Электромагнитные системы: физические явления, происходящие в электрических аппаратах

Электромагнитные контакторы переменного тока

Назначение контакторов.

Классификация контакторов.

Область применения контакторов.

Узлы контактора и принцип его действия; физические явления, происходящие в электрическом аппарате.

Параметры контакторов.

Контактная система.

Электромагнитные системы: физические явления, происходящие в электрических аппаратах.

Конструкция контакторов переменного тока.

Выбор, применение и эксплуатация контакторов.

Назначение контакторов

Контакторы - это ЭА дистанционного действия, предназначенные для частых, включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется чаще всего под воздействием электромагнитного привода. Условные графические обозначения:

обмотка (катушка) (ГОСТ 2.756-76)

Контакты: а) замыкающий (ГОСТ 2.755-74) б) размыкающий

Буквенные коды элементов контактора (ГОСТ . -первая буква кода (обязательно) - К. Двухбуквенный код -КМ (контактор, магнитный пускатель).

Классификация контакторов

В зависимости от рода привода контакторной системы различают контакторы электромагнитные, пневматические и гидравлические. Пневматические и гидравлические контакторы, где открытие или закрытие прохождения воздуха осуществляется электромагнитом или каким-либо другим дистанционных способом здесь не рассматривается.

Контакторы различаются по роду тока: постоянного, переменного (частотой 50 и 60 Гц) , а также переменного тока повышенной частоты (до 10 кГц) . Они могут выполняться с управлением на постоянном или переменном тою частотой 50 и 60 Гц независимо от рода главной цепи.

Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, 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.

По наибольшей частоте включений в час и повторно-кратковременном режиме работы контакторы делятся на классы 0; 3; 1,3; 10; 30, что соответствует частоте 30, 120, 300, 1200, 3600 включений в час. Нормированная механическая износостойкость достигает 30 млн. циклов, коммутационная износостойкость должна быть не менее 0,1 механической. Контакторы в основном выполняются по 10-му классу и на соответствующую механическую износостойкость .

Область применения контакторов

Электромагнитные контакторы получили широкое распространение, они являются основными коммутирующими аппаратами схем автоматизированного электропривода.

Изготовляются контакторы главным образом на токи дс 630 А, напряжением 220, 440 В постоянного тока и 380, 660 В частотой 50 и 60 Гц переменного тока, частотой включений 600, 1200 включений в час (10-ый класс) и соответствующей механической износостойкостью (10 - 15 и .1 - 5 млн. циклов).

Узлы контактора и принцип его действия; физические явления,

Происходящие в электрическом аппарате

Контактор (рис. 3.1) имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов.

Рис. 3.1. Прямоходовой контактор

Главные контакты осуществляют размыкание силовой цепи.

Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической ду­ги, возникающей при размыкании главных контактов.

Электромагнитная система обеспечивает дистанционное управление контактором, т.е. включение и отключение.

При подаче напряжения на обмотку электромагнита контактора его якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем электромагнита, замыкает или размыкает главную цепь.

Вспомогательные контакты производят переключения в цепях управления контактора, блокировки и сигнализации. Они рассчитываются на продолжительное проведение тока не более 20 А и отключение тока не более 5 А.

На рис. (рис. 3.1) изображена конструктивная схема контактора прямоходового типа. При подаче напряжения на обмотку 6 электромагнитного привода возникает магнитный поток Ф, который развивает электромагнитную силу и притягивает к полюсам 5 верхний якорь 4. Вместе с ним переместится вниз контактный элемент 2, мостиковые контакты 2 и 3 замкнут цепь тока I₀. Контактная пружина обеспечит необходимую силу нажатия Р_к в замкнутых контактах. Для отключения аппарата снимается напряжение с обмотки 6. Тогда исчезнет электромагнитная сила привода и силой Р_п отключающей пружины подвижная система переместится вверх, а цепь ток I₀ будет разорвана контактами 2 и 3. Возникающие при отключении тока электрические дуги между контактами 2 и 3 гасятся в дугогасительном устройстве 1.

Параметры контакторов

Основными техническими параметрами контакторов являются: I_НОМ главных контактов, предельный отключаемый ток, U_НОМ коммутируемой цепи, механическая и коммутацион­ная износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения t_B и отключения t₀.

I_НОМ контактора - это ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течении 8 часов без коммутаций и без превышения допустимой температуры различных частей контактора.

Номинальный рабочий ток контактора I_НОМ.Р. - это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения. Так, например, I_НОМ.Р. контактора для коммутации асинхронных двигателей с к.з. ротором выбирается из условия включения шестикратного пуско­ого тока двигателя.

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

Способность контактора обеспечить работу при большем числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость. Механическая износостойкость определяется числом циклов включений - отключение 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.

Коммутационную износостойкость определяется числом включений и отключений цепи с током, после которого требуется замена контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость

(2 - 3)10⁶ операций.

Собственное время включения (t_B) состоит из времени нарастания потока в электромагните контактора до значения потока трогания и времени движения якоря. Для контакторов постоянного тока с I_НОМ=100 A, t_B = 0,14 с; для контакторов с I_НОМ = 630 A, t_B = 0,37 с.

Собственное время отключения контактора t0 - время с момента обесточивания электромагнита контактора до момента размыкания его контактов. В контакторах постоянного тока с IНОМ = 100 A, tО = 0,07 с, в контакторах с IНОМ = 630 A, tО = 0, 33 с.

Контактная система

Контактная система. Выпускаются на I_НОМ от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. Контакторы имеют вспомогательные контакты, которые приводятся в действие тем же электромагнитом, что и главные контакты.

Электромагнитные системы: физические явления, происходящие в электрических аппаратах

а) Электромагнитные системы. Для уменьшения потерь от вихревых токов системы выполняются шихтованными, т.е. набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин. Для устранения вибрации якоря система снабжена К.З. витком. Катушки низкоомные, с малым числом витков. Электромагнитная система независимо от типа состоит из сердечника, якоря, К.З. витка, катушки и крепежных деталей.

б) Дугогасительные системы. Для контакторов с однофазным разрывом на фазу на U = 380 В и частоту до 600 вкл/ч применяется магнитное гашение в камерах с широкими щелями. Для контакторов тяжелого режима работы 1200 вкл/ч и более на U = 660 В широкое распространение получило электромагнитное гашение в камерах с узкими щелями, а так же комбинированных камерах - с узкими зигзагообразными и другими щелями в сочетании с пламегасительными решетками, где также исключается выброс дуги и ее пламени за пределы камеры.

Особо следует отметить применение для контакторов переменного тока бездуговой коммутации, что во много раз повышает износостойкость контактов.

Так, в контакторах с бездуговой коммутацией (шунтирование контактов тиристорами) в режимах коммутации, соответствующих категориям применения АС-3 и АС-4, достигается коммутационная износостойкость контактов не менее 5 млн. циклов, в то время как у контакторов с электромагнитным гашением она составляет 0,5 млн. циклов.