Контакторы и магнитные пускатели

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется под воздействием электромагнитного привода.

Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как привило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного, так и постоянного тока.

Категории применения современных контакторов и параметры коммутируемых ими цепей подразделяют:

Для контакторов переменного тока (табл.12.1):

· АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

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

· АС-3 – пуск электродвигателей с КЗ ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке.

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

Для контакторов постоянного тока (табл. 12.2):

· 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 и отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

 

Таблица 12.1

Контакторы переменного тока

 

Категория приме- нения	Режим нормальных коммутаций
Включение	Отключение
Коммутируемый ток, А	Напряжение, В		Коммутируемый ток, А	Напряжение, В
АС-1			0,95			0,95
АС-2			0,65			0,65
АС-3			0,35			0,35
АС-4			0,35			0,35
Категория приме- нения	Режим редких коммутаций
Включение	Отключение
Коммутируемый ток, А	Напряжение, В		Коммутируемый ток, А	Напряжение, В
АС-1			0,95			0,95
АС-2			0,65			0,65
АС-3			0,35			0,35
АС-4			0,35			0,35

 

Номинальный ток контактора представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутации, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого. Номинальный рабочий ток контактора - это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения.

Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор.

 

Таблица 12.2

Контакторы постоянного тока

 

Категория применения	Режим нормальных коммутаций
Включение	Отключение
Коммутируемый ток, А	Напряжение, В	Пост. времени, мс	Коммутируемый ток, А	Напряжение, В	Пост. времени, мс
ДС – 1
ДС – 2						7,5
ДС – 3
ДС - 4			7,5
ДС - 5			7,5			7,5
Категория приме- нения	Режим редких коммутаций
Включение	Отключение
Коммутируемый ток, А	Напряжение, В	Пост. времени, мс	Коммутируемый ток, А	Напряжение, В	Пост. времени, мс
ДС – 1	-	-	-	-	-	-
ДС – 2			2,5			2,5
ДС – 3			2,5			2,5
ДС - 4
ДС - 5

 

Контакторы подразделяются:

• по роду тока главной цепи: постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного токов;
• по роду тока цепи управления: с управлением постоянным током, с управлением переменным током;
• по числу главных полюсов: от одного до пяти;
• по номинальному току главных цепей: на токи 4, 6,5, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000; (2500) А;
• по номинальному напряжению главной цепи: на постоянное напряжение 220, 440, 600 В; на переменное - 380(500) и 660 В;
• по номинальному напряжению включающих катушек; на постоянное напряжение 24, 48, 60, 110 и 220 В, на переменное - 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В частотой 50 Гц и 110, 220,380, 440 В частотой 60 Гц;
• по наличию и исполнению вспомогательных контактов;
• по роду присоединения проводников;
• по классу, соответствующему частоте включений:

 

Класс	0.3
Допустимая частота включений в час

 

• по категории применения;
• по воздействию климатических факторов;
• по степени защиты.

 

Контакторы допускают работу при напряжении главной цепи до 1,1 и цепи управления (0,85-1,1) . Контакторы предназначены для работы в одном, нескольких или во всех следующих режимах: в прерывисто-продолжительном с периодом нагрузки без отключения не более = 8ч, продолжительном ( > 8ч), повторно-кратковременном и кратковременном. Контакторы с размыкающими главными контактами допускают нечастые коммутации двукратного номинального тока при напряжении .

Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему; дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов.

На рис.12.1 показана конструкция контактора постоянного тока типа КПВ – 600.

Неподвижный контакт 1 механически и электрически соединен со скобой 2 – дугогасительным рогом (направляющей для дуги). К скобе 2 присоединен один конец дугогасительной катушки 3, второй конец которой с выводом 4 закреплен в электроизоляционном основании 5 и является одним из двух токоподводов контактора.

Рис. 12.1. Контактор постоянного тока

 

Основание 5 жестко укреплено на стальной скобе 6, являющейся основной несущей деталью для электромагнитного привода и подвижной контактной системы. Подвижный контакт 7 может поворачиваться относительно опорной точки 8. Вывод 9, являющийся вторым токоподводом, соединен с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. С подвижным контактом 7 электрически связан другой дугогасительный рог 11. Контактное нажатие создается пружиной 12, а возвратная пружина 13 предназначена для размыкания контактов и возврата привода в исходное положение. При размыкании контактов на них появляется электрическая дуга 14, которая попадает в магнитное поле между пластинами 15 магнитопровода системы магнитного дутья, создаваемого катушкой 3 и охватывающего камеру с обеих сторон. Под воздействием этого поля дуга перемещается в камеру, ее опорные точки переходят на дугогасительные рога, дуга растягивается, охлаждается и гаснет.

