Контактори

Найбільш розповсюдженим споживачем електричної енергії є електродвигун. Приблизно 2/3 всієї електроенергії, що виробляється в країні, споживається електродвигунами. Основним комутацiйним апаратом, що здійснює підключення електродвигуна до мережі живлення, є контактор. Електромагнiтний контактор являє собою вимикач, що приводиться в дiю за допомогою електромагнiту. По суті, це потужне електромагнiте реле, контактний вузол якого здатний замикати і розмикати силові кола з струмами в десятки і сотні ампер при напругах в сотні вольт. При таких електричних навантаженнях необхідно прийняти спеціальнi заходи для гасіння дуги. Тому у порівнянні із звичайними електромагнiтними реле електромагнiтнi контактори мають дугогаснi прилади і більш потужні електромагнiт і контактнi вузли. Окрім силових (потужних) контактів в колах управління використовуються блокувальні контакти. Розрізняють контактори постійного і змінного струму. Для автоматичного пуску, зупинки і реверсу електродвигунiв застосовують магнітні пускачi. Вони являють собою комплектнi електричні апарати, що включають в себе електромагнiтнi контактори, кнопки управління, реле захисту і блокування.

Контактори і магнітні пускачi використовуються і для ввімкнення інших потужних споживачів електроенергії: освiтлювальних і нагрiвальних пристроїв, перетворювального і технологічного електричного обладнання.

До цієї ж групи електричних силових апаратів слід віднести автоматичні вимикачі, що також призначенi для під’єднання до мережі живлення потужних електроспоживачiв. Замикання їх контактів проводиться не за допомогою електромагнiту, а вручну. Автоматично вони виконують лише вiдключення навантаження, захищаючи його від перевантаження за струмом. Якщо контактори і магнітні пускачi здатні працювати при частих ввімкненнях i вимиканнях, то автоматичні вимикачі зазвичай застосовують при ввімкненні на тривалий час. В типові схеми електроприводу, зазвичай, входять автоматичний вимикач (який надає живлення і силовим, і керувальним колам) і магнітний пускач (що здійснює безпосередню комутацiю для пуску, зупинки і реверсу електродвигуна).

Побудова і особливості контакторiв. Принцип дії контакторiв такий самий, як і у електромагнiтних реле. Тому і будова їх багато в чому подiбна. Головна відмiннiсть полягає в тому, що контакти контакторiв комутують більші струми. Тому вони виконуються більш масивними, вимагають більших зусиль, між ними при розриванні виникає дуга, яку необхідно загасити..

Основними вузлами контактора є електромагнiтний механізм, головний (силовий) контактний вузол, дугогасна система, блокувальний контактний вузол.

Електромагнiтний механізм здійснює замикання і розмикання контактів. При поданні напруги на втягувальну котушку електромагнiту, якір притягується до осердя, а механічно пов’язані з ним рухомі контакти замикають силове коло і виконують необхідні перемикання в колі управління..

Магнітні системи контакторiв, в залежності від характеру руху якоря і конструкції, поділяються на поворотні і прямохiднi. Магнiтопровiд контактора поворотного типу влаштований аналогічно клапанному реле. Для того, щоб усунути залипання якоря використовують немагнiтнi прокладки. Для замикання силових контактів потрiбнi значно більші зусилля, ніж тi, що розвиваються в реле. Тому електромагнiтний механізм контактора виконується більш потужним та масивним. При спрацьовуваннi контактора відбувається досить значний удар якоря по осердю. Частково цей удар приймає на себе немагнiтна прокладка; крім того, магнітну систему амортизують пружиною, що також зменшує вібрацію контактів.

Магнiтопровiд контактора прямохiдного типу має, зазвичай, Ш‑подiбну форму. В цьому випадку для усунення залипання якоря роблять зазор між середніми стержнями осердя і якоря.

