также снижает вибрацию (отскоки) или дребезг контактов при включении.
Раствором контактов называется расстояние между подвижными и неподвижными контактами в отключенном состоянии контактора. Раствор контактов должен быть минимальным (влияет на габариты катушки), но достаточным для обеспечения надёжных условий гашения дуги.
Лекция №12
1.3 Отличительные особенности контакторов переменного и постоянного токов.
1.4 Категории применения, требования к контакторам.
1.5 Разновидности контакторов, пускатели, выбор контактора.
7.3 Отличительные особенности контакторов переменного и
постоянного токов
1 Отличие сердечника. У контакторов постоянного тока сердечник и якорь литые или цельные, изготавливается из стали, с малым остаточным намагничиванием.
В контакторах переменного тока применяют сердечник и якорь из электротехнической стали переменного тока. Они шихтуются из тонких листов (0,35; 0,5 мм), изолированных друг от друга для уменьшения активных потерь на вихревые токи. (Технические характеристики и типы электротехнических сталей для аппаратов переменного тока приведены в приложении П1).
Для устранения вибраций якоря во включенном состоянии контактора переменного тока на сердечнике устанавливают короткозамкнутые витки.
2 Отличие втягивающей катушки. Катушки наматываются обмоточным проводом круглого сечения на каркасе в несколько слоёв, между слоями прокладывается изоляция. Каркас из текстолита или пластмассы соответствует размерам сердечника. (Технические характеристики обмоточных проводников приведены в приложении П2).
У контакторов постоянного тока ток по катушке определяется её активным сопротивлением. Катушки выполняются с большим числом витков (5000…20000) проводом малого диаметра, обеспечивая при этом необходимое значение магнитодвижущей силы F = Iw при малом токе. Катушки имеют сравнительно большую длину, для улучшения её охлаждения, обеспечивая максимальное распределение по удлинённому сердечнику.
У контакторов переменного тока ток по катушке зависит как от её активного R так и индуктивного X сопротивлений, поэтому число витков примерно в 10 раз меньше при прочих равных условиях, а диаметр провода больше. Нагрев катушки происходит и от сердечника, который нагревается за счёт активных потерь в стали, поэтому форма катушки плоская с минимальным соприкосновением с сердечником. При переменном токе электродинамические силы между витками могут разрушить изоляция витков, поэтому катушки контакторов переменного тока пропитывают специальным лаком, а затем запекают.
3 Отличие дугогасительных устройств. Дугогасительные камеры в контакторах постоянного тока щелевые, для создания магнитного дутья имеется катушка в цепи главного тока. В контакторах переменного тока применяются как щелевые дугогасительные камеры так и камеры с дугогасительной решёткой, которые также охватываются стальными пластинами, усиление и концентрация магнитного потока производится с помощью ферритовых сердечников, которые крепятся по бокам неподвижных контактов.
4 Отличие по количеству полюсов. Контакторы переменного тока трёхполюсные, а постоянного тока одно и реже двухполюсные.
5 Отличие тяговых характеристик. У контакторов постоянного тока сила тяги, в соответствии с выражением 67, обратно пропорциональна величине воздушного зазора δ2. Поэтому при максимальном зазоре будет наименьшая тяговая сила.
У контакторов переменного тока при максимальном зазоре, при включении катушки, протекает большой пусковой ток. Сопротивление магнитной цепи RМ = δ/μ0S велико, а индуктивность катушки L = w2RМ и индуктивное сопротивление X = ωL наименьшие. Большой пусковой ток создаёт большие значения МДС и магнитного потока в зазоре, поэтому тяговая сила у контакторов переменного тока при большом δ значительно больше чем у контакторов постоянного тока.
Это позволяет значительно уменьшить габариты контактора. После включения, δ = 0, X – имеет максимальное значение, сила тока по катушке минимальна.