Для используются контакторы и магнитные пускатели. Чем отличается контактор от пускателя

Даже самые опытные наладчики электрооборудования и просто специалисты с высшим образованием далеко не всегда могут объяснить принципиальную разницу между и контактором переменного тока. Попробуем самостоятельно разобраться в этом вопросе.

Общим между контактором и пускателем является то, что оба они предназначены для коммутации цепей, как правило, силовых. Поэтому контакторы и пускатели часто используют для запуска двигателей переменного тока, а также для ввода/вывода ступеней сопротивлений, если этот пуск реостатный.

И контактор, и пускатель кроме силовых контактов обязательно имеет в своем составе хотя бы одну (а чаще всего - далеко не одну) пару контактов для цепи управления: нормально замкнутую или нормально разомкнутую. Этим контакторы и пускатели схожи. А чем же они, все-таки, отличаются?

По номенклатуре многих торговых организаций электромагнитные пускатели проходят как «малогабаритные контакторы переменного тока». Так, может быть, ответ на вопрос кроется в компактности пускателя? Ведь действительно, стоит только взять в руки контактор и пускатель с одинаковой номинальной токовой нагрузкой, и разница в их габаритах станет заметна вашим не то, что глазам, - рукам и пальцам.

Скромный трехполюсный контактор на 100 ампер - штука довольно увесистая, ею, как говорят, и зашибить можно. А стоамперный пускатель - это, конечно, не пушинка, но удержать его на ладони одной руки вполне реально. К тому же, надо отметить, что слаботочных контакторов, например, на 10 ампер, просто не выпускают. Поэтому для коммутации слабых цепей приходится использовать исключительно пускатели, которые отличаются совсем уж небольшими размерами. Так что габариты - это действительно одно из различий между контакторами и пускателями.

Рис. 1. Электромагнитный контактор КТ6043 ОАО Завод "Электроконтактор"

Второе различие состоит в конструкции. Любой контактор имеет в своем составе мощные пары силовых контактов, оснащенные дугогасительными камерами. Собственного корпуса контактор не имеет и монтируется в специальных помещениях, закрывающихся на ключ во избежание доступа посторонних лиц и воздействия атмосферных осадков.

А вот силовые контакты пускателя всегда укрыты под пластиковым корпусом, но громоздких дугогасительных камер у них нет. Это приводит к тому, что в составе мощных цепей с частыми коммутациями пускатели не монтируют из опасения, что контакты их менее защищены от часто возникающей электрической дуги, чем у контакторов переменного тока.

Зато пускатель имеет более высокую степень защиты электрооборудования, особенно если он оборудован дополнительным металлическим кожухом. Тогда пускатель можно устанавливать хоть под открытым небом, чего никогда нельзя сделать с контактором.

Третье различие между контактором переменного тока и пускателем заключается в их назначении. Хотя пускатели часто применяют для подачи электропитания на обогреватели, электромагнитные катушки, различные мощные светильники и прочие электроприемники, основное их назначение - запуск асинхронных трехфазных двигателей переменного тока.

Поэтому любой пускатель имеет три пары силовых контактов, а его контакты управления предназначены для удержания пускателя во включенном состоянии и для сборки сложных цепей управления, предусматривающих, например, реверсивный пуск.

Рис. 2. Электромагнитные пускатели ПМЛ

В то же время контактор предназначен для коммутации абсолютно любой силовой цепи переменного тока. Поэтому и количество полюсов, то есть пар силовых контактов, у контактора бывает разным - от двух до четырех.

Вот по этим трем различиям силовые электромагнитные коммутационные устройства переменного тока и были подразделены на контакторы и пускатели.

И пускатели представляют собой специальные электромагнитные устройства, которые широко используются в системах управления и защиты электрифицированных объектов. При помощи предложенных механизмов можно осуществлять дистанционное подключение, остановку и отключение электрических приводов различного оборудования как промышленного типа, так и некоторого бытового. Эти электромеханические узлы станут незаменимыми в тех случаях, когда требуется выполнять частые пуски электрических моторов или осуществлять подключение электрооборудования, питающегося токами высокого ампеража. Рассмотрим, что же собой представляют эти устройства, и какое между ними сходство и основные отличия.

Что такое контактор?

Контактор представляет собой исполнительный электромеханический механизм, выполненный в виде блока, в котором расположены быстродействующие контактные группы. Контактор может функционировать как самостоятельное устройство или использоваться в конструкции другого оборудования или системе управления и защиты электрифицированного объекта. Контакторная система является коммутационным узлом, который поддерживает дистанционное управление и может использоваться для частых коммутаций электрических цепей, работающих в нормальных режимах эксплуатации. Для замыкания / размыкания контактов в основном применяются электромагнитные приводы, которые приводят в действие исполнительный механизм. В отличие от релейной системы, которая также может замыкать или размыкать контакты контактор производит одновременный разрыв электрической цепи сразу в нескольких местах, в то время, как реле это делает только в одном месте.

Что такое магнитный пускатель?

Магнитные пускатели являются также коммутационными устройствами, которые являются фактически модифицированными контакторами, поддерживающими возможность коммутации мощных нагрузок переменного и постоянного тока. Эти устройства эффективно применяются для включений/отключений силовых электроцепей. Предлагаемые коммутационные системы владеют достаточно широкой областью применения. Основное их предназначение - это пуск, реверсирование током и остановка 3-фазного электрического асинхронного привода. Кроме этого, эти устройства успешно могут применяться в системах дистанционного управления различными электрифицированными объектами. Кроме основных рабочих элементов контакторы могут доукомплектовываться различными дополнительными узлами такими, как тепловые реле, вспомогательные контактные группы, автоматы для пуска электродвигателей и пр.

Что общего между контактором и пускателем?

Чтобы понять, в чем же отличия между этими двумя коммутационными системами сначала разберемся, в чем же они схожи между собой.

Общим между пускателем и контактором является то, что оба этих устройства применяются для коммутации электрических цепей, питающих электрооборудование. И контакторы и пускатели применяются для пуска/остановки электродвигателей переменного тока, а также для ввода или вывода ступеней сопротивления, если пуск/остановка выполняются по реостатному принципу.

И контактор, и пускатель владеет в своей конструкции дополнительными парами контактов, используемыми для цепей управления. Они могут быть нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми парами контактов.

Отличия между контакторами и пускателями

Рассмотрим основные отличия между этими двумя коммутационными устройствами.

Габаритные размеры.

Контактор, в отличие от пускателя является довольно таки увесистым и крупногабаритным устройством. Например, 100-амперный контактор в сравнении с таким же пускателем в несколько раз тяжелее и имеет существенно большие размеры.

Конструкционные особенности

Если рассматривать конструкцию контактора, то сразу бросаются в глаза мощные силовые контакторы с дугогасительными камерами. Защитного кожуха, как такового, в контакторах нет, контактор монтируется на специальных щитах, расположенных в закрытых помещениях.

Что касается пускателя, то его силовые контакты всегда находятся под защитой пластикового корпуса. Больших камер дугогашения в пускателях нет, поэтому их не рекомендуют использовать в мощных электроцепях, где требуется частая коммутация.

Защищенность

Благодаря использованию пластикового корпуса в пускателе, а в некоторых случаях и металлического кожуха, эти устройства отличаются высокой степенью защищенности от воздействий внешних факторов. Поэтому такие пускатели можно устанавливать даже под открытым небом, что нельзя делать с контакторами.