Втягувальна котушка зазвичай забезпечує вмикання і утримання якоря в притягненому стані. Але інколи використовують дві котушки: потужну, що вмикає і менш потужну утримувальну. В цьому випадку контактор у ввiмкненому стані споживає меншу кiлькiсть електроенергії, оскільки котушка вмикання знаходиться під струмом тільки короткий час. Розiмкнення контактів відбувається за рахунок пружини розімкнення при зніманнi напруги з котушки контактора. Втягувальна котушка повинна забезпечувати надійне спрацьовування контактора при зниженні напруги до 0,85 Uном. При нагрiванні котушка повинна витримувати підвищення напруги до 1,05 Uном.

В контакторах з поворотним якорем найбільше розповсюдження отримали лінійні контакти, якi перекочуються. В прямохiдних контакторах застосовуються мостовi контактнi системи. Контактний міст має невелику масу і виконується таким, що сам встановлюється, і це знижує вібрацію контактів. Для запобігання вібрації контактна пружина створює попереднє натискання, рівне приблизно половині кінцевої сили натискання.

У контакторiв для тривалого режиму роботи на поверхню мідних контактів зазвичай напаюється металокерамiчна або срібна пластинка. Контакти інколи можуть виконуватися з мiдi, якщо плівка окису, що утворюється на робочій поверхні контактів, періодично знімається самоочисткою.

Дугогасна система контакторiв постійного струму, зазвичай, виконується у виглядi камери з повздовжніми щілинами, куди дуга витісняється за допомогою магнітної сили. Дугогасна система контакторiв змінного струму, зазвичай, має вигляд камери зі сталевими дугогасними пластинами і подвійним розриванням дуги в кожній фазі.

Блокувальні або допоміжні контакти застосовуються для перемикань в колах управління і сигналізації, тому вони мають таке саме конструктивне виконання, як і контакти реле.

Як правило, вид струму в колi управління, що живить котушку контактора, збігається з видом струму головного кола. Тому контактори постійного струму, які призначені для вмикання двигунів постійного струму, мають електромагнiтний механізм, що живиться постійним струмом. Відповідно контактори змінного струму, які призначені для вмикання двигунів (або іншого навантаження) змінного струму, мають електромагнiтний механізм, що живиться змінним струмом. Бувають і винятки. Відомі, наприклад, випадки, коли котушки контакторiв змінного струму отримують живлення від кола постійного струму.

Будова контактора постійного струму показана на рис. 2.1. Електромагнiтний механізм поворотного типу складається з осердя 1 з котушкою 2, якоря 3 і повертальної пружини 4. Осердя 1 має полюсний наконечник, необхідний для збільшення магнітної провідності робочого зазору електромагнiту.

.image002 image004

Рис. 2.1. Контактор постійного Рис. 2.2. Дугогасна камера з

струму електромагнiтним видуванням

Немагнiтна прокладка 5 служить для передбачення залипання якоря. Силовий контактний вузол складається з нерухомого 6 і рухомого 7 контактів. Контакт 7 шарнірно закрiплений на важелі 8, зв’язаному з якорем 3 і притисненим до нього пружиною 9. Підведення струму до рухомого контакту 7 виконане з гнучкої мідної стрiчки 10. Замикання головних контактів 6 і 7 відбувається з прослизанням і перекочуванням, що забезпечує очистку контактних поверхонь від окисiв і нагару. При спрацьовуваннi електромагнiтного механізму окрім головних контактів перемикаються допоміжні контакти блокувального контактного вузла II. При розімкненнi головних контактів 6 і 7 між ними виникає електрична дуга, струм якої підтримується за рахунок ЕРС самоiндукцiї в обмотках електродвигуна, який вимикається. Для інтенсивного гасіння електричної дуги служить дугогасна камера 12. Вона має дугогасну решітку у вигляді тонких металевих пластин, що розривають дугу на короткі ділянки. Пластини інтенсивно відводять тепло від дуги і гасять його. Однак при великій частоті вмикання контактора пластини не встигають охолонути і ефективність дугогасiння падає.