Электромагнитный привод контактора включает в себя обмотку 20 с магнитопроводом и якорь 17, который может поворачиваться на призме 19, прижимаемый к скобе 18 пружиной 16. При подаче напряжения на катушку 20 якорь 17, преодолевая противодействие возвратной пружины 13, начинает притягиваться к магнитопроводу. При определенном зазоре между якорем и магнитопроводом происходит соприкосновение контактов 7 и 4. Дальнейшее сближение якоря и мгнитопровода влечет за собой поворот контакта 7 относительно опорной точки 8 и сжатие контактной пружины. Этим обеспечивается создание так называемого провала контактов – расстояния, на которое переместился бы подвижный контакт, если убрать неподвижный. Наличие провала контактов обеспечивает контактору заданную коммутационную износостойкость.

При работе контакторов в повторно-кратковременном режиме значение рабочего тока зависит от продолжительности включения и частоты срабатывания.

Рабочий ток при различных режимах может быть определен по формуле

,

где - номинальный ток контактора;

ПВ – относительная продолжительность включений;

n – число включений в час.

Допустимое число включений в зависимости от характера нагрузки для КПВ 600 доходит до 1200 в час; КПВ 600 выполняются на номинальные токи 100, 160, 250 и 630 А.

Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. На рис. 12.2 показан контактор переменного тока типа КТ-6000. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3. Подвижный контакт 1 (на общем виде три подвижных контакта 1) и якорь 4 привода электромагнита связаны между собой валом 6. Отключение контактора происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.

Контактная пружина 2 имеет предварительное нажатие на (30-50)% меньше конечного контактного нажатия. Все детали укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 6, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, магнитопровода 9, полюсных пластин 10 и дугогасительной камеры 11. Обмотка 8 включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 и подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются к внешней электрической цепи выводами 13 и 14. Подвижный контакт 1 соединяется с выводом 13 при помощи гибкой связи 15. Блок вспомогательных контактов 16 приводится в действие валом 6.

Рис.12.2. Контактор переменного тока

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки.

Допустимое число включений достигает 1200 в час, коммутируемый ток – до 1000 А, номинальное напряжение – 380 и 660 В.

В контакторах серий КТ64, КТП64, КТ65, КТП65, предназначенных для коммутации силовых цепей переменного тока, имеется полупроводниковый блок, в котором осуществляется бездуговая коммутация путём шунтирования главных контактов тиристорами на период коммутации, благодаря чему электрическая дуга не возникает.

Отсутствие дуги при отключении контактором силовых цепей повышает надежность работы контакторов, электрическую износостойкость, взрывобезопасность, резко уменьшает потери энергии в контакторе.

Контакторы серии МК предназначены для работы в силовых электрических цепях и цепях управления установок при постоянном напряжении до 440 В и переменном до 660 В, частотой 50 и 60 Гц при токах до 160 А. Контакторы имеют четыре величины: МК 1 (I_ном=40 A), МК 2 (I_ном=63 A), МК 3 (I_ном=100 A) и МК 4 (I_ном=160 A).

Собственное время срабатывания контакторов при включении 0,08 с, при отключении 0,05 с. Втягивающие катушки выполняются только на постоянный ток напряжением 24, 48, 110, 220 В. Контакторы могут работать в продолжительном, прерывисто-продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Допустимая частота срабатывания контакторов – до 1200 циклов в час при ПВ = 40%.

Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты от токовых перегрузок (обычно тепловое реле).

Работа асинхронных двигателей зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способность, надёжность защиты двигателя от перегрузок. В процессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз питающего напряжения и ток статора работающего двигателя резко возрастает, что приводит к выходу из строя обмотки из-за нагрева ее до высокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

Конструктивная схема магнитного пускателя серии ПА приведена на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Конструкция магнитного пускателя

 

Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 2 и подвижными 3 контактами размещена в дугогасительной камере 5. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 4. Подвижные контакты соединены с траверсой 6, которая может поворачиваться относительно точки О₁. На противоположном конце траверсы 6 укреплен якорь 7 электромагнитного привода с магнитопроводом 8 и обмоткой 9. Под магнитопроводом 8 имеется пружина сжатия 10, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое реле 11, которое при срабатывании своими контактами размыкает цепь питания катушки 8, траверса 6 под действием возвратной пружины 12 отходит вправо и происходит отключение главной цепи.

В технических данных указываются номинальный ток пускателя и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях.

Промышленность выпускает магнитные пускатели серии ПМЛ и ПМС на токи до 260 А и напряжение до 660 В.

Наибольшее рабочее напряжение пускателя равно 660 В.

 

Лекция № 13

Предохранители

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и токов КЗ. Основными элементами предохранителя является плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.

К предохранителям предъявляются следующие требования:

· времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта;

· время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны работать с токоограничением;

· при КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечить селективность защиты;

· характеристики предохранителей должны быть стабильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты;

· предохранители должны иметь высокую отключающую способность;

· конструкция предохранителей должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.