Главная » Книги и журналы

1 ... 21 22 23 24 25 26 27 ... 30

при рабочем напряжении до 550 В. Контакторы предназначены для тяжелых условий работы, на 25 и 50 А выпускаются одно- и двухполюсными, на большие токи - однополюсными-. Отключающая способность до 20/ном- Выброс дуги за пределы камер большой. Фирма рекламирует для токов до 300 А механическую износостойкость свыше 40 млн. циклов, коммутационную - свыше 5 млн. циклов. Конструкция моноблочная, со сборкой на скобе магнитопровода.

19-3. КОНТАКТОРЫ УСКОРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пуск электродвигателей постоянного тока от сети может осуществляться в функции тока, противо-ЭДС и независимой выдержки времени. Аппараты, осуществляющие закорачивание ступеней пускового резистора в функции выб-

8 rftl

гг 13 15 12

Рис. 19-6. Однокатушечный контактор ускорения

равного параметра, называются ко такторами ускорения. В настоящее время в основном применяется пуск в функции времени. Схему можно осуществлять при помощи реле времени и контактора. Для сокращения габаритов, массы и числа аппаратов в схеме оба эти аппарата были совмещены в одной конструкции - контакторе ускорения с двумя электромагнитными системами. Одна система (удерживающая) осуществляла выдержку времени, другая (включающая) - замыкание главных контактов. Ввиду ограниченности применения электроприводов постоянного тока такие контакторы ускорения практически сейчас не выпускаются.

Следует отметить однокатущечный контактор ускорения (рис. 19-6), представляющий собой реле времени с силовым размыкающим контактом. Строятся такие контакторы ускорения на токи до 300 А, с выдержкой времени на замыкание до 3 с.

Устройство однокатушечного контактора показано на рис. 19-6. Электромагнитная система клапанного типа состоит из сердечника 13, имеющего U-образную форму, якоря / и втягивающей катушки 12. Сердечник залит в силуминовое основание , служащее одновременно демпфером для получения выдержки времени. Катушка намотана на пластмассовый каркас, в который может быть впрессована медная гильза 75, служащая дополнительным демпфером. Подвижная система фиксируется в отключен-

ном положении отключающей пружиной 2 {оиа же и регулировочная) и двумя перекидными пружинами 5. Мостиковый подвижный контакт 8 с обоймой и контактной пружиной 7 связан с якорем 1 при помощи скобы 4, тяги 14 и призматических шайб 3. Токоподвод 9 укреплен иа изолирующей колодке 10. Контакторы имеют два вспомогательных контакта б.

Регулировка выдержки времени осуществляется немагнитными прокладками 16 разной толщины, которые укрепляются на якоре 1, а также изменением натяжения регулировочной пружины 2.

Для аппаратов подобной конструкщ!и предел выдержки времени определяется в основном отключающим усилием (кривая Р4 - суммарная механическая характеристика при отсутствии перекидных пружин иа рис. 19-7) и необходимым контактным нажатием. Поэтому такие аппараты строились только с контактами на малые токн - электромагнитные реле времени. В рассматриваемой коиструкщ!и введены спещ1альные перекидные пружины 5. В отключенном положении якоря (контакты замкнуты) эти пружины созда-

Рис. 19-7. Механическая характеристика и схема сил, действующих на якорь одно-

катушечного контактора ускорения Pj - усилие отключающей пружины; - усилие контактной пружины; Р3 - усилие перекидных пружин; Pi - суммарная механическая характеристика при отсутствии перекидных пружин; Pi - суммарная механическая характеристика при наличии перекидных пружин

ют усилие Рз, направленное на создание дополнительного контактного нажатия. Во включенном положении якоря (контакты разомкнуты) они создают усилие, направленное против усилия пружины главного контакта и усилия Pi отключающей пружины, снижая отрывное усилие на якоре (кривая Р5 - суммарная механическая характеристика при наличии перекидных пружин). Такое перераспределение сил, действующих на якорь, позволяет при малых габаритах и одной электромагнитной системе получить необходимое для включения и длительного проведения больших токов контактное нажатие и требуемую высокую выдержку времени.

