Файл: Рекус, Г. Г. Элементы автоматизированного электропривода учебное пособие.pdf

состоянии до тех пор, пока ролик не выйдет из выреза шайбы. Подобная конструкция кулачкового контроллера обеспечивает надежное разединение контактов.

Рис. 8-3. Устройство переключающего и контактного элементов кулачкового контроллера

Каждая контактная пара контроллера имеет отдельную искро­ гасительную (дугогасительную) катушку и специальную камеру, что значительно повышает надежность работы, уменьшает износ контактов и позволяет производить значительное число включе­ ний в час.

Конструкция кулачкового контроллера исключает трение скольжения контактов и хотя давление на них оказывается зна­ чительно больше, чем в контактах скользящего типа, износ кон­ тактов здесь меньше. В кулачковом контроллере имеется большое число контактных элементов, что позволяет управлять значи­ тельно большим числом электрических цепей, чем при исполь­ зовании контроллеров барабанного типа.

144

Глава IX

КОНТАКТОРНО-РЕЛЕЙНЫЕ АППАРАТЫ

§ 1. Электромагнитные контакторы

Электромагнитные контакторы относятся к аппаратам кон­ такторного управления. Они широко используются при автома­ тизации процессов пуска, остановки торможения и регулирования скорости электрического привода, особенно при значительном числе включений в час электродвигателей (порядка нескольких сот включений в час), которое имеет место при повторно-кратко­ временном режиме работы. Электромагнитным контактором называется электрический аппарат, предназначенный для частых замыканий и размыканий в цепи электрического тока. В зависи­ мости от назначения электромагнитные контакторы классифици­ руются по роду тока, по числу полюсов, по положению контак­ тов, по времени действия и т. д.

По роду тока электромагнитные контакторы подразделяются на контакторы постоянного тока и контакторы переменного тока.

Взависимости от числа полюсов различают однополюсные

имногополюсные контакторы. Государственным стандартам предусматривается изготовление одно, двух, трех, четырех и пятиполюсных контакторов.

По положению контактов различают контакторы с замыкаю­ щимися (нормально открытыми) и контакторы с размыкающими­ ся (нормально закрытыми) контактами. При этом нормальным считается положение, которое имеют контакты при отсутствии тока в катушке электромагнита. Помимо основных (главных) контактов, предназначенных для замыкания и размыкания сило­ вых цепей, контакторы часто снабжаются т. н. блок-контактами, предназначенными для использования в цепях сигнализации, блокировки и т. д.

По времени действия контакторы делятся на быстродействую­ щие и действующие с выдержкой времени (таймтакторы).

Контакторы постоянного тока изготовляются только одно­ полюсными, это обусловленно тем, что в двухполюсных контак­ торах возможно перекрытие дугой соседних полюсов.

Основными узлами контактора постоянного тока являются: магнитная, контактная и искрогасительная (дугогасительная)

системы.

145

На рис. 9—1 показано устройство однополюсного контактора постоянного тока с поворотным якорем. Все элементы контак­ тора крепятся на стойке 1. При пропускании тока по катушке 4, расположенной на сердечнике 6 магнитной системы, якорь 5 притягивается к сердечнику. При этом подвижный контакт 3 замыкается с неподвижным контактом 2, что обеспечивает замы­ кание и силовой цепи, которая подключается к зажимам 8 и 9.

Рис. 9-1. Эскиз однополюсного контактора по­ стоянного тока

Конструкцией контактора предусмотрено, чтобы при его включении происходило перекатывание (со скольжением) под­ вижного контакта по неподвижному контакту, вследствие чего при разрыве дуги в процессе отключения подгорание контактов будет иметь место в верхней — нерабочей части контактов, что обеспечивает надежную работу электромагнитного контактора. Вместе с тем наличие взаимного скольжения подвижных и не­ подвижных контактов способствует притиранию их рабочих

146

поверхностей. Это обеспечивает очиску контактов от нагара и загрязнения, и уменьшает переходное сопротивление между контактами, тем самым обеспечивается допустимый предел пе­ регрева контактов, составляющий 15° С при температуре окру­ жающей среды равной +35° С.

Для уменьшения износа контактов, а следовательно, для уве­ личения поверхности соприкосновения пары контактов подвиж­ ному контакту обычно придается форма плоскости, а неподвиж­ ному — форма поверхности цилиндра.

