|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 20 21 22 23 24 25 26 ... 30 ческим замыканием и размыканием тока, а также для переключения полюсов многоскоростных асинхронных двигателей малой мощности. Универсальные переключатели состоят из набора секций 1, собранных в одан (рис. 18-2, а) или два (рис. 18-2, б) пакета, через внутренние отверстия которых проходят центральные валики 2. Валики связаны с рукояткой 3 либо непосредственно, либо через шестерни б и промежуточный валик 5. Переключатели различных типов или серий отличаются друг от друга числом секций, диаграммой замыканий контактов, числом фиксированных положений и углом поворота рукоятки. Например, универсальные переключатели серии УП-5000 изготовляются с числом секций от 2 до 16 однопакетными и с числом секций от 20 до 24 двухпакетными при числе положений рукоятки от 2 до 9 и с разнооб- У77777\г С У77Ш
2 3 4 Рис. 18-3. Схема путевого выключателя с применением МК разнейшими (исчисляемыми сотнями) диаграммами замыканий. Переключатели могут выполняться в открытом (рис. 18-2, а) и закрытом (рис. 18-2,6) исполнении. Кожух имеет ocHoeaffe j\jK КрЫшку 4. Секция пакета (рис. 18-2, в) состоит из пластмассовой перегородки 1, на которой укреплены неподвижная контактная скоба 2 с серебряными напайками 4, два подвижных контакта 5 с серебряными напайками 6, две скобы 7 для привода подвижных контактов, зажимы 8 для присоединения внешних проводов и кулачков%(е шайбы 9, насаженные ш центральный валик 10. Кулачковые шайбы осуществляют замыкание и размыкание контактов при повороте валика. Винт 3 служит для параллельного соединения контактов нескольких секций. Контакты универсальных переключателей допускают длительную нагрузку до 20 А. Отключающая способность в зависимости от числа разрывов, напряжения сети и индуктивности нагрузки составляет от 1 до 120 А переменного тока и от 0,1 до 20 А постоянного тока. Механическая износостойкость не менее 500000 переключений Командоконтроллеры применяются для производства переключений в цепях управления сложных схем автоматизированного электропривода при большой частоте переключений и когда требуется строгое чередование в последовательности действия отдельных механизмов. Они предназначены для работы в цепях до 440 В постоянного и 500 В переменного тока. Большей частью это аппараты ручного или ножного управления. Командоконтроллеры могут иметь и двигательный электропривод, тогда их иногда называют программным реле. Командоконтроллер состоит из ряда контактных элементов и соответствующих конструктивных деталей, замыкающих или размыкающих контактные элементы в зависимости от угла поворота вала. По конструктивному исполнению различают плоские, барабанные и кулачковые командоконтроллеры. Устройство их аналогично устройству рассмотренных выше силовых контроллеров. Плоские командоконтроллеры имеют более простую конструкцию и меньшие размеры, но и меньшую разрывную способность контактов и допускают меньшую частоту переключений в час по сравнению с кулачковыми и барабанными. Наибольшее применение находят нерегулируемые и регулируемые кулачковые командоконтроллеры. Допустимый длительный ток контактов командоконтроллеров составляет 10-15 А, ток включения 50-75 А, отключаемый постоянный ток при индуктивной нагрузке 0,5-2,5 А соответственно при напряжении 440-110 В, отключаемый переменный ток 10 А при напряжении до 500 В Конструкции командокоитроллеров разнообразны. Они отличаются числом шайб, числом положений, приводом (с фиксацией и без фиксации, с самовозвратом, односторонний, двусторонний и т. д.). Нерегулируемые командокоитроллеры выполняются с чиялом ш^б до 6-7 (12-14 цепей), регулируемые с двигательным приводом - с числом шайб до 12 (24 цепи). С целью повышения износостойкости подшипники скольжения контактных элементов выполняются из броизографитовой металлокерамики, а на валах применяются подшипники качения. Применение бронзографитовых подшипников исключает сухое трение, так как подшипники при сборке аппаратов пропитываются в веретенном масле и смазки больше ие требуют Путевые н конечные выключатели осуществляют переключения в цепях управления в зависимости от пути, проходимого управляемым механизмом (путевые