19-4. КОНТАКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПЮМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Контакторы переменного тока промышленной частоты строятся, как правило, трехполюсными с замыкающими главными контактами.

Электромагнитные системы выполняются шихтованными, т. е. набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин толщиной 0,35; 0,5; 1 мм. Катушки низкоомные, с малым числом витков. Основную часть сопротивления катушки составляет ее индуктивное сопротивление, зависящее от величины зазора. Ввиду этого ток в катушке при разомкнутой магнитной системе (пусковой ток) в 5 -10 раз превышает ток при замкнутой магнитной системе (рабочий ток). Применяются магнитные системы как поворотного (Е-образные, П-образные, клапанные и др.), так и прямоходового (Ш-образные, Т-образные, соленоид-

ные) типа, первые - в контакторах тяжелого режима работы, вторые - в контакторах нормального режима работы.

Электромагнитная система независимо от типа состоит из сердечника, якоря, короткозамкнутого витка, катушки и крепежных деталей. Слабым местом в отношении износостойкости является короткозамкнутый витОк. Удары якоря О сердечник вызывают вибрацию консольно выступающих участков витка и поломку его после определенного числа операций. Высокую износостойкость витка обеспечивает такое крепление, при котором отсутствуют незакрепленные консольные участки.

Борьба с расклепыванием полюсов и распушиванием пластин магнитопровода юдется путем применения более толстых пластин (до 1 мм для средних и до 2-3 мм для крайних связующих). Однако это приводит к увеличению потерь и более высокому нагреву системы. Поэтому применение более толстых пластин возможно при условии использования магнитных материалов с малыми потерями.

При жестком креплении магнитной системы кинетическая энергия подвижных частей гасится при ударе якоря о сердечник, что приводит к расклепыванию и износу как якоря, так и сердечника. Удар передается контактам и приводит безг).

Для повышения механической износостойкости магнитную систему амортизируют (рис. 19-8). Амортизируется либо неподвижная часть (рис. 19-8, а), либо подвижная (рис. 19-8, б), либо и та и другая. При амортизированном креплении кинетическая энергия движущихся масс расходуется на перемещение сердечника или якоря и гасится амортизирующими пружинами. Механическая износостойкость системы резко возрастает. Устраняется вторичный дребезг контактов, и повышается их коммутационная износостойкость.

Амортизированное крепление, кроме того, обеспечивает самоустановку частей магнитной системы, их хорошее прилегание во включенном положении и снижение вторичного дребезга.

Кинематические схемы современных контакторов переменного тока характеризуются Широким разнообрйзием.

Поворотйвю схемы применяются преимущественно в контакторах тяжелого режима работы и специальных, например в контакторах со смешанными контактами. Вращение в подшипниках скольжения не обеспечивает высокой механической износостойкости. Для достижения износостойкости 10 млн. циклов и выше осуществляется переход на вращение вал^ контактора на цапфах или призматических подшипниках (см. рис. 19-17). Последнее также облегчает сборку контактора, так как обеспечивает самоуотановку вала.

Широко применяется прямоходовая схема (рис. 19-9, а). В ней исключаются промежуточные звенья и шарнирные соединения от якоря к контактам. Иногда контакты непосредственно связываются с якорем (рис. 19-9, б). Якорь перемещается в направляющих, где трущейся парой является металл - пластмасса.

Рис. 19-8. Схема амортизации магнитной системы

к их дребезгу ( вторичный дре-

Отсутствие каких-либо шарнирных соединений и подшипников позволяет получить высокую механическую износостойкость. Однако за счет ударов в магнитной системе, непосредственно передаваемых контактам, здесь имеет место дополнительный вторичный дребезг контактов, для устранения которого необходимо применять специальные меры. Здесь трудно получить наилучшее соотноление между тяговой и механической характеристиками.