Назначение устройств

Основным назначением пускателя является пуск и остановка 3-фазных электрических приводов, работающих на переменном токе. Кроме этого, эти устройства могут осуществлять коммутацию цепей для подачи питания на осветительные системы, обогревательное оборудование и прочее электрическое оборудование.

Что касается контактора, то он подходит для коммутации любых цепей постоянного и переменного тока.

Заключение

Исходя из выше сказанного, следует, что пускатель является своего рода одной из модификаций контактора и может применяться для определенных целей. Контакторы, конструкция которых модифицируется постоянно, могут применяться практически в любом случае для выполнения коммутации электрических цепей. Поэтому на современном потребительском рынке контакторы практически вытеснили пускатели и успешно выполняют их функции.

5.1 Общие сведения

Контактор – аппарат для коммутации силовых эл.цепей. Они широко используются в системах дистанционного управления эл.приводами, автоматики. Категории применения контакторов характеризуются параметрами коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки.

а) контакторы переменного тока: АС-1, АС-2, АС-3, АС-4, АС-11, АС-22.

б) контакторы постоянного тока: ДС-1, ДС-2, ДС-3, ДС-4, ДС-5, ДС-11, ДС-12.

Номинальный ток контактора I ном представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 часов без коммутации, причем превышение температуры частей контактора не должна быть больше допустимой.

Номинальным напряжением U H называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор.

Механическая износостойкость определяется числом циклов включено, отключено – ВО контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Она составляет 10÷20 млн операций.

Коммутационная износостойкость определяется числом циклов ВО цепи с током, после которого требуется замена контактов. Она составляет 2÷3 млн операций.

Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в эл.магните до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание потока.

Собственное время отключения – время с момента обесточивания эл.магнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до потока отпускания.

Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, эл.магнит и систему вспомогательных контактов.

5.2 Контакторы постоянного тока

Предназначены для коммутации цепей постоянного тока и приводятся в действие эл.магнитом постоянного тока.

Выпускаются контакторы серии КПВ – 600, типа КТПВ – 600, КП 7, КП 207, КМВ – 521, КМГ16, КМГ19, МК5, МК6, серия МК на постоянном токе и другие.

Номинальные напряжения: главной цепи – 220, 440 В; втягивающей катушки – 24, 48, 60, 110, 220, 440 В.

Контактная система . Применяются линейные перекатывающиеся контакты, а в серии МК мостикового типа. Для предотвращения вибрации контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного.

Контакторы серии КПВ имеют два исполнения контактной системы: с замыкающими и размыкающими контактами.

В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили дугогасительные устройства с эл.магнитным дутьем с катушкой тока.

Электромагнит. Распространены эл.магниты клапанного типа. С целью повышения механической износостойкости применяется вращение якоря на призме.

При включении эл.магнита преодолеваются усилия возвратной и контактной пружин. Тяговая характеристика эл.магнита должна во всех точках идти выше характеристики этих пружин при минимально допустимом напряжении на катушке 0,85U H и нагретом ее состоянии.

Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление силы в момент касания главных контактов, так как эл.магнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.

Для контакторов постоянного тока, коэффициент возврата К В = U ОТП / U СР мал (0,2÷0,3), что не позволяет использовать контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.

Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 1,1U H , так как при большем напряжении увеличивается износ контактов из-за усиления ударов якоря, а температура катушки может превышать допустимое значение.

С целью уменьшения мдс катушки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря выбирается небольшим – 8-10 мм. Для надежного гашения дуги при малых токах требуется зазор контактов 17-20 мм. В связи с этим расстояние точки касания подвижного контакта от оси вращения подвижной системы берется в 1,5-2 раза больше, чем расстояние от оси полюса до оси вращения.

5.3 Контакторы переменного тока.

Выпускаются на токи от 10 до 1000А при числе главных контактов от одного до пяти (рис.31)

Из-за более благоприятных условий гашения дуги зазор между главными контактами делается меньше, чем в контакторах постоянного тока.

Подвижный контакт в отличие от контакторов постоянного тока плоский без перекатывания.

Рисунок 31. Конструкция электромагнита контактора переменного тока.

Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми.

В контакторах переменного тока распространена мостиковая контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс, которая обеспечивает быстрое гашение дуги при отсутствии гибких связей. В качестве материала главных контактов применяется металлокерамика, а для вспомогательных – серебро или биметалл (медь, покрытая тонкой пластиной из серебра).

Система дугогашения состоит из последовательной катушки, сердечника, полюсных пластин и керамической камеры. В контакторах переменного тока широко применяются дугогасительные решетки.

Электромагнит. Широкое распространение получили эл.магниты

с Ш и П – образными магнитопроводами. Для амортизации удара якоря о неподвижный сердечник последний крепится к основанию с помощью пружин.

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки, которые наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.

Из-за изменения индуктивности катушки ток при притянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном. Индуктивное сопротивление катушки эл.магнита , если учесть, что , то .

.

15-кратного.

Эл.магниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока.

В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения на катушку, если якорь по каким – либо причинам удерживается в отпущенном состоянии.

Относительно высокий коэффициент возврата Кв=0,6÷0,7 позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты двигателей от снижения сетевого напряжения.

Срабатывание и отпускание эл.магнита переменного тока происходит значительно быстрее, чем эл.магнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03÷0,05 с, а время отпускания 0,02 с.

При питании катушки от сети постоянного тока применяют специальную катушку с форсировочным резистором, который шунтирован размыкающим вспомогательным контактом контактора (рис.33).

2.-главный контакт;

3.- дугогасительная камера;

4.-токовая катушка дугогашения;

5.- изоляционная плита.

Контактор имеет вспомогательные 2 з и 2 р контакты, расположенные слева от главного контакта.

Рисунок 33. Конструкция контакторов однополюсных постоянного тока, на ток 2500 А, напряжением до 1000 В КП 7У3 – без отключающих пружин, КП 207У3- с отключающими пружинами.

Контакторы переменного тока выпускаются следующих типов: КТ6000/00, КТ6000/20, КТП6000/00, КТ6000/2, КТ64, КТП64, КТ65, КТП65, серии КТ (КТ7000Б, КТП7000Б, КТ6500, КТП6500, КТ7039), КТ7000, КНТ, серии МК, КМГ15, КМГ16, КМГ19, КМГ17-19, КМГ17Д19, КМГ18-19, КМГ18Д19, КТ6600, КТ6000Б, КТ6000А, КТП6000Б, КТ7100У, КТ7200У и другие.

Номинальное напряжение: главная цепь – 380, 660, 1140 В, втягивающая катушка –24, 36, 42, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В.

Контакторы герсиконовые серии КМГ15, типов КМГ16, КМГ19,
КМГ17-19, КМГ17Д19, КМГ18-19, КМГ18Д19.

КМГ – контактор магнитоуправляемый герметичный. Основным элементом контакторов является герсикон – силовой геркон.

Количество полюсов – 1, 2, 3

Номинальные токи – 6,3; 10 А

Номинальное напряжение – переменный 380 В, постоянный 75 В.

Номинальное напряжение включающих катушек:

На постоянном токе – 12, 24, 48, 60, 10, 20 В;

На переменном – 110, 127, 220 В.