выключатели), или от положения управляемого или защищаемого механизма (конечные выключатели). Конечные выключатели, например, применяются для ограничения хода механизмов в подъемно-транспортных устройствах, ограничения хода суппортов в металлорежущих станках и многих других механизмах, а также для запуска и остановки электродвигателей в зависимости от пути, проходимого обрабатываемым изделием (например, пуск, остановка и реверс рольганга в зависимости от положения слитка). Разработка и внедрение автоматических линий требуют многообразия конструкций путевых и конечных выключателей. Устройство, осуществляющее размыкание или замыкание контактов в путевых и конечных выключателях, должно удовлетворять различным кинематическим схемам и конструкциям рабочих машин. Соответственно этому устройству различают нажимные (кнопочные), рычажные, шпиндельные и вращающиеся выключатели. В нажимных выключателях переключение контактов осуществляется нажатием упора механизма на нажимное устройство. В рычажных выключателях воздействие механизма передается на контакт через рычаг, а в шпиндельных - перемещением гайки по винту, связанному через передачи с валом механизма. Вращающиеся путевые и конечные выключатели применяются в тех случаях, когда рабочий орган, в зависимости от которого выключатель должен действовать, имеет вращательное движение. Переключение контактов в этих выключателях осуществляется кулачковыми шайбами. Путевые и конечные выключатели могут быть нерегулируемые и регулируемые. Коммутационная способность определяется конструкцией контактной системы. Общими недостатками контактных путевых и конечных выключателей являются механическое воздействие механизма на выключатель, наличие кинематических схем передачи воздействия механизма на контактную систему. Это обусловливает относительно низкую износостойкость, сложность настройки и недостаточную точность работы выключателей. Широкие возможности для устранения указанных недостатков открывают магнитоуправляемые контакты (МК) благодаря отсутствию каких-либо механических передач. Это иллюстрируется схемой путевого выключателя повышенной точности, приведенной на рис. 18-3 [26]. Постоянный магнит 1 (или электромагнит), связанный с механизмом (стрелками показано направление его перемещения), приводит к срабатыванию магнитоуправляемого контакта 2 в зависимости от положения механизма. Полюсные башмаки 5 и 4 служат для повышения точности координат механизма при срабатывании МК. МК, например, позволяют выполнять путевые выключатели (переключатели), указывающие направление перемещения и скорость, подающие командные импульсы в счетчики числа изделий, проходящих по конвейеру, в системы программного управления и т. п. ГЛАВА 19 Контакторы электромагнитные 19-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Контакторы - это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. В зависимости от рода привода контактной системы различают контакторы электромагнитные, пневматические и гидравлические. Пневматические и гидравлические контакторы, где открывание и закрывание воздуха или жидкости осуществляются электромагнитом или каким-либо другим дистанционным способом, здесь не рассматриваются. Общие описания контактных систем, дугогасительных устройств, кинематики механизмов и других деталей, которые приведены ниже применительно к электромагнитным контакторам, справедливы также и для этих контакторов. Электромагнитные контакторы получили широкое распространение и являются ocHOBHbiNta силовыми аппаратами современных схем автоматизированного электропривода. Они строятся для работы в сетях: 1) постоянного тока - контакторы постоянного тока силовые и ускорения; 2) переменного тока промышленной частоты (50 - 60 Гц) - контакторы переменного тока; 3) переменного тока повышенной частоты (до 10 кГц) - контакторы переменного тока на повышенную частоту. Магнитная система (привод) контактора может по роду тока отличаться от сети (главных контактов). Например, она может быть постоянного тока у контакторов переменного тока, переменного тока промышленной частоты или постоянного тока у контакторов на повышенную частоту. В зависимости от условий работы в силовых цепях ГОСТ 11206-77Е регламентирует