Для витiснення дуги в сторону дугогасної решітки можна використати електромагнiтну силу, так зване магнітне видування. На рис. 2.2 показана дугогасна камера з вузькою щілиною і магнітним видуванням. Щілинна камера утворена двома стiнками 1, виконаними із iзоляцiйного матеріалу. Система магнітного видування складається з котушки 2, ввімкненої послідовно з головними контактами і розміщеної на осердi 3. Для підведення магнітного поля в зону утворення дуги використовуються феромагнiтнi щоки 4. В результаті взаємодії електричного струму дуги з магнітним полем з’являється сила F, що розтягує дугу і витісняє її в щілинну камеру між стiнками 1. За рахунок посиленого відводу теплоти стiнками камери дуга швидко гасне.

При послідовному вмиканні головних контактів і котушки магнітного видування напрямок сили F залишається постійним при будь-якому напрямку струму в силовому колi, оскільки сила F пропорційна квадрату струму (адже магнітне поле створюється цим самим струмом). Тому магнітне видування можна використати і в контакторах змінного струму.

Контактори змінного струму відрізняються від контакторiв постійного струму передусім тим, що вони, як правило, виконуються триполюсними. Основне призначення контакторiв змінного струму – вмикання трифазних асинхронних електродвигунiв. Тому вони мають три головних (силових) контактних вузли. Всi три головних контактних вузли працюють від загального електромагнiтного приводного механізму клапанного типу, що повертає вал із встановленими на ньому рухомими контактами. З цим самим приводом зв’язані допоміжні контакти. Головні контактнi вузли мають систему дугогасiння з магнітним видуванням і дугогасною щілинною камерою або дугогасною решіткою. В контакторах швидше всього зношуються головні контакти, оскільки вони піддаються інтенсивнiй ерозії (інакше кажучи, контакти вигорають). Для збільшення загального строку служби контакторiв передбачається можливість зміни контактів.

Найбільш складним і важким етапом роботи контактів є процес їх розмикання. Саме в цей момент контакти оплавлюються, між ними виникає дуга. Для полегшення роботи головних контактів при розімкненнi випускаються контактори змінного струму з напівпровідниковим блоком. В цих контакторах паралельно головним контактам замикання вмикають по два тиристори (напівпровідникових діода, що керуються). У ввімкненому положенні струм проходить через головні контакти, оскільки тиристори знаходяться в закритому стані і струм не проводять. При розімкненнi контактів схема управління на короткий час відкриває тиристори, які шунтують коло головних контактів і розвантажують їх від струму, перешкоджаючи виникненню електричної дуги. Такі комбіновані тиристорнi контактори випускаються на струми в сотні ампер. Оскільки тиристори працюють в короткочасному режимі, вони не перегріваються і не потребують радіаторiв охолодження.

image006

Рис. 2.3. Контактор змінного струму

Комутаційна зносостійкість комбінованих контакторiв складає декілька мільйонів циклів, в той час як головні контакти звичайних контакторiв постійного і змінного струму витримують зазвичай
150 – 200 тис. включень.

Для управління електродвигунами змінного струму невеликої потужності застосовують прямохіднi контактори з мостовими контактними вузлами. Завдяки дворазовому розриву кола і полегшеним умовам гасіння дуги змінного струму в цих контакторах не вимагаються спеціальні дугогаснi камери з магнітним видуванням, що істотно зменшує їх габаритні розміри.

Електромагнітний привід контактора змінного струму малої потужності (рис. 2.3) має Ш-подібне осердя і якір 2, які зібрані з пластин електротехнічної сталі. Частина полюсів осердя охоплена короткозамкненим витком, який запобігає вібрації якоря, що викликана зниженням сили електромагнітного тяжіння до нуля при проходженні змінного синусоїдального струму через нуль. Котушка 3 контактора охоплює осердя і якір і створює намагнiчувальну силу в магнітній системі контактора. На якорі 2 закріплені рухомі контакти 4 мостового типу, що підвищує надійність вiдключення за рахунок дворазового розмикання. В пластмасовому корпусі встановлені нерухомі контакти 5 і 6. Пружина 7 повертає контакти 4 у вихідне положення. В трифазному контакторi  три контактнi пари, які вiдокремленi одна від одної пластмасовими перемичками 8. Головні контакти мають металокерамiчнi накладки і захищені кришкою. Допоміжні контакти на рис. 2.3 не показані.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні механізми та виконавчі пристрої автоматики”

Оставьте комментарий к статье