Контакторы серии МК. Предназначена для работы в силовых эл.цепях постоянного – 220, 440 В и переменного тока – 380, 500, 660 В.

Номинальный ток: главной цепи 40, 63, 100, 160 А; вспомогательных контактов 10А.

Контакторы с блоком бездуговой коммутации предназначены для работы в повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы.

Конструкция контакторов моноблочная. Основные сборочные единицы: магнитная система, системы контактов главной и вспомогательной цепей. Контакторы с бездуговой коммутацией имеют полупроводниковый блок.

Магнитная система всех контакторов, за исключением МК1-10, МК2-10, двухкатушечная, катушки соединяются параллельно или последовательно в зависимости от напряжения цепи управления.

Системы контактов главной цепи конструктивно выполнены в виде одно-, двух- и трех- элементных блоков, мостикового типа.

Контакторы серии КТ6600 переменного тока 660 В с управлением переменным током 36-600 В, 66 серии. Номинальный ток 63, 100, 160 А.

Количество главных контактов 2, 3, 4, 5.

Конструкция контакторов моноблочная с поворотной системой. Контактор состоит из эл. магнита, контактно - дугогасительной системы и блока вспомогательной контактов.

Якорь эл.магнита – внедряющийся, на верхнем полюсе сердечника установлены экран.

Главные контакты (подвижные) пальцевого типа, контактные параметры регулируются. Используется эл.магнитное гашение дуги. Дугогасительные камеры – отдельные на каждый полюс. Для ограничения вылета дуги в камерах установлены пружинные пламегасители, а для ускорения гашения – потенциальный рог подвижного контакта.

Главные контакты выполнены с контактными накладками из металлокерамической композиции на основе серебра. Вспомогательные контакты – на основе серебра. Вспомогательные контакты – мостикового типа с контактной частью из серебра.

Контакторы серии КТ6000/00, КТП6000/00, КТ6000/20.

КТ – управление переменным током, КТП – постоянным током. Iн=16 А.

Наибольшая частота включений в час 600, а для КТ6000/20-60 в час.

После включения контакторов КТ6000/20 напряжения снимается, а подвижная система контактора удерживается во включенном положении защелкивающим механизмом.

Отключение контактора производится с помощью эл. магнита защелкивающего механизма при включении его на напряжение. После отключения контакторов напряжения с катушками эл.магнита защелки автоматически снимается.

Контакты выполняются из серебра.

Контакторы серий КТ6000/2, КТ6000/3.

2 – с замыкающими контактами и защелкой;

3 – с замыкающими и размыкающими контактами и защелкой.

Номинальный ток замыкающих контактов – 130, 250, 630, 1000 А. Замыкающих контактов – 1, 2, 3. Допустимая частота включений 60 в час.

Магнитная, контакто–дугогасительная система, контакты вспомогательной цепи установлены вдоль рейки и вала контактора.

Защелкивающий механизм контакторов устанавливается над магнитной системой. Контакторы имеют эл. магнитное дугогасительное устройство, состоящее из дугогасительной катушки, магнитопровода, рога неподвижного контакта и дугогасительной камеры с узкой щелью.

Замыкающие и размыкающие контакты выполнены с металлокерамическими накладками на основе серебра.

Контакторы серии КТ6000А, КТ6000Б, КТП6000Б, КТ7000Б.

Номинальный ток – 100, 160, 250, 400, 630 А.

Количество полюсов: 2, 3, 4, 5.

А – повышенная коммутационная способность – 500 тыс. циклов

Б – модернизированные.

Частота включений в час от 30 до 1200.

Контакторы выполняются с магнитной системой поворотного типа.

Главные контакты замыкающие пальцевого типа.

Контакторы типов КТ7100У, КТ7200У. Iн=63, 125 А.

У – унифицированные, для встройки в магнитные пускатели.

Конструкции моноблочного типа с поворотной подвижной системой.

Главные подвижные контакты пальцевого типа, контактные параметры регулируются. Используется эл.магнитное гашение дуги. Контактные накладки из металлокерамической композиции серебра. Вспомогательные контакты мостикового типа из серебра.

Контакторы типов КП7, КП207. Iн=2500 А, Uн=600 В.

Однополюсные. Контактор состоит из магнитной системы с двумя включающими катушками, контактной системой и дугогасительного устройства (рис.33). Контактная система имеет две пары параллельно включенных главных контактов и одну пару дугогасительных. Дугогасительная катушка включена последовательно с дугогасительными контактами, причем главные контакты в замкнутом состоянии шунтируют дугогасительные контакты. Главные контакты с серебряными накладками.

Контакторы вакуумные серии КТ12Р.

Р – рудничные. Iн=250, 400 А; Uн=600, 1140 В.

Частота включений в час, циклов ВО до 1200. предназначены для включения и отключения АД с К3 ротором, трансформаторов и т.д.

Три вакуумные дугогасительные камеры.

Полное перемещение якоря 9 мм.

Полупроводниковое дугогасительное устройство к контактору МК приведено на рис.35,а

Рисунок 35. Схемы полупроводниковых приставок к контакторам.

Главные контакты ГК шунтированы тиристорами VS1 и VS2, управление которыми осуществляется через диоды VD2 и VD3. Пусть в данный полупериод направление тока соответствует показанному на рис., то напряжение, приложенное между мостиком ГК и верхним неподвижным главным контактом, через VD2 открывает VS1, по которому начинает проходить ток цепи. После прохождения тока через нуль тиристор закрывается, и процесс отключения заканчивается.

Если ток имеет обратную полярность, то работают диод VD3 и тиристор VS2.

Для защиты управляющих переходов тиристоров от перенапряжений служат диоды VD1 и VD4.

RC цепочка снижает перенапряжение на тиристорах.

I-выводы для переднего присоединения проводников, II-то же для заднего

1- неподвижный контакт,

2- подвижный контакт

3- рог дугогасителя

4- рычаг, связанный с якорем

5- регулировочный винт

6- пружина подвижного контакта

7- регулировочная гайка

9,10- гибкое соединение

11- колодка

12- крепежная рейка

16- дугогасительная камера

17- пластина стальная (пламя-гасители)

Рисунок 34. Конструкция контактора переменного тока КТ 64-3У3 на ток 100 А, напряжение 380 В. (Модификация КТ 6000)

На рис.35,б показано полупроводниковое устройство контакторов КТ64, КТП64, КТ65, КТП65 (рис.34) для одной фазы. Параллельно ГК включается встречно-параллельно тиристоры VS1 и VS2. Управление осуществляется с трансформаторов тока ТТ, одетого на шину главного контакта. Во включенном состоянии контактора, ток проходит только по контактам, т.к. падение напряжения на них меньше порогового напряжения тиристоров.

При отключении контактора ток переходит в цепь тиристоров, находящихся во включенном состоянии под воздействием управления с ТТ. При этом дуга не образуется, так как падение на тиристорах не превышает 4÷5 В, что меньше, чем на дуге.

При перемене знака синусоидального тока управляющие импульса снимаются, а при первом переходе синусоиды тока через нуль тиристоры закрываются.

Имеются и обычные дугогасительные камеры, если устройство вышло из строя.

5.4 Магнитные пускатели.