четыре категории применения (Aj, Aj, A3, А4) контакторов переменного тока и три категории применения (Д1, Д2, Дз) контакторов постоянного тока. Категориям Ai и Д1 соответствуют режимы работы контактора в цепях с неиндуктивной и слабоиндуктивной нагрузкой (со5ф>0,95, постоянная времени То < 1 мс). Коммутация таких цепей осуществляется относительно легко. Категории А2, A3 и Д2 соответствуют режимам управления электродвигателями с отключением последних при полной частоте вращения. Пуск электродвигателей (при пусковом токе до 2,5 /ном У двигателей постоянного тока, до 6/ ом у двигателей переменного тока) и отключение их при номинальных нагрузках (/ = / ом) и частоте вращения являются нормальным режимом работы контактора. У двигателя, вращающегося с номинальной или близкой к ней частотой, противо-ЭДС Е составляет 90-95% от напряже- Таблица 19-1
ния сети и. Восстанавливающееся напряжение на контактах контактора равно и - Е, т. е. составляет около 10%, а при перегрузках - около 20% номинального. Даже при больших перегрузках и при большой частоте включений в час отключение электродвигателя, вращающегося с номинальной частотой, не вызывает осложнений в работе контактора. Для указанных режимов принимается cos ф = 0,35 (ток переменнйй), Т, = 10 мс (ток постоянный). Многие электроприводы, в частности металлургические, подъемно-транспортные и т. п., характеризуются большой частотой включений (до 1200 включений в час), реверсированием и торможением противовключением, наличием толчковых режимов и режима работа на упор . В последних режимах электродвигатель либо неподвижен, либо успевает только тронуться с места. Контактору приходится отключать пусковые токи при противо-ЭДС, или равной, или близкой нулю. Восстанавливающееся напряжение равно номинальному. Такие режимы работы, при которых контактору приходится включать и отключать пусковые токи (6/ ом> со8ф =0,35; 2,5/ ом = Ю мс) при номинальном напряжении, считаются тяжелыми и соответствуют категориям применения А^, Дз. В реяшмах редких коммутаций (аварийных режимах) для контакторов регламентируются токи включения 10/ , токи отключения 8/ , cos ф = 0,35 НОМ ном (переменный ток), 10/ ом, = 10 мс (постоянный ток). По частоте включений и механической износостойкости контакторы подразделяются на четыре класса (табл. 19-1). Общие требования к контакторам следующие: 1) высокая включающая и отключающая способность - не ниже 10 / ом. а в отдельных случаях до 20/ ом; 2) длительная работа при большой частоте отключений; 3) высокая коммутационная износостойкость - до 3 млн. циклов с учетом отключения пусковых токов; 4) высокая механическая износостойкость - до 10-20 млн. циклов; 5) технологичность конструкции, малая масса и габариты; 6) высокая надежность в эксплуатации. Изготовляются контакторы главным образом на токи до 630 А (отдельные серии на токи до 3000 А), на напряжения 220, 440, 650, 750 В постоянного тока, 380, 500 и 660 В переменного тока промьппленной частоты и до 1500 В переменного тока повышенной частоты. Характерной является частота включений 600 и 1200-1500 включений в час. Некоторые серии контакторов допускают до 3000 включений в час. Контакторы состоят из системы главных контактов, дугогасительной, электромагнитной систем и вспомогательных контактов. Й контакторах ускорения с выдержкой времени имеется еще устройство для создания этой выдержки. Главные контакты осуществляют замыкание и размыкание силовой цепи. Они должны быть рассчитаны на длительное проведение номинального тока и на производство большого числа включений и отключений при большой частоте. При небольшой частоте работы номинальный ток главных контактов определяется в основном из условий нагрева при продолжительном или прерывисто-продолжительном режимах работы. При большой частоте работы номинальный ток определяется еще и из условий дополнительного нагрева контактов от возникающей при отключениях дуги. В зависимости от нормального положения главных контактов различают контакторы с замыкающими, размыкающими и смешанными контактами. Нормальным считают положение контактов, когда втягивающая катушка контактора не возбуждена и освобождены все имеющиеся механические защелки. Главные контакты могут выполняться рычажного или мостикового типа. Рычажные контакты предполагают поворотную подвижную систему, мостиковые - прямоходовую. Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической дуги, возникающей при размыкании главных контактов. Способы гашения дуги и конструкции дугогасительных систем определяются родом тока главной цепи и режимом работы контактора. Электромагнитная система обеспечивает дистанционное управление контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция системы определяется родом тока цепи управления контактора и его кинематической схемой. Электромагнитная система может рассчитываться на включение якоря и удержание его в замкнутом положении или только на включение якоря. Удержание же его в замкнутом положении в последнем случае осуществляется защелкой. В первом случае отключение контактора происходит при обесточивании катушки под действием отключающей пружины, или собственного веса подвижной системы, или того и другого. Во всех случаях на первом этапе отключения участвуют и контактные пружины. В зависимости от схемы включения и значения удерживающей силы электромагнита система может осуществлять минимальную или нулевую защиту. Под минимальной защитой понимают автоматическое отключение контактора при снижении напряжения в цепи катушки ниже определенного уровня, под нулевой - автоматическое отключение контактора при напряжении, близком к нулю (обычно [/откл < < 10% С^ном). в контакторах с защелкой, кроме электромагнитной системы включения и подведения подвижной системы под защелку, имеется вторая электромагнитная система, осуществляющая отключение контактора, т. е. освобождение подвижной системы из-под защелки. Так как электромагнитные системы работают здесь очень кратковременно, они могут выполняться малых размеров с большими перегрузками по току. В контакторах ускорения с выдержкой времени электромагнитная система обеспечивает, кроме того, необходимую выдержку времени перед замыканием контактов. 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. Контакты выполняются как замыкающими, так и размыкающими, главным образом мостикового типа, но могут быть и рычажного типа. 19-2. КОНТАКТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Контакторы постоянного тока строятся, как правило, однополюсными, но на токи до 40 А, а в отдельных сериях на токи до 100-160 А выполняются и многополюсными с различными комбинациями главных контактов. Главные контакты в большинстве конструкций - рычажного типа. Вращение контакта выполняется на призме (рис. 19-1), токоподвод осуществляется Рис. 19-1. Примеры крепления подвижного контакта - вращение призме гибкой связью, выполненной либо из переплетенных тонких медных проволок, либо набранной из медных пшнок толпщной 0,1 мм. Характерным для контакторов постоянного тока является расположение контактов на плече, большем, чем плечо якЬря магнитной системы. Зазор контактов составляет 8 - 20 мм. Ход магнитной системы, соответствуюищй этому зазору, 3 - 8 мм. На большие токи главные контакты во многих сериях выполняются двухступенчатыми и состоят из основных и дугогасительных контактов. В последние годы в отдельных сериях контакторов, в частности для судов, находят применение прямоходовые электромагнитные системы и мостиковые контактные системы. Дугогасительные системы устроены на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем в дугогасительных камерах. Магнитное поле гашения в подавляющем большинстве конструкций возбуждается последовательной дугогасительной катушкой. Большее распространение получают камеры с узкими щелями и дугогасительные устройства, ограничивающие размеры дуги объемом камеры. Схемы распространенных конструкций дугогасительных устройств контакторов постоянного тока приведены на рис. 19-2. Характерным является стремление повысить их отключающую способность и ограничить размеры дуги и ее пламени. В камерах на рис. 19-2, а, 6, в, имеющих широкие щели, не применено никаких дополнительных мер к ограничению размеров дуги и ее пламени. В камере на рис. 19-2, г для этого служат поперечные перегородки 8, которые делят щель камеры на ряд участков. Двигаясь под действием магнитного поля, дуга должна огибать эти