Конструкция контактора. Конструкция контакторов: основные элементы и принцип работы

Какие основные элементы входят в конструкцию контактора. Как устроен и работает электромагнитный механизм контактора. Какие бывают типы контактных систем в контакторах. Как устроена дугогасительная система контактора.

Основные элементы конструкции контактора

Контактор состоит из следующих основных элементов:

• Электромагнитный механизм
• Главный (силовой) контактный узел
• Дугогасительная система
• Блокировочный контактный узел

Рассмотрим подробнее устройство и назначение каждого из этих элементов.

Электромагнитный механизм контактора

Электромагнитный механизм контактора выполняет функцию замыкания и размыкания контактов. Он состоит из следующих частей:

• Сердечник
• Якорь
• Втягивающая катушка
• Возвратная пружина

Как работает электромагнитный механизм контактора? При подаче напряжения на втягивающую катушку якорь притягивается к сердечнику. При этом механически связанные с якорем подвижные контакты замыкают силовую цепь. При снятии напряжения с катушки якорь под действием возвратной пружины отходит от сердечника и размыкает контакты.

Типы контактных систем в контакторах

В контакторах применяются следующие основные типы контактных систем:

1. Линейные перекатывающиеся контакты — используются в контакторах с поворотным якорем. При замыкании контакты перекатываются по поверхности друг друга, что обеспечивает их самоочистку.
2. Мостиковые контакты — применяются в прямоходных контакторах. Контактный мостик выполняется самоустанавливающимся, что снижает вибрацию.

Для увеличения срока службы на рабочую поверхность контактов часто напаивают металлокерамические или серебряные накладки.

Дугогасительная система контактора

Дугогасительная система служит для быстрого гашения электрической дуги, возникающей при размыкании контактов под нагрузкой. В контакторах применяются следующие типы дугогасительных устройств:

• Дугогасительные камеры с продольными щелями — используются в контакторах постоянного тока
• Дугогасительные камеры с решетками — применяются в контакторах переменного тока
• Системы магнитного дутья — создают магнитное поле, выталкивающее дугу в дугогасительную камеру

Правильно спроектированная дугогасительная система позволяет значительно увеличить коммутационную способность и срок службы контактора.

Блокировочные контакты контактора

Блокировочные (вспомогательные) контакты контактора выполняют следующие функции:

• Осуществляют переключения в цепях управления
• Используются для сигнализации состояния контактора
• Обеспечивают электрическую блокировку с другими аппаратами

Блокировочные контакты имеют меньшую коммутационную способность по сравнению с главными контактами и рассчитаны на токи до 5-10 А.

Особенности конструкции контакторов постоянного и переменного тока

Контакторы постоянного и переменного тока имеют ряд конструктивных отличий:

Параметр	Контакторы постоянного тока	Контакторы переменного тока
Число главных полюсов	Обычно двухполюсные	Как правило, трехполюсные
Тип электромагнита	На постоянном токе	На переменном токе
Дугогасительная система	С продольными щелями	С дугогасительной решеткой

При этом основные принципы работы контакторов постоянного и переменного тока схожи.

Факторы, влияющие на срок службы контактора

Срок службы контактора определяется следующими основными факторами:

• Износостойкость контактных поверхностей
• Эффективность дугогасительной системы
• Механическая прочность деталей
• Надежность работы электромагнитной системы

Наиболее быстро изнашиваются главные контакты из-за эрозии при горении дуги. Для увеличения срока службы предусматривают возможность замены контактов.

Основные параметры контакторов

При выборе контактора учитывают следующие основные параметры:

• Номинальное напряжение главной цепи
• Номинальный ток главной цепи
• Номинальное напряжение втягивающей катушки
• Категория применения (AC-3, DC-3 и т.д.)
• Механическая и коммутационная износостойкость
• Количество и исполнение вспомогательных контактов

Правильный выбор контактора по этим параметрам обеспечивает его надежную работу в конкретных условиях эксплуатации.

Применение контакторов в схемах управления электроприводами

Контакторы широко применяются в схемах управления электроприводами для выполнения следующих функций:

• Пуск и остановка электродвигателей
• Реверсирование электродвигателей
• Переключение скоростей многоскоростных двигателей
• Защита электродвигателей от перегрузки (совместно с тепловыми реле)
• Дистанционное управление электроприводами

В типовых схемах управления контакторы часто применяются совместно с автоматическими выключателями, кнопочными постами, конечными выключателями и другими аппаратами автоматики.

Заключение

Контакторы являются одним из основных коммутационных аппаратов в системах управления электроприводами и другими мощными потребителями электроэнергии. Знание конструкции и принципов работы контакторов необходимо для правильного выбора и эксплуатации этих аппаратов. При проектировании систем управления важно учитывать особенности различных типов контакторов и их основные характеристики.

конструкция,. типы и правильный выбор

Контактор – это один из главных элементов управления электродвигателем, который служит размыкающим переключателем, а также выполняет работу пускателя двигателя плавного пуска или частотного преобразователя. Но самый идеальный вариант – осуществлять управление электродвигателем с помощью контактора, потому что он дает возможность реализации дистанционного управления. Одно из главных преимуществ контакторов – коммутационная долговечность, несколько тысяч операций.

Для контактора необычайно важно наличие качественных характеристик силовых и управляющих цепей. Для производства выбора контактора для коммутирования электрооборудования необходимо представлять определенную информацию, характеризующую цепи управления и силовые цепи, паспортные данные содержат следующую информацию:

Для цепей управления:

• Тип управляющего контакта и частота для цепей переменного тока.
• Номинальное значение напряжение и напряжение управления.

Для силовых цепей:

• Рабочее напряжение, номинальное значение. Это показатель равен напряжению между фазами и определяет, наряду с замыкающей и размыкающей способностью, эксплуатационным режимом и пусковыми характеристиками рабочие параметры использования цепей.
• Рабочий ток, его номинальное значение, на которое рассчитан контактор или номинальная мощность. Эти показатели служат для определения рабочих условий электродвигателя, если контактор предназначен для прямого управления электродвигателем, могут быть введены дополнительные параметры, такие как максимальная мощность.

Стоит обратить внимание на дополнительную информацию, такую как:

• Рекомендованные рабочие режимы и класс повторно-кратковременного режима, определяющие рабочие циклы оборудования.
• Максимальная величина тока, которую контактор сможет коммутировать с гарантированной вероятностью.

Конструкция контактора

Контактор состоит из нескольких основных частей:

• полюс;
• катушка;
• дополнительные контакты.

Полюсы.

Рис. №1 Вид сдвоенного и одинарного контактора.

Эти элементы используются для осуществления замыкания и размыкания тока в силовой цепи. Габаритный размер полюса зависит от тока, на который рассчитан контактор, полюс позволяет обеспечить непрерывную работу без критического повышения температурного порога. Состоит элемент из подвижной части и неподвижного фиксированного контакта. На подвижной части находится пружина, осуществляющая давление на замыкающие контакты. Специальное серебряное напыление, соответствующая инновационная обработка способствуют продолжительности работы, долговечности и механической прочности.

Два основных типа контакторов

Контакторы распределяются на два вида и могут быть одинарными и сдвоенными.

Сдвоенные контакторы используются для тяжелых условий работы.

Одинарный контактор содержит в своей конструкции электромагнитное устройство, служащее для эффективного гашения электрической дуги.

Он рекомендуется для цепей постоянного тока и тяжелых эксплуатационных условий, таких как: использование для железнодорожного оборудования, гидроэлектростанций, для индукционных печей и т. д.

Контактор должен осуществлять гашение дуги, возникающее при разрыве электрической цепи. При этом дуга не должна быть слишком короткой (быстрой), чтобы не вызвать перенапряжения в сети и недлинной, чтобы не способствовать разрушению материалов, из которых состоит контактор. Сопротивление дуги находится в прямой зависимости от числа свободных электронов, присутствующих в плазме Ферромагнитные элементы, из которых состоят дугогасящие камеры и помещенные в область дуги обязательно присутствуют в конструкции полюсов. Они должны развернуть дугу в нужном направлении, это так называемое магнитное взрывание, так они будут способствовать охлаждению среды и контактного соединения после гашения дуги. Для защиты от перегрузки контакторы совмещают с

электронными или тепловыми реле перегрузки.

Рис. №2. Устройство контактора.

Катушка

Катушка контактора создает электромагнитное поле, в котором перемещается подвижная часть контактора, осуществляя замыкание электрической цепи. Питание на катушку приходит от сети постоянного и переменного тока.

Питание катушки переменным током

В случае питания от сети переменного тока его значение определяется полным сопротивлением катушки. Если магнитный зазор при включении катушки велик, индуктивность катушки имеет малое значение, полное сопротивление будет минимальным. Ток, проходящий через катушку, максимален и ограничивается величиной сопротивления. Величина тока нагрузки диктует тяговое усилие, необходимое для включения контактора.

Когда происходит замыкание магнитной цепи, ее магнитное сопротивление падает, в тоже время ее полное сопротивление многократно увеличивается, а ток снижается не менее чем в 10 раз. Ток в катушке уменьшается с повышением полного значения сопротивления, которое вызвано с уменьшением зазора в контакторе, но в тоже время его должно хватить для удержания электромагнитной катушки в закрытом состоянии.

Питание катушки постоянным током

Для сетей постоянного тока в питающую цепь катушки включают добавочное сопротивление (как правило, резистор).

В системах автоматизации используются специально разработанные контакторы с электромагнитами с невысоким энергопотреблением. Они разрешают прямое подключение оборудования, управление этими устройствами осуществляется с дискретного выхода прямым способом. Для осуществления этой функции контактор оснащен специальным электромагнитом.

Рис. №3. Схема электромагнита с низким энергопотреблением.

Дополнительная контактная система

Основная функция дополнительных контактов – самоблокировка, взаимная блокировка и блокирование контактов, а также индикация состояния контактора.

Основные модификации дополнительных контактов

Их три типа:

• НО (NO) – нормально открытые контакты (разомкнутое состояние соответствует открытому контакту), закрытое состояние – соответствует подаче питающего напряжения на электромагнит.
• НЗ (NC) – нормально закрытые контакты: закрытое состояние соответствует разомкнутому положению контактора, открытый контакт – подача питания на электромагнит.
• Перекидные контакты НО/НЗ. Если на контактор не поступает питание, его контакты будут находиться в открытом или закрытом состоянии. После поступления напряжения их состояние переключается на противоположное.

Дополнительная контактная система оборудуется выдержкой времени, которую можно использовать после открытия или закрытия контактора. Время – регулируется.

Выбор контактора

При выборе контактора для управления электродвигателем руководствуются следующими требованиями:

• Рабочий ток и режим отключения.
• Тип электродвигателя (нагрузки) – это: сопротивление, электродвигатель с беличьей клеткой или с контактными кольцами.
• Условия, которые влияют на открытие или замыкание контактов – это: электродвигатель запущен в работу или остановлен, пуск электродвигателя или торможение противовключением и прочие операции.

При выборе контактора принимаются во внимание ограничения, не описанные в стандартных правилах пользования. Это температура окружающей среды, влажность, географическое месторасположение, высота над уровнем или приближенность к морю. Трудность в обслуживании также может играть решающую роль при выборе контактора, на это условие оказывает влияние долговечность устройства или его надежность.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Конструкция электромагнитных контакторов — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает. .. Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений — деятельность метрологических служб, направленная на достижение… Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит… Интересное: Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов… Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья… Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 14Следующая ⇒   Контактор состоит из следующих основных узлов: главных контактов, дугогасительной системы, электромагнитной системы, вспомогательных контактов.   Главные контакты осуществляю замыкание и размыкание силовой цепи. Они должны быть рассчитаны на длительное проведение номинального тока и на производство большого числа включений и отключений при большой их частоте. Нормальным считают положение контактов, когда втягивающая катушка контактора не обтекается током и освобождены все имеющиеся механические защелки. Главные контакты могут выполняться рычажного и мостикового типа. Рычажные контакты предполагают поворотную подвижную систему, мостиковые – прямоходовую.   Дугогасительные камеры контакторов постоянного тока построены на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем в камерах с продольными щелями. Магнитное поле в подавляюще большинстве конструкций возбуждается последовательно включенной с контактами дугогасительной катушкой.   Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической дуги, которая возникает при размыкании главных контактов. Способы гашения дуги и конструкции дугогасительных систем определяются родом тока главной цепи и режимом работы контактора.   Электромагнитная система контактора обеспечивает дистанционное управление контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция системы определяется родом тока и цепи управления контактора и его кинематической схемой. Электромагнитная система состоит из сердечника, якоря, катушки и крепежных деталей.   Электромагнитная система контактора может рассчитываться на включение якоря и удержание его в замкнутом положении или только на включение якоря. Удержание же его в замкнутом положении в этом случае осуществляется защелкой.         Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info © Повный А. В.   http://electricalschool.info/ — Школа для электрика. Статьи, советы, полезная информация. Отключение контактора происходит после обесточивания катушки под действием отключающей пружины, или собственного веса подвижной системы, но чаще пружины.   Вспомогательные   Контакты.   Производят   переключения   в   цепях управления контактора, а также в цепях блокировки и сигнализации. Они рассчитаны на длительное проведение тока не более 20 А, и отключение тока не более 5 А. Контакты выполняются как замыкающие, так и размыкающие, в подавляющем большинстве случаев мостикового типа.   Контакторы переменного тока выполняются с дугогасительными камерами с деионной решеткой. При возникновении дуга движется на решетку, разбивается на ряд мелких дуг и в момент перехода тока через ноль гаснет.   Электрические схемы контакторов, состоящие из функциональных токопроводящих элементов (катушки управления, главных и вспомогательных контактов), в большинстве случаев имеют стандартный вид и отличаются лишь количеством и видом контактов и катушек.   Важными параметрами контактора являютсяноминальные рабочие ток и напряжения.   Номинальный ток контактора — это ток, который определяется условиями нагрева главной цепи при отсутствии включения или отключения контактора. Причем, контактор способен выдержать этот ток три замкнутых главных контактах в течение 8 часов, а превышение температуры различных его частей не должно быть больше допустимой величины. При повторно-кратковременном режиме работы аппарата часто пользуются понятием допустимого эквивалентного тока длительного режима.   Напряжение главной цепи контактора — наибольшее номинальное напряжение, для работы при котором предназначен контактор. Если номинальные ток и напряжения контактора определяют для него максимально-допустимые   Другие электронные книги электротехнической тематики: http://electrolibrary.info © Повный А. В.   http://electricalschool.info/ — Школа для электрика. Статьи, советы, полезная информация. условия применения в длительном режиме работы, то номинальные рабочий ток и рабочее напряжение определяются данными условиями эксплуатации. Так, номинальный рабочий ток — ток, который определяет применение контактора в данных условиях, установленных предприятием-изготовителем в зависимости от номинального рабочего напряжения, номинального режима работы, категории применения, типоисполнения и условий эксплуатации. А номинальное рабочее напряжение равно напряжению сети, в которой в данных условиях может работать контактор.   ⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒ Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции… Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни. .. Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… 

Контакторы и магнитные пускатели — Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики

Глава 20

КОНТАКТОРЫ  И МАГНИТНЫЕ   ПУСКАТЕЛИ

§ 20.1. Назначение контакторов и магнитных пускателей

Наиболее   распространенным   потребителем   электриче­ской энергии является электродвигатель. Примерно 2/3 всей выра­батываемой в стране электроэнергии потребляется электродвига­телями. Основным коммутационным аппаратом, осуществляющим подключение электродвигателя  к  питающей  сети,  является  кон­тактор. Электромагнитный контактор представляет собой выклю­чатель, приводимый в действие с помощью электромагнита. По сути дела, это мощное электромагнитное реле, контактный узел которого способен замыкать и размыкать силовые цепи с токами в десятки и сотни ампер при напряжениях в сотни вольт. При та­ких электрических нагрузках необходимо принятие специальных мер по гашению дуги. Поэтому по сравнению с обычными элект­ромагнитными реле электромагнитные контакторы имеют дугогасительные устройства и более мощные электромагнит и контакт­ные узлы. Кроме силовых (мощных) контактов! имеются и блоки­ровочные контакты, используемые в цепях управления для целей автоматики.   Различают  контакторы   постоянного   и   переменного тока. Для автоматического пуска, остановки и реверса электродви­гателей применяют магнитные пускатели.  Они представляют со­бой   комплектные электрические  аппараты,   включающие  в  себя электромагнитные контакторы, кнопки управления, реле защиты и блокировки.

Контакторы и магнитные пускатели используются и для вклю­чения других мощных потребителей электроэнергии: осветительпых и нагревательных установок,  преобразовательного и техно­логического электрического оборудования.

К этой же группе электрических силовых аппаратов следует отнести автоматические выключатели, которые также предназна­чены для подключения к питающей сети мощных электропотре­бителей. Замыкание их контактов производится не с помощью электромагнита, а вручную. Автоматически они производят лишь выключение нагрузки, защищая ее от перегрузок по току. Если контакторы и магнитные пускатели способны работать при час­тых включениях и отключениях, то автоматические выключатели обычно применяют при включениях па продолжительное время. В типовые схемы электропривода обычно входят автоматический выключатель (питающий и силовые, и управляющие цепи) и маг­нитный пускатель (осуществляющий непосредственную коммута­цию для пуска, остановки и реверса электродвигателя).