Являются основным видом аппаратуры управления низковольтными (до 660 В) АД с К3 ротором. Для защиты их от перезагрузок недопустимой продолжительности и «потери фазы» в пускателе устанавливается эл.тепловые реле.

При включении АД Iп=(5÷6)Iн. При таком токе даже незначительная вибрация контактов быстро выводит их из строя. С целью уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части пускатели делают возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается контактное нажатие.

При отключении двигателя восстанавливающиеся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и эдс двигателя. В результате на контактах появляется напряжение, составляющее (15-20)% Uн, т.е. отключение происходит в облегченных условиях.

Пускателю в работе приходится отключать двигатель от сети сразу после пуска. В этих случаях он отключает ток равный 6Iн и восстанавливающемся напряжении, равным Uн сети.

По действующим нормам после 50-кратного включения и отключения заторможенного двигателя пускатель должен быть пригоден для дальнейшей работы.

Учитывая условия работы пускателя. В них используется мостиковая контактная система с двухкратным разрывом цепи, а это позволяет осуществлять бездуговую коммутация без применения дугогасительных устройств. Токоведущие шинки от зажимов к неподвижным контактам выполняется таким образом, что эл. динамические силы сдувают дугу с контактов.

Магнитная система включает в себя П или Ш – образный прямоходовой эл.магнит (рис.32). Контактное нажатие создается пружиной, упирающейся в траверсу.

1- неподвижные контакты;

2- подвижные контакты;

3- контактный мостик;

4- прижимная пружина;

5- деталь связи контактных мостиков;

6- траверса;

7- якорь электромагнита;

8- возвратная пружина;

9- катушка электромагнита;

10- корпус.

Рисунок 32. Типовая конструкция прямоходового магнитного пускателя.

Возврат пускателя в исходное положение происходит за счет пружины, расположенной внутри эл.магнита.

Для устранения вибрации якоря используют К3 витки.

Высокий коэффициент возврата эл.магнитов переменного ток позволяет защищать двигатель от понижения напряжения сети (эл. магнит отпускает при U=(0,6÷0,7)Uн).

Для реверсивных приводов используют два пускателя взаимосблокированных электрически либо механически.

Выпускаются магнитные пускатели серии ПМЛ, ПМА, ПМ12 и типа ПМА-0000, ПМУ.

В технических данных пускателей указываются их номинальный ток и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях, а также категория применения.

В пускателях серии ПМА на токи от 40 до 160А и напряжении 380-660 В эл.магнит может быть как переменного, так и постоянного тока.

Пускатели комплектуются эл.тепловыми реле типа ТРП (однофазное), ТРН (двухфазное), РТТ и РТЛ (трехфазное). Реле ТРП, РТЛ имеют комбинированную систему нагрева. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой.

Пускатели могут комплектоваться ограничителями перенапряжений типа ОПН (рис.37), которые должны ограничивать коммутационные перенапряжения на катушках управления. На дугогасительной камере могут встраиваться дополнительные приставки: контактные типа ПКЛ или пневмоприставки ПВЛ, кнопки «Пуск» или «Стоп» и сигнальная лампа.

а) на R-C элементной базе б) на варисторной в) на диодной

элементной базе элементной базе

Рисунок 37. Схемы электрические принципиальные включения ограничителей перенапряжений.

Эл.тепловые реле подсоединяются непосредственно к корпусам пускателей.

В пускателях в сейсмостойком исполнении последовательно и параллельно включающей катушки включается стабилитроны.

Пускатели серии ПМЛ. Могут быть выполнены с трехполюсными реле РТЛ и комплектоваться ОПН. Величина пускателя по Iн 1-10А, 2-25А, 3-40А,
4-63А. Могут иметь дополнительные приставки: ПКЛ, ПВЛ, кнопки «Пуск», «Стоп», сигнальные лампы.

Контакторы пускателей имеют прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа.

Пускатели типа ПМА-0000 . Могут комплектоваться трехполюсными реле РТТ5-06, ОПН на R-C или варисторной элементной базе, кнопками управления и сигнальной лампой. Величина пускателя: 0- на 6,3А.

Пускатели имеют Ш-образную магнитную систему.

Пускатели серии ПМА. Предназначены для управления трехфазными АД с К3 ротором мощностью от 18,5 до 75 кВт. При наличии реле РТТ-2П, РТТ-3П или аппаратов позисторной защиты АЗП или УВТЗ-1М защищают двигатели от перегрузок недопустимой продолжительности.

Эл.тепловые реле с температурой компенсацией и ручным возвратом имеют диапазон регулирования тока несрабатывания (0,85-1,15)Iн.

Пускатели могут комплектоваться: ОПН, кнопками «Пуск», «Стоп», сигнальной лампой.

Величины пускателей: 3-40А; 4-63А; Д-80А; 5-100А; 6-160А. Номинальные напряжения включающих катушек переменного тока: 24-660 В; постоянного тока: 24-440 В.

Контакторы пускателей 3-й величины имеют прямоходовую Ш–образную магнитную систему.

Контакторы пускателей 4,5 и6-й величины имеют прямоходовую магнитную систему П–образного типа. В них вертикальное перемещение якоря с помощью Г–образного рычага преобразуется в горизонтальное перемещение траверсы, несущей подвижные главные контакты.

Пускатели серии ПМ12 . Могут комплектоваться: ОПН, реле РТТ-5, кнопками «Пуск», «Стоп», сигнальной лампой.

Обозначение номинального тока: 004-4А; 016-16А; 025-25А; 040-40А;
063-63А.

Контакторы пускателей имеют прямоходовую Ш–образную магнитную систему.

5.5 Тиристорный пускатель.

Один из вариантов схемы показан на рис.36.

Страница 8 из 18

11 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

КОНТАКТОРЫ И МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Контактор – это двухпозиционный аппарат с самовозвратом, предназначенный для частых коммутаций токов, не превышающих токи перегрузки, и приводимый в действие приводом. Этот аппарат имеет два коммутационных положения, соответствующие включенному и отключенному его состояниям. В контакторах наиболее широко применяется электромагнитный привод. Возврат контактора в отключенное состояние (самовозврат) происходит под действием возвратной пружины, массы подвижной системы или при совместном действии этих факторов.

Пускатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, остановки и защиты электродвигателей без выведения и введения в их цепи сопротивлений резисторов. Пускатели осуществляют защиту электродвигателей от токов перегрузки. Распространенным элементом такой защиты является тепловое реле, встраиваемое в пускатель.
Токи перегрузки для контакторов и пускателей не превышают (8-20)-кратных перегрузок по отношению к номинальному току. Для режима пуска двигателей с фазовым ротором и торможения противотоком характерны (2.5-4)-кратные токи перегрузки. Пусковые токи электродвигателей с короткозамкнутым ротором достигают (6-10)-кратных перегрузок по сравнению с номинальным током.
Электромагнитный привод контакторов и пускателей при соответствующем выборе параметров может осуществлять функции защиты электрооборудования от понижения напряжения. Если электромагнитная сила, развиваемая приводом, при снижении напряжения в сети окажется недостаточной для удержания аппарата во включенном состоянии, то он самопроизвольно отключится и осуществит таким образом защиту от понижения напряжения. Как известно, понижение напряжения в питающей сети вызывает протекание токов перегрузки по обмоткам электродвигателей, если механическая нагрузка на них будет оставаться неизменной.
Контакторы предназначены для коммутации силовых цепей электродвигателей и других мощных потребителей. В зависимости от рода коммутируемого тока главной цепи различают контакторы постоянного и переменного тока. Они имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения, электромагнитный привод и вспомогательные контакты.Как правило, род тока в цепи управления, которая питает электромагнитный привод, совпадает с родом тока главной цепи. Однако известны случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Рисунок 1 - Конструктивная схема контактора
На рис. 1 изображена конструктивная схема контактора, отключающего цепь двигателя. В этом случае напряжение на катушке 12 отсутствует и его подвижная система под действием возвратной пружины 10, создающей силу Fв, придет в нормальное состояние.Возникающая при расхождении главных контактов дуга Д гасится в дугогасительной камере 5.
Быстрое перемещение дуги с контактов в камеру обеспечивается системой магнитного дутья. В цепь главного тока включена последовательная катушка 1, которая размещена на стальном сердечнике 2. Стальные пластины – полюса 3, расположенные по бокам сердечника 2, подводят создаваемое катушкой 1 магнитное поле к зоне горения дуги в камере. Взаимодействие этого поля с током дуги приводит к появлению сил, которые перемещают дугу в камеру.
Контактор включит цепь с током I0, если подать напряжение U на катушку 12 приводного электромагнита. Поток Ф, созданный током, протекающим через катушку электромагнита, разовьет тяговую силу и притянет якорь 9 электромагнита к сердечнику, преодолев силы Fв противодействия возвратной 10 и Fk контактной 8 пружин.
Сердечник электромагнита оканчивается полюсным наконечником 11, поперечное сечение которого больше поперечного сечения самого сердечника. Установкой полюсного наконечника достигается некоторое увеличение силы, создаваемой электромагнитом, а также видоизменение тяговой характеристики электромагнита (зависимости электромагнитной силы от величины воздушного зазора).
Соприкосновение контактов 4 и 6 друг с другом и замыкание цепи при включении контактора произойдет раньше, чем якорь электромагнита полностью притянется к полюсу. По мере движения якоря подвижный контакт 6 будет как бы «проваливаться», упираясь своей верхней частью в неподвижный контакт 4. Он повернется на некоторый угол вокруг точки А и вызовет дополнительное сжатие контактной пружины 8. Появится провал контактов, под которым подразумевается величина смещения подвижного контакта на уровне точки его касания с неподвижным контактом в случае, если неподвижный будет удален.
Провал контактов обеспечивает надежное замыкание цепи, когда толщина контактов уменьшается вследствие выгорания их материала под. действием электрической дуги. Величина провала определяет запас материала контактов на износ в процессе работы контактора.
После соприкосновения, контактов происходит перекатывание подвижного контакта по неподвижному. Контактная пружина создает определенное нажатие в контактах, поэтому при перекатывании происходит разрушение окисных пленок и других химических соединений, которые могут появиться на поверхности контактов. Точки касания контактов при перекатывании переходят на новые места контактной поверхности, не подвергавшиеся воздействию дуги и являющиеся поэтому более «чистыми». Все это уменьшает переходное сопротивление контактов и улучшает условия их работы. В то же время перекатывание повышает механический износ контактов (контакты изнашиваются).
В момент соприкосновения подвижный контакт 6 сразу же оказывает на неподвижный контакт 4 давление, обусловленное предварительным натяжением контактной пружины 8. Вследствие этого переходное сопротивление контактов в момент их касания будет небольшим и контактная площадка не разогреется при включении до значительной температуры. Кроме того, предварительное контактное нажатие, созданное пружиной 8, позволяет снизить вибрацию (отскоки) подвижного контакта при ударе его о неподвижный контакт. Все это предохраняет контакты от приваривания при включении электрической.цепи. На контактах имеются контактные накладки, выполненные из специального материала, например серебра, чтобы улучшить условия длительного прохождения тока через замкнутые контакты во включенном состоянии. Иногда применяются накладки из дугостойкого материала для уменьшения износа контактов под воздействием электрической дуги (металлокерамика «серебро-окись кадмия» и др.). Гибкая связь 7 (для подвода тока к подвижному контакту) изготовляется из медной фольги (ленты) или тонкой проволоки.
Раствором контактов называется расстояние между подвижным и неподвижным контактами в отключенном состоянии контактора. Раствор контактов обычно лежит в пределах от 1 до 20 мм. Чем ниже раствор контактов, тем меньше ход якоря приводного электромагнита. Это приводит к уменьшению в электромагните рабочего воздушного зазора, магнитного сопротивления, намагничивающей силы, мощности катушки электромагнита и его габаритов. Минимальная величина раствора контактов определяется: технологическими и эксплуатационными условиями, возможностью образования металлического мостика между контактами при разрыве цепи тока, условиями устранения возможности смыкания контактов при отскоке подвижной системы от упора при отключении аппарата. Раствор контактов также должен быть достаточным для обеспечения условий надежного гашения дуги при малых токах.