перегородки и образовывать петли, что приводит к значительному удлинению дуги внутри камеры. Соприкосновение дуги с перегородками вызывает усиленную ее деионизащю. Отключающая способность камеры повышается. Несколько снижаются размеры дуги и ее пламени при отключении цепей с относительно небольшой индуктивностью. При отключении цепей с большими индуктивностями петли дуги, выйдя из камеры, перемыкаются и образуют общую петлю. Ограничения размеров дуги и ее пламени за пределами камеры в этом случае не достигается. Воздушные мешки 9 в устройствах, изображенных на рис. 19-2, дне, предназначены для ускорения движения дуги. Магнитное дутье здесь сосредоточено на ограниченном участке камеры. Опорные точки дуги очень быстро загоняются в узкое пространство - воздушные мешки . Высокая температура дуги должна вызвать разогревание находящегося в мешке воздуха и повышение давления в нем. Разогретые газы, выбрасываясь из мешка , обдувают дугу и заставляют ее двигаться с большой скоростью, способствуя ее гашению. Эффективность этого дутья, однако, резко падает, как только дуга выходит за пределы камеры. Здесь дуга практически растягивается только за счет электродинамических сил контура тока. Размеры дуги и ее пламени за пределами камеры очень велики, время гашения большое. Медленное гашение дуги после выхода ее из тсамеры приводит к небольшим перенапряжениям в момент погасания дуги, что является достоинством системы. Дугогасительная решетка из V-образных пластин (рис. 19-2, ж) в дополнение к магнитному дутью повышает отключающую способность. Возникаю- щие в каждом из контуров дополнительные электродинамические силы ускоряют движение дуги. Устройство решетки, однако, довольно сложное. Камеры с узкими щелями, прямыми и зигзагообразными (рис. 19-2, з), существенно повышают отключающую способность и ограничивают размеры дуги и ее пламени за пределами камер. Однако полного гашения электрической дуги в объеме камеры и здесь не достигается. Система дугогашения, в которой впервые практически осуществлено гашение дуги постоянного тока в объеме камеры, приведена на рис. 19-2, и. Камера имеет узкую зигзагообразную щель, впереди которой установлена пламегасительная решетка. Крышка решетки имеет отверстия для выхлопа деионизи-рованных газов. Контактная система здесь мостикового типа (но может быть любой другой). Задняя стенка камеры закрытая. Высокая эффективность узкой щели позволяет применить гашение только на одном разрыве. Система обеспечивает высокую отключающую способность, дуга и ее пламя за пределы камеры не выбрасываются. Система допускает высокую частоту отключений (см. гл. 6). Все более хпирокое внедрение таких устройств характерно для современного аппаратостроения. Электромагнитная система наиболее широко применяется клапанного типа (см. рис. 8-1, а) с вращением якоря на призме. Системы состоят из следующих основных деталей: скобы /, сердечника 4 с полюсным наконечником, якоря 2, втягивающей катушки 5. Вращение на призме обеспечивает самоустановку якоря и существенно более высокую износостойкость системы по сравнению с вращением на оси. Наряду с клапанными системами в условиях серийного производства находят применение и единые для постоянного и переменного тока магнитные системы. Применение таких систем предполагает наличие добавочного сопротивления в цепи катушки (рис. 19-3, а). При включении катушка работает в форсированном режиме, сопротивление вводится в конце хода магнитной системы, ограничивая ток в катушке. Достоинствами системы являются ее малые размеры и быстродействие, недостатками - дополнительные элементы цепи катушки (резистор и вспомогательный контакт) и потери мощности в добавочном сопротивлении, которые составляют 200 - 400% мощности, потребляемой катушкой. Последний недостаток может быть устранен применением двухсекционных катушек, включаемых по схемам рис. 19-3, бив, где в первой схеме МДС включения создается включающей секцией В, удерживающая МДС - обеими секциями 5 и У, а во второй схеме МДС включения создается обеими секциями, удерживающая МДС - удерживающей секцией У. При одних и тех же удерживающих МДС катушки по схемам рис. 19-3, б и в потребляют в 3 - 5 раз меньшую мощность, чем