Библиотека
СОДЕРЖАНИЕЭлектромагнитные контакторы и пускатели – классификация, конструкция, применение
Общепромышленные контакторы классифицируются:
• по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного
и переменного тока;
• по числу главных полюсов - от 1 до 5;
• по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800А;
• по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000В постоянного тока; от 110 до 1600В переменного
тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10000Гц;
• по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440В постоянного тока, от 12 до 660В переменного
тока частотой 50Гц, от 24 до 660В переменного тока частотой 60Гц;
• по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.
Контакторы также различаются по роду присоединения проводников главной цепи и цепи управления, способу монтажа, виду присоединения внешних проводников и т.п. Указанные признаки находят отражение в типе контактора, который присвоен предприятием-изготовителем.
Электрическая схема электромагнитного контактора с присоединенной к катушке электромагнита внешней цепью управления изображена на рис. 1. управление катушкой электромагнита осуществляется с помощью выключателя управления SA. Если управление катушкой происходит электронными устройствами, например, симистором в цепях переменного тока или транзистором в цепях постоянного тока, то такие контакторы называются электронно управляемыми. Система контактов в данном случае состоит из трех главных нормально разомкнутых контактов, а также двух вспомогательных контактов: одного нормально разомкнутого и одного нормально замкнутого.
Рис. 1. Схема электромагнитного контактора: а – схема с электромеханическим управлением, б – схема управления с помощью симистора.
Конструктивно контакторы выпускаются двух типов: клапанного и прямоходового. На рис. 2 изображена их принципиальная конструкция.
Рис. 2. Системы контакторов переменного тока: а - клапанного типа, б - прямоходового типа: 1 – якорь, 2 – катушка, 3 - короткозамкнутые витки, 4 - магнитный сердечник, 5 - амортизационные пружины, 6 – контакты, 7 - возвратная пружина, 8 - стяжные шпильки.
Основным назначением контакторов является управление (включение и выключение) электрооборудованием – электродвигателями, осветительными системами, промышленными электропечами и т.п. В отличие от автоматических выключателей контакторы должны совершать коммутации с довольно большой частотой (до 1200 циклов в час). Следовательно, эти аппараты должны иметь высокую механическую и электрическую износостойкость. Механическую износостойкость характеризуют количеством циклов оперирования без тока в главных контактах, которую должен выдержать аппарат, перед тем как возникнет необходимость в его обслуживании или замены любых механических частей. Электрическую износостойкость характеризуют количеством циклов оперирования с нагруженными током главными контактами согласно условий эксплуатации, установленными стандартом на соответствующий аппарат, которую должен выполнить аппарат без ремонта или замены частей (обычно это детали головных контактов). Механическая износостойкость контакторов достигает десяти миллионов циклов, а электрическая нескольких сотен тысяч, что на два-три порядка превышает соответствующие характеристики выключателей.
Контакторы различают в зависимости от среды, в которой находятся главные контакты – воздушные, газовые, вакуумные и т.п. Электрическая износостойкость вакуумных контакторов приближается к их механической износостойкости.
Номинальные количественные характеристики (номинальные значения) производитель назначает отдельно для главных цепей и цепей управления контактора. Основными количественными характеристиками главных цепей являются номинальное рабочее напряжение Ue, номинальный рабочий ток Ie и номинальная частота, которые должны соответствовать определенному номинальному режиму и категории применения. Номинальными параметрами цепей управления электромагнитных контакторов являются номинальное напряжение цепи управления Uс и номинальное напряжение питания в цепи управления Us – напряжение на вводах цепи управления аппарата.
Электромагнитные контакторы должны удовлетворительно включаться при напряжении, которое лежит в пределах от 85% до 110% от Us. При этом катушка должна быть нагретой до установившегося состояния при напряжении 100%Us и при температуре окружающего воздуха, которое указывается производителем, но не ниже +40°С. Также электромагнитные контакторы должны удовлетворительно выключаться при напряжении, которое лежит в пределах от 75% до 20% (АС) и 10% (DC) от Us. При этом катушка должна иметь температуру окружающего воздуха, которая составляет -5°С.
Конструкции электромеханических контакторов должны учитывать категории их применения, которые определены в стандарте ІЕС60947-4-1. В частности, в контактных системах контакторов, предназначенных для управления электродвигателями (категории АС-3 и АС-4) должны быть предусмотрены способы борьбы с дребезжанием, так как это явление при больших пусковых токах может привести к привариванию контактов.
Внешний вид некоторых контакторов постоянного и переменного тока изображен на рис. 3 - 5.
Рис. 3. Однополюсный электропневматический контактор постоянного тока: 1 – электропневматический вентиль, 2 – поршневой пневматический привод, 3 – основание, 4 – пружина возврата, 5 – контактная пружина, 6 – отверстия в основании для монтажа контактора, 7 – подвижный контакт главной цепи, 8 – неподвижный контакт, 9 – вводы, 10 – дугогасительная камера, 11 – блок вспомогательных контактов, 12 – клеммная колодка, 13 – вывод.