Рисунок 2 - Прямоходовой пускатель
Изображенная на рис. 1 схема контактора поворотного типа довольно типичная. Обычно такие контакторы предназначаются для тяжелого режима работы (большая частота циклов коммутационных операций, индуктивные цепи) при относительно высоких значениях номинального тока (десятки и сотни ампер). Другой распространенный тип контакторов и пускателей - прямоходовой; он рассчитывается преимущественно на меньшие номинальные токи (десятки ампер) и более легкие условия работы. Прямоходовой пускатель (рис. 2) имеет мостиковые контакты 2 и 3, с которых дуга выдувается в дугогасительные камеры 1. Сила Fk контактной пружины создает нажатие в замкнутых контактах, возвратная пружина Fп возвращает подвижную систему аппарата в отключенное состояние, когда будет снято напряжение с катушки. Аппарат включается электромагнитом при подаче напряжения на его катушку 5. На полюсах электромагнита переменного тока устанавливаются короткозамкнутые витки 4, устраняющие вибрацию якоря во включенном положении аппарата.
В отличие от контактора постоянного тока в контакторе переменного тока для уменьшения потерь на вихревые токи применяют шихтованные магнитопроводы и короткозамкнутые витки на полюсах для устранения вибрации якоря. Контакторы переменного тока чаще изготовляют трехполюсными, постоянного тока - однополюсными и двухполюсными. В качестве дугогасительного устройства в контакторах на постоянном токе чаще применяются щелевые камеры, на переменном - чаще дугогасительная решетка.
Для гашения дуги применяют также камеры с дугогасительной решеткой. Дугогасительная решетка представляет собой пакет тонких металлических пластин 5 (рис. 1). Под действием электродинамических сил, создаваемых системой магнитного дутья, электрическая дуга попадает на решетку и рвется на ряд коротких дуг. Пластины интенсивно отводят тепло от дуги и гасят ее, но пластины дугогасительной решетки обладают значительной термической инерционностью - при большой частоте включений они перегреваются и эффективность дугогашения падает.
Мощные контакторы переменного тока имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения - магнитным дутьем и дугогасительной камерой с узкой щелью или дугогасительной решеткой, как и контакторы постоянного тока. Конструктивное отличие заключается в том, что контакторы переменного тока выполняют многополюсными; обычно они имеют три главных замыкающих контакта. Все три контактных узла работают от общего электромагнитного привода клапанного типа, который поворачивает вал контактора с установленными на нем подвижными контактами. На том же валу устанавливают вспомогательные контакты мостикового типа. Контакторы имеют достаточно большие габаритные размеры. Их применяют для управления электродвигателями значительной мощности.
Для увеличения срока службы конструкция контакторов допускает смену контактов.
Существуют комбинированные контакторы переменного тока, в которых параллельно главным замыкающим контактам включают два тиристора. Во включенном положении ток проходит через главные контакты, поскольку тиристоры находятся в закрытом состоянии и ток не проводят. При размыкании контактов схема управления открывает тиристоры, которые шунтируют цепь главных контактов и разгружают их от тока отключения, препятствуя возникновению электрической дуги. Поскольку тиристоры работают в кратковременном режиме, их номинальная мощность невелика и они не нуждаются в радиаторах охлаждения.
Наша промышленность выпускает комбинированные контакторы типа КТ64 и КТ65 на номинальные токи, превышающие 100 А, выполненные на базе широко распространенных контакторов КТ6000 и снабженные дополнительным полупроводниковым блоком.
Коммутационная износостойкость комбинированных контакторов в режиме нормальных коммутаций составляет не менее 5 млн. циклов, а коммутационная износостойкость полупроводниковых блоков примерно в 6 раз выше. Это позволяет многократно использовать их в системах управления.
Для управления электродвигателями переменного тока небольшой мощности применяют прямоходовые контакторы с мостиковыми контактными узлами. Двукратный разрыв цепи и облегченные условия гашения дуги переменного тока позволяют обойтись без специальных дугогасительных камер, что существенно уменьшает габаритные размеры контакторов.
Прямоходовые контакторы обычно выпускаются промышленностью в трехполюсном исполнении. При этом главные замыкающие контакты разделяются пластмассовыми перемычками 1.
Наряду со слаботочными герконами, созданы герметичные силовые магнитоуправляемые контакты (герсиконы), способные коммутировать токи в несколько десятков ампер. На этой основе были разработаны контакторы для управления асинхронными электродвигателями мощностью до 1.1 кВт. Герсиконы отличаются увеличенным раствором контактов (до 1.5 мм) и повышенным контактным нажатием. Для создания значительной силы электромагнитного притяжения используют специальный магнитопровод.
Область применения электромагнитных контакторов достаточно широка. В машиностроении контакторы переменного тока применяют чаще всего для управления асинхронными электродвигателями. В этом случае их называют магнитными пускателями. Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.
На рисунке 1 (а, б) показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы соединений нереверсивного магнитного пускателя. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.



а) б)
Рисунок 1 - Схемы нереверсивного пускателя
На принципиальной схеме все элементы одного аппарата имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.
Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор KM с тремя главными замыкающими контактами (Л1-С1, Л2-С2, Л3-С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).
Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки контактора (или цепи управления) с наибольшим током – тонкими линиями.
Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки контактора потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт 3 – 5,
что создаст параллельную цепь питания катушки контактора. Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка контактора будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то контактор отключается и его вспомогательный контакт размыкается. После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита превращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.
Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют контакторное управление.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки контактора.
В том случае, когда необходимо использовать два направления вращения электродвигателя, применяют реверсивный магнитный пускатель, принципиальная схема которого изображена на рисунке 2, а. Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз статорной обмотки. В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой. Если после нажатия кнопки SВ3 «Вперед» и включения контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.

Рисунок 2 - Схемы реверсивного пускателя
Аналогичная схема цепи управления реверсивного пускателя с блокировкой на вспомогательных размыкающих контактах изображена на рисунке 2, б. В этой схеме включение одного из контакторов, например КМ1, приводит к размыканию цепи питания катушки другого контактора КМ2. Для реверса необходимо предварительно нажать кнопку SB1 «Стоп» и отключить контактор КМ1. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы главные контакты контактора КМ1 разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание размыкающих вспомогательных контактов в цепи контактора КМ2. Это достигается соответствующей регулировкой положения вспомогательных контактов по ходу якоря.
В серийных магнитных пускателях часто применяют двойную блокировку по приведенным выше принципам. Кроме того, реверсивные магнитные пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препятствующим одновременному срабатыванию электромагнитов контакторов. В этом случае оба контактора должны быть установлены на общем основании.
Магнитные пускатели открытого исполнения монтируют в шкафах электрооборудования. Пускатели пылезащищенного и пылебрызгонепроницаемого исполнения снабжают кожухом и монтируют на стене или стойке в виде отдельного аппарата.
Электромагнитные контакторы выбирают по номинальному току электродвигателя с учетом условий эксплуатации. ГОСТ 11206-77 устанавливает несколько категорий контакторов переменного и постоянного тока. Контакторы переменного тока категории АС-2, АС-3 и АС-4 предназначены для коммутации цепей питания асинхронных электродвигателей. Контакторы категории АС-2 используют для пуска и отключения электродвигателей с фазным ротором. Они работают в наиболее легком режиме, поскольку эти двигатели обычно пускаются при помощи роторного реостата. Категории АС-3 и АС-4 обеспечивают прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором и должны быть рассчитаны на шестикратный толчок пускового тока. Категория АС-3 предусматривает отключение вращающего асинхронного электродвигателя. Контакторы категории АС-4 предназначены для торможения противотоком электродвигателей с короткозамкнутым ротором или отключения неподвижных электродвигателей и работают в наиболее тяжелом режиме.
Контакторы, предназначенные для работы в режиме АС-3, могут быть использованы в условиях, соответствующих категории АС-4, но номинальный ток контактора при этом снижается в 1.5-3 раза. Аналогичные категории применения предусмотрены для контакторов постоянного тока.
Контакторы категории ДС-1 применяют для коммутации малоиндуктивной нагрузки. Категории ДС-2 и ДС-3 предназначены для управления электродвигателями постоянного тока с параллельным возбуждением и позволяют коммутировать ток, равный . Категории ДС-4 и ДС-5 применяют для управления электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением.
Указанные категории определяют режим нормальных коммутаций, в котором контактор может непрерывно работать длительное время. Кроме того, различают режим редких (случайных) коммутаций, когда коммутационная способность контактора может быть увеличена примерно в 1.5 раза.
Если асинхронный электродвигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то выбор контактора осуществляется по величине среднеквадратичного тока. На выбор контактора влияет степень защиты контактора. Контакторы защищенного исполненияимеют худшие условия охлаждения, и их номинальный ток снижается примерно на 10% по сравнению с контакторами открытого исполнения.

КОНТАКТНО – ДУГОГАСИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНТАКТОРОВ

В контакторах обычно используются рычажные (рис. 1, а) и мостиковые (рис. 1, б) контакты. В рычажных контактах образуется при отключении один разрыв (одна дуга), в мостиковых – два (две дуги). Поэтому при прочих равных условиях возможности для отключения электрических цепей у аппаратов с мостиковыми контактами выше, чем у аппаратов с рычажными (пальцевыми) контактами.

