Контакторы и магнитные пускатели

 

Контакторы – это электромагнитные автоматические аппараты, предназначенные для автоматического и дистанционного управления электрическими цепями постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В. Они широко применяются для частых включений и отключений электрических двигателей при дистанционном управлении. Контакторы не защищают электрические цепи, в которых они установлены, от нарушения режима (перегрузок, коротких замыканий т.д.). Контакторы выпускают с нормально открытыми главными контактами на ток 75…600 А, число полюсов 2, 3, 4 и 5.

Основные узлы любого электромагнитного контактора – электромагнитный механизм, главные контакты, дугогасительное устройство и блок-контакты.

Контакторы переменного тока промышленной частоты в большинстве своем имеют три замыкающих контакта (один контакт на фазу). Магнитопровод и якорь набираются из пластин электротехнической стали, изолированной одна от другой. На концах полюсов магнитопроводов размещены короткозамкнутые витки, каждый из которых охватывает часть своего полюса.

В контакторах переменного тока применяются мостиковые контакты с двумя разрывами на каждую фазу. Применение мостиковых контактов, как правило, исключает необходимость в специальных дугасительных камерах. Благодаря двум разрывам на фазу дуга будет гаснуть в закрытых камерах при первом же переходе тока через нуль.

Магнитная система выполняется с поступательным, рисунок 1.34 и поворотным, рисунок 1.36 движением якоря.

 

 

 

Рисунок 1.34 – Контактор с поступательным движением якоря

 

Контактор с поступательным движением якоря, рисунок 1.33 состоит из пластмассового корпуса, две половины которого соединены четырьмя винтами. Внутри корпуса размещена электромагнитная система, состоящая из неподвижной 7 и подвижной 5 части сердечника и обмотки 6. Подвижная часть сердечника шпонкой соединена с пластмассовой траверсой 4, на которой смонтированы контактные мостики 2 с подвижными контактами. Плавность замыкания контактов и необходимое усилие обеспечивается пружинным амортизатором 1. Контакты 8 изготовляют из серебра и для повышения износоустойчивости имеют сферическую форму. Неподвижные контакты 3 припаяны к контактным пластинам с винтовыми зажимами для присоединения проводов.

При прохождении через обмотку заданного тока магнитное поле притягивает подвижную часть сердечника и связанную с ней траверсу с подвижными контактами и контакты переключаются. После отключения цепи в катушке подвижная часть сердечника возвращается в исходное состояние двумя спиральными пружинами. Для устранения дребезга контактов в контакторах переменного тока в торец сердечника укладывается медное кольцо, рисунок 1.35.

 

 

 

 

Рисунок 1.35 – Торец сердечника контактора

 

Кроме главных контактов в контакторах на боковой поверхности смонтированы вспомогательные контакты на замыкание и размыкание. Главные контакты закрыты фасонной крышкой, защищающей их от загрязнения, случайных прикосновений и междуфазных замыканий.

Контактор с магнитной системой поворотного типа, рисунок 1.36 состоит из неподвижного сердечника 6 с обмоткой 5, к которому на ярме прикреплен подвижный сердечник (якорь) 7. при замыкании цепи управления по обмотке проходит ток, якорь притягивается к сердечнику. Подвижные главные контакты 3 прижимаются к неподвижным 2, тем самым замыкая силовую цепь 4 и обеспечивая прохождение тока по соответствующему приемнику электроэнергии. Главные контакты рассчитаны на большие токи и при их размыкании возникает электрическая дуга, разрушающая контактные поверхности. Для быстрого гашения дуги установлены дугогасительные камеры 1 из дугостойкого изоляционного материала, в которых размещены специальные решетки из стальных обмедненных пластин. Электрическая связь подвижных контактов с их выводами на тыльной стороне основания контактора выполняется в виде гибких пакетов из медной фольги 8. блокировочные контакты 9 находятся в левой части контактора.

Электрическая схема для одной фазы контактора приведена на рисунке 1.37 При нажатии на кнопку S1 на удерживающую катушку К1 подается линейное напряжение U_АВ и удерживающая катушка обтекается током. При этом проявляются магнитные свойства сердечника, на котором расположена катушка. Якорь 7 притягивается к сердечнику, и рабочие контакты замыкаются. Одновременно замыкаются блок-контакты К1:4, шунтирующие кнопку S1 («Пуск»). Для отключения контактора достаточно нажать на кнопку S2 («Стоп»). При этом цепь удерживающей катушки прерывается и главные (рабочие) контакты размыкаются. Дуга, возникающая между расходящимися рабочими контактам, под действием силы взаимодействия между электрической дугой и стальными пластинами вытягивается в решетку 6. При этом происходит ее деление на ряд коротких последовательных дуг. Дуга растягивается, охлаждается и гаснет. Продолжительность процесса включения контактора зависит от его типа и размеров, она составляет 0,08…0,1 с.