§ 20.2. Устройство и особенности контакторов

Принцип действия контакторов такой же, как и у эле­ктромагнитных реле. Поэтому и устройство их во многом сходно. Главное отличие заключается в том, что контакты контакторов коммутируют большие токи. Поэтому они выполняются более мас­сивными, требуют больших усилий, между ними при разрыве воз­никает дуга, которую необходимо погасить.

Основными узлами контактора являются электромагнитный механизм, главный (силовой) контактный узел, дугогасительная система, блокировочный контактный узел.

Электромагнитный механизм осуществляет замыкание и раз­мыкание контактов. При подаче напряжения на втягивающую катушку электромагнита якорь притягивается к сердечнику, а ме­ханически связанные с ним подвижные контакты замыкают сило­вую цепь и выполняют необходимые переключения в цепи управ­ления.

Магнитные системы контакторов в зависимости от характера движения якоря и конструкции различают на поворотные и пря-моходовые. Магпитопровод контактора поворотного типа устроен аналогично клапанному реле. Для устранения залипапия якоря используют немагнитные прокладки. Для замыкания силовых кон­тактов требуются значительно большие усилия, чем развиваемые в реле. Поэтому электромагнитный механизм контактора выполня­ется более мощным и массивным. При срабатывании контактора происходит довольно значительный удар якоря о сердечник. Час­тично этот удар принимает на себя немагнитная прокладка; кро­ме того, магнитную систему амортизируют пружиной, которая так­же уменьшает вибрацию контактов.

Магнитопровод контактора   прямоходного  типа  имеет обычно Ш-образпую форму. В этом случае для устранения заливания яко­ря делают зазор между средними стержнями сердечника и якоря. Втягивающая катушка    обычно    обеспечивает    включение    и удержание якоря в притянутом положении. Но иногда использу­ют две катушки: мощную включающую и менее мощную удержи­вающую. В этом случае контактор во включенном состоянии по­требляет меньше электроэнергии, поскольку включающая катушка находится под током только короткое время. Размыкание контак­тов происходит за счет отключающей пружины при снятии напря­жения с катушки контактора. Втягивающая катушка должна обе­спечивать надежное срабатывание контактора при снижении на­пряжения до 0,85. По нагреву катушка должна выдерживать повышение напряжения до 1,05

В контакторах с поворотным якорем наибольшее распростра­нение получили линейные перекатывающиеся контакты (см. рис. 16.5). В примоходных контактах применяются мостиковые кон­тактные системы (см. рис. 16.4). Контактный мостик имеет не­большую массу и выполняется самоустанавливающимся, что сни­жает вибрацию контактов. Для предотвращения вибрации кон­тактная пружина создает предварительное нажатие, равное при­мерно половине конечной силы нажатия.

У контакторов для длительного режима работы на поверх­ность медных контактов обычно напаивается металлокерамическая или серебряная пластинка. Контакты иногда могут выпол­няться из меди, если образующаяся пленка окисла па рабочей поверхности контактов периодически снимается их самоочисткой. Дугогасительная система контакторов постоянного тока обыч­но выполняется в виде камеры с продольными щелями, куда дуга вытесняется с помощью магнитной силы. Дугогасительная систе­ма контакторов переменного тока обычно имеет вид камеры со стальными дугогасительными пластинами и двойным разрывом дуги в каждой фазе.

Блокировочные или вспомогательные контакты применяются для переключений в цепях управления и сигнализации, поэтому они имеют такое же конструктивное выполнение, как и контакты реле.

§ 20.3. Конструкции контакторов

Как правило, род тока в цепи управления, которая пи­тает катушку контактора, совпадает с родом тока главной цепи. Поэтому контакторы постоянного тока, предназначенные для включения двигателей постоянного тока, имеют электромагнитный механизм, питаемый постоянным током. Соответственно контак­торы переменного тока, предназначенные для включения двигате­лей (или другой нагрузки) переменного тока, имеют электромагнитный механизм, питаемый переменным током. Бывают и исклю­чения. Известны, например, случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Устройство контактора постоянного тока показано на рис. 20.1. Электромагнитный механизм поворотного типа состоит из сердеч­ника / с катушкой 2, якоря 3 и возвратной пружины 4. Сердеч­ник 1 имеет полюсный наконечник, необходимый для увеличения

Рис. 20.1. Контактор посто-                 Рис.   20.2.   Дугогасительная

янного тока                                  камера     с     электромагнит-

ным дутьем

магнитной проводимости рабочего зазора электромагнита. Немаг­нитная прокладка 5 служит для предотвращения залипания яко­ря. Силовой контактный узел состоит из неподвижного 6 и по­движного 7 контактов. Контакт 7 шарнирно закреплен на рычаге 8, связанном с якорем 8 и прижатом к нему нажимной пружиной 9.  Подвод тока к подвижному контакту 7 выполнен гибкой медной
лентой 10. Замыкание главных контактов 6 и 7 происходит с проскальзыванием и перекатыванием, что обеспечивает очистку кон­тактных поверхностей от окислов и нагара. При срабатывании электромагнитного механизма кроме главных контактов переклю­чаются вспомогательные контакты блокировочного контактного уз­ла 11. При размыкании главных контактов 6 и 7 между ними возникает электрическая дуга, ток которой поддерживается за счет ЭДС самоиндукции в обмотках отключаемого электродвига­теля. Для интенсивного гашения электрической дуги служит ду­гогасительная камера 12. Она имеет дугогасительную решетку в виде тонких металлических пластин, которые разрывают дугу на короткие участки. Пластины интенсивно отводят теплоту от дуги и гасят ее. Однако при большой частоте включения  контактора пластины   не  успевают остывать  и  эффективность дугогашения падает.

Для вытеснения дуги в сторону дугогасителыюй решетки мож­но использовать электромагнитную силу, так называемое магнит­ное дутье. На рис. 20.2 показана дугогасительная камера с уз­кой щелью и магнитным дутьем. Щелевая камера образована дву­мя стенками /, выполненными из изоляционного материала. Си­стема магнитного дутья состоит из катушки 2, включенной после­довательно с главными контактами и размещенной на сердечнике 3. Для подвода магнитного поля в зону образования дуги служат ферромагнитные щеки 4. В результате взаимодействия электриче­ского тока дуги с магнитным полем появляется сила F, которая растягивает дугу и вытесняет ее в щелевую камеру между стенками 1. За счет усиленного отвода теплоты стенками камеры дуга быстро гаснет.

При последовательном включении главных контактов и катуш­ки магнитного дутья направление силы F остается постоянным при любом направлении тока в силовой цепи, поскольку сила F пропорциональна квадрату тока (ведь магнитное поле создается этим же током). Поэтому магнитное дутье можно использовать и в контакторах переменного тока.

Контакторы переменного тока отличаются от контакторов по­стоянного тока, прежде всего тем, что они, как правило, выпол­няются трехполюсиыми. Основное назначение контакторов пере­менного тока — включение трехфазных асинхронных электродви­гателей. Поэтому они имеют три главных (силовых) контактных узла. Все три главных контактных узла работают от общего эле­ктромагнитного приводного механизма клапанного типа, который поворачивает вал с установленными на нем подвижными контак­тами. С этим же приводом связаны вспомогательные контакты. Главные контактные узлы имеют систему дугогашения с магнит­ным дутьем и дугогасителной щелевой камерой или дугогаси­телной решеткой. В контакторах быстрее всего изнашиваются главные контакты, поскольку они подвергаются интенсивной эро­зии (как говорится, контакты выгорают). Для увеличения общего срока службы контакторов предусматривается возможность сме­ны контактов.

Наиболее сложным и трудным этапом работы контактов является процесс их размыкания. Именно в этот момент контакты оп­лавляются, между ними возникает дуга. Для облегчения работы главных контактов при размыкании выпускаются контакторы пе­ременного тока с полупроводниковым блоком. В этих контакторах параллельно главным замыкающим контактам включают по два тиристора (управляемых полупроводниковых диода). Во включен­ном положении ток проходит через главные контакты, поскольку тиристоры находятся в закрытом состоянии и ток не проводят. При размыкании контактов схема управления на короткое время открывает тиристоры, которые шунтируют цепь главных контак­тов и разгружают их от тока, препятствуя возникновению элект­рической дуги. Такие комбинированные тиристорные контакторы выпускаются на токи в сотни ампер. Поскольку тиристоры рабо­тают в кратковременном режиме, они не перегреваются и не нуж­даются в радиаторах охлаждения.

Коммутационная износостойкость комбинированных контакто­ров составляет несколько миллионов циклов, в то время как глав­ные контакты обычных контакто­ров постоянного и переменного то­ка выдерживают обычно 150—200 тыс. включений.

Для управления электродвига­телями переменного тока неболь­шой мощности применяют прямоходовые контакторы с мостиковыми контактными узлами. Благодаря двукратному разрыву цепи и облег­ченным условиям гашения дуги пе­ременного тока в этих контакторах не требуются специальные дугогасительные камеры с магнитным дутьем, что существенно уменьшает их габаритные размеры.

Электромагнитный привод контактора переменного тока малой мощности (рис. 20.3) имеет Ш-образный сердечник 1 и якорь 2, собранные из пластин электротехнической стали. Часть полюсов сердечника охвачена короткозамкнутым витком, что предотвра­щает вибрацию якоря, вызванную снижением силы электромаг­нитного притяжения до нуля при прохождении переменного сину­соидального тока через нуль. Катушка 3 контактора охватывает сердечник и якорь, она и создает намагничивающую силу в маг­нитной системе контактора. На якоре 2 закреплены подвижные контакты 4 мостикового типа, что повышает надежность отклю­чения за счет двукратного размыкания. В пластмассовом корпусе установлены неподвижные контакты 5 и 6. Пружина 7 возвраща­ет контакты 4 в исходное положение. В трехфазном контакторе — три контактные пары, отделенные друг от друга пластмассовыми перемычками 8. Главные контакты имеют металлокерамические накладки и защищены крышкой. Вспомогательные контакты на рис. 20.3 не показаны.

§ 20.4. Магнитные пускатели

Магнитный пускатель — это комплектное устройство, предназначенное главным образом для пуска трехфазных асин­хронных двигателей. Основной составной частью магнитного пускателя является трехполюсный контактор переменного тока. Кро­ме того, контактор имеет кнопки управления и тепловые реле.

Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором показана на рис. 20.4. Для пуска элект­родвигателя М нажимается кнопка SB1 («Пуск » ). Через катушку контактора КМ проходит ток, электромагнит контактора срабатывает, и замыкаются все его контакты, которые на схеме обоз­начаются теми же буквами КМ. Силовые контакты КМ подклю-

Рис. 20.4. Схема включения трех-           Рис.   20.5.   Конструкция   неревер-

фазного     асинхронного     электро-       сивного магнитного пускателя

двигателя   с   магнитным   пускате­лем

чают на трехфазное напряжение обмотку электродвигателя М. Параллельно кнопке SB1 подсоединены блокировочные контак­ты КМ. Так как они замкнулись, то после отпускания кнопки SB1 катушка контактора получает питание по этим контактам. Сле­довательно, для включения электродвигателя не надо все время держать кнопку нажатой: достаточно ее один раз нажать и от­пустить. Для остановки электродвигателя служит кнопка SB2 («Стоп » ), при нажатии которой разрывается цепь питания кон­тактора КМ. Для защиты электродвигателя от перегрева служат тепловые реле FP1 и FP2, чувствительные элементы которых включаются в две фазы электродвигателя, а размыкающие кон­такты, обозначенные теми же буквами, включены в цепь пита­ния катушки контактора КМ. Для защиты самой схемы управле­ния служат плавкие предохранители FV. На схеме показан также рубильник Р, который обычно замкнут. Его размыкают лишь в том случае, когда собираются проводить ремонтные работы. По­добная схема является типовой, она применяется во всех случаях, когда не требуются изменение направления вращения (реверс) электродвигателя и интенсивное (принудительное) торможение.

На рис. 20.5 показана конструкция нереверсивного магнитно­го  пускателя, который  смонтирован в ящике с открывающейся крышкой. Электромагнитный механизм 1 контактора при сраба­тывании перемещает три подвижных контакта 2, размещенных в дугогасительных камерах. Одновременно переключаются блокиро­вочные контакты 3. Последовательно с двумя главными контакт­ными узлами включены тепловые реле 4.

Кнопки «Пуск » и «Стоп » обычно находятся вне ящика пуска­теля, они размещены на пульте управления под рукой у рабочего. Кнопка «Стоп » имеет красный цвет. Реверсивная схема включе-

Рис. 20.6. Схема  включения трехфазного асинхронного элек­тродвигателя с реверсивным магнитным пускателем

ония трехфазного асинхронного двигателя показана на рис. 20.6. Для того чтобы реверсировать (изменить направление вращения) трехфазный асинхронный двигатель, необходимо изменить поря­док чередования фаз на обмотке статора. Например, если для прямого вращения фазы подключались в последовательности ABC, то для обратного вращения необходима последовательность АСВ. Поэтому в состав реверсивного магнитного пускателя входят два контактора: KB для вращения вперед и КН для вращения назад. Кроме того, реверсивный магнитный пускатель имеет три кнопки управления и тепловые реле. В ряде случаев в комплект магнит­ного пускателя входят пакетный переключатель и плавкие предохранители. Схема (рис. 20.6) работает следующим об­разом.

Для включения электродвигателя М в прямом направлении не­обходимо нажать кнопку SB1 («Вперед » ). При этом срабатывает контактор KB и своими силовыми контактами подключает к трех­фазной  сети обмотки электродвигателя. Одновременно  блокировочные контакты KB разрывают цепь питания катушки контакто­ра КН, чем исключается возможность одновременного включения обоих контакторов. Для включения электродвигателя в обратном направлении необходимо нажать кнопку SB2 («Назад » ). В этом случае срабатывает контактор КН и своими силовыми контактами подключает к трехфазной сети обмотки электродвигателя. После­довательность соединения фаз теперь иная, чем при срабатывании контактора KB: две фазы из трех поменялись местами. При сра­батывании контактора КН его блокировочные контакты разрыва­ют цепь питания катушки контактора КВ. Нетрудно видеть, что при одновременном включении контакторов KB и КН произошло бы короткое замыкание двух линейных проводов трехфазной сети друг на друга. Для того чтобы исключить такую аварию, и нуж­ны блокировочные размыкающиеся контакты контакторов KB и КН. Следовательно, если подряд нажать обе кнопки (SB1 и SB2), то включится только тот контактор, кнопка которого была нажа­та раньше (пусть даже на мгновение).

Для реверса электродвигателя надо предварительно нажать кнопку SB3 («Стоп » ). В этом случае блокировочные контакты подготавливают цепь управления для нового включения. Для на­дежной работы необходимо, чтобы силовые контакты контактора разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание блокировочных контактов в цепи другого контактора. Это достигается соответст­вующей регулировкой положения блокировочных контактов по хо­ду якоря электромагнитного механизма контактора. Для блоки­ровки кнопок SB1 и SB2 используются замыкающиеся блокиро­вочные контакты соответствующего контактора, подключенные па­раллельно кнопке.

Необходимо исключить одновременное срабатывание обоих контакторов, для чего используют двойную или даже тройную блокировку. Для этой цели в схеме рис. 20.6 применяют двухцепные кнопки SB1 и SB2. Например, кнопка SB1 при нажатии за­мыкает свои контакты в цепи контактора KB и разрывает свои контакты в цепи контактора КН. Аналогично работает двухцепная  кнопка SB2. Кроме того, реверсивные магнитные пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препят­ствующим одновременному срабатыванию электромагнитов кон­такторов. Контакты тепловых реле FP1 и FP2, включенные в две фазы обмотки электродвигателя, отключают цепь питания катушек обоих контакторов при длительном протекании большого тока, чтобы не допустить перегрева обмоток. Для защиты схемы уп­равления служат плавкие предохранители FV.

Магнитные пускатели и контакторы выбирают по номинально­му току электродвигателя с учетом условий эксплуатации. В про­мышленности применяются магнитные пускатели серий ПМЕ и ПМЛ с прямоходовыми контакторами и серии ПАЕ с подвижной системой поворотного типа.

Автоматический выключатель предназначен для вклю­чения и отключения электрических цепей и электрооборудования, а также для защиты от больших токов, возникающих при корот­ких замыканиях и перегрузках. В отличие от магнитного пускате­ля автоматический выключатель не может использоваться для автоматических систем, использующих электрические управляющие сигналы. Он также не обеспечивает ре­верса электродвигателя. Автоматический выключатель часто используют для про­должительного включения нереверсируемых электродвигателей. Может он также использоваться вместо рубильника в схе­мах с магнитным пускателем (см. рис. 20.4 и 20.6).

Устройство автоматического воздуш­ного выключателя (автомата) показано на рис. 20.7. С помощью рукоятки / про­изводится включение и отключение ав­томата. В состоянии, показанном на ри­сунке, автомат отключен, и подвижный контакт 2 не замкнут с неподвижным контактом 3. Для включения автомата следует взвести пружину 6, при этом ру­коятка / перемещается вниз и повора­чивает деталь 4, которая своим нижним концом входит в зацепление с зубом удерживающего рычага 5.

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта — Глава 1. Принцип действия и виды.

Теперь авто­мат готов к включению. Для его вклю­чения    рукоятку  1  перемещают    вверх.

Пружина 6 займет такое положение, что шарнирно соединенные рычаги 7 и 8 перемещаются вверх по отношению к тому положе­нию, когда они находятся на одной прямой. Автомат включится: цепь тока создается через контакты 2 и 3, разделители 9 и 10.