Наряду с прямоходовой весьма широкое распространение получили схемы, в которых передача движения от электромагнита к контактам осуществляется

Рис. 19-9. Характерные кинематические схемы контакторов переменного тока нормального режима работы

через шарнирно-рычажные соединения. Существовавшее мнение, что шарнирные соединения (оси, втулки и т. п.) не обеспечивают достаточной механической износостойкости, практически опровергнуто. Высокая износостойкость (до 10 млн. циклов и выше) шарнирных соединений достигается правильным их расчетом и конструкцией, отсутствием ударов в них, правильным подбором трущейся пары, например применением в качестве трущихся деталей пары металл - пластмасса и т. д.

Передача движения от электромагнита к контактам через рычажную систему позволяет подобрать желаемое соотношение плеч и достигнуть наиболее благоприятного соотношения между механической и тяговой характеристиками. Например, схема рис. 19-9, г, представляющая собой сочетание поворотной магнитной системы с прямоходовой контактной системой, позволяет получить снижение скорости контактов в момент их замыкания и соответствующее повышение нажатия на контакты. Такая кинематика дала возможность применить многоступенчатую контактную систему при четырехкратном разрыве на полюс без существенного увеличения размеров магнитной системы. Движущиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях прямоходовые (рис. 19-9, в) или поворотные (рис. 19-9, й) контактные и магнитные системы приводят к снижению степени взаимного влияния ударов в каждой из систем. Кинематическая схема на рис. 19-9, е

позволяет обеспечить при равной по отношению к схемам на рис. 19-9, а и б магнитной системе более высокое контактное нажатие. Однако в схеме на рис. 19-9, е следует ожидать более сильных ударов, для устранения вредного влияния которых необходимо применять спещ1альные меры.

Контактные системы. При поворотных магнитных системах применяются рычажные контактные системы, при прямоходовых - мостиковые. Таким образом, первые находят более широкое применение в контакторах тяжелого режима работы, вторые - в контакторах нормального режима работы.

Рис. 19-10. Комбинированные дугогасительные устройства контакторов переменного тока 1 - основание камеры; 2 - неподвижные контакты; 3 - моетиковый контакт; 4 - дугогасительная скоба; 5 - крышка, 6 - дугогасительная решетка; 7 - стальной вкладыш; 8 - дугогасительный виток; 9 - направление выталкиваемых из камеры газов, обдувающих дугу, 10 - дугогасительный

канал

Говоря о контактных системах, следует иметь в виду следующее весьма важное обстоятельство. В отличие от контакторов постоянного тока режим включения для контакторов переменного тока более тяжел, чем режим отключения. Пусковые токи (периодическая составляющая) асинхронных короткозамкнутых электродвигателей, для управления которыми предназначены рассматриваемые контакторы, составляют 6 - 8, а иногда и 10-кратный номинальный ток. С учетом апериодической составляющей амплитудное значение пускового тока первого полупериода при нормальных рабочих режимах достигает 14-15-кратного номинального тока. Наличие дребезга контактов при включении приводит в этих условиях к большому износу контактов, часто в несколько раз превосходящему их износ при отключении. Борьба с дребезгом при включении приобретает здесь первостепенное значение.

Дугогасительные системы. В контакторах переменного тока, как и в контакторах постоянного тока, применялось магнитное гашение в камерах с широкими щелями. Во избежание перекрытия между фазами через дугу, выбрасывающуюся далеко за пределы камеры, полюсы приходилось значительно удалять друг от друга. Так, у контактора серии КТ на 150 А расстояние между полюсами составляло 100 мм. Применение дугогасительной решетки (многократный разрыв дуги при переходе тока через нуль) почти полностью исключило выброс дуги

за пределы камеры п| 1 аапряжшви 380 В. Это позволило сократить размеры контактора за счет сближения полюсов. Указажая система гашения и сейчас характерна для контакторов с однократным разрывом на фазу на напряжение 380 В и частоту до 600 включений в час.

Для контакторов тяжелого режима работы с частотой включений в час 1200 и более на напряжение до 660 В широкое распространение получило электромагнитное гашение в камерах с узкими щелями, а также в комбинированных камерах - с узкими, зигзагообразными и другими щелями в сочетании с пламега-сительными решетками, где также исключается выброс дуги и ее пламени за пределы камеры.

Особо следует отметить применение для контакторов переменного тока системы бездуговой коммутации (см. рис. 6-25), что во много раз (до десяти и более) повышает износостойкость контактов. Так, в контакторах серии КТ-6000 с бездуговой коммутацией (шунтирование контактов тиристорами) в режимах нормальных коммутаций, соответствующих категориям применения Аз и А4, достигается коммутационная износостойкость контактов не менее 5 млн. циклов, в то время как у контакторов с электромагнитным гашением она составляет 0,5 млн. циклов. В режимах коммутаций номинальных токов коммутационная износостойкость контактов равна механической износостойкости контакторов и достигает 10-15 млн. циклов.

Для большинства контакторов категорий применения Aj, Аз и A3 характерно использование двукратного разрыва на фазу (мостиковый контакт) в закрытой комбинированной камере (рис. 19-10). Гашение дуги здесь также основано на использовании околокатодных явлений при переходе тока через нуль (см. § 5-8). Однако для повышения надежности гашения, а также для обеспечения гашения при напряжениях до 500 В в допол- -ш'

нение к двукратному разрыву использу- -. . Ш,

ется еще ряд средств (рис. 19-10):

Рис. 19-11. Контактная система с четырехкратным разрывом и двухступенчатым контактом i - токоподводы; 2 - перемычка, i - мостиковые контакты (основной и дугогасительный), 6 - зазор контактов

Рис. 19-12. Дугогасительная система с двукратным разрывом и радиально-

конусообразным магнитньпи полем I - неподвижный контакт, 2 - дугогасительная катушка; 3 - магнитопровод дугогашения, 4 - мостиковый контакт; 5 - последовательные положения дуги

1) небольшое noaefteiHoe магнихное поле, создаваемое в зоне контактов при помощи скоб 4i охватывающих контакты, витков 8 с магнитопроводом, вкладышей 7 и т. п.;

2) дополнительные катоды, образуемые решеткой б, скобой и т. д.;

3) струя газа, создаваемая движением подвижной системы контактора и обдувающая дугу на контактах.

Рис. 19-13. Общая компоновка (а), магнитная (б) и контактно-дуго-

гасительная (в) системы контакторов серии КТ-6000 1 - подшипники; 2 - вспомогательные контакты; 3 - блоки полюсов; 4 - блок электромагнитной системы; 5 - изолированная стальная рейка; б - вал; 7 - якорь; 8 - втягивающая катушка; 9 - монтажная скоба; 10 - амортизирующие пружины; I i - сердечник; 12 - изоляционная монтажная колодка; 13 - дугогасительная катушка с магнитопроводом н неподвижным контактом; 14 - дугогасительная камера; И-подвижный контакт; 16 - контактная пружина; 17 - контактодер-жатель; 18 - гибкая связь

Применяются и более сложные дугогасительные системы. На рис. 19-11 приведена система с четырехкратным разрывом на фазу. Она более эффективна, чем дугогасительная решетка, куда дуга должна еще зайти. Однако суммарное усилие на контактах здесь удваивается, что требует более мощной магнитной системы.

На рис. 19-12 приведена система с вращательным движением дуги в радиально-конусообразном магнитном поле, создаваемом дугогасительной катушкой или магнитом и специальным магнитопроводом. Здесь достигается Также уменьшение износа контактов за счет перемещения дуги. Система, однако, очень сложна и нецелесообразна для напряжений до 500 В, при которых надежное гашение осуществляется более простыми средствами.

Усовершенствование существующих конструкций контакторов переменного тока нормального режима работы идет в следующих направлениях:

1) борьба с дребезгом контактов при включении;

2) применение комбинированного дугогашения в закрытой камере на базе многократного (двукратного) разрыва на полюс;

3) применение в качестве трущихся деталей пары металл - пластмасса;

4) переход на крупноузловую сборку, при которой все детали монтируются на одной, максимум на трех, главным образом пластмассовых, деталях с применением минимального количества крепежа или почти вовсе без него; это обеспечивает быструю и легкую разборку и сборку аппарата.

Направления усовершенствования конструкций контакторов тяжелого режима работы следующие:

1) борьба с дребезгом контактов при включении и повышение отключающей способности;

2) повышение механической износостойкости всей конструкции за счет устранения ударов в подшипниках, переход к вращению подвижной системы и контактов на призматических самоустанавливающихся подшипниках;

3) блочность конструкции, когда каждый полюс, магнитная система и узел вспомогательных контактов составляют отдельный конструктивный блок, что позволяет изготовлять контакторы на любое число полюсов до пяти, а такжепроизводить быструю замену поврежденного элемента.

Конструкции контакторов переменного тока. Конструкции контакторов переменного тока для нормальных условий работы отличаются от конструкций контакторов постоянного тока. Конструкции же контакторов переменного тока для тяжелых режимов работы, изготовляемых на одном заводе, характеризуются универсальностью. Некоторые новые серии разработаны пригодными для работы как на постоянном, так и на переменном токе, что позволяет организовать производство в более широких масштабах.

Рис. 19-14. Контактор пускателей

серии ПА / - неподвижные контакты; 2 - основание; 3 - амортизационное устройство сердечника; 4 - зажим; 5 - катушка; б -сердечник; 7 - якорь; S - амортизационное устройство якоря; 9 - камера дугогасительная; 10 - траверса; II -возвратная пружина; /2 - контактная обойма и пружина; 13 - подвижный мостиковый контакт (самоустанавливающийся); 14 - ось вращения траверсы

Контакторы серий КТ-6000 и КТ-7000 и ряд их модификаций выполняются на базе единой серии контакторов КТ-6000 на токи 63-630 А и напряжения 380, 500 и 660 В с числом полюсов 1 - 5 (основная модификация - 3), с замыкающими и смешанными контактами. Частота включений до 1200 в час, а с электромагнитными системами постоянного тока - до 2000 при ПВ = 40% для категорий применения Aj и А4. Механическая износостойкость при вращении на цапфах - 10-15 млн. циклов для контакторов до 250 А и 5 млн. щ1Клов для больших токов. Коммутационная износостойкость для разных модификаций и категорий применения - 0,5 - 5 млн. циклов, а у контакторов с бездуговой коммутацией - до 10-15 млн. циклов. Контакторы со смешанными контактами, выполняемые с вращением в подшипниках скольжения, имеют механическую износостойкость 1,2 млн. циклов, коммутационную - 0,25 млн. циклов.

Устройство и общая компоновка контакторов серии КТ-6000 показаны на рис. 19-13. Конструкция контакторов блочная. Блоки собираются на металлической рейке. Такая конструкция весьма удобна при конвейерной сборке и в эксплуатации. Кинематическая

схема - поворотного типа, с вращением в подшипниках. Повышение механической износостойкости получено за счет соответствующего подбора трущихся пар и исключения ударов в подшипниках. Подвижная система контактора всемерно облегчена. Якорь магнитной системы скреплен с валом жестко. Сердечник амортизирован. Повышение комму-тащюнной износостойкости достигнуто за счет уменьшения времени дребезга контактов при включении и применения магнитного гашения, где имеет место интенсивное выдувание дуги с контактов. Применение магнитного гашения и камеры с широкой щелью вынудило, во избежание перекрытий через дугу, удалить полюсы друг от друга. Размеры контакторов увеличились.

ш

- d

Рис. 19-15. Полностью закрытый в пластмассе контактор (серия КТУ)

Контакторы серии ПА (рис. 19-14) применяются в магнитных пускателях этой же серии. Магнитный пускатель представляет собой комплектное устройство, состоящее из трехполюсного контактора, двух тепловых реле и кнопки управления ( пуск , стоп ). Он предназначен для управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями в режимах категории применения A3. Пускатели серии ПА рассчитаны на управление двигателями мощностью до 75 кВт при напряжении сети до 500 В и допускают частоту включений до 600 в час при ПВ = 40%. Их коммутащюнная износостойкость - 1 млн. включений 7-кратного номинального тока и отключений номинального тока, механическая износостойкость - 5 млн. Щ1КЛ0В.

В рассматриваемой конструкции магнитная система расположена на плече, в 2,5-3 раза большем плеча контактной системы (см. рис. 19-9, е). Этим достигаются повышенное нажатие на контактах и малая скорость в момент их соприкосновения, что в сочетании с другими мероприятиями уменьшает дребезг и повышает коммутационную износостойкость контактов.

Магнитная система - поворотного типа, Ш-образная, с внедряющимся средним керном. Якорь жестко связан с подвижной системой и амортизирован резиновым упором. Продолжение боковых пластин якоря образует рычаг, на котором собирается вся подвижная система. Сердечник установлен на амортизирующих пружинах и при сборке регулируется на отсутствие гудения. Короткозамкнутый виток - алюминиевый, запрессован в кернах сердечника.

Контактная система - мостикового типа. Моетиковый контакт облегченный, коробчатый, самоустанавливающийся, крепится в металлической обойме при помощи пластмассовой направляющей колодки, чем достигается его высокая механическая износостойкость. Контактные напайки выполняются из металлокерамики ОК-15.

Гашение дуги производится при помощи двукратного разрыва на фазу в закрытой камере. Камера общая на три фазы, с отдельными изолированными ячейками для каждой фазы.

Токопровод осуществлен с двух сторЬн (сверху - ввод, снизу - вывод). Собирается контактор на стальной панели, на которой предусмотрено место для двух тепловых реле. Контакторы имеют относительно малые габариты и массу и находятся на уровне современных конструкций.

Контакторы серии КТУ (рис. 19-15) выпускаются на токи до 300 А при напряжении 660 В. Конструкция контакторов полностью закрытая в пластмассе, моноблочная. Пластмассовое основание 1 является базовой деталью, в ячейках которой устанавливаются электромагнитная система, неподвижные медные 3 и подвижные латунные 4 контакты мостикового типа н дугогасительные камеры. Контакты снабжены металлокерамическими на базе серебра напайками и рогами.

Гашение дуги осуществляется в камерах из дугостойкого материала, снабженных дугогасительными решетками. Пластины в решетках расположены радиально. Камеры каждого полюса стягиваются в комплект и удерживаются в ячейках плоскими пружинами, а затем закрываются общей для всех полюсов крышкой 2.

ш

Рис. 19-16. Контакторы некоторых зарубежных фирм: в - контактор серии К-915*11И<<Симеяс , ФРГ), кинематическая схема по рис. 19-9, в, дугогашение по схеме рис. 19-10, д; б - контактор серии D 1 ( Клеккнер Мюллер , ФРГ), четырехкратный разрыв на полюс, двух- и трехступенчатая контактная система по схеме рис. 19-11, кинематическая схема по рир. 19-9, г; в - контактор Фанал ( Метценауер Юнг , ФРГ), кинематическая схема по рис. 19-9, а, контактная система двухступенчатая, с магнитной системой переменного тока, механическая износостойкость 7 млн. циклов; г - тот же контактор с магнитной системой постоянного тока, механическая износостойкость 25 - 50 млн.

1 ... 21 22 23 24 25 26 27 ... 30