При разрыве цепи катушки электромагнита, удерживающего контакт во включенном состоянии, под действием пружины 7 якорь отпадает от сердечника, контакты 2 и 3 окажутся разомкну­ тыми и контактор отключается. При размыкании контактов между ними создается электрическая дуга, которая гасится с по­ мощью искрогасительной катушки 8. Искрогасительная катуш­ ка 8 располагается на сердечнике 11, к торцам которого прикреп­ лены стальные щеки 12, выполняющие функции магнитных по­ люсов. Магнитное поле между этими полюсами показано на рис. 9.1 направленным за плоскость чертежа (на чертеже пока­

Рис. 9-2. Расположение короткозамкнутого витка на сердечнике контактора переменного тока

г

зано крестиками в кружках). Направление поля, создаваемого ду­ гой, показано в кружочках. При принятом направлении тока магнитный поток под дугой усиливается, а над дугой — ослаб­ ляется. В результате по закону электромагнитных сил дуга от­ клоняется к верху, что способствует растягиванию и в конечном

147

итоге разрыву и гашению электрической дуги. При этом, по­ скольку дуга заключена в искрогасительной камере 13, изготов­ ленной из асбоцемента, при размыкании контактов она касается стенок камеры в результате чего охлаждается, что способствует более интенсивному гашению дуги. Камера ограничивает об­ ласть распространения дуги и тем самым исключает возмож­ ность возникновения коротких замыканий.

Для ускорения гашения дуги в верхней части искрогасительной камеры устанавливается разрядник 14, который направляет дугу по пути ее удлинения.

Кроме контакторов постоянного тока с замыкающими глав­ ными контактами промышленностью изготовляются так же кон­ такторы с размыкающимся главным контактом.

В соответствии с техническими условиями контакторы долж­ ны надежно включаться при напряжении равном 0,85 v„и надежно отключаться при напряжении 0,2 v„.

Для улучшения условий охлаждения и увеличения нагрузки втягивающие катушки контакторов постоянного тока имеют большую длину, малый диаметр и большую наружную поверх­ ность.

При выборе типа контактора учитывают потребляемую мощ­ ность катушки, а также собственное время его включения (0,1 4- 4- 0,4 сек} и выключения (0,07 4-0,12 сек).

Контакторы постоянного тока допускают значительную час­ тоту включений в час. По условиям работы контакторы изготовливаются для легкого режима (до 400 включений в час), для среднего режима (до 600 включений в час) и для тяжелого режима (до 1500 включений в час). В частности, контакторы постоянного тока типа КП-500 могут использоваться для тяжелого режима работы и допускают при этом до 1500 включений в час.

Контакторы переменного тока используются в цепях пере­ менного тока напряжением 220, 380 и 500 вольт при токах нагруз­ ки до 600 амперСледует отметить, что контакторы переменного тока в целом имеют те же основные узлы, что и контакторы постоянного тока. Однако по сравнению с контакторами постоян­ ного тока контакторы переменного тока имеют и ряд конструк­ тивных особенностей. В частности, магнитная система контакто­ ров переменного тока выполняется из шихтованной электротех­ нической стали, листы которой изолированы друг от друга спе­ циальным лаком, это уменьшает потери в стали магнитопровода (потери от вихревых токов), в то время как магнитопроводы кон­ такторов постоянного тока выполняются сплошными.

В настоящее время широкое распространение получили три

148

разновидности магнитных систем контакторов переменного тока: соленоидная, П — образная и Е — образная (или Ш — образная). При этом соленоидная система обладает наихудшими тяговыми характеристиками, поэтому она применяется для контакторов малого габарита, рассчитанных для использования в маломощ­ ных цепях. П — образная и Е — образная магнитные системы имеют лучшие тяговые характеристики и применяются, главным образом, в контакторах, предназначенных для тяжелвых режимов работы.

Величина тока включения у контакторов постоянного тока не зависит от положения якоря, поэтому частота включений контактора влияет на нагрев катушки.

У контакторов переменного тока величина тока включения при постоянном напряжении сети определяется индуктивным сопро­ тивлением катушки электромагнита, которое обратно пропор­ ционально величине воздушного зазора между якорем и сердеч­ ником. При этом наибольшему воздушному зазору соответствует наименьшее индуктивное сопротивление, в результате чего в мо­ мент включения контактора переменного тока ток включения может достигать 10— 12 кратного значения от номинального тока катушки. Поэтому при застревании якоря в промежуточном положении катушка контактора переменного тока может выйти из строя из-за недопустимого ее нагрева.

Втягивающая катушка контактора греется не только от элек­ трических потерь, имеющих место в проводах самой катушки, но и от потерь в стали сердечника, на котором она располагается, поэтому для уменьшения нагрева катушки уменьшают площадь соприкосновения ее с сердечником, выполняя катушки короткими, но увеличенного диаметра.

Катушки контакторов переменного тока питаются однофаз­ ным переменным током, поэтому при переходе тока (магнитного потока) через нуль якорь контактора должен бы отпадать, однако, последующее нарастание магнитного потока в другом направле­ нии снова вызывает притяжение якоря к ярму, в результате чего он будет все время находится в притянутом состоянии. Изме­ нение направления магнитного потока магнитопровода является причиной вибрации якоря и сильного гудения магнитной системы контактора. Во избежание этого в контакторах переменного тока устанавливается короткозамкнутый медный или латунный ви­ ток, охватывающий часть магнитной системы 2 контактора

(рис. 9.2).

При этом в следствие изменения основного потока во времени в короткозамкнутом витке наводится э. д. с., сдвинутая относи­

149