Автоматическое отключение автомата происходит при сраба­тывании разделителей. При длительных токовых перегрузках сра­батывает тепловой биметаллический расцепитесь 10, свободный конец, которого перемещается вниз, поворачивая рычаг 5 по часо­вой стрелке. Зуб рычага расцепляется с деталью 4, которая пово­рачивается, а рычаги 7 и 8 проходят мертвое положение. Усилие пружины 6 направлено вниз, под его действием размыкаются кон­такты 2 и 3. Отключение при максимально допустимом токе про­исходит под действием электромагнитной силы , выводящей зуб рычага 5 из зацепления с деталью 4. Если произошло автомати­ческое отключение нагрузки, то рукоятка 1 остается в верхнем положении. Ручное отключение автомата происходит при перемещении ру­коятки 1 вниз. Возникающая при размыкании контактов 2 и 3 электрическая дуга гасится с помощью дугогасительной решет­ки 11.

Автоматы могут снабжаться расцепителями минимального на­пряжения, отключающими автомат при напряжении в сети ниже допустимого значения. Для дистанционного управления автомати­ческим выключателем могут использоваться специальные их кон­струкции, дополненные электромагнитным  приводом рукоятки 1.

Выпускаемые промышленностью автоматические выключатели типов АК, АП, АЕ имеют от 1 до 3 пар силовых контактов. Они предназначены для цепей с напряжением от 110 до 500 В при то­ках в десятки ампер. Время автоматического отключения состав­ляет 0,02—0,04 с.

Контактор с управлением от цепи постоянного тока

Катушки управления контакторов могут подключаться к сетям постоянного и переменного тока, это зависит от типа устройства. В данной статье мы рассмотрим управление контактором от сети постоянного тока.

Коммутирующее устройство

Наиболее сильному механическому и электрическому износу подвержены контакты аппарата. Это связано с большим количеством операций включения / отключения в час. Для уменьшения износа контактной поверхности большее распространение получили линейные перекатывающиеся контакты.

Во избежание вибрации контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, которое равно примерно половине конечной силы нажатия. На вибрации большое влияние оказывает жесткость крепления, как самого электрического контакта, так и устойчивость к вибрациям всего контактора в целом. В этом отношении хорошим примером может послужить конструкция контактора КПВ – 600 (рисунок ниже).

К скобе 2 жестко прикрепляется подвижный контакт 1. К этой же скобе крепится один конец дугогасительной катушки 3. Второй конец катушки и вывод 4 надежно крепится к изолированному основанию из пластмассы 5. Последнее крепится к стальной прочной скобе 6, которая является основанием аппарата. Подвижной контакт 7 выполняется в виде толстой пластины 7. Нижний конец пластины может поворачиваться относительно точки опоры 8. Благодаря данному свойству пластина может перекатываться по сухарю неподвижного контакта 1. С подвижным контактом 7 соединяется вывод 9 с помощью гибкой связи (проводника) 10. Контактное нажатие создает пружина 12.

В случае износа контактов сухарь 1 заменяется новым, а пластина может быть перевернута на 180⁰ и ее не поврежденная сторона может использоваться в работе, что приводит к определенной экономии на замене пластины.

Дугогасительные рога (контакты) 2,11 используются для уменьшения оплавления основных контактов при токах выше 50 А. Опорные точки дуги под действием магнитного поля дугогасительного устройства быстро перемещаются на скобу 2, которая соединяется с неподвижным контактом 1, и на защитный рог подвижного контакта 11. Пружина 13 возвращает якорь в начальное положение (после отключения магнита).

Номинальный ток является основным параметром контактора. Он, собственно, и влияет на размеры устройства.

Характерной особенность не только контактора КПВ-600, но и многих других типов, является электрическое соединение подвижного элемента с корпусом контактора. Магнитопровод находится под напряжением при включенном положении контактора. Соприкосновение с магнитопроводом является опасным для жизни, так как напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях даже в выключенном положении контактора.

У серии контакторов КПВ имеется исполнение с размыкающимся главным контактом. Замыкание контакта производится пружиной, а размыкание под действием электромагнита.

Номинальный ток контактора – это ток прерывисто-продолжительного режима работы. В таком режиме контактор находится во включенном положении не более 8 часов, после чего аппарат должен быть несколько раз включен и отключен (необходимо для зачистки контактов от окиси меди). После чего аппарат снова начинает работу.

Если контактор расположен в шкафу управления, то номинальный ток снижается на 10% из-за ухудшения условий охлаждения.  

При длительности включения более 8 часов (продолжительный режим работы) допустимый ток контактора снижается примерно на 20%. В таком режиме работы из-за окисления медных контактов возрастает переходное сопротивление, что может приводить к повышению температуры выше допустимой. Если контактор предназначен для малого количества коммутационных операций или длительного включения, то на рабочую поверхность контактов напаивают серебряную пластину. Серебряная накладка позволяет сохранить рабочий ток контактора на уровне номинального и в продолжительном режиме работы. Если же контактор на ряду с продолжительным режимом используется еще и в повторно-кратковременном режиме – использование серебряных накладок теряет смысл, так как серебро имеет малую механическую прочность и при частых включениях / отключениях серебряная пластина быстро изнашивается.

При ПВ = 40% (повторно-кратковременный режим) допустимый ток, как правило, составляет примерно 120% номинального. Для контактора КПВ-600 (по рекомендациям завода изготовителя) ток повторно-кратковременного режима вычисляется по формуле:

Здесь n – число включений в час.

Важно отметить, что если в повторно-кратковременном режиме при отключении нагрузки долго горит электрическая дуга (большая индуктивная нагрузка), температура контактов резко увеличится за счет нагрева дугой. В таком случае нагрев контактов в повторно-кратковременном режиме работы может быть выше, чем в продолжительном.

Как правило, контактная система имеет один полюс.

Сдвоенная контактная система применяется для реверса асинхронных электродвигателей при большом количестве включений в час (больше 1200). Контакторы типа КТПВ – 500, которые имеют электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолированы от корпуса, что положительно влияет на безопасность аппарата при обслуживании. Ниже на рисунке показана схема включения контактора для реверса асинхронных электродвигателей:

Двухполюсная схема имеет большое преимущество над однополюсной схемой. При отказе одного из контакторов напряжение будет подано только на одну фазу электродвигателя. В случае же с однополюсной системой выход одного из контакторов из строя приведет к возникновению двухфазного питания асинхронного двигателя, что является тяжелым режимом работы машины.

Также контакторы с двухполюсным питанием довольно удачно используются для закорачивания сопротивлений в цепи ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

Двухполюсная система также применяется и в контакторах типа КТПВ – 521. Данный тип контакторов предназначается для включения и отключения приводов постоянного тока масляных выключателей. Наличие двухполюсной системы контактов обеспечивает надежное отключение индуктивной нагрузки.

Дугогасительное устройство

Устройства с электромагнитным дутьем получили широкое распространение в контакторах постоянного тока. При взаимодействии магнитного поля с дугой возникает электродинамическая сила, которая и перемещает дугу с большой скоростью. Чтобы охладить электрическую дугу максимально быстро, ее «загоняют» в щель из дугогасительного материала, который имеет высокую теплопроводность. При расщеплении контактов 1 и 7 (рисунок выше) между ними возникает дуга 14. Дугу можно рассматривать как проводник с током. МДС (магнитодвижущая сила) создается катушкой 3, под действием которой и создается магнитный поток. Данный поток проходит полюсные наконечники 15, сердечник катушки и воздушный зазор, в котором и горит электрическая дуга. Ниже на рисунке выше крестиками выделено направление магнитного потока между полюсами системы, направленного за плоскость чертежа.

Вольт-амперную характеристику дуги нужно поднимать с ростом тока для обеспечения условий гашения электрической дуги. Этого можно достичь либо за счет механического растяжения дуги, либо за счет электродинамических сил.

На рисунке ниже приведена зависимость раствора контактов, при котором и происходит гашение электрической дуги, от тока магнитной индукции, полученная О. Б. Броном на макете контактора.

Кривые имеют один и тот же характер при всех значениях индукции В – при токе 5 – 7 А кривая достигнет максимума, после чего необходимый раствор падает с ростом тока и при токе в 200 А все кривые сливаются. Такой ход кривых можно объяснить следующим явлением. Действующая на единицу дуги электродинамическая сила будет равна:

Где I – ток, а B – индукция магнитного поля.

Рассмотрим случай, показанный на кривой 1, когда B = 0. Электродинамическая сила получается очень не значительной при малом токе и не оказывает практически никакого влияния на процесс гашения электрической дуги. Необходимые для гашения условия создаются благодаря механическому растяжению дуги подвижными контактами. При этом гашение электрической дуги с ростом тока наступает при большей ее длине.

Если ток больше 7 А на электрическую дугу начинает воздействовать электродинамическая сила, которая возникает как за счет магнитного поля подводящих проводников, так и за счет конфигурации самой дуги (в грубом приближении можно представить, что электрическая дуга всегда имеет форму части окружности). Данные силы играют решающую роль в процессе гашения электрической дуги. Чем больше ток в электрической цепи – тем выше электродинамическая сила, растягивающая дугу. В результате раствора контактов всего в 1,5 · 10^-3 достаточно для гашения электрической дуги при токе в 200 А. При таком токе, как только контакты механически разойдутся, возникшая электродинамическая сила вытолкнет дугу из межконтактного зазора со скоростью несколько десятков метров в секунду. При этом длина электрической дуги, при которой она погаснет, может достигать 0,1 м и даже более.

Присутствие внешнего магнитного поля способствует резкому сокращению раствора контактов контактора в области малых токов и несущественно сказывается на процесс гашения при токах 100 А и более. Наиболее оптимальной индукцией является B = 0,0069 T. Последующее наращивание индукции слабо влияет на процесс гашения дуги, но требует больше мощности для создания магнитного поля и увеличения затрат меди на катушку.

Графики зависимости длительности горения дуги от тока показаны на рисунке ниже:

По своей форме они напоминают кривые из предыдущего графика.

Раствор контактов, необходимый для гашения электрической дуги, увеличивается с ростом тока в области малых токов. При фиксированной скорости движения контактов требуется больше времени для достижения необходимого раствора. В области больших токов процесс гашения определяют электродинамические силы. Логика проста – чем больше ток, тем больше скорость растяжения дуги динамическими силами и, соответственно, меньше время, необходимое для достижения электрической дугой критической длины.

Хотя применение магнитного дутья при токах свыше 100 А может показаться излишним (графики выше иллюстрируют это), но во всех контакторах на токи 100 А эта система обязательно применяется. Причина использования такой системы заключается в том, что наличие внешнего магнитного поля сильно «помогает» перемещению опорных точек дуги с электрических контактов на дугогасительные электроды – рога, чем значительно уменьшают степень оплавления контактов. Исследования показали, что оптимальное значение магнитного поля существует для каждого значения тока. При большой напряженности возникает усиленный износ контактов, так как жидкометаллический контактный мостик, возникающий в стадии размыкания контактов, уносится и распыляется магнитным полем.

Только в области малых токов (до 30 А) величина напряжения отключаемой цепи утяжеляет процесс гашения электрической дуги. В области токов свыше 100 А, где решающую роль играет электродинамическая сила, величина питающего напряжения практически не оказывает влияния на раствор контактов. Раствор контактов, как правило, определяется условиями гашения малого тока и берется в пределах (10 — 17)·10^-3 м.

При малых нагрузках характеристики отключаемой цепи также играют немаловажную роль в области, где гашение дуги происходит за счет механического растяжения электрической дуги. В области больших токов не стоит забывать о возможных больших перенапряжениях и повторных пробоев из-за резкого падения тока к нулю под действием сильного магнитного поля.

Способы создания магнитного поля для гашения электрической дуги могут быть с параллельным включением катушки магнитного дутья (катушка напряжения), с постоянным магнитом, а также с последовательным включением катушки магнитного дутья (катушка тока).

В случае катушки тока, то она обтекается проходящим в отключающей цепи током. Если магнитным сопротивлением стали пренебречь, то можно предположить, что индукция пропорциональна отключаемому току. Тогда формулу (1) можно привести к виду:

Таким образом, можно сделать вывод, что действующая на единицу электрической дуги сила пропорциональна квадрату тока.

Ранее было показано, что необходимую величину магнитного поля для дутья нужно иметь в области малых токов. Система с катушкой тока не создает нужной индукции магнитного поля в этой области (кривая 4 на рисунке выше). На том же рисунке отображена длительность горения дуги и электродинамической силы, которая на нее действует, от тока для контактора на 150 А. Кривые времени дуги 1 – без магнитного дутья, 2 – магнитная система с катушкой тока. В случае 2 при токе в 10 А длительность горения дуги может достигать 0,09 с. В таком случае становится возможным устойчивое горение электрической дуги без ее погасания.

Надежно отключаемый ток контактора с катушкой тока составляет примерно 20% – 25% номинального тока аппарата (опытные данные).

В области малых токов применяют блок-контакторы (контакторы на небольшой ток) со сменными катушками магнитного дутья. Номинальный ток таких катушек 1,5 – 40 А. При малом отключаемом токе устанавливается катушка с большим количеством витков, благодаря чему создается необходимое магнитного поле для гашения дуги за минимальное время.

Также нельзя забывать о том, что при сильном магнитном дутье возможен резкий обрыв тока, что приведет к перенапряжению в индуктивной цепи. Блок-контактор может отключать ток не более трехкратного значения номинального тока катушки магнитного дутья.

К достоинствам системы с катушкой тока можно отнести:

1. Данная система отлично работает в области токов свыше 100 А. В таком случае магнитное поле быстро сдувает дугу с рабочей поверхности контактов, чем минимизирует их износ.
2. Направление тока не влияет на работу системы. При смене направления тока знак меняет и магнитное поле, но сила, действующая на электрическую дугу, не меняет своего направления.
3. Так как через катушку проходит номинальный ток контактора, она выполняется из провода большого сечения. Это повышает ее механическую прочность и уменьшает влияние ударов, возникающих при работе контактора. К изоляции катушки не предъявляются высокие требования, так как падение напряжения на катушке составляет доли вольта.

Но поскольку наш мир не идеален, то такая система имеет и свои недостатки:

• Плохое гашение дуги при малых токах (5 – 7 А).
• Большие затраты на материал катушки (медный провод большого сечения).
• Выделяемое дугогасительной катушкой тепло нагревает контакты.

Но поскольку такая система надежна при гашении номинальных и больших токов, несмотря на недостатки, она получила довольно широкое распространение.

При параллельной же системе катушка магнитного дутья подключается к независимому источнику питания. Создаваемая системой магнитная индукция постоянна и абсолютно не зависит от отключаемого тока.

Согласно формуле (1), сила, действующая на дугу пропорциональна отключаемому току:

На рисунке выше эта зависимость отображена кривой 5 для случая, когда МДС катушки напряжения равна МДС катушки тока при номинальном токе. При токе от 0 до I_н сила, которая действует на дугу, при катушке напряжения будет выше, чем при использовании катушки тока (парабола 4 идет ниже прямой 5). Это свойство позволяет резко снизить в области малых токов время горения электрической дуги. А вот в случае, когда I > I_н сила, действующая на дугу, при катушке тока будет больше, чем при катушке напряжения. Однако для процесса гашения дуги это не имеет существенного значения, так как главную роль играют силы, возникающие в самом контуре дуги.

На кривой 3 (рисунок выше) показана для системы с катушкой напряжения зависимость времени гашения дуги от тока.

При одной и той же длительности горения дуги катушка напряжения ведет лучше в области малых токов, в отличии от катушки тока, так как требуется меньшая МДС. Но не стоит забывать о недостатках таких систем:

1. Направление электродинамической силы, гасящей дугу, полностью зависит от направления тока. Такой контактор не может работать при смене полярности тока.
2. Изоляция катушки должна быть рассчитана на напряжение источника питания и выполняется из тонкого провода. Снижает надежность ее работы близкое расположение к силовым контактам (брызги расплавленного металла могут попадать на катушку).
3. В случае коротких замыканий возможно резкое снижение напряжения на источнике питания катушки, что также резко снижает эффективность гашения электрической дуги.

В связи с вышеперечисленными недостатками, система с катушкой напряжения применяется (как правило) для отключения небольших токов от 5 А до 10 А. В электрических аппаратах с большими отключаемыми токами данная система не применяется.

Система с постоянным магнитом мало отличается от системы с катушкой напряжения. Разница в том, что магнитное поле создается постоянным магнитом.

Но также не стоит забывать и том, что постоянный магнит имеет ряд преимуществ:

• Нет затрат энергии на создания магнитного поля;
• Уменьшается расход меди при изготовлении контактора;
• Нет подогрева контактов от катушки;
• Обладает высокой надежностью и одинаково хорошо работает при любых токах;
• Применение постоянного магнита позволяет снизить время горения дуги при малых токах;

Создаваемая магнитным полем сила переносит электрическую дугу в дугогасительную камеру. Назначение камеры – локализовать область, занятую раскаленными газами и создавать препятствия перекрытию между соседними полюсами. Интенсивное охлаждение дуги происходит при соприкасании ее со стенками дугогасительной камеры, что приводит к успешному гашению (подъему вольт-амперной характеристики). В качестве материала дугогасительной камеры нужно применять дугостойкую керамику.

Лабиринто-щелевая керамика является наиболее совершенной. В суживающуюся зигзагообразную щель дуга загоняется магнитным полем (рисунок ниже б)). Благодаря хорошему тепловому контакту со стенками камеры и увеличению длины дуги она эффективно гасится. Если сравнивать с обычной продольной щелью (рисунок ниже а)), зигзагообразная щель значительно уменьшает количество выбрасываемых из дугогасительной камеры раскаленных газов, и, следовательно, зону выхлопа.