Рисунок 1 – Рычажные и мостиковые контакты
Мостиковые контакты по сравнению с рычажными имеют тот недостаток, что в замкнутом состоянии в них создается два контактных перехода тока, в каждом из которых должно быть создано надежное касание. Поэтому сила контактной пружины должна быть удвоенной (по сравнению с рычажными контактами), что в конечном итоге увеличивает мощность электромагнитного привода контактора.
В контакторах переменного тока на отключаемые токи до 100 А при напряжении сети до 100-200 В можно не применять дугогасительные камеры, так как дуга гасится за счет растяжения ее в атмосферном воздухе (открытый разрыв). Для предотвращения перекрытия электрических дуг на соседних полюсах применяются изоляционные перегородки. Контакторы с открытым разрывом дуги существуют также и на постоянном токе, но отключаемые токи для них существенно меньше.
При высоких значениях отключаемых токов и напряжений аппараты снабжаются дугогасительными камерами, из которых наиболее распространены щелевые камеры и дугогасительные решетки . Щелевая камера (рис. 2, а) образует внутри узкий просвет (щель) между стенками из дугостойкого изоляционного материала (асбестоцемент и др.). В него загоняется электрическая дуга 1 и там она гасится за счет усиленного отвода тепла при тесном соприкосновении со стенками.
Дугогасительная решетка (рис. 2, б) представляетсобой пакет из тонких (мм) металлических пластин 2, на которые выдувается дуга. Пластины выполняют роль радиаторов, интенсивно отводящих тепло от столба дуги и способствующих ее гашению.
Наиболее важной характеристикой дугогасительной камеры является вольт – амперная характеристика. Используя ее, можно рассчитать процессы гашения дуги при отключении цепи.

Рисунок 2 – Дугогасительные камеры
Как показал опыт эксплуатации, дугогасительная решетка непригодна для частых отключений цепи при сравнительно больших токах. При большой частоте отключений ее пластины разогреваются до высоких температур и не успевают остыть. Они оказываются неспособными охлаждать столб дуги, и решетка отказывает в работе. Для режима частых отключений цепи более пригодны щелевые дугогасительные камеры.
Система магнитного дутья предназначена для того, чтобы создать дополнительные силы для схода дуги с контактов и вхождения ее в дугогасительную камеру (рис. 3, а). Катушка 1 магнитного дутья включена последовательно в цепь отключаемого тока. Созданный ею магнитный поток Ф с помощью деталей 2 и 3 магнитопровода подводится к зоне горения дуги у входа в дугогасительную камеру 4.
Рисунок 3 – Система магнитного дутья
Взаимодействие тока дуги (А) с магнитным полем напряженностью (А/м) приводит к появлению действующей на дугу электродинамической силы (Н), которая загоняет дугу длиной (м) в камеру:
, (*)где Гн/м.
В зоне горения дуги (в воздушном зазоре , м, между пластинами 3 на рис. 3, а) в соответствии с законом полного тока для однородного поля (HL=Iw) напряженность поля (А/м)
.
Подставив это значение в (*), получим:
,
где – число витков катушки.
Так как в системе с катушкой последовательного магнитного дутья сила пропорциональна квадрату тока, то целесообразно использовать этот вид дутья в контакторах, рассчитанных на сравнительно большие номинальные токи. Для сокращения расхода меди на изготовление катушки, сечение которой должно выбираться по номинальному току контактора, желательно иметь возможно меньшее число витков катушки. Однако это число витков должно обеспечивать такую напряженность магнитного поля в зоне его взаимодействия с током дуги, которая создаст условия для надежного гашения дуги в заданном диапазоне отключаемых токов. Обычно оноизмеряется единицами при номинальных токах в сотни ампер, а при токах в десятки ампер достигает десяти и выше.
Преимущество систем с катушкой последовательного магнитного дутья заключается в том, что направление силы не зависит от направления тока . Это позволяет применять указанную систему не только на постоянном, но и на переменном токе. Однако на переменном токе вследствие появления вихревых токов в магнитопроводе может возникнуть сдвиг по фазе между током дуги и результирующей напряженностью магнитного поля в зоне горения дуги, что может вызвать обратное «забрасывание» дуги в камеру.
Недостаток системы с катушкой последовательного магнитного дутья – малая напряженность магнитного поля, создаваемая ею при небольших отключаемых токах. Поэтому параметры этой системы надо выбирать так, чтобы в области этих токов обеспечить максимально возможную напряженность магнитного поля в зоне горения дуги, не прибегая к значительному увеличению числа витков катушки магнитного дутья, чтобы не вызывать излишнего расхода меди на её изготовление. При небольших токах магнитопровод этой системы не должен насыщаться. Тогда почти вся намагничивающая сила катушки компенсируется падением магнитного потенциала в воздушном зазоре и напряженность магнитного поля в нем окажется максимально возможной. При больших токах магнитопровод, наоборот, целесообразно вводить в насыщение, когда его магнитное сопротивление становится большим. Это снизит напряженность магнитного поля в зоне расположения дуги, уменьшит силу и интенсивность гашения дуги, снизит перенапряжения при её гашении.
Существует система с катушкой параллельного магнитного дутья, когда катушка 1 (см. рис. 3), содержащая сотни витков из тонкого провода и рассчитываемая на полное напряжение источника питания, создает в зоне горения дуги напряженность магнитного поля (А/м)
.
Действующая на дугу электродинамическая сила (Н) (см. рис. 3, б)
,
где
В этой системе сила, действующая на дугу, пропорциональна току в первой степени. Поэтому она оказывается более целесообразной для контакторов на небольшие токи (примерно до 50 А).
Контактор с параллельной катушкой магнитного дутья реагирует на направление тока. Если направление магнитного поля сохраняется неизменным, а ток изменит свое направление, то сила будет направлена в противоположную сторону. Дуга будет перемещаться не в дугогасительную камеру, а в противоположную сторону – на катушку магнитного дутья, что может привести к аварии в контакторе. Это – недостаток рассматриваемой системы. Недостатком этой системы является также необходимость повышения уровня изоляции катушки в расчете на полное напряжение сети. Понижение напряжения сети приводит к уменьшению намагничивающей силы катушки и ослаблению интенсивности магнитного дутья, что снижает надежность дугогашения.
В системе магнитного дутья вместо катушки напряжения можно применять постоянный магнит. По свойствам такая система аналогична системе с параллельной катушкой магнитного дутья. Замена катушки напряжения постоянным магнитом исключит расход меди и изоляционных материалов, которые потребовались бы на создание катушки. При этом в системе не должны нарушаться свойства постоянного магнита в процессе эксплуатации.
Системы с катушкой параллельного магнитного дутья и постоянными магнитами на переменном токе не применяются, так как практически невозможно согласовать направление магнитного потока с направлением тока дуги, чтобы получить одно и то же направление силы в любой момент времени.
С увеличением напряженности поля магнитного дутья улучшаются условия схода дуги с контактов на дугогасительные рога и облегчается её вхождение в камеру. Поэтому с ростом уменьшается также износ контактов от термического воздействия дуги, но до определенного предела.
Большие напряженности поля создают значительные силы, воздействующие на дугу и выбрасывающие расплавленные металлические мостики из межконтактного промежутка в атмосферу. Это повышает износ контактов . При оптимальной напряженности поля износ контактов минимален.
Износ контактов – важный технический фактор. Поэтому принимаются серьезные меры, например уменьшение вибрации контактов при включении аппарата, чтобы уменьшить износ и увеличить срок службы контактов.
Важной характеристикой дугогасительного устройства переменного тока является закономерность роста восстанавливающейся прочности межконтактного промежутка за переходом тока через нуль.