 

 

 

 

Рисунок 1.36 – Трехполюсной контактор с поворотным якорем

 

 

Рисунок 1.37 – Схема контактора

 

Структура условного обозначения

ХХХХХХХХ:

ХХ – вид контактора: КТ – контактор переменного тока с управлением переменным током; КТП - контактор переменного тока с управлением постоянного тока.

ХХ – номер серии: 60, 70.

Х - величина номинального ока: 1, 2, 3, 4, 5 (первая величина до 100 А, вторая величина – до 160 А, третья – 250 А, четвертая – до 400 А, пятая – до 630 А.

Х – число полюсов: 2, 3, 4, 5.

Х – специфические особенности серии: Б – модернизированные контакторы.

Х – материал главных контактов: буква в обозначении отсутствует – контакты медные; С – контакты с металлокерамическими накладками на основе серебра.

Например, КТП6054Б – контактор переменного тока с цепью управления, работающей на постоянном токе, модернизированный, серия 60, с номинальным током контактов до 630 А, контакты медные.

Механическая устойчивость изготовляемых в настоящее время контакторов достигает более 5 млн. включений и отключений.

Магнитный пускатель - это комплексный коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, отключения, реверса и защиты электродвигателей от перегрузки, исчезновения или значительного уменьшения питающего напряжения. Его единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты (обычно теплового реле) от тепловых перегрузок.

Пускатель состоит их трехполюсного трехфазного контактора переменного тока, теплового реле и командоаппарата (кнопочный пост). Тепловое реле обеспечивает защиту электродвигателя от перегрева токами, превышающими номинальное значение и обрыва фаз из-за выхода контакта или сгорания предохранителя.

Нулевая защита – исключение повторного включения магнитного пускателя при появлении в сети ранее исчезнувшего напряжения – осуществляется замыкающим вспомогательным контактом магнитного пускателя (контакт шунтирующий кнопку «Пуск»).

Пускатели могут иметь исполнение: реверсивное, нереверсивное, с переключением обмоток двигателя «звезда-треугольник». Нереверсивный магнитный пускатель состоит из одного, а реверсивный – из двух контакторов и теплового реле, смонтированных на общем основании или в общей защитной оболочке. Чтобы устранить одновременное включение контакторов реверсивного магнитного пускателя, в их подвижные системы встраивают механическую блокировку.

Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежности пускателей. Потому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности. Главная церь контактора должна допускать его работу при напряжении на его зажимах до 1,1U_н и цепи управления от 0,85 до 1,1 номинального напряжения соответствующих цепей.

Пускатели выпускают на номинальные напряжения 127, 220, 380 и 500 В.

Контактор с нагретой до допустимого значения катушкой при подаче напряжения 0,85U_ном должен включаться без задержки подвижной системы в промежуточном положении, а при снижении напряжения до 0,7U_ном якорь должен удерживаться в притянутом положении, а при снятии напряжения должен четко отключаться.

При снижении напряжения меньше 0,7U_ном пускатель должен отключаться, осуществляя защиту двигателя от понижения напряжения в сети. В противном случае двигатель может остановиться, т.к. момент на валу пропорционален U², а это режим короткого замыкания.

Пускатели электромагнитные серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, для остановки и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а в исполнении с трехполюсным тепловым реле серии РТЛ – для защиты управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз.

Пускатели серии ПМЛ выпускаются на токи от 10 до 200 А, допустимая частота включений в час для пускателя 1 – 5 габаритов составляет 3600, а для 6 – 7 габаритов – 2400.

Буквенные обозначения пускателей серии ПМЛ указывают:

ПМЛ - ХХХХХХХ

ПМЛ – серия.

Х – величина пускателя по номинальному току (1 – 10А, 2 – 25А, 3 – 40А, 4 – 63А, 5 – 80А, 6 – 125А, 7 – 200А).

Х – исполнение пускателей по назначению и наличию теплового реле (1 – нереверсивный пускатель без теплового реле; 2 – нереверсивный пускатель с тепловым реле; 5 – реверсивный пускатель без теплового реле с электрической и механической блокировкой; 6 - реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировкой; 7 – пускатель для схемы Y – Δ).

Х – исполнение пускателей по степени защиты и наличию кнопок (0 – 1Р00 без кнопок; 1 – 1Р54 без кнопок; 2 - 1Р54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 3 - 1Р54 с кнопками «Пуск» и «Стоп», с сигнальной лампой.