Электромагнитная система контактора постоянного тока

Электромагниты клапанного типа получили более широкое распространение в контакторах с приводом от постоянного тока.

Для повышения механической изностойкости применяют вращение якоря на призме. Такая компоновка электромагнита и контактной системы с применением специальной пружины 16 (первый рисунок), прижимающей якорь к призме, позволяет повысить износостойкость узла вращения у контакторов КПВ-600 до 20·10⁶. Зазор между опорной призмой и скобой якоря автоматически выбирается по мере износа призменного узла. В случае, если будет применено подшипниковое соединение магнитопровода и якоря, то по мере износа подшипника будут появляться люфты, которые нарушают нормальную работу электрического аппарата.

Подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения, так как это напрямую влияет на ударо- и вибростойкость. Наиболее простым и типичным примером является контактор типа КПВ-600 (первый рисунок). Якорь магнита уравновешивается хвостом, на котором закрепляется подвижный контакт. На хвост якоря также действует возвратная пружина. На тонкостенную изолированную стальную гильзу наматывается катушка электромагнита. Такая конструкция катушки улучшает тепловой контакт катушки с сердечником и обеспечивает хорошую прочность. Улучшение теплового контакта способствует уменьшению габаритов контактора и снижению температуры катушки.

Электромагнит преодолевает при включении силы контактной и возвратной пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна всегда идти выше характеристик противодействующих пружин при минимальном допустимом напряжении на катушке (0,85U_ном) и нагретой катушке. Включение всегда должно происходить при нарастающей скорости. В момент замыкания главных контактов замедлений быть не должно.

Характеристика противодействующих сил, приведенных к якорю электромагнита контактора, показана на кривой 4 (рисунок выше). Ординаты данной кривой представляют собой: 1 – сила тяжести, 2 – сила возвратной пружины, 3 – сила контактной пружины.

Самым тяжелым моментом при включении является преодоление противодействующей силы в момент касания главных контактов. Это связано с тем, что электромагнит должен развивать значительное усилие при большом зазоре. Коэффициент возврата k_в = U_отн / U_ср является далеко не маловажным параметром. k_в, как правило, мал для контакторов постоянного тока (0,2 – 0,3), что не позволяет использовать контактор для защиты электродвигателя от снижения напряжения.

Максимальное напряжение на катушке не должно быть больше 110%U_н, так как при превышении данного значения усиливается износ механических компонентов из-за усиления ударов якоря, а температура катушки может превысить допустимую величину.

В контакторах КТПВ (имеют сдвоенную магнитную систему) с номинальным током в 600 А устанавливаются два параллельно работающих электромагнита, так как одного не достаточно для развития силы нормального замыкания контакта.

Рабочий ход якоря выбирается небольшим (8 — 10)·10^-3 м для уменьшения МДС обмотки и, следовательно, потребляемой ею мощности. 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. Это необходимо для надежного гашения дуги при малых токах, а для этого требуется раствор контактов (17 — 20)·10^-3 м.

Время движения якоря контактора и время нарастания потока до значения потока трогания составляют собственное время включения. Большая часть указанного времени тратится на нарастание потока. Собственное время включения для контакторов с номинальным током 100 А составляет 0,14 сек, а с током 630 А – 0,37 сек.

Время от полного снятия питания с катушки контактора до полного размыкания контактов называют собственное время отключения. Оно определяется временем спада потока от установившегося до значения потока отпускания. Время с начала движения до размыкания контактов на столько мало, что им можно пренебречь. Электрическая цепь обмотки быстро разрывается отключающим аппаратом, поэтому переходные процессы в обмотке мало сказываются на спаде потока. Данный процесс в основном определяется циркулирующими в массивных элементах магнитной цепи токами (в основном это токи в цилиндрическом сердечнике, на который посажена катушка). Поскольку удельное электрическое сопротивление стали довольно велико, эти точки создают небольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 630 А собственное время отключения составляет 0,23 сек, а в контакторах на 100 А – 0,07 сек. Поскольку к контакторам серии КМВ предъявляются особые требования, так как они предназначены для включения / отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, у этих контакторов электромагнитный механизм допускает регулировку напряжения срабатывания и отпускания за счет регулировки силы специальной отрывной пружины и возвратной пружины. Контакторы типа КМВ должны выдерживать глубокие просадки напряжения и не отключать при этом электрическую цепь. Именно поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может опускаться до 65%U_ном. Такое понижение напряжения срабатывания приводит к тому, что через обмотку протекает повышенный ток, приводящий к ее более интенсивному нагреву. В связи с этим время включения на пониженное напряжение является лимитированным (для данного типа контакторов время ограниченно 15 сек).

Контактор постоянного тока против контактора переменного тока: все, что вам нужно знать

Если вы часто используете электрическое оборудование, возможно, вы уже знакомы с силовые контакторы. Это электроприборы, способные активировать или деактивировать электрические цепи с помощью уникального реле. Силовые контакторы подразделяются на два типа в зависимости от их применения, функций и возможностей. По сравнению с переключателями, силовые контакторы используются для приложений, требующих более высоких токов, и часто имеют несколько контактов, например, электродвигатели. 

Силовые контакторы в основном делятся на два типа в зависимости от их применения, функций и возможностей: контакторы переменного тока и контакторы переменного тока. Контакторы постоянного тока. 

Несмотря на то, что они оба преследуют одну и ту же цель, они во многом различаются. Давайте посмотрим на них обоих. 

Общие основания

источник: Pinterest

Если вы часто используете электрическое оборудование, возможно, вы уже знакомы с контакторами переменного и постоянного тока. Это электроприборы, способные активировать или деактивировать электрические цепи с помощью уникального реле. 

По сравнению с выключателями эти силовые контакторы используются для приложений, требующих больших токов, и часто имеют несколько контактов, например, электродвигатели.

С точки зрения функциональности контактор используется для отключения, отключения или замыкания электрической цепи. Что касается контактов, контакторы переменного и постоянного тока практически идентичны, но используются разные конструкции катушек и напряжения.

Отличия: контактор постоянного тока и контактор переменного тока

Ниже приведены основные различия, основанные на различных спецификациях между подрядчиками постоянного и переменного тока. 

источник: Pinterest

Структура

Когда катушка обесточена, контактор постоянного тока использует свободнотекущий диод для высвобождения электромагнитной силы, накопившейся в индуктивности. 

Структура безынерционного диода не используется контактором переменного тока. Вместо этого в нем используются змеевиковые змеевики, чтобы обеспечить эффективную работу оборудования, и многослойные железные сердечники, чтобы остановить потери тепла.

Принципы

Контактор переменного тока работает на принципах переменного тока и имеет железный сердечник, который вызывает вихревые токи и потери на гистерезис. Железный сердечник ламинирован пластинами из кремнистой стали, чтобы предотвратить это.

В контакторах постоянного тока такое ламинирование не требуется для компенсации потерь, потому что вихревые токи не генерируются и не истощаются. В результате контакторы постоянного тока могут быть полностью изготовлены из литой стали или чугуна.

Материал покрытия

Во избежание перегрева контакторы переменного тока также должны иметь покрытие из кремнистой стали. Постоянный ток не выделяет тепло, поэтому железный сердечник в контакторах постоянного тока не требует этого ламинирования.

Форма железного сердечника

Когда ток источника питания равен нулю, индуцированный ток контура короткого замыкания не может быть равен нулю. Его магнитный ток притягивает пару якорей, преодолевая склонность якоря к освобождению и гарантируя, что якорь всегда приводится в движение, когда он открыт. 

Поскольку кольцо короткого замыкания значительно снижает шум и вибрацию, оно также известно как кольцо, поглощающее вибрацию. Поскольку железный сердечник в катушке контактора постоянного тока не создает вихревых токов и не имеет проблем с нагревом, железный сердечник может быть полностью отлит из стали или чугуна, обычно U-образной формы.

Рабочая частота

Максимальная рабочая частота контактора переменного тока составляет примерно 600 раз в час, а пусковой ток очень велик. Контактор постоянного тока может работать с максимальной частотой 1200 раз в час.

Электрическое сопротивление

Катушка контактора переменного тока имеет мало витков и низкое сопротивление, но также выделяет тепло, поэтому обычно имеет более толстую и короткую цилиндрическую форму. Чтобы катушка не сгорела, имеется зазор, через который уходит тепло. Поскольку Цепь постоянного токакатушка не имеет индуктивности, число витков велико, как и сопротивление и потери в меди. Для обеспечения хорошего отвода тепла катушку обычно делают тонкой цилиндрической формы.

Количество катушек

Контакторы переменного и постоянного тока можно отличить по количеству катушек. Контактор постоянного тока имеет больше катушек, чем контактор переменного тока, у которого меньше катушек. Катушки двухфазной обмотки должны использоваться контактором последовательно, если ток первичной обмотки слишком велик (т. е. больше 250 А). Несмотря на огромное реактивное сопротивление катушки реле постоянного тока, его низкое или даже незначительное потребление тока.

Большой зазор

Экранирующая катушка на контакторе переменного тока отличает это устройство от других контакторов переменного тока, позволяя разместить устройство практически в любом месте, если есть место для работы. В процессе сборки вокруг контактора постоянного тока должно быть достаточно свободного пространства для обеспечения правильной работы.

Встроенные огнетушители

Контакторы переменного тока имеют сетевые огнетушители; Контакторы постоянного тока имеют внутри магнитные огнетушители. 

Аварийная замена

Контакторы переменного тока могут использоваться вместо контакторов переменного тока в аварийных ситуациях. Но продолжительность действия ограничена двумя часами (поскольку характеристики рассеивания тепла у катушки переменного тока хуже, чем у катушки постоянного тока, что зависит от конструкции катушки переменного тока). Лучше всего подключить резистор последовательно с катушкой переменного тока, если вам нужно использовать ее в течение длительного периода времени. Контактор переменного тока, с другой стороны, не может заменить контактор постоянного тока.

Текущие и гистерезисные потери

Железный сердечник контактора переменного тока вызывает потери на гистерезис и потери тока. Чтобы уменьшить потери тока и гистерезиса и предотвратить перегрев железного сердечника, железный сердечник комбинируется с листом из кремнистой стали, а его магнитное поле модифицируется. В результате железный сердечник контактора переменного тока типичен для электронного типа. 

Электромагнитная катушка создает движущую силу переменного тока на якоре, когда через него протекает переменный ток. И магнитный ток в катушке, и сила срабатывания якоря равны нулю, когда переменный ток равен нулю.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС также индуцируется в сердечнике якоря контакторов постоянного тока, когда он вращается в магнитном поле. Несмотря на крошечную создаваемую ЭДС, тело испытывает значительный ток из-за низкого сопротивления сердечника. Вихревой ток — это название этого тока. Потери на вихревые токи — это название потерь мощности, вызванных этим током. 

Почему контакторы постоянного и переменного тока нельзя заменять друг другом?

источник: Pinterest

При условии, что мощность контактора переменного тока как минимум в 5 раз или предпочтительно в 6 раз выше, чем у контактора постоянного тока. Это в первую очередь связано с постоянным напряжением и установившимся характером его тока.  

Постоянный ток обычно используется для передачи при более низких уровнях напряжения, обычных и очень высоких уровнях. Вы можете проверить эти элементы из ведущий поставщик. 

Заключение

Знание основных различий между контактором переменного тока и контактором постоянного тока поможет вам легче выбрать тот, который вам нужен.

Контакторы являются важными устройствами для управления цепями и имеют дополнительные функции безопасности. Как и в случае с любым электрическим устройством, очень важно найти то, которое соответствует вашим потребностям и правильно функционирует. Вы также хотите больше вариантов дизайна и полезности, а также профессиональную поддержку. Эти факторы помогут вам определить подходящее устройство, которое обеспечивает безопасность и обеспечивает хорошее соотношение цены и качества.

Для всех ваших электрических требований, Beny ваш универсальный магазин.

2. Устройство контактора с управлением от сети постоянного тока

а) Контактная система. Контакты аппарата подвер­жены наиболее сильному электрическому и механическо­му износу ввиду большого числа операций в час и тяже­лым условиям работы. С целью уменьшения износа пре­имущественное распространение получили линейные перекатывающиеся контакты. В про­цессе работы контакты большого числа аппаратов разрывают цепь с током, большим, чем минималь­ный ток дугообразования. Возни­кающая электрическая дуга способ­ствует быстрому износу контактов.

Для надежного гашения дуги, образующейся при отключении, между неподвижным и подвижным контактами необходимо создавать определенное расстояние. В реальных аппаратах это расстояние выбирается с запасом.

Расстояние между неподвижным и подвижным кон­тактами в полностью отключенном положении аппарата называется раствором контактов. Кон­струкция разрывных контактов зависит от номинального тока, тока короткого замыкания цепи, режима работы, назначения аппарата и рассмотрена в разделах, посвященных устройству различных аппаратов. Здесь же мы рассмо­трим только некоторые общие вопросы.

В зависимости от конструк­ции крепления контактов меня­ется число контактных точек со­прикосновения и стабильность контакта.

Контакт, имеющий возмож­ность свободно устанавливаться на поверхности, имеет макси­мальное число точек касания. Такой контакт называется само­устанавливающимся. Пример та­кого контакта дан на рис. 2.1. Неподвижные контакты 1 и подвижный мостиковый кон­такт 2 в месте касания имеют сферические (или цилин­дрические) напайки 3, выполненные из серебра или металлокерамики. Нажатие контактов создается пру­жиной 4. После касания контактов скоба 5, связан­ная с якорем электромагни­та, продолжает свое движе­ние вверх на величину, рав­ную вжиму (провалу) кон­такта 6.

Применительно к рис. 2.1 провалом (вжимом) контакта называется рас­стояние, на которое переме­стится подвижный контакт, если убрать неподвижный контакт. В контактах рис. 2.1 пленка окисла не стирается, по­этому медь нельзя использовать в этой конструкции.

На рис. 2.1 показана пальцевая система с перека­тыванием, широко применяемая в контакторах с медны­ми контактами. Контактный рычаг 4 связывается с якорем электромагнита. При включении центр О переме­щается по дуге с радиусом 0₂О_х(1). Касание пальцев 1 и 2 происходит в точке В. При дальнейшем переме­щении точка касания переходит в А. Перекатывание контакта 2 по контакту 1 происходит с небольшим про­скальзыванием. При этом пленка окисла на контактах стирается. При включении контактов, из-за шероховатости на поверхности касания появ­ляется дополнительная вибрация контактов. Поэтому величина проскальзывания должна быть небольшой. При отключении дуга загорается между точками В-В, что спасает от оплавления точки А-А, в которых контак­ты касаются во включенном положении. Таким образом удается разделить контакт на две части: в одной проис­ходит гашение дуги, в другой ток проводится длительно. Поскольку для контактов непосредственный контроль провала контактов б затруднен, о величине провала судят по зазору, образующемуся между ры­чагом и контактной скобой.

Во всех без исключения аппаратах имеется вжим (провал) контактов, который обеспечивает необходимое нажатие контактов. Вследствие обгорания и износа кон­тактов в процессе эксплуатации вжим уменьшается, что приводит к уменьшению силы нажатия и росту переход­ного сопротивления контактов. Поэтому в эксплуатации вжим контактов должен обязательно контролироваться и находиться в пределах, требуемых заводом-изготовите­лем. Особенно это относится к аппаратам, работающим в режиме частых включений и отключений (контакторы), где износ контактов особенно интенсивен. В торцевом мостиковом контакте вжим обычно состав­ляет 3-5 мм. В мощных выключателях высокого напря­жения он увеличивается до 8-10 мм.

Р и с. 2.1. Конструкции коммутирующих контактов:

а – перекатывающиеся; б – мостиковые; в – сдвоенные

При больших номинальных токах (более 2 000 А) применяется сдвоенная контактная система (рис. 2.1, а). Аппарат имеет главные контакты 1 – 1′ и дугогасительные 2 – 2′.

Тело главных контактов выполняется из меди, а по­верхности их соприкосновения – из серебра, нанесенного электролитически (слой 20 мк) или в виде припаянных сереб­ряных пластинок.

Тело дугогасительного кон­такта выполняется из меди. На­конечники дугогасительных контактов выполняются из дугостойкого материала вольфрама или металлокерамики.

Ввиду того, что сопротив­ление цепи главных контактов значительно меньше, чем дуго­гасительных, 75-80% длитель­ного тока проходит через глав­ные контакты, имеющие малое переходное сопротивление.

При отключении вначале расходятся главные контакты и весь ток цепи перебрасывается в дугогасительные. Контакты 2 – 2′ расходятся в тот момент, когда рас­стояния между главными контактами достаточно, чтобы выдержать наибольшее напряжение, возникающее в про­цессе гашения дуги на дугогасительных контактах.

При включении таких контактов вначале замыкаются дугогасительные контакты, а затем главные, что обеспе­чивает отсутствие дуги и оплавление на серебряных по­верхностях главных контактов. Ввиду громоздкости это решение применяется только при очень больших токах в автоматах и выключателях высокого напряжения.

Во всех остальных случаях стремятся подобрать соот­ветствующий контактный материал и обойтись одноконтактной системой.

Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, равное при­мерно половине конечной силы нажатия. Большое влия­ние на вибрацию оказывают жесткость крепления непо­движного контакта и стойкость к вибрациям всего контактора в целом. В этом отношении очень удачна конст­рукция контактора серии КПВ-600 (рис. 2.2). Неподвиж­ный контакт 1 жестко укреплен к скобе 2. Один конец дугогасительной катушки 3 присоединен к этой же ско­бе. Второй конец катушки вместе с выводом 4 надежно скреплен с изоляционным основанием из пластмассы 5. Последнее крепится к прочной стальной скобе 6, которая является основанием аппарата. Подвижный контакт 7 выполнен в виде толстой пластины. Нижний конец пла­стины имеет возможность поворачиваться относительно точки опоры 8. Благодаря этому пластина может пере­катываться по сухарю неподвижного контакта 1. Вводной зажим 9 соединяется с подвижным контактом 7 с по­мощью гибкого проводника (связи) 10. Контактное нажатие создается пружиной 12.

Р и с. 2.2. Контактор постоянного тока серии КПВ–600

При износе контактов сухарь 1 заменяется на новый, а пластина подвижного контакта поворачивается на 180° и неповрежденная сторона ее используется в работе. Для уменьшения оплавления основных контактов ду­гой при токах более 50 А контактор имеет дугогасительные контакты – рога (2-11). Под действием магнитного поля дугогасительного устройства опорные точки дуги быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с не­подвижным контактом 1, и на защитный рог подвиж­ного контакта 11. Возврат якоря в начальное положе­ние (после отключения магнита) производится пружи­ной 13.

Основным параметром контактора является номи­нальный ток, который определяет величину (размеры) контактора. Так, контактор II величины имеет ток 100 А, III – 150 А и т.д.

Характерной особенностью контактов КПВ-600 и многих других типов является электрическое соединение вывода подвижного контакта с корпусом контактора. Во включенном положении контактора магнитопровод нахо­дится под напряжением. Даже в отключенном положе­нии напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях, поэтому соприкосновение с магнитопроводом опасно для жизни.

Серия контакторов КПВ имеет исполнение с размы­кающимся главным контактом. Замыкание производит­ся за счет действия пружины, а размыкание – за счет силы, развиваемой электромагнитом.

Номинальным током контактора называется ток пре­рывисто-продолжительного режима работы. При этом режиме работы контактор находится во включенном со­стоянии не более 8 ч. По истечении этого промежутка аппарат должен быть несколько раз включен и отклю­чен (для зачистки контактов от окиси меди). После это­го аппарат снова включается.

Если контактор располагается в шкафу, то номи­нальный ток понижается примерно на 10% из-за ухуд­шающихся условий охлаждения.

В продолжительном режиме работы, когда длитель­ность времени непрерывного включения превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20%. В таком режиме из-за окисления медных контактов рас­тет переходное сопротивление, что может привести к по­вышению температуры выше допустимой величины.

Если контактор имеет небольшое число включе­ний или вообще предназначен для длительного включе­ния, то на рабочую поверхность контактов напаивается серебряная пластина. Серебряная облицовка позволяет сохранить допустимый ток контактора, равный номи­нальному, и в режиме продолжительного включения. Ес­ли контактор наряду с режимом продолжительного вклю­чения используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных накладок становится нецелесообразным, так как из-за малой механической прочности серебра происходит быстрый износ контактов. В повторно-кратковременном режиме при ПВ 40% допустимая величина тока, как правило, составляет при­мерно 120% номинального значения.

Согласно рекомен­дациям завода допустимый ток повторно-кратко-времен­ного режима для контактора КПВ-600 определяется по формуле

,

где , а п – число включений в час.

Необходимо отметить, что если при отключении в по­вторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (отключается большая индуктивная нагрузка), то темпе­ратура контактов может резко увеличиться за счет по­догрева контактов дугой. В этом случае нагрев контак­тов в продолжительном режиме работы может быть мень­ше, чем в повторно-кратковременном режиме.

Как правило, контактная система имеет один полюс.

Для реверса асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1 200) применяется сдвоен­ная контактная система. В этих контакторах типа КТПВ-500, имеющих электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолированы от корпуса, что дела­ет более безопасным обслуживание аппарата. На рис. 2.3 показана схема включения контакторов для реверса асинхронных двигателей.

По сравнению со схемой, име­ющей однополюсные контакторы, схема рис. 2.3 имеет большое преимущество. При неполадках и отказе одного контактора подается напряжение только на один зажим двигателя. В схеме с однополюсными контакторами от­каз одного контактора ведет к возникновению тяжелого режима двухфазного пи

тания двигателя.

Р и с. 2.3. Схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 для реверса асинхронного двигателя

Контакторы с двухполюсной контактной системой очень удобно использовать для закорачивания сопротив­лений в цепи ротора асинхронного двигателя. В контакторах типа КМВ-521 применяется также двухполюсная система. Эти контакторы предназначены для включения и отключения мощных электромагнитов приводов постоянного тока масляных выключателей. Наличие двухполюсной кон­тактной системы, включен­ной в оба провода сети по­стоянного тока, обеспечивает надежное отключение силь­но индуктивной нагрузки в виде электромагнитов.

б) Дугогасительная си­стема. В контакторах посто­янного тока наибольшее распространение получили устройства с электромагнит­ным дутьем. Как указыва­лось, при взаимодей­ствии магнитного поля с ду­гой возникает электродина­мическая сила, перемещаю­щая дугу с большой скоростью.

Электрическая дуга является газообразным проводником тока. На этот проводник, так же как на металлический, действует магнит­ное поле, создавая силу, пропорциональную индукции поля и току в дуге. Магнитное поле, действуя на дугу, увеличивает ее длину и перемещает элементы дуги в пространстве с большой скоростью.

Поперечное перемещение элементов дуги создает интенсивное охлаждение, что приводит к повышению градиента напряжения на столбе дуги.

При движении дуги в среде газа с большой скоростью возникает расслоение дуги на отдельные параллельные волокна. Чем длиннее дуга, тем сильнее происходит расслоение дуги.

Дуга является чрезвычайно подвижным проводником. Известно, что на токоведущую часть действуют такие силы, которые стремятся увеличить электромагнитную энергию контура. Поскольку энергия пропорциональна индуктивности, то дуга под действием своего собственного поля стремится образовывать витки, петли, так как при этом возрастает индуктивность цепи. Эта способность дуги тем сильнее, чем больше ее длина.

Движущаяся в воздухе дуга преодолевает аэродинамическое со­противление воздуха, которое зависит от диаметра дуги, расстояния между электродами, плотности газа и скорости движения. Опыт по­казывает, что во всех случаях в равномерном магнитном поле дуга движется с постоянной скоростью. Следовательно, электродинамиче­ская сила уравновешивается силой аэродинамического сопротив­ления.

С целью создания эффективного охлаждения дуга с по­мощью магнитного поля втягивается в узкую щель между стенками из дугостойкого материала с высокой теплопроводностью (диаметр дуги больше ширины щели). Из-за увеличения теплоотдачи стенкам щели градиент в столбе дуги при наличии узкой щели значительно выше, чем у дуги, свободно перемещающейся между электродами. Это дает возможность сократить необходимую для гашения длину дуги и время гашения.

Для улучшения охлаждения дуги ее заго­няют в щель из дугостойкого материала с высо­кой теплопроводностью. При расхождении контактов 1 – 7 между ними возникает дуга 14 (см. рис. 2.2). Дугу можно рассматривать как проводник с током. Катушка 3 создает намагничивающую силу, под действием которой возникает поток. Этот поток проходит через сердечник катушки, полюсные наконечники 15 и воздушный зазор, в котором горит дуга. На рис. 2.2 крестиками помечен магнитный поток между полюсами системы, направлен­ный за плоскость чертежа.

Вопрос гашения дуги постоянного тока в контакторах был подробно исследован О.Б. Броном.

На рис. 2.4 изображена зависимость раствора кон­тактов, при котором происходит гашение дуги, от вели­чины тока и напряженности магнитного поля для контактора одного типа. При всех значениях напряженности поля Н кривые имеют один и тот же характер: при токе 5-7 А кривая достигает максимума, после чего с ростом тока необходимый раствор падает и при токе 200 А все кривые сливаются. Такой ход кривых объясняется сле­дующими явлениями. Электродинамическая сила, дейст­вующая на единицу длины дуги, равна

,

где – ток; В – индукция магнитного поля.

Рассмотрим случай, когда H = 0 (кривая 1). При ма­лом значении тока в дуге величина электродинамической силы получается столь незначительной, что она не ока­зывает никакого влияния на процесс гашения. Условия, необходимые для гашения, создаются за счет механиче­ского растяжения дуги подвижным контактом. Чем боль­ше величина отключаемого тока, тем большая энергия должна быть рассеяна в дуге. При этом условия гаше­ния дуги наступают при большей ее длине.

При токе более 7 А на дугу действует электродинами­ческая сила, возникающая как за счет магнитного поля подводящих проводников, так и за счет конфигурации са­мой дуги (грубо можно представить, что дуга имеет фор­му части окружности). Эти силы являются решающими для гашения дуги. Чем больше ток в цепи, тем больше электродинамическая сила, растягивающая дугу. В ре­зультате при токе 200 А для гашения дуги достаточно иметь раствор контактов около 1,5 мм. Фактически при таком токе, как только контакты разойдутся, возникаю­щие электродинамические силы выталкивают дугу из межконтактного зазора и перемещают со скоростью несколько десятков метров в секунду. При этом длина дуги, при которой она гаснет, достигает 10 мм и более. Наличие внешнего магнитного поля способствует рез­кому сокращению раствора контактов в области малых токов и незначительно сказывается на процессе гаше­ния при токах 100 А и выше. Оптимальной на­пряженностью является H = 55 А/см. Дальнейшее увели­чение напряженности мало влияет на процесс гашения, но требует большей мощности для создания магнитного поля, что связано с увеличением затрат меди на ка­тушку.

Кривая зависимости длительности горения дуги от ве­личины тока изображена на рис. 2.5. По своей форме она похожа на кривые рис. 2.4.

С ростом тока увеличивается необходимый для гаше­ния раствор контактов. При заданной скорости их дви­жения требуется и большее время для достижения необ­ходимого раствора. В области больших токов процесс га­шения определяется электродинамическими силами. Чем больше ток, тем больше скорость растяжения дуги ди­намическими силами и меньше время, необходимое для достижения дугой критической длины.

Хотя при токах выше 100 А применение магнитного дутья кажется излишним (рис. 2.4 и 2.5), во всех кон­такторах на токи 100 А и выше такая система обязательно применяется. Дело в том, что наличие внешнего маг­нитного поля способствует быстрому перемещению опор­ных точек дуги на контактах, перегоняя ее на дугогасительные электроды – рога и тем самым уменьшая оплав­ление контактов. Для каждого значения тока имеется свое оптимальное значение поля. При напряженности, большей оптималь­ной, наступает усиленный износ контактов за счет того, что жидкометаллический контактный мостик, образую­щийся в стадии размыкания контактов, уносится и рас­пыляется сильным магнитным полем.

Р и с. 2.4. Зависимость раствора контактов от тока дуги

Р и с. 2.5. Зависимость длительности горения дуги от тока

Величина напряжения отключаемой цепи утяжеляет процесс гашения дуги только в области малых токов до 30 А. В области с токами выше 100 А, когда решающую роль играют электродинамические силы, величина пи­тающего напряжения практически не влияет на раствор контактов. Раствор контактов обычно берется 10-17 мм и определяется условиями гашения малого тока.

Характер нагрузки отключаемой цепи также оказы­вает влияние только при малых токах в области, где га­шение дуги происходит за счет механического растяже­ния дуги. В области больших токов следует опасаться больших перенапряжений и повторных пробоев из-за резкого снижения тока к нулю при сильном магнитном поле.

В зависимости от способа создания магнитного поля различают системы с последовательным (сериесным) включением дугогасительной катушки и с параллельным (шунтовым) включением катушки и системы с постоян­ным магнитом.

В случае применения сериесной катушки она об­текается током, проходящим в отключаемой цепи. Если пренебречь магнитным сопротивлением стали, то можно считать, что индукция пропорциональна отключаемому току. Тогда выражение для силы, действующей на дугу, можно преобразовать к виду

.

Таким образом, сила, действующая на единицу длины дуги, пропорциональна квадрату тока.

Как было показано ранее, наиболее важно иметь не­обходимую величину магнитного поля для дутья в обла­сти малых токов. Сериесная система обладает как раз тем недостатком, что в этой области токов не создает необходимой напряженности магнитного поля. В результате гашение дуги получается мало­эффективным. На рис. 2.5 изображена зависимость длительности горения дуги и электродинамической силы, действующей на нее, от величины тока для контактора на 150 А. Кривые времени гашения: 1 – при отсутствии магнитного дутья; 2 – при сериесной системе. При токе 10 А длительность горения дуги достигает 0,09 сек. Такая длительность горения дуги недопустима, так как возможно устойчивое горение без погасания.

Согласно опытным данным ток, надежно отключае­мый контакторами с сериесным дутьем, составляет 20-25% номинального тока аппарата.

Для надежного и быстрого гашения дуги в области малых токов применяются контакторы на небольшой ток (блок-контакторы) со сменными дугогасительными ка­тушками. Эти катушки имеют номинальный ток 1,5-40 А. При малом отключаемом токе катушка имеет боль­шое число витков, благодаря чему создается необхо­димое магнитное поле для гашения дуги за малое время.

Необходимо отметить, что за счет сильного магнит­ного дутья возможен резкий обрыв тока, что приводит к возникновению перенапряжений в сильно индуктивной цепи. Поэтому рекомендуется дугогасительную катуш­ку выбирать на ток, который не более чем в 3 раза пре­вышает ток, отключаемый контактором в цепи с большой индуктивностью. Предельный ток, который может отклю­чать блок-контактор, не должен превышать трехкратного значения номинального тока дугогасительной катушки.

Достоинства системы с сериесной катушкой таковы.

1. Система хорошо работает в области токов свыше 100 А. При этих токах магнитное поле быстро сдувает дугу с рабочих поверхностей контактов и обеспечивает малый их износ.

2. Работа системы не зависит от направления тока. При изменении направления тока меняет знак и магнит­ное поле. Сила, действующая на дугу, не изменяет сво­его направления.

3. Поскольку через катушку проходит номинальный ток контактора, она выполняется из провода большого сечения. Такая катушка механически прочна и не боит­ся ударов, возникающих при работе контактора. Паде­ние напряжения на катушке составляет доли вольта. По­этому к изоляции катушки не предъявляются высокие требования.

Наряду с достоинствами эта система имеет и ряд не­достатков.

1. Плохое гашение дуги при малых токах (5-7 А).

2. Большая затрата меди на катушку.

3. Подогрев контактов за счет тепла, выделяемого дугогасительной катушкой.

Несмотря на эти недостатки, си­стема с сериесной катушкой благодаря высокой на­дежности при гашении номинальных и больших токов получила преимущественное распространение.

В параллельной (шунтовой) системе катушка, соз­дающая магнитное поле, подключается к независимому источнику питания. Напряженность магнитного поля, создаваемая системой, постоянна и не зависит от отклю­чаемого тока.

Сила, действующая на дугу, пропор­циональна отключаемому току.

На рис. 2.5 изображена эта зависимость для случая, когда н.с. сериесной обмотки при номинальном токе равна н.с. шунтовой. При токах от 0 до сила, дейст­вующая на дугу, при шунтовой катушке получается боль­шей, чем при сериесной, – прямая F₂. Это позволяет рез­ко снизить длительность горения дуги в области малых токов. При токах больших сила, действующая на дугу, при сериесной катушке больше, чем при шунтовой. Одна­ко для гашения это не имеет существенного значения, так как решающими являются силы, возникающие в са­мом контуре дуги.

Зависимость времени гашения дуги от тока для шун­товой обмотки приведена на рис. 2.5 (кривая 3).

Поскольку в области малых токов шунтовая катушка действует более эффективно, чем сериесная, при одной и той же длительности горения дуги требуется меньшая н.с., что дает экономию. Однако шунтовые катушки име­ют и ряд крупных недостатков.

1. Направление электродинамической силы, действу­ющей на дугу, зависит от полярности тока. При измене­нии направления тока дуга меняет направление своего движения. Контактор не может работать при перемене полярности тока.

2. Поскольку к катушке прикладывается напряжение источника питания, изоляция должна быть рассчитана на это напряжение. Катушка выполняется из тонкого провода. При ударах и вибрациях возможны поврежде­ние изоляции провода и выход из строя катушки. Бли­зость дуги к такой катушке делает ее работу ненадеж­ной.

3. При коротких замыканиях возможна посадка на­пряжения па источнике, питающем катушки. В резуль­тате процесс гашения дуги идет неэффективно.

В связи с указанными недостатками системы с шун­товой обмоткой в настоящее время применяются только в случаях, когда необходимо отключать небольшие токи от 5 до 10 А. В аппаратах на большие силы тока эта си­стема не применяется.

Система с постоянным магнитом по существу мало отличается по своей характеристике от системы с шун­товой обмоткой. Магнитное поле создается за счет по­стоянного магнита.

По сравнению с системами, где поле создается обмот­ками, постоянный магнит имеет ряд преимуществ.

1. Нет затрат энергии на создание магнитного поля.

2. Резко сокращается расход меди на контактор.

3. Отсутствует подогрев контактов от катушки, как это имеет место в системе с сериесной обмоткой.

4. По сравнению с шунтовой системой, система с по­стоянным магнитом обладает высокой надежностью и хорошо работает при любых токах. Применение постоянного магнита позволяет сократить длительность горения дуги при малых токах. В силу сво­их преимуществ эта система, очевидно, в дальнейшем бу­дет широко использоваться.