Относятся к комбинированным устройствам, которые способны работать с электродвигателями различной мощности. На сегодняшний день они разделяются на реверсивные и не реверсивные модификации. Основным элементом устройства можно смело назвать катушку индуктивности. По параметру входного напряжения эти детали довольно сильно отличаются.

Если рассматривать реверсивные контакторы, то они чаще всего устанавливаются с якорями. При этом пружины крепятся под траверсами. Непосредственно силу тока можно регулировать через контроллеры. Дополнительно следует отметить, что контакторы способны работать в цепи с переменным током. В свою очередь не реверсивные аналоги для этого не предназначены. Для того чтобы более детально разобраться в контакторах, а также пускателях, следует рассмотреть устройство наиболее известных модификаций.

Устройства для морских судов

Пускатели для морских судов предназначены для регулирования двигателей асинхронного типа. Сила тока в данном случае может достигать 40 А. При этом отрицательное сопротивление в цепи в некоторых ситуациях достигает 12 Ом. Если рассматривать реверсивные модификации, то сердечники у них используются полые. При этом катушки индуктивности на магнитный пускатель 220В устанавливаются, как правило, в передней части.

Непосредственно замыкание контактов в цепи осуществляется за счет изменения порогового напряжения в системе. Дополнительно следует учитывать, что указанные модификации способны похвастаться высокой частотностью. Контроллеры на них могут устанавливаться самые разнообразные. Если рассматривать не реверсивные модели, то у них уровень номинального тока не превышает 30 А. При этом частотность модели можно регулировать за счет контроллера.

Модульные модели для объектов атомной энергетики

Данные модульные контакторы работают за счет увеличения параметра порогового напряжения. В первую очередь ток в устройстве попадает на электрическую катушку. Далее он проходит через сердечник и пропускается по контактам. Вследствие этого параметр выходного напряжения меняется. При этом частотность устройства стабилизируется. Таким образом, электродвигатель работает более эффективно.

Если рассматривать реверсивные модели, то сила тока в данном случае не превышает 40 А. При этом пороговая частота, как правило, находится на уровне 2 Гц. В свою очередь не реверсивный магнитный пускатель 380В больше подходит для асинхронных двигателей. Двухфазные модели также могут обслуживаться.

Модульные устройства для лифтовых станций

Модульные контакторы для лифтовых станций на сегодняшний день по параметрам довольно сильно отличаются. В данном случае параметр пороговой частоты может колебаться от 12 до 25 Гц. При этом сила тока в среднем составляет 30 А. Если рассматривать реверсивные модификации, то сердечники у них, как правило, устанавливаются в нижней части. При этом якоря расползаются сразу над катушками. Траверсы в такой ситуации устанавливаются довольно большие. Таким образом, нагрузки указанные устройства могут выдерживать значительные.

Также следует отметить, что в них реле используются теплового типа. В свою очередь магнитопроводы монтируются с разными параметрами выходного напряжения. Если рассматривать не реверсивные модификации, то они, как правило, производятся с двумя катушками. При этом траверсы у них располагаются в параллельном порядке. Дополнительно следует отметить, что якоря на сегодняшний день производятся различной формы, и в данном случае многое зависит от типа дугогасительной камеры. Стоят указанные контакторы и магнитные пускатели (цена рыночная) в районе 20 тыс. руб.

Принцип работы модели класса В1

Контакторы и магнитные пускатели данного типа относятся к классу реверсивных моделей. При их включении электричество первоначально попадает на катушку индуктивности. Только после этого частотность устройства начинает повышаться. Далее в работу включается сердечник. На данном этапе параметр выходного напряжения значительно понижается. Вследствие этого уровень номинального тока способен опускаться ниже 5 А.

За счет электромагнита работу двигателя удается стабилизировать. Эксплуатируются данные устройства, как правило, в цепи с переменным током. В этом случае амортизирующие пружины в приборе не дают якорю полностью опуститься к раме. Также следует учитывать, что траверсы по форме могут довольно сильно отличаться. В такой ситуации многое зависит от типа камеры дугогасителя. Как правило, она имеется Т-образной формы. Однако на сегодняшний день на рынке представлено множество моделей с плоскими модификациями.

Устройства класса В3

Контакторы и магнитные пускатели данной серии, как правило, используются на морских судах. Эти реверсивные модели на сегодняшний день являются довольно сильно распространенными. В первую очередь они отличаются повышенным параметром номинального тока. Таким образом, распределение энергии происходит довольно быстро. Траверсы в указанных модификациях устанавливаются двойного типа. При этом якоря чаще всего используются С-образной формы.

В данном случае параметр выходного напряжения порой доходит до 200 В. Непосредственно подключение контактора осуществляется через реле, которое устанавливается рядом с камерой дугогасителя. Дополнительно следует учитывать, что в монтаже такие устройства просты. Регулировать параметр частотности в них можно за счет контроллера. Подсоединяется он, как правило, через магнитопровод.

Модели класса ПМА

Магнитные пускатели ПМА подходят для электродвигателей асинхронного типа. При этом трехфазные модификации с помощью этих устройств обсуживаться могут. В данном случае параметр предельной частоты колеблется в районе 30 Гц. Дополнительно следует учитывать, что сердечники в устройствах устанавливаются самые разнообразные. В свою очередь якоря, как правило, изготавливаются С-образной формы. В среднем параметр выходного напряжения достигает 120 В.

Однако в данной ситуации многое зависит от типа токопровода. Как правило, он устанавливается с пропускной способностью на уровне 2 мк. Подключение устройств происходит через реле. В данном случае оно имеется теплового типа. В свою очередь катушки индуктивности по параметру пикового напряжения довольно сильно отличаются.

Как правило, траверсы на таких устройствах устанавливаются в параллельном порядке. При этом мостиковые контакты в дугогасительных камерах монтируются довольно часто. За счет этого регулировать параметр тактовой частоты в таких устройствах есть возможность. Однако для этого необходимо установить контролер. Закрепить его для управления необходимо на магнитопроводе устройства.

Модификации на 40 А

Контакторы на 40 А больше всего подходят для электродвигателей, мощность которых не превышает 3 кВт. Дополнительно следует учитывать, что указанные модели относятся к реверсивным модификациям. Таким образом, подключать их можно только к цепи с переменным током. В данном случае частотность моделей регулировать есть возможность. Для этого контроллеры устанавливаются самые разнообразные. Если говорить про подключение, то оно стандартно осуществляется через реле. Дополнительно следует отметить, что указанные устройства хорошо справляются со стабилизацией выходного напряжения.

Характеристики моделей на 60 А

Контакторы и магнитные пускатели данного типа на сегодняшний день являются довольно сильно востребованными. В промышленной сфере они, как правило, устанавливаются на различные станки. В среднем мощность их должна составлять в районе 3 кВт. При этом частотность обычно колеблется в пределах 30 Гц. Дополнительно следует отметить, что сердечники в таких конфигурациях устанавливаются над катушкой индуктивности.

Проводимость ее в данном случае зависит от типа траверсов. Как правило, они монтируются С-образной формы. Однако на сегодняшний день на рынке представлены и другие варианты данного типа. Реле в этом случае имеется тепловое, а устанавливается оно за электромагнитом. Непосредственно контакты используются мостикового типа. В среднем параметр выходного напряжения колеблется в районе 200 В.