Рис. 4. Трехполюсный электромагнитный контактор переменного тока: 1 – монтажная рейка, 2 – вводы, 3 – пружина возврата, 4 – катушка электромагнита, 5 – якорь электромагнита, 6 – дугогасительные камеры, 7 – блок вспомогательных контактов.
Рис. 5. Трехполюсный электромагнитный вакуумный контактор переменного тока: 1 – монтажная пластина, 2 – выводы, 3 – вводы, 4 – вакуумные прерыватели (камеры), 5 – катушка электромагнита, 6 – якорь электромагнита, 7 – пружина возврата.
Контакторы должны выбираться по следующим основным техническим параметрам:
1) по назначению и области применения;
2) по категории применения;
3) по величине механической и коммутационной износостойкости;
4) по числу и исполнению главных и вспомогательных контактов;
5) по роду тока и величинам номинального напряжения и тока главной цепи;
6) по номинальному напряжению и потребляемой мощности включающих катушек;
7) по режиму работы;
8) по климатическому исполнению и категории размещения.
Пускатель – это комбинация всех коммутационных устройств, необходимых для пуска и остановки двигателя, с защитой от перегрузок. Таким образом, в отличие от контакторов, пускатели кроме функций управления имеет и защитные функции. В состав пускателя может входить несколько аппаратов: контактор, реле защиты от перегрузок, кнопки управления и т.д. Частота коммутаций пускателя не превышает 30 циклов в час.
Пускатели, которые предназначены, преимущественно, для применения в категории АС-3, подразделяются на нереверсивные (предназначены для пуска и остановки электродвигателей) и реверсивные (которые изменяют направление вращения ротора электродвигателя).
В зависимости от способа пуска и остановки вращения двигателя пускатели подразделяются на прямого пуска, реостатные роторные, реостатные статорные, автотрансформаторные, а также пускатели типа «звезда-треугольник». Внешний вид и элементы конструкции нереверсивного магнитного пускателя прямого пуска в изоляционной оболочке представлен на рис. 6.
Рис. 6. Нереверсивный магнитный пускатель прямого пуска в изоляционной оболочке: а – пускатель в оболочке, б – внешний вид со снятой крышкой, в – составные части пускателя. 1 – крышка оболочки, 2 – колпачок сигнальной лампы, 3 – внешний акктуатор кнопки «ПУСК», 4 - внешний акктуатор кнопки «СТОП», 5 – отверстия в основании оболочки, 6 – реле защиты от перегрузок, 7 – акктуатор реле защиты от перегрузок, который выполняет функции внутреннего акктуатора кнопки «СТОП», 8 – сигнальная лампа, 9 – контактор, 10 – внутренний акктуатор кнопки «ПУСК», 11 – основание оболочки, 12 – пневматическое реле времени, 13 – ограничитель перенапряжения, которое возникает на выводах катушки контактора, 14, 15 – системы вспомогательных контактов (соответственно на четыре и два контакта).
Тепловое реле, которое входит в состав пускателя, защищает обмотку электродвигателя, а значит и сеть питания, от перегрузок, но не обеспечивает защиту сетей от коротких замыканий. Кроме того, пускатель не обязательно имеет функцию разъединения. Так называемые защищенные и комбинированные пускатели кроме защиты сетей от коротких замыканий обеспечивают и выполнение функции разъединения.
Защищенный пускатель – это комплектный аппарат, который состоит из пускателя, коммутационного аппарата с ручным управлением и аппарата защиты от коротких замыканий, смонтированных и соединенных по инструкции изготовителя в оболочке или без нее. Комбинированный пускатель – это защищенный пускатель, смонтированный и соединенный в специализированной оболочке на заводе.
На рис. 7 изображена схема присоединения электродвигателя к нереверсивному защищенному магнитному пускателю. Предохранители FU1…FU3 обеспечивают защиту сети питания от коротких замыканий, реле КК – защиту обмоток электродвигателя М и сети питания от перегрузок, а выключатель Q – функцию разъединения.
Рис. 7. Электрическая схема нереверсивного магнитного пускателя.
При нажатии на кнопку SB1 контактор КМ срабатывает и электродвигатель М начинает вращаться. Если отпустить кнопку SB1, двигатель не остановится, так как контакты кнопки будут зашунтированы вспомогательными контактами контактора КМ. Двигатель остановится, если нажать на кнопку SB2.
При перегрузке двигателя, его ток увеличивается относительно рабочего тока, на который настроено реле КК, и через определенное время, которое зависит от значения тока перегрузки, реле сработает, обесточив катушку контактора, что приведет к обесточиванию двигателя и его остановке.
Благодаря тому, что контакты кнопки SB1 зашунтированы вспомогательными контактами контактора, обеспечивается защита от пропадания или недопустимого снижения напряжения питания, так как в этом случае контактор отключится, двигатель остановится, а при восстановлении электропитания двигатель начнет вращаться только после нажатия на кнопку SB1.