Магнитное поле, действующее на дугу, создает силу, которая перемещает дугу в дугогасительную ка­меру. Назначение камеры – локализовать область, занятую раскаленными газами дуги, препятствовать пере­крытию между соседними полюсами. При соприкоснове­нии дуги со стенками камеры происходит интенсивное охлаждение дуги, что приводит к подъему вольтампер­ной характеристики и успешному гашению. Исследова­ния О.Б. Брона показали, что в качестве материала необходимо применять дугостойкую керамику.

Асбоцементные камеры, применявшиеся в течение дли­тельного времени, обладают тем недостатком, что под действием высокой температуры дуги на поверхности сте­нок образуются проводящие мостики. В результате воз можно возникновение стабильной дуги, которая горит в местах, где образовались эти проводящие мостики.

Наиболее совершенной является лабиринтно-щелевая камера. Под действием магнитного поля дуга загоняется в суживающуюся зигзагообразную щель (рис. 2.6, б). Благодаря увеличению длины дуги и хорошему теплово­му контакту дуги со стенками камеры происходит ее эф­фективное гашение. По сравнению с обычной продольной щелью (рис. 2.6, а) зиг­загообразная щель умень­шает количество выброшен­ных из камеры раскаленных газов и, следовательно, зо­ну выхлопа.

а б

Р и с. 2.6. Дугогасительная камера с прямой и зигзагообразной щелью

в) Электромагнитная си­стема. В контакторах с при­водом на постоянном токе преимущественное распро­странение получили электро­магниты клапанного типа.

С целью повышения ме­ханической износоустойчиво­сти в современных контак­торах применяется вращение якоря на призме. Выбранная компоновка электромагни­та и контактной системы, применение специальной пру­жины, прижимающей якорь к призме (рис. 2.2, поз. 16), позволили повысить износоустойчивость узла вращения у контакторов КПВ-600 до 20-10⁶. По мере из­носа механизма зазор между скобой якоря 17 и опорной призмой 18 автоматически выбирается. В случае приме­нения подшипникового соединения якоря и магнитопровода при износе подшипника возникают люфты, нару­шающие нормальную работу аппарата.

Для получения вибро- и удароустойчивости подвиж­ная система контактора должна быть уравновешена от­носительно оси вращения. Типичным примером является электромагнит контактора серии КПВ-600 (рис. 2.2). Якорь магнита уравновешивается хвостом 19, на кото­ром укрепляется подвижный контакт. Возвратная пружина также действует на хвост якоря. Катушка элек­тромагнита наматывается на тонкостенную изолирован­ную стальную гильзу. Такая конструкция катушки обес­печивает хорошую прочность и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габарита контактора.

При включении электромагнит преодолевает действие силы возвратной и контактной пружин. Тяговая харак­теристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики противодействующих пружин при минимальном допустимом напряжении на катушке ( ) и нагретой катушке. Включение должно про­исходить при постоянно нарастающей скорости. Не долж­но быть замедления в момент замыкания главных кон­тактов.

В противодействующей характеристике наиболее тя­желым моментом является преодоление силы в момент касания главных контактов. Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 110% , так как при большем напряжении увеличивается износ из-за усиле­ния ударов якоря, а температура катушки может превы­сить допустимую величину.

В контакторах типа КТПВ, имеющих сдвоенную кон­тактную систему, при номинальном токе 600 А устанав­ливаются два параллельно работающих электромагнита для того, чтобы развить необходимую силу.

Следует отметить, что с целью уменьшения намагни­чивающей силы катушки, а следовательно, и потребляе­мой ею мощности рабочий ход якоря выбирается не­большим, порядка 8-10 мм. В связи с тем, что для на­дежного гашения дуги при малых токах требуется рас­твор контактов 17-20 мм, 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.

В особенно тяжелых условиях приходится работать электромагниту контактора с размыкающими контакта­ми. Тяговая и противодействующие характеристики та­кого контактора даны на рис. 2.7. В этом случае воз­вратная пружина при разомкнутом состоянии магнитной цепи создает усилие, достаточное для получения необхо­димого нажатия размыкающего контакта. В начале хо­да якорю приходится преодолевать силу, равную разно­сти сил возвратной 2 и контактной 3 пружин (речь идет о силах, приведенных к оси магнита). При размыкании контактов после выбора провала контактов при почти максимальном воздушном зазоре якорю приходится преодолевать значительное усилие возвратной пружины F₂. Большой зазор и значительное усилие, которое дол­жен развивать якорь, требуют увеличения намагничива­ющей силы и площади полюса магнита. Это ведет к воз­растанию габаритов магнита и потребляемой мощности. Для сокращения габаритов контактора и уменьшения по­требляемой мощности применяется форсировка. Контактор снабжается размыкаю­щим контактом и экономи­ческим (форсировочным) сопротивлением. Поскольку процесс включения длится кратковременно, то в об­мотке можно допустить вы­сокую плотность тока. В ре­зультате при малом габари­те катушки удается полу­чить большое значение на­магничивающей силы. С точки зрения работы схем автоматики весьма важной характеристикой яв­ляется собственное вре­мя включения контак­тора. Собственное время при включении состоит из вре­мени нарастания потока до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть времени тра­тится на нарастание потока. Для контакторов на ток 100 А собственное время составляет 0,14 сек, а для кон­такторов на ток 600 А оно увеличивается до 0,37 сек.

Р и с. 2.7. Тяговая и противодействующие характеристики контактора КТПВ

Собственное время отпадания – время с момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спа­да потока от установившегося значения до потока от­пускания (временем движения с момента начала движения якоря до момента размыкания контактов можно пренебречь). Переходный процесс в обмотке мало ска­зывается на спаде потока, так как цепь обмотки быстро разрывается отключающим аппаратом. Этот процесс в основном определяется токами, циркулирующими в массивных элементах магнитной цепи (в основном за счет токов в цилиндрическом сердечнике, на котором расположена катушка). Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти токи создают небольшое за­медление в спадании потока. В контакторах на 100 А время отпадания составляет 0,07 сек, а в контакторах на 600 А – 0,23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предна­значены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку на­пряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специаль­ной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения, поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контак­торов может спускаться до 65% . Такое низкое напря­жение срабатывания приводит к тому, что при номиналь­ном напряжении через обмотку протекает ток, приводя­щий к повышенному нагреву катушки. В связи с этим при номинальном напряжении катушка может включать­ся под напряжение только кратковременно (время вклю­чения не должно превышать 15 сек).

Конструкция высокопроизводительного контактора пускателя | TLX Технологии

Домашняя страница TLX Логотип TLX Technologies Логотип TLX Technologies

• английский (США)
• 中文

31 марта 2020 г.

Реле стартера, иногда называемое соленоидом стартера, используется для переключения высокого тока, необходимого для включения стартера двигателя внутреннего сгорания. Типовое пусковое реле показано в поперечном сечении на рис. 1. Это реле состоит из исполнительного механизма (который представляет собой простой соленоид) и набора электрических контактов и пружины (пружин), которые обеспечивают токонесущую способность. Электрические контакты обычно состоят из одного подвижного контакта и двух неподвижных контактов. На рисунке 1 контакторная часть реле находится слева в синей области этой части. Привод (соленоид) находится справа. Соленоид взаимодействует с контактором через изолятор. Изолятор обеспечивает как электрическую, так и тепловую изоляцию между соленоидом и контактором. Сильноточные электрические соединения с внешним миром выполняются с помощью наконечников, а слаботочные соединения для катушки соленоида (здесь не показаны) обычно выполняются с герметичным разъемом.

Рис. 1: Универсальное реле

При срабатывании якорь оттягивается вправо к полюсу, и пружина контактора заставляет подвижный контакт зацепиться с неподвижными контактами, замыкая цепь. Усилие пружины контактора определяет контактное усилие, которое, в свою очередь, определяет контактное сопротивление. Когда питание катушки отключается, возвратная пружина возвращает якорь в исходное положение. Возвратная пружина должна обеспечивать достаточную силу, чтобы преодолеть пружину контактора и все трения в системе, а также обеспечивать достаточную силу над головой, чтобы ударные и вибрационные нагрузки не могли непреднамеренно замкнуть контакты.

Рыночные факторы и связанные с ними риски

Автомобильный рынок технологий запуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) претерпевает изменения из-за давления рынка. По существу, появление технологии запуска/остановки двигателя требует гораздо более длительного срока службы компонентов системы запуска. Это сложная задача для сильноточного контактора. В этом устройстве контакты подвергаются дуговому разряду как при замыкании, так и при размыкании, что вызывает износ контактов и попадание мусора, связанного с дуговым разрядом, в устройство. В результате контакты имеют конечный срок службы. Этот срок службы резко сокращается при увеличении пускового тока.

Максимальный пусковой ток сразу после замыкания. Этот пик пускового тока может более чем в пять раз превышать установившийся ток во время пусковой последовательности. Это верно даже для ДВС меньшего рабочего объема, которые становятся все более распространенными и будут преобладать в будущем. Тенденция в технологии ДВС направлена ​​на меньший рабочий объем и более высокую производительность. Это привело к тому, что двигатели с более высокой степенью сжатия имеют избыточную площадь (диаметр цилиндра больше, чем ход поршня). Оба условия потенциально могут повысить требуемый пусковой момент. Еще одним драйвером рынка, который непреднамеренно увеличивает пусковой ток, является стремление к облегчению. Этот драйвер рынка привел к изменениям в конфигурации пусковых систем, чтобы убрать лишнюю длину кабеля и уменьшить общее сопротивление пусковой цепи снаружи двигателя. Это последовательное сопротивление обычно ограничивает пусковой ток, поэтому уменьшение сопротивления позволяет пусковому току возрастать по сравнению с установившимся током. В одном случае пусковой ток для 1,3-литрового ДВС достигал более 9 Ом.00 А — значение на 50 % выше ожидаемого для системы запуска. В ходе расследования более высокого, чем ожидалось, значения пускового тока компания TLX обнаружила, что основным фактором высокого пускового тока было низкое последовательное сопротивление. Было обнаружено, что пусковой ток не сильно зависит от крутящего момента стартера. По сути, стартер изначально потреблял столько тока, как если бы он заглох, хотя бы на очень короткий период в несколько миллисекунд.

Высокий пусковой ток также повышает риск приваривания контактов. Во время закрытия неизбежно будет небольшой отскок контакта. Образуется дуга и происходит некоторое плавление контактных материалов. Если при окончательном замыкании контактов имеется достаточная площадь оплавления, образовавшийся сварной шов может быть достаточно прочным, чтобы контакты не размыкались при отпускании контактора. Это режим отказа, которого следует избегать, поскольку он создает риск побочного повреждения системы запуска и может представлять угрозу безопасности для водителя и пассажиров. На рис. 2 показано это поведение отказов.

Рис. 2. Отскок контакта

Тест отскока, показанный на рис. 2, проводился с частотой дискретизации данных 100 кГц. Красная кривая — это ток в цепи стартера, который для целей данного испытания был ограничен 100 А. Синяя кривая — это ток соленоида, который считывается с правой шкалы. В точке (1) срабатывает соленоид, и ток начинает расти. Когда якорь соленоида движется, первый контакт устанавливается на (2), и пусковой ток начинает расти. В (3) и (4) контакт снова на мгновение теряется из-за отскока. В (5) якорь соленоида завершил движение и зафиксирован на полюсе. В (6) напряжение соленоида снимается, и ток быстро падает. Как только магнитное поле затухает, якорь возвращается в исходное положение, и в точке (7) контакты размыкаются.

В то время как повышенный пусковой ток сокращает срок службы контактов и создает риск сварки, требование к функции пуска/останова резко увеличивает требования к сроку службы контактов. Автомобиль без функции старт/стоп, который в основном используется для ежедневных поездок на работу, может запускаться от четырех до шести раз в день. За 15-летний срок службы автомобиля это означает около 30 000 срабатываний. Это число очень типично для требований к сроку службы транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания, в которых отсутствует функция старт/стоп. При наличии режима пуска/останова необходимое количество циклов может быть увеличено в 10 или более раз.

Загрузите полный технический документ ниже.

Эта статья была первоначально опубликована TLX-технологии в марте 2020 г.

TLX Technologies — партнер ведущих мировых брендов, поставщиков первого уровня и OEM-производителей, который занимается заказом электромагнитных клапанов.

Посмотреть решения

Основы инженерного дела: реле и контакторы

Загрузите эту статью в формате .PDF

Реле и контакторы используют различные технологии для переключения сигналов и силовых соединений. Многие устройства, называемые реле, используют аналогичные методы и топологии, но терминология может сбить с толку. Вот несколько основных отличий, которые отличают разные типы реле и контакторных переключателей.

Твердотельные реле (ТТР) регулируют токи нагрузки с помощью твердотельных переключателей, таких как симисторы, тиристоры (выпрямители с кремниевым управлением) или силовые транзисторы. Входные сигналы, которые управляют переключением, обычно поступают в устройство через механизмы изоляции, такие как трансформаторы, герконовые реле или оптоизоляторы. Эти механизмы изоляции предотвращают непреднамеренное протекание мощного тока нагрузки обратно на вход реле в случае неисправности.

Типичное твердотельное реле включает в себя входы, которые изолированы от силовых соединений, силовую коммутационную секцию, состоящую из полупроводниковых переключателей, таких как симисторы, силовые МОП-транзисторы или IGBT, и демпферную цепь для уменьшения электромагнитных помех при отключении питания. переключатели цепи. ТТР также обычно включают и выключают в точке пересечения нуля волной переменного тока, чтобы уменьшить нагрузку на элементы схемы.

Некоторые твердотельные реле включают в себя демпфирующие цепи или детекторы перехода через ноль для уменьшения пиков и переходных процессов, возникающих, когда твердотельное реле переключает ток нагрузки через индуктивную нагрузку, когда внезапное прерывание протекания тока приводит к резкому увеличению напряжения на реле в соответствии с законом Фарадея. Напряжение, генерируемое на реле, выходящее за рамки допустимого, может повредить или разрушить его. Снаббер, обычно представляющий собой диод с обратным подключением, обеспечивает краткосрочный альтернативный путь тока вокруг релейно-коммутационного устройства, что позволяет разряжать индуктивный элемент.

Типичными приложениями SSR являются те, где быстрое циклическое включение/выключение быстро изнашивает обычные электромеханические реле. SSR общего назначения имеют срок службы цикла включения / выключения до 100 000 срабатываний. Доступны твердотельные реле, которые могут приводиться в действие с обычными напряжениями логического уровня CMOS и TTL.

Типичное электромеханическое реле использует якорь, который поворачивается, когда его притягивает магнитное поле возбуждающей катушки. Движение якоря размыкает и замыкает механические контакты.

Электромеханические реле размыкают и замыкают электрические контакты для включения и выключения нагрузки. Большинство электромеханических реле содержат подвижный компонент, называемый якорем, который притягивается магнитным полем, создаваемым катушкой. Они часто используются, потому что они стоят меньше, чем соответствующие электронные переключатели. Но некоторые или их качества превосходят SSR. Например, электромеханические реле могут иметь множество контактов, электрически изолированных друг от друга. Электромеханические реле также имеют контактное сопротивление, которое, как правило, ниже, чем у твердотельных реле (десятки мОм против примерно 100 Ом). Контактная емкость также меньше, что может принести пользу высокочастотным цепям. Электромеханические реле с меньшей вероятностью будут включаться переходными процессами, чем твердотельные реле, и могут быть менее легко повреждены короткими замыканиями или перегрузками.

Электромеханические реле отличаются от твердотельных реле и другими важными особенностями. Во-первых, катушки реле обладают высокой индуктивностью, а величина индуктивности непостоянна. Индуктивность становится низкой сразу после подачи питания и возрастает по мере приближения тока к установившемуся уровню и замыкания якоря реле. Напротив, твердотельные реле имеют в основном резистивные входы и постоянный входной ток.

Во-вторых, электромеханические реле переключаются намного медленнее, чем твердотельные реле (обычно от 5 до 15 мс против примерно 1 мс). Индуктивность катушки является основной причиной, но масса якоря и контактных структур также являются факторами.

В-третьих, индуктивность катушки реле может создавать высоковольтные переходные процессы, когда устройство обесточивается. Снабберные цепи могут уменьшить переходные процессы, но также могут задержать отключение реле. Дуги на контактах электромеханических реле могут вызывать электромагнитные помехи, когда контакт дребезжит во время размыкания или замыкания.

Функции реле обычно описываются либо с помощью обозначения формы, либо с помощью обозначения NARM (Национальной ассоциации производителей реле). Существует множество типов форм, но наиболее широко используемые приведены здесь.

: Герконовое реле состоит из герконов внутри рабочей катушки. Герконовый переключатель содержит пару (или более) намагничиваемых гибких металлических язычков, концы которых разделены небольшим зазором, когда переключатель разомкнут. Язычки герметично запечатаны в противоположные концы трубчатой ​​стеклянной оболочки. В герконовых реле магнитное поле от катушки сжимает язычки, замыкая таким образом контакты. Жесткость язычков заставляет их отделяться и размыкать цепь, когда магнитное поле прекращается.

Количество язычков, которые может разместить данное реле, ограничено размером катушки. Большинство производителей ограничивают размер катушки, чтобы вместить не более 12 стандартных переключателей. Герконовые реле доступны с формами контактов от 1A до 12A, от 1B до 8B, от 1C до 4C и их комбинациями.

