ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИСПЫТАНИЯ КОНТАКТОРОВ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

(лабораторные работы №1, 2)

Методические указания

Самара

Самарский государственный технический университет

2008

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

УДК 621. 313

Испытания контакторов постоянного и переменного тока (лабораторные работы №1, 2): метод. указ. / Сост. Э.Г. Чеботков, В.М. Хатилин. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. – 76 с.

Содержатся основы теории, общие сведения о конструкциях, принципе действия, особенностях, типах и характеристиках контакторов постоянного и переменного тока; приведены методические указания по выполнению лабораторных работ №1 и 2 по курсу «Электрические и электронные аппараты».

Предназначено для студентов электротехнических специальностей.

Составители Э.Г. Чеботков, В.М. Хатилин

Рецензент д-р техн. наук В.Е. Высоцкий

УДК 621.313

© Э.Г. Чеботков, 2008

© Самарский государственный

технический университет, 2008

1. Общие сведения

Контактор – это одноступенчатый аппарат, пред­назначенный для частых дистанционных включений и отключений электрических силовых цепей. Замыкание контактов контактора может осуществляться электромагнитным или гидравлическим при­водом. Наибольшее распространение получили электромагнитные контакторы.

В настоящее время частота коммутаций в схемах элек­тропривода достигает 3600 в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и от­ключении происходит износ контактов. Поэтому принимаются меры к сокращению длительности горения ду­ги при отключении и к устранению вибраций контактов.

Общие технические требования к контакторам и усло­вия их работы регламентированы ГОСТ 11206–77.

Ниже описываются категории применения современных контак­торов и приводятся параметры коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки.

а) Контакторы переменного тока. АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, тор­можение противовключением.

AG-3 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым рото­ром. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке.

АС-4 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым рото­ром. Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением.

б) Контакторы постоянного тока. ДС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

ДС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с парал­лельным возбуждением и их отключение при но­минальной частоте вращения.

ДС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуж­дением и их отключение при неподвижном состо­янии или медленном вращении ротора.

ДС-4 – пуск электродвигателей с последовательным воз­буждением и их отключение при номинальной час­тоте вращения.

ДС-5 – пуск электродвигателей с последовательным воз­буждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

Для контакторов существует еще режим редких комму­таций, характеризуемый более тяжелыми условиями, чем при нормальных коммутациях (ток включения достигает 10 Iном). Такие режимы возникают довольно редко (на­пример, при КЗ).

Основными техническими данными кон­такторов являются номинальный ток главных контак­тов, предельный отключаемый ток, номинальное напря­жение коммутируемой цепи, механическая и коммутацион­ная износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения и отключения. Способность контактора, как и любого коммутационного аппарата, обе­спечить работу при большом числе операций характеризу­ется износостойкостью. Различают механическую и комму­тационную износостойкость. Механическая износостойкость определяется числом циклов включения-отключения кон­тактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. Механическая износостойкость современных контакторов составляет (10-20) · 10⁶ опера­ций.

Коммутационная износостойкость определяется таким числом включений и отключений цепи с током, после кото­рого требуется замена контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость порядка (2-3) · 10⁶ операций (некоторые выпускаемые в настоящее время контакторы имеют коммутационную износостойкость 10⁶ операций и менее).

Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в электромагните контактора до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание магнитного потока. Для контакторов постоянного тока с номинальным током 100 А собственное время включения составляет 0,14 с, для контакторов с током 630 А оно увеличивается до 0,37 с.

Собственное время отключения – время с момента обесточивания электромагнита контактора до момента размы­кания его контактов. Оно определяется временем спада по­тока от установившегося значения до потока отпускания. Временем с начала движения якоря до момента размыка­ния контактов можно пренебречь. В контакторах постоян­ного тока с номинальным током 100 А собственное время отключения составляет 0,07, в контакторах с номинальным током 630 А – 0,23 с.

Номинальный ток контактора представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутаций, причем превыше ние температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого (прерывисто-продолжительный режим работы). Номинальный рабочий ток контактора – это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения. Так, напри­мер, номинальный рабочий ток контактора для ком­мутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ро­тором выбирается из условий включения шестикратного пускового тока двигателя.

Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор. Коммутационная износостойкость главных контактов для категорий ДС-2, ДС-4 и АС-3 в ре­жиме нормальных коммутаций должна быть не менее 0,1, а для категорий ДС-3 и АС-4 – не менее 0,02 механической износостойкости. Вспомогательные контакты должны ком­мутировать цепи электромагнитов переменного тока, у ко­торых пусковой ток может во много раз превышать устано­вившийся.

Контактор имеет следующие основные узлы: контакт­ную систему, дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов. При подаче напря­жения на обмотку электромагнита контактора его якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем электромагнита, замыкает или размыкает главную цепь. Дугогасительное устройство обеспечивает быстрое гашение дуги, благодаря чему достигается малый износ контактов. Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройст­вами.

Контакторы постоянного тока коммутируют цепь постоянного тока и имеют, как правило, электромагнит также 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 связи с повышением производительности труда в настоящее время схемы электрифицированных приводов требуют до 1 200 и более включений в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и отключении происходит износ контактов. Поэтому принимаются все меры к сокращению дли­тельности горения дуги при отключении и к устранению вибрации при включении. Большая частота операций требует высокой механической устойчивости электро­магнитного механизма контактора. Способность аппарата обеспечивать работу при большом числе операций характеризуется износоустойчивостью. Различают меха­ническую и электрическую износоустойчивость.

Механическая износоустойчивость определяется чис­лом включений-отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. К современным контакторам предъявляется очень высокое требование по механической износоустойчивости (10-20) · операций.

Электрическая износоустойчивость определяется чис­лом включений и отключений, после которого требуется замена износившихся контактов. Современные контак­торы должны иметь электрическую износоустойчивость порядка 2-3 млн операций. Эти требования очень вы­соки (часть выпускаемых в настоящее время контакторов имеет электрическую износоустойчивость 10⁶ опе­раций и менее). Наряду с высокой механической и элек­трической износоустойчивостью контакторы должны иметь малый вес и размеры. Зона выхлопа раскаленных газов дуги должна быть возможно малой, что позволяет сократить размеры всей установки в целом. Детали, наи­более быстро подвергающиеся износу, должны быть лег­ко доступны для замены. Общие технические требования изложены в ГОСТ 11206-65.

Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительную систему, электромагнит­ный механизм, систему блокконтактов.

При подаче напряжения на катушку электромагнита притягивается якорь. Подвижный контакт, связанный с якорем, производит замыкание или размыкание глав­ной цепи. Дугогасительная система обеспечивает быст­рое гашение дуги, благодаря чему достигается малый износ контактов. Кроме главных контактов, контактор имеет несколько дополнительных слаботочных контак­тов (блок-контактов) для согласования работы контак­тора с другими аппаратами.