включенные по схеме рис. 19-3, а. Это обстоятельство весьма существенно для аппаратов, встраиваемых в закрытые комплектные устройства. При равных размерах катушки степень форсировки в схемах рис. 19-3, бив выше, чем в схеме рис. 19-3, а. Таким образом, максимально допустимая частота работы для первых меньше. При этом выполнение катушек, включаемых по схемам рис. 19-3, б и в, на частоту включений до 1200 в час не представляет особых трудностей. Конструктивная компоновка контактора должна обеспечивать: получение уравновешенной подвижной системы без дополнительных противовесов, замену катушки без разборки аппарата, хороший доступ к контактным соединениям, контактам для их обслуживания и замену контактов без отключения монтажных проводов, высокую износостойкость опор якоря.  Рис. 19-2. Дугогасительные устройства контакторов постоянного тока с последовательной дугогасительной катушкой: а - камера открытая; б - камера с широкой щелью; в - камера с продольными перегородками; г - камера с поперечными перегородками; д - камера с воздушным мешком ; е - камера с двумя воздушными мешками ; ж - камера с дугогасительной решеткой; з - камера с узкой зигзагообразной щелью; Расположение сердечника магнитной системы относительно плоскости установки контактора в значительной степени определяет пространственную компоновку контактора. До пятидесятых годов все контакторы постоянного тока собирались на изоляционных плитах и регулировались непосредственно на панелях комплектных устройств. Для этого требовались рабочие высокой квалификации. Существенно затруднялась организация массового конвейерного производства контакторов. В современном аппаратосгроении развита тенденция к созданию блочных конструкций. В некоторых конструкциях (см. рис. 19-4, 19-5) деталью, на которой собирается и регулируется контактор, является скоба магнитопровода. В других конструкциях контактор собирается на горизонтальных (см. рис.  и - камера с узкой зигзагообразной щелью и пламегасительной решеткой i - магнитопровод дугогашения; 2 - стенка камеры; 5 - рога дугогасительные; 4 - контакты; 5 - катушка дугогашения; б - щель камеры; 7 перегородки продольные; 8 - перегородки поперечные; 9 - воздушный мешок ; 10 - пластины дугогасительной решетки; 11 -пламегасительная решетка; 12 - пластины пламегасительной решетки 19-13, 19-17) ИЛИ вфтикальных изолированных металлических рейках, а также на стальных и пластмассовых основаниях (см. рис. 19-14, 19-15, 19-19). Собранный и полностью отрегулированный контактор может устанавливаться Рис. 19-3. Схемы включения катушек с форсировкой  Рис. 19-4. Контактор серии КПВ-600 1 - магнитная система, 2 - скоба магнитопровода, 3 - контактная система, 4 - дугогасительная система на изоляционную панель или металлические рейки в зависимости от общей компоновки комплектного устройства. Конструкции контакторов постоянного тока. Конструкции контакторов постоянного тока весьма разнообразны, ниже рассмотрены некоторые из них. Контакторы серии КПВ-600 выпускаются на токи 100, 160, 250 и 630 А и напряжение до 600 В однополюсные, с замыкающим или размыкающим главным контактом. Контакторы (рис. 19-4) имеют моноблочную конструкцию, собираются и регулируются на скобе магнитопровода. Предназначаются для тяжелых режимов работы - до 1200 включений в час. Механическая износостойкость 20 млн. циклов. Контакторы серии КМ-2000 предназначены для нормальных условий работы. Они выпускаются на токи до 300 А постоянного тока и до 600 А переменного тока, одно- и многополюсные, с различными главными контактами. Магнитная система шихтованная прямоходовая, общая для контакторов постоянного и переменного тока. На постоянном токе катушка двухсекционная по схеме рис. 19-3,6. Контактная система мостикового типа, гашение дуги происходит в закрытой комбинированной камере, сборка и регулировка производятся на стальных основаниях. Контакторы обладают высокой коммутационной способностью и достаточной механической и электрической износостойкостью. Контакторы зарубежных фирм На рис 19-5 приведен общий вид контактора серии М фирмы Вестингауз Серия охватывает диапазон токов от 25 до 2500 А  Рис. 19-5. Контакторы зарубежных фирм 1 ... 20 21 22 23 24 25 26 ... 30 |