Реле постоянного тока : Реле постоянного тока использует одну катушку провода, намотанную на железный сердечник, чтобы создать электромагнит. Когда на катушку постоянного тока подается питание, сердечник создает постоянное магнитное поле, удерживающее якорь в закрытом состоянии.

Реле переменного тока : Теоретически переменный ток можно использовать для управления реле постоянного тока. Но переменный ток падает до нуля каждые полпериода. Таким образом, якорь реле имеет тенденцию размыкаться каждые полпериода. Это постоянное движение якоря имеет тенденцию вызывать слышимое гудение и может размыкать и замыкать контакты при движении якоря. Чтобы сделать реле совместимым с переменным током, большинство производителей устанавливают шейдерное кольцо (или шейдерную катушку) в верхней части сердечника катушки. Шейдерное кольцо заставляет магнетизм, развитый в части ядра, отставать от магнетизма остальной части ядра. Таким образом, имеется небольшой фазовый сдвиг между магнетизмом в двух частях сердечника.

Целью шейдерного кольца является сохранение некоторой магнитной энергии в ядре в течение каждого полупериода, когда переменный ток падает до нуля. Энергия удерживает якорь закрытым до тех пор, пока энергия в незаштрихованной части сердечника снова не накопится.

Большинство устройств переменного тока предназначены для тока частотой 60 Гц. Телефонные реле работают на токе частотой 20 Гц, но имеют аналогичную конструкцию. Для тока 400 Гц, используемого в самолетах, необходим радикальный отход от конструкции реле 60 Гц. Надежная работа достигается за счет преобразования переменного тока с частотой 400 Гц в постоянный и использования релейного двигателя постоянного тока.

Реле безопасности можно рассматривать как нечто среднее между реле и контроллером. Как следует из их названия, они предназначены для управления цепями безопасности и отключения основного питания машины в случае возникновения опасной ситуации. Питание к первичным органам управления машиной (ПЭУ) подключается через выходные контакты реле безопасности. Входы в реле безопасности обычно поступают от устройств безопасности, таких как выключатели аварийного останова, концевые выключатели или выключатели блокировки безопасности. Реле безопасности также обычно включают резервные контакты как часть мер безопасности.

Реле безопасности контролирует свои собственные контакты безопасности. При возникновении неисправности в работе одного из контактов реле контроля реле безопасности выключается, отключает питание от МРСЕ и предотвращает запуск или последующий цикл машины до устранения неисправности. Кроме того, реле обычно может контролировать контакты MCPE или внешнего реле безопасности.

Контакторы, как правило, характеризуются способностью коммутировать сильноточные нагрузки. Для работы с такими приложениями они могут быть оснащены специальными компонентами, которых нет в обычных реле, и включать мощные контакты, способные выдерживать сильноточные переключения.

можно рассматривать как комбинацию аналогового или цифрового счетчика, считывающего измеряемую величину, в сочетании с функцией переключения. Реле воздействуют на устройства сигнализации и управления, когда значение контролируемого сигнала выходит за пределы выбранных уставок. Типичные устройства можно найти с одним реле и одной или двумя уставками или с двумя реле, управляющими двумя уставками. Общие области применения включают контроль уровня жидкости, сброс нагрузки, коррекцию коэффициента мощности и мониторинг перегрева/перегрева. (Устройства для последнего применения оснащены входами для RTD или термопар специального назначения.)

Контакторы можно рассматривать как реле специального назначения, предназначенные для многократного включения и отключения цепей большой мощности. Большинство встроенных двигателей мощностью 1 л.с. и выше управляются контакторами. Кроме того, контакторы, предназначенные для использования с двигателями, часто включают нагреватели для защиты от перегрузки в каждой контролируемой фазе.

Контакторы упакованы в соответствии со стандартами IEC или NEMA. Устройства IEC могут быть на 30–70 % меньше, чем их аналоги NEMA, из-за различий в методах оценки. Кроме того, устройства NEMA в большей степени полагаются на массу для рассеивания тепла от дуги, тогда как устройства IEC уменьшают тепло на своих контактах с помощью методов электромагнитного гашения дуги. Типичный подход заключается в использовании второго специального набора дугогасительных контактов, предназначенного для уменьшения количества искрения на основных контактах, вместе с так называемыми дугогасительными катушками, которые создают магнитное поле, предназначенное для отталкивания дуги от области контакта.

Контакторы часто включают нагреватели перегрузки на каждой фазе. Нагревательный элемент представляет собой полосу металла с низким сопротивлением или сборку, которая нагревается по мере того, как двигатель потребляет ток. Если температура нагревателя достигает значения, соответствующего умеренной перегрузке двигателя, размыкается нормально замкнутый выключатель. Этот нормально замкнутый контакт обычно подключается последовательно с катушкой реле, поэтому его размыкание автоматически обесточивает реле, тем самым выключая двигатель.

Контакторы обычно содержат компоненты специального назначения, которых нет в обычных реле. Одна категория таких компонентов предназначена для гашения дуги, возникающей при отключении больших токов. Например, контакторы часто включают в себя магнитные дугогасительные катушки, которые отталкивают дугу от контактов для более быстрого охлаждения дуги.

Нагреватели от перегрузки предназначены для защиты от перегрузки по току больших электродвигателей. Это отличается от автоматических выключателей и предохранителей, которые в первую очередь обеспечивают защиту от перегрузки по току для силовых проводников.

После срабатывания нагреватели предназначены для охлаждения с той же скоростью, что и двигатель, который они защищают, поэтому они точно отражают тепловое состояние двигателя и не позволяют повторно подавать питание до тех пор, пока двигатель не остынет достаточно для повторного запуска. Некоторые контакторы могут также иметь кнопку для ручного сброса нормально замкнутого контакта переключателя после отключения нагревателя по температуре.

Типичный нагреватель для защиты от перегрузки использует биметалл в качестве термочувствительного элемента, где два разных металла скреплены вместе вдоль одной стороны. При нагревании полоса прогибается, потому что один металл расширяется больше, чем другой. Отклонение размыкает контакт реле.

Другие технологии, используемые для измерения тепла, включают так называемый нагреватель из одного металла. Здесь металл образует трубку, которая при нагревании удлиняется, чтобы разомкнуть контакт реле. В более старых устройствах может использоваться датчик тепла припоя. Здесь металлический цилиндр и полая трубка обычно удерживаются вместе пленкой припоя. При перегреве устройства припой плавится и разрывает соединение между цилиндром и трубкой, освобождая расцепляющее устройство. Припой остывает после срабатывания реле. Наконец, индукционные нагреватели используют катушку в цепи двигателя, которая окружает медную трубку. Трубка действует как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора, которая нагревается наведенным током. Биметаллическая полоска обычно находится в трубке и служит термочувствительным элементом. Индукционные нагреватели обычно используются только для контакторов переменного тока.

Контакторы определенного назначения можно найти в двигателях компрессоров, приводящих в действие системы HVAC. Прозвище определенного назначения относится к философии дизайна, согласно которой контактор рассчитан на срок службы только до тех пор, пока его предполагаемое применение. Это контрастирует с устройствами с рейтингом NEMA, которые, как правило, оцениваются консервативно и могут пережить оборудование, на котором они установлены. Рынок контакторов (и пускателей) определенного назначения находится в основном в Северной Америке. Контакторы с рейтингом IEC обычно используются в приложениях HVAC в других местах.

Контакторы определенного назначения также можно найти в других типах систем отопления, охлаждения и охлаждения. В целом, эти устройства делятся на две категории: компактные одно- и двухполюсные контакторы (выдерживающие ток от 20 до 40 А) и устройства в стандартной раме, выдерживающие ток от 15 до 360 А. На долю бытовых систем центрального кондиционирования приходится большая часть применения в первой категории, в то время как более крупные коммерческие / промышленные кондиционеры на крыше составляют большую часть последней.

Контакторы с переключением конденсаторов специально разработаны для переключения батарей конденсаторов. Внезапное переключение большой емкости может генерировать большие начальные токи. Чтобы ограничить потенциально большой пусковой ток, контакторы с коммутацией конденсаторов обычно включают последовательно установленные резисторные элементы, предназначенные для снижения нагрузки на контактор и конденсаторы.

Контакторы IEC | Аллен-Брэдли

Контакторы управления двигателем

• Комбинированные контакторы
• • Большой
  • Большой
  • Стандарт
  • Стандарт
  • Миниатюрный
  • Миниатюрный
  • Контакторы безопасности
  • Контакторы безопасности
  • Конденсаторные переключающие контакторы
  • Конденсаторные переключающие контакторы
• • 300 АС
  • 300 АС
  • 400 Определенная цель
  • 400 Определенная цель
  • 500F проходной
  • 500F проходной
  • 500 Верхняя проводка
  • 500 Верхняя проводка
  • Вакуумные контакторы
  • Вакуумные контакторы
• Твердотельные контакторы

Контакторы следующего поколения

Наши контакторы нового поколения Bulletin 100-E доступны в размерах от 9 до 2650 А, что позволяет уменьшить ширину и вес при одновременной экономии места на панели. Универсальные электронные катушки переменного/постоянного тока значительно упрощают выбор и обеспечивают значительную экономию энергии и прямое подключение к ПЛК для контакторов свыше 100 А.

информация о продукте

Стандартные контакторы IEC

Наши контакторы Bulletin 100-C имеют компактную высокопроизводительную конструкцию для устройств на 9…97 А. Эти контакторы с низким энергопотреблением предназначены для управления двигателями и другими нагрузками.

информация о продукте

Миниатюрные контакторы IEC

Наши миниатюрные контакторы Bulletin 100-K IEC предназначены для коммерческого и легкого промышленного применения, где пространство на панели имеет большое значение. Эти миниатюрные устройства шириной 45 мм имеют меньшую глубину и требуют меньшей глубины панели, чем стандартные контакторы IEC. Миниатюрные контакторы Bulletin 100-K являются заменой серии контакторов Bulletin 100-M.

информация о продукте

Контакторы безопасности IEC

Наши контакторы безопасности Bulletin 100S/104S IEC обеспечивают характеристики механических или зеркальных контактов до 750 А, которые требуются в цепях обратной связи для современных приложений безопасности. Наши контакторы безопасности Bulletin 100S обеспечивают безопасную изоляцию опасных движущихся нагрузок, используя характеристики зеркального контакта. Зеркальные контакты обеспечивают надежную индикацию разомкнутого или замкнутого состояния основных силовых полюсов.

информация о продукте

Контакторы с переключением конденсаторов

Наши контакторы с переключением конденсаторов Bulletin 100Q предназначены для переключения батарей конденсаторов. Установленные на передней панели резистивные элементы ограничивают высокие пусковые токи. Это снижает нагрузку на контакторы и конденсаторы. Наши контакторы компактны и экономичны, в них не используются реакторы с воздушным сердечником.

информация о продукте

Стандартные контакторы

IEC | Аллен-Брэдли

Наша линейка контакторов Bulletin 100-C предлагает компактную высокопроизводительную конструкцию контакторов на 9…97 А. Эти контакторы с низким энергопотреблением предназначены для управления двигателями и другими нагрузками.

Связаться с дистрибьютором Найти офис продаж

Стандартные контакторы IEC

• Обзор
• Выбор продукта
• Характеристики
• Документация

Связаться с дистрибьютором

Обзор

• Соответствует требованиям стандартов IEC, UL и CSA
• Предлагает общие аксессуары для контакторов всех размеров
• Включает реверсивные концевые заделки катушки (линия или сторона нагрузки)
• Обеспечивает защиту пальцев IP2X
• Соответствует RoHs
• Включает встроенную защиту от перенапряжения с катушками постоянного тока
• Обеспечивает передний и боковой монтаж вспомогательных контактов
• Включает электронные и пневматические модули синхронизации
• Включает компактные модули управления на катушках
• Обеспечивает реверсивное подключение катушек (линия или нагрузка)

Сравнение продуктов	Бюллетень 100-K Миниатюрный размер Биметаллические реле перегрузки	Бюллетень 100-C Компактный размер Биметаллические и электронные реле перегрузки	Бюллетень 100-E Широкий диапазон тока Энергосберегающие катушки Электронные реле перегрузки
Ширина строки	5. ..12 А	9…97 А	9…2650 А
Минимизация требований к источнику питания: пусковая мощность ВА снижена на 68 %, а герметизированная ВА — более чем на 75 % по сравнению со стандартными неэлектронными катушками			х
Упрощенный выбор с электронными катушками AC/DC широкого диапазона			х
Доступны безопасные версии		х	х
Одинаковые размеры для переменного и постоянного тока	х	12 и 24 В пост. тока	х
Встроенный ограничитель перенапряжения	Дополнительно	Катушки постоянного тока	Катушки переменного и постоянного тока
Реверсивные выводы катушки (линия или сторона нагрузки)		х	Разборка не требуется
Дополнительный встроенный интерфейс ПЛК без промежуточных реле		х
Обеспечивает передний и боковой монтаж вспомогательных контактов		х	х
Дополнительный вспомогательный передний монтаж с клеммами катушки упрощает подключение трехкомпонентных пускателей			х
Дополнительные электронные и пневматические модули синхронизации (9…97 А)		х	х
Совместимость с электронными реле перегрузки		х	х
Совместимость с биметаллическими реле перегрузки	х	х

Выбор продукта

БЕТА Наша подборка продуктов обновляется! Посмотрите на новый опыт.

БЕТА

Используйте поле поиска, чтобы найти список продуктов в этом семействе продуктов:

SearchSearch

Загрузка

Используйте наш инструмент настройки для настройки пользовательского продукта:

LAUNCH PRODUCT CONFIGURATION ASSISTANT

FlagFlag

Технические характеристики

Сертификаты

Знак компонента, внесенный в список UL Требования Канады и США Знак компонента, внесенный в список UL Требования Канады и США Обязательный сертификат CCC ChinaIE3IE3

• Маркировка CE для всех применимых директив
• Перечислен cULus (файл № E3125, руководство NLDX)
• Перечислен cULus (файл № E3125, руководство NLDX7)
• ССС
• Подходит для использования с двигателями IE3 (IEC 60034-30)

Соответствие стандартам

• UL 508/UL 60947-4-1
• CSA C22. 2 № 14/CAN/CSA C22.2 № 60947-4-1
• ЕН/МЭК 60947-4-1
• ЕН/МЭК 60947-5-1
• Соответствует ограничениям по материалам директивы Европейского Союза RoHS 2011/65/EU
• МЭК 60947 Тип «2» Координация

Сертификаты действительны, если продукт маркирован. Посетите наш сайт сертификации продукции, чтобы ознакомиться с декларациями о соответствии, сертификатами и другими сведениями о сертификации.

Документация

Ресурс	Номер публикации	Язык
Контакторы IEC Описание продукта	100-PP002	Выберите язык Английский французский немецкий итальянский португальский испанский
Характеристики контактора IEC Технические данные	100-ТД013	Выберите язык немецкий Английский испанский французский итальянский
Североамериканские стандарты, конфигурации и рейтинги: введение в проектирование цепей двигателей	IC-AT001	Английский
Перечень стандартов UL для продуктов промышленного контроля	ЦМПНЦ-SR002	Английский
Брошюра «Управление высокоэффективными двигателями»	IE3-BR001	Английский

Проектирование, изготовление и оптимизация гибкого настольного вращающегося биологического контактора (RBC) для усиленного производства бактериальной целлюлозы Acetobacter Xylinium

. 2021 июнь;44(6):1071-1080.

doi: 10.1007/s00449-021-02510-0. Epub 2021 30 января.

Али Сулеймани ¹ , Сепидех Хамеди ² , Валиолла Бабаипур ³ , Мотаре Руи ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет химии и химической инженерии, Технологический университет им. Малека Аштара, Тегеран, Иран.
• ² Кафедра биологической реабилитации, Факультет новых технологий и энергетики, Университет Шахида Бехешти, Тегеран, Иран.
• ³ Факультет химии и химической инженерии, Технологический университет им. Малека Аштара, Тегеран, Иран. [email protected].

• PMID: 33515114
• DOI: 10.1007/s00449-021-02510-0

Али Сулеймани и др. Биопроцесс Биосист Инж. 2021 июнь

. 2021 июнь;44(6):1071-1080.

doi: 10.1007/s00449-021-02510-0. Epub 2021 30 января.

Авторы

Али Сулеймани ¹ , Сепидех Хамеди ² , Валиолла Бабаипур ³ , Мотаре Руи ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет химии и химической инженерии, Технологический университет им. Малека Аштара, Тегеран, Иран.
• ² Кафедра биологической реабилитации, Факультет новых технологий и энергетики, Университет Шахида Бехешти, Тегеран, Иран.
• ³ Факультет химии и химической инженерии, Технологический университет им. Малека Аштара, Тегеран, Иран. [email protected].

• PMID: 33515114
• DOI: 10.1007/s00449-021-02510-0

Абстрактный

В этом исследовании был разработан и сконструирован настольный вращающийся биологический контактор (RBC) для производства BC. Было исследовано влияние переменных, включая скорость вращения диска, расстояние между дисками, тип диска и внешнюю аэрацию, на производительность БЦ. Результаты показали, что наибольшая масса ВС образовалась на поверхности интегрированных полиэтиленовых дисков, которые вращались со скоростью 13 об/мин. Также было обнаружено, что наибольшее количество БЦ было получено, когда расстояние между двумя соседними дисками было доведено до 1 см, а номер диска был равен 16. Для исследования воздействия аэрации на РБК использовали аквариумный насос, состоящий из 12 интегрированных полиэтиленовых дисков. и работал при оптимальной скорости вращения 13 об/мин. Расстояние между дисками было скорректировано до 1,5 см, чтобы учесть возможное увеличение толщины пленки ВС за счет аэрации. Влажная и сухая массы БЦ, полученные в результате аэрированного брожения, увеличились более чем на 64 и 47% соответственно по сравнению с неаэрированными РБК. По сравнению со статической культурой влажная и сухая масса БЦ, полученных при аэрированной ферментации эритроцитов, увеличилась более чем в 9 раз.0,7 и 71% соответственно. Наноразмерная структура полученной бактериальной целлюлозы была подтверждена анализом СЭМ.