Х – число контактов вспомогательной цепи: 0 – 1з (на 10…25 А) или 1з+1р (на 40…63 и 80…200А); 1 – 1р (на 10…25А) или 2з+2р (на 80…200А), 2 – 3з+3р (на 80…200А); 3 – 3з+1р (на 80…200А), 4 – 5з+1р (на 80…200А).

Х – сейсмостойкое исполнение пускателей;

ХХ – климатическое исполнение (О; ТВ) и категория размещения (2; 4) по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Х – исполнение по износостойкости (А – более 400 циклов в сутки; Б – от 120-до 400; в – менее 120).

Исполнение пускателей по коммутационной износостойкости выбирается в зависимости от частоты срабатывания: при частоте срабатывания пускателя в категории применения АС-3 более 400 циклов в сутки – исполнение А, от 120 до 400 циклов в сутки – исполнение А, от 120 до 400 циклов в сутки исполнение Б, менее 120 циклов в сутки – исполнение В.

Пускатели электромагнитные серии ПМА предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт при напряжении до 380 и до 660 в переменного тока.

При наличии тепловых реле или аппаратов позисторной защиты пускатели защищают управляемые электродвигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.

Структура условного обозначения

ПМА – ХХХХХХХ

ПМА – серия;

Х – величина пускателя в зависимости от номинального тока (3 – 40 А; 4 – 63 А; 5 – 100 А; 6 – 160 А);

Х – назначение и наличие теплового реле и аппарата позисторной защиты (1 – без реле, нереверсивные; 2 – с реле, нереверсивные; 3 – без реле, реверсивные с электрической блокировкой; 5 – без реле, реверсивные с электрической и механической блокировками; 6 – с реле, реверсивные с электрической и механической блокировками; 7 – с аппаратом позисторной защиты АЗП, нереверсивные; 8 – с АЗП, реверсивные с механической блокировкой; 9 – с аппаратом позисторной защиты УВТЗ – 1М, нереверсивные; 0 – с УВТЗ – 1М, реверсивные с механической и электрической блокировками);

Х – степепень защиты и наличие кнопок (0 – 1Р00; 1 – 1Р40 без кнопок; 2 – 1Р54 без кнопок; 3 – 1Р40 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 4 – 1Р54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 5 - 1Р40 с кнопками «Пуск» и «Стоп» и сигнальной лампой; 6 – 1Р54 с кнопками «Пуск» и «Стоп» и сигнальной лампой);

Х – род тока цепи управления, напряжение главной цепи и число контактов вспомогательной цепи (0 – переменной, 380 В; 2 з. + 2 р. для 3…6-й величин пускателей; 1 – постоянной, 380 В; 2 з. + 2 р. для 5 и 6-й величин; 2 – переменный, 660 В; 2 з. + 2 р. для 5 и 6-й величин; 3 - постоянной, 660 В; 2 з. + 2 р. для 5 и 6-й величин; 4 - переменный, 380 В; 4 з. + 2 р. для 4…6-й величин; 5 - постоянной, 380 В; 4 з. + 2 р. для 5 и 6-й величин; 6 - переменный, 660 В; 4 з. + 2 р. для 4…6-й величин; 7 - постоянной, 660 В; 4 з. + 2 р. для 5 и 6-й величин; 8 - переменный, 380 В; 2 з. Для 3…6-й величин; 9 – переменный, 660 В, 2 з. Для 3…6-й величин);

ХХ – климатическое исполнение (У, Т, УХЛ, О) и категория размещения (2, 3, 4) по ГОСТ 15150 – 69 и ГОСТ 15543 – 70;

Х – износостойкость (А, Б, В).

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое реле?

2. Как работает электромагнитное реле?

3. Перечислите основные параметры электромагнитного реле.

4. Поясните график изменения тока в обмотке реле при его срабатывании и отключении.

5. Что такое тяговая и механическая характеристики реле?

6. Чем отличаются реле переменного тока от реле постоянного тока?

7. Какие способы позволяют повысить быстродействие реле?

8. Назовите область применения электромагнитных реле?

9. Что такое поляризованное реле?

10. В чем разница между поляризованным и нейтральным реле?

11. Как выполняется настройка контактов поляризованного реле?

12. Какие виды контактов применяются в реле?

13. Какие требования предъявляются к рабочим контак там и почему?

14. Поясните принцип действия магнитоэлектрического реле.

15. Поясните принцип действия электродинамического реле.

16. Поясните принцип действия индукционного реле.

17. Поясните принцип действия реле времени?

18. Что такое геркон и как он устроен?

19. В чем преимущество герконов?

20. Чем отличается контактор от обычного реле?

21. Где используются контакторы и магнитные пускатели?

22. Чем магнитный пускатель отличается от контактора?

23. Какие способы гашения электрической дуги вам известны? В чем их достоинства и недостатки?

 

Глава 2 Коммутационные элементы ручного управления