Ключевые слова: ацетобактерии ксилиниум; бактериальная наноцеллюлоза; Производительность; Вращающийся биологический контактор (РБК).

Похожие статьи

• Губка Luffa компенсирует негативное влияние аэрации на производство бактериальной целлюлозы.

  Крусонг В., Кердпибун С., Порнпукдиваттана С., Джиндапрасерт А. Крусонг В. и др. J Appl Microbiol. 2016 декабрь; 121(6):1665-1672. doi: 10.1111/jam.13290. Epub 2016 24 октября. J Appl Microbiol. 2016. PMID: 27611470

• Композиты бактериальной целлюлозы и бумаги, изготовленные с помощью вращающегося дискового биореактора.

  Мормино Р., Банги Х. Мормино Р. и др. Приложение Microbiol Biotechnol. 2003 г., октябрь; 62 (5-6): 503-6. doi: 10.1007/s00253-003-1377-5. Epub 2003 26 июня. Приложение Microbiol Biotechnol. 2003. PMID: 12827324

• Производство бактериальной целлюлозы Gluconacetobacter sp. PKY5 в роторном контакторе с биопленкой.

  Ким Й.Дж., Ким Дж.Н., Ви Й.Дж., Пак Д.Х., Рю Х.В. Ким Ю.Дж. и др. Заявл. Биохим Биотехнолог. 2007 г., апрель; 137–140 (1–12): 529–37. doi: 10.1007/s12010-007-9077-8. Заявл. Биохим Биотехнолог. 2007. PMID: 18478414

• [Влияние режима культивирования на продукцию бактериальной целлюлозы, ее структуру и свойства].

  Zhou LL, Sun DP, Wu QH, Yang JZ, Yang SL. Чжоу Л.Л. и др. Вэй Шэн У Сюэ Бао. 2007 г., октябрь; 47 (5): 914-7. Вэй Шэн У Сюэ Бао. 2007. PMID: 18062273 Китайский язык.

• Больше, чем кажется на первый взгляд в бактериальной целлюлозе: биосинтез, биопереработка и применение в передовых волокнистых композитах.

  Ли К.И., Булдум Г., Манталарис А., Бисмарк А. Ли К.И. и др. Макромол Биоски. 2014 янв; 14(1):10-32. дои: 10.1002/mabi.201300298. Epub 2013, 30 июля. Макромол Биоски. 2014. PMID: 23897676 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Подход к моделированию SVM и ANN для оптимизации проницаемости мембраны мембранного вращающегося биологического контактора для очистки сточных вод.

  Вакас С., Харун Н.Ю., Самбуди Н.С., Аршад У., Нордин Н.А.Х.М., Билад М.Р., Саид А.А.Х., Малик А.А. Вакас С. и др. Мембраны (Базель). 2022 авг 23;12(9)):821. doi: 10.3390/membranes120. Мембраны (Базель). 2022. PMID: 36135840 Бесплатная статья ЧВК.

• Бактериальная целлюлоза как универсальный биоматериал для перевязки ран.

  де Аморим JDP, да Силва Младший CJG, де Медейрос ADM, де Насименту Х.А., Саруббо М., де Медейрос TPM, Коста AFS, Саруббо Л.А. де Аморим JDP и др. Молекулы. 2022 30 августа; 27 (17): 5580. дои: 10.3390/молекул 27175580. Молекулы. 2022. PMID: 36080341 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

использованная литература

1. 1. Hu W, Chen S, Yang J, Li Z, Wang H (2014)Функционализированные производные бактериальной целлюлозы и нанокомпозиты. Карбогидр Полим 101:1043–1060 — DOI
2. 1. Wahid F, Hu X-H, Chu L-Q, Jia SR, Xie YY, Zhong C (2018)Разработка полувзаимопроникающих гидрогелей на основе бактериальной целлюлозы/хитозана с улучшенными механическими и антибактериальными свойствами. Int J Biol Macromol 122: 380–387 — DOI
3. 1. Бланко А., Монте М.К., Кампано С., Балеа А., Мерайо Н., Негро С. (2018) Глава 5. Наноцеллюлоза для промышленного использования: нановолокна целлюлозы (УНВ), нанокристаллы целлюлозы (УНК) и бактериальная целлюлоза (БЦ). В: Мустансар Хуссейн С. (ред.) Справочник по наноматериалам для промышленного применения. Эльзевир, США, стр. 74–126. — DOI
4. 1. Чавла П., Баджадж И., Сурвас С., Сингхал Р. (2009)Микробная целлюлоза: ферментативное производство и применение. Пищевые технологии Биотехнологии 47: 107–124
5. 1. Reddy TRK, Kim H, Park JW (2016) Свойства возобновляемых биокомпозитов и их применение. В: Poletto M (ред.) Композиты из возобновляемых и устойчивых материалов. IntechOpen, стр. 177–19.7. https://doi.org/10.5772/108445

термины MeSH

вещества

Контакторы: описание функций и компонентов

Контактор — это электромагнитное устройство, которое используется для включения или выключения электрической цепи. Это многополюсный переключатель, т. е. несколько цепей питания могут управляться одним контактором. Поскольку он управляется электромагнетизмом, нам не нужно включать или выключать его вручную.

Контактор относится к особому типу реле. Однако общее различие между реле и контактором заключается в том, что контактор используется в приложениях с более высокой пропускной способностью по току (до 12500 А), тогда как реле используется в приложениях с более низким током. Контакторы имеют компактные размеры и часто легко монтируются в полевых условиях. Эти электрические устройства обычно имеют несколько контактов. В большинстве случаев, когда катушка контактора находится под напряжением, эти контакторы остаются разомкнутыми и обеспечивают питание нагрузки. Контакторы обычно используются для управления электродвигателями.

Существуют различные виды контакторов, и все они имеют собственный набор функций, возможностей и приложений. Как правило, отключающая способность контактора по току составляет от нескольких ампер до тысяч ампер, а отключающая способность по напряжению — от 24 В постоянного тока до тысяч вольт. Контакторы также бывают разных размеров, от ручных размеров до размеров, измеряющих метр или ярд с одной стороны (приблизительно).

Эти устройства в основном используются в приложениях с сильноточной нагрузкой, поскольку они могут работать с токами более 5000 ампер и высокой мощностью более 100 кВт. Они также могут уменьшить и контролировать образование дуги из-за больших токов двигателя при отключении.

Контактор – конструкция и конструкция

Основная конструкция контактора почти такая же, как у реле. Он состоит из следующих частей:

1. Контакт: Это одна из важных частей контактора. Токопроводящая задача контактора завершается контактами. В контакторе присутствуют различные типы контактов, а именно контактные пружины, вспомогательные контакты и силовые контакты. У каждого из них своя индивидуальная роль.
2. Электромагнит: Это самый важный компонент контактора. Он обеспечивает движущую силу, необходимую для замыкания контактов контактора.
3. Корпус: Корпус обеспечивает изоляцию и защиту от прикосновения персонала к контактам. Катушка или электромагнит и контакты защищены корпусом. Эти защитные кожухи изготавливаются из различных материалов, таких как поликарбонат, полиэстер, нейлон 6, бакелит, термореактивные пластмассы и т. д. Как правило, бескорпусный контактор имеет дополнительный кожух, который защищает устройство от непогоды, опасности взрыва, пыли. , и масло.
4. Дугогаситель: Одной из ключевых функций контактора является возбуждение дуги. Дуги переменного тока часто легко гасить, так как они проходят через ноль дважды за каждый цикл. Следовательно, дугогасители могут легко выполнять эту работу. Но для дуг постоянного тока необходимы магнитные дуги или специально разработанные дугогасительные камеры для гашения дуги. В зависимости от применения в контакторах выполняются различные устройства гашения дуги, одним из которых является дугогасительная камера.
5. Контур экономайзера: Контур экономайзера используется для снижения мощности, потребляемой катушкой. Во время срабатывания схема экономайзера подает большой ток, а затем подает достаточную мощность, чтобы контакты оставались замкнутыми. Не обязательно, чтобы каждый из них имел контур экономайзера.
   Контактная часть контактора включает в себя вспомогательные контакты, а также вспомогательные контакты. Контакты питания получают питание для контактора, а вспомогательные контакты используются для создания петли с остальными устройствами, к которым он подключен. Эти контакты соединены с контактными пружинами.

Электромагниты управляют контактами контактора. Эти электромагниты придают первоначальное усилие контактам и замыкают их. И контакты, и электромагнит заключены в рамку. Каркас обычно изготавливается из теплоизоляционных материалов. Используемый изоляционный материал полностью изолирует контакты и помогает предотвратить прикосновение к контактам. Для контакторов высокого класса обычно используется контактор с открытой рамой для обеспечения большей защиты от масла, пыли, погодных условий, а также от взрыва. В зависимости от требуемого номинального напряжения тип используемого каркасного корпуса также может отличаться. Если контакторы используются для управления напряжением выше 1000 вольт, в качестве корпуса корпуса используются инертные газы, а также вакуум.

Как работает контактор

Принцип работы контактора:   Когда ток проходит через контактор, он возбуждает электромагнит или катушку, и благодаря возбуждению создается электромагнитное поле. Магнитное поле помогает сердечнику контактора перемещать якорь. Цепь между неподвижными контактами и подвижными контактами завершается нормально замкнутым (НЗ) контактом. Это позволяет току течь через эти контакты к нагрузке. При снятии тока в катушке происходит обесточивание и она размыкает цепь. Быстрое размыкание и замыкание контактора является одной из его важных характеристик.

Работа контактора

Контакторы используются для сильноточных нагрузок. Они специально разработаны для контроля и уменьшения дуги, возникающей при отключении больших токов двигателя. Помимо слаботочных контактов, они также имеют нормально замкнутые контакты. Они могут выдерживать ток более 20 ампер и мощность более 100 киловатт.

Контактор имеет вход катушки переменного/постоянного тока, который зависит от требований. Как правило, ПЛК с более низким напряжением управляет катушкой контактора. Иногда напряжение двигателя может также управлять катушкой. Двигатель может иметь серию катушек, соединенных либо для управления ускорением, либо даже для управления сопротивлением.

Когда через контактор проходит сильный ток, электромагнит начинает накапливаться и создает магнитный поток. Следовательно, сердечник контактора начинает наматывать. Этот процесс помогает активировать подвижный контакт. Таким образом, подвижный и неподвижный контакты замыкаются, и ток через них передается в следующую цепь. Электромагнитная катушка изначально потребляет больше тока. Но это уменьшается, как только металлический сердечник входит в катушку. Когда ток снимается, катушка обесточивается, и, таким образом, контакты размыкаются.

Номинальные характеристики контактора

Номинальные характеристики контактора даны в соответствии с полюсом контактора. Это также зависит от таких факторов, как выдерживаемый ток короткого замыкания, напряжение катушки и так далее. По своему номиналу контакторы классифицируются на следующие.

• AC1 – Безиндуктивные ряды
• AC2 – Контакторы для пуска двигателей с контактными кольцами
• AC3 – Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором и отключение только после того, как двигатель наберет скорость.
• AC4 — Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором в толчковом режиме и в режиме глушения.
• AC11 – Вспомогательные цепи управления

Широкополосные катушки, работающие от переменного/постоянного тока

Доступны широкополосные катушки от 100 до 250 В и электронные катушки от 24 В до 60 В.

Эти продукты доступны для всех применений, включая ветроэнергетику, солнечную энергию, пусковые панели, ИБП, тягу, электромобили, защитные контакторы и многое другое.

Основным преимуществом использования широкополосных катушек является возможность значительного снижения складских затрат.

Катушки контактора могут питаться ниже номинальных напряжений в переменном/постоянном токе,
В переменном токе -24В, 110В, 220-230В и 400-415В
В постоянном токе – 20-60В, 48-130В, 100-250В, 250–500 В и 77–143 В

Контакторы переменного и постоянного тока

Контакторы также можно классифицировать как контакторы переменного и постоянного тока.

• Контакторы переменного тока
  Контакторы переменного тока работают по принципу электромагнитного притяжения. У них есть затеняющая катушка, которая представляет собой металлическое кольцо с высокой остаточной намагниченностью, которая обеспечивает магнетизм во время перехода переменного напряжения через ноль. Наличие экранирующей катушки в контакторах переменного тока может привести к более высокому падению напряжения, что может привести к задержке срабатывания контактов.
  
• Контактор постоянного тока
  Контактор постоянного тока также работает по принципу электромагнитного притяжения. Но у них нет затеняющих катушек. Следовательно, если катушка постоянного тока питается переменным напряжением, контактор может вибрировать, поскольку магнетизм становится равным нулю во время пересечения нуля переменным напряжением. Это может производить слышимый шум и может привести к изменению состояния контакта, что приведет к неисправности или нежелательному прерыванию цепи.

Типы контакторов.

• Вспомогательный контактор.
• Силовой контактор:
• Монтажные контакторы ESB и EN.
• Миниконтакторы
• Вакуумный контактор.

Силовые контакторы

Силовые контакторы обычно используются в качестве главных контакторов. Они могут выдерживать нагрузку около 600А. Обычно они используются в силовых цепях для включения/выключения управления работой машин, двигателей и любого другого электрического оборудования.

Вспомогательный контактор

Вспомогательный контактор в основном представляет собой обычное (маломощное) реле, но построено как «силовой» контактор, и при использовании вместе с другим контактором он называется вспомогательным контактором. Он используется для подключения или отключения цепи, т. е. для управления силовыми контакторами. Вспомогательные контакторы обычно имеют только вспомогательные контакты и не имеют главных контактов. Они могут работать только с нагрузкой до 6А.

Установочные контакторы ESB и EN

Бесшумные установочные контакторы АББ имеют широкий диапазон номинальных значений от 16 А до 100 А. Они широко используются в зданиях для включения и управления освещением, отоплением, вентиляцией, двигателем и насосами. Контакторы для установки выводят шумоподавление на новый уровень. Инновационная конструкция переменного/постоянного тока помогает устранить шум и выбрать аксессуары, не требующие инструментов, а также версии с ручным и автоматическим управлением. Они также обеспечивают душевное спокойствие в приложениях, чувствительных к шуму.

Мини-контакторы

Мини-контакторы от АББ идеально подходят для приложений, где пространство ограничено. Поскольку они являются самыми плоскими на рынке, их можно использовать в специальных модульных и компактных приложениях. Небольшие габариты, широкий диапазон питания катушек и разнообразие версий в рамках модельного ряда обеспечивают заказчикам высокую гибкость в использовании для применений с резистивной нагрузкой до 20 А и нагрузкой двигателя до 5,5 кВт.

Вакуумный контактор

V-Contact VSC подходят для управления электрооборудованием в промышленности, сфере обслуживания, судостроении и т. д. Поскольку в нем используются вакуумные выключатели для размыкания контактов, его можно эксплуатировать, в частности, в сложных условиях. Различные области применения вакуумного контактора включают в себя управление и защиту двигателей, трансформаторов, блоков коррекции коэффициента мощности, коммутационных систем и т. д.

Особенности контакторов

• Контактор представляет собой реле, которое используется для переключения мощности.
• Обычно они работают с очень тяжелыми грузами, такими как электродвигатель, осветительное и отопительное оборудование и т.д.
• Контакторы управляются цепью с очень малой мощностью, несмотря на то, что их выход используется для переключения очень высоких нагрузок.
• В зависимости от нагрузки, с которой они должны справиться, их размер может варьироваться от небольшого устройства до огромного устройства.
• Подобно автоматическим выключателям, они не прерывают ток короткого замыкания.
• Их отключающая способность по току и напряжению варьируется от нескольких ампер и 24 вольт постоянного тока до тысяч ампер и многих киловольт соответственно.

Преимущества контакторов:

• Ускорьте свои проекты: более простой процесс выбора
• Простота установки: более быстрая установка благодаря конструкции
• Безопасные и надежные цепи управления
• Защита цепей управления и экономия места
• Очень быстрое переключение
• Используя один контакторный переключатель, мы можем управлять несколькими цепями
• Может работать как с устройствами переменного, так и постоянного тока
• Конструкция контактора довольно проста

Недостатки контакторов

1. Катушка контактора может сгореть в отсутствие магнитного поля. В результате контакты не замыкаются, и контактор не работает должным образом.
2. Контакты также могут привариться, что может привести к тому, что нагрузка будет продолжать работать даже при отсутствии управляющего напряжения, что может привести к небезопасному повреждению машины или машины.

Разница между реле и контактором

SL. НЕТ.	РЕЛЕ	КОНТАКТОР
1.	Реле в основном используются в цепях низкого напряжения и малой силы тока.	Контакторы используются для питания больших нагрузок, таких как асинхронные двигатели.
2.	Реле аналогично вспомогательному контактору, который обычно используется в цепях управления.	Контакторы можно разделить на силовые контакторы и вспомогательные контакторы.
3.	Размеры реле сравнительно малы.	Размер контактора больше размера реле. Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт