ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОНТАКТОРОВ

И МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

Цель работы: изучить устройство, принцип действия, конструктивные элементы и схемы соединения электромагнитных контакторов и магнитных пускателей с тепловым реле.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Контакторы электромагнитные

Контакторы - двухпозиционные коммутационные аппараты с самовозвратом, предназначенные для частых включений и отключений электрических силовых цепей при нормальных режимах работы. Контакторы изготовляются на токи 4-4000 А, на напряжения 220,440,750 В постоянного и 380, 660 (1140) В переменного тока. Контакторы допускают 600-1500 включений в час при механической износостойкости, достигающей 10-20 млн. циклов. Механическая износостойкость определяется числом включений-отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей.

Коммутационная износостойкость контактора определяется числом включений и отключений, после которого требуется замена контактов. Современные отечественные контакторы имеют коммутационную износостойкость 1 млн. циклов, что не удовлетворяет возрастающим требованиям (2-3 млн. циклов). Электромагнитные контакторы являются основными силовыми аппаратами современных схем автоматизированного электропривода.

Контакторы, имеющие электромагнит с втягивающей катушкой, питаемой постоянным током, и контактную систему для включения и отключения цепи постоянного тока, называют контакторами постоянного тока.

Контакторы, имеющие электромагнит с втягивающей катушкой, питаемой переменным током, и контактную систему для переменного тока, называют контакторами переменного тока. Существуют конструкции контакторов с контактной системой для переменного тока и втягивающей катушкой постоянного тока.

Контакторы постоянного тока изготовляют, главным образом, однополюсными, а контакторы переменного тока - многополюсными (до пяти полюсов; наиболее распространены трехполюсные).

Контакторы, применяемые для работы в сетях постоянного и переменного тока, делятся на следующие типы:

1) контакторы постоянного тока - силовые и ускорения;

2) контакторы переменного тока нормальной частоты (50-60 Гц);

3) контакторы переменного тока повышенной частоты (до 10000 Гц).

В зависимости от характера размыкания цепи различают:

1) контакторы линейные, размыкающие главную цепь;

2) контакторы ускорения, которые служат для закорачивания ступеней пускового сопротивления.

В зависимости от режима работы контакторы различаются по категориям применения (ГОСТ 11206-77Е):

1) на переменном токе АС-1, АС-2, АС-3 и АС-4;

2) на постоянном токе ДС-1, ДС-2, ДС-3, ДС-4 и ДС-5.

Контакторы переменного и постоянного тока в зависимости от категории рассчитаны на коммутацию токов от I _ном до 10 I _ном.

Контакторы могут быть рассчитаны на работу в продолжителъном, прерывисто-продолжительном или кратковременном и повторно-кратко-временном режимах.

В зависимости от режима работы к контакторам предъявляются следующие требования:

1)высокая отключающая способность -до 10 I _ном, а иногда до 20 I _ном;

2) длительная работа при большой частоте отключений - до 600 включений в час для контакторов нормального режима работы и до 1200 включений в час для контакторов тяжелого режима работы;

3) высокая коммутационная износостойкостъ до 3 млн. циклов;

4) высокая механическая износостойкость до 10 млн. циклов при нормальном режиме и до 25-50 млн. циклов для контакторов тяжёлого режима работы;

5) технологичность конструкции, малый вес и габариты;

6) надежность в эксплуатации.

В зависимости от положения главных контактов контакторы могут быть разделены на следующие типы:

1) контактор с нормально-открытыми контактами (н.о.);

2) контакторы с нормально-закрытыми контактами (н.з.);

3) контакторы со смешанными контактами (н.о.+н.з.).

Под нормальным положением контактов понимают их положение, когда втягивающая катушка не имеет питания и освобождены все механические защелки.

Основными характеристиками контакторов являются кривые изменения тяговых и противодействующих усилий в зависимости от хода якоря (рис. 3). Для контакторов с прямоходовой контактной системой и втяжным якорем строится характеристика P = f (δ). Для контакторов клапанного типа строят кривые M = f (δ).

Характеристика противодействующих усилий представляет собой изменение силы сопротивления, противодействующей перемещению подвижной системы. Сила сопротивления определяется силой противодействия пружин, весом подвижной системы и трением. Эта характеристика представляет собой ломанную линию (рис. 3, кривая 1).

Когда контакты разомкнуты (участок δ₁-δ₂), действуют возвратная пружина и вес подвижных частей. Усилие противодействия возрастает от своего начального значения P₁ за счёт сжатия возвратной пружины.

В положении δ₃ происходит соприкосновение контактов. Противодействующая сила возрастает практически скачкообразно на величину силы предварительного нажатия контактных пружин Р_к1. На участке (δ₃-δ₂) происходит дополнительное сжатие контактных пружин, при зазоре δ₂ контакты находятся под действием полного контактного давления Р₂.

Ход (δ₁-δ₃) характеризует раствор контактов – расстояние в свету между контактами отключенного контактора. Ход (δ₃-δ₂) характеризует провал контактов – то расстояние, на которое мог бы переместиться подвижный контакт, в случае удаления неподвижного.

Величина раствора и провала контактов не влияет на тяговые и механические характеристики контакторов. Уменьшение раствора и провала контактов позволяет уменьшить воздушный зазор δ в магнитной системе, что дает сокращение габаритов и массы системы.

Провал контактов необходим, так как он обеспечивает соприкосновение контактов, несмотря на их износ в процессе работы. Величина раствора выбирается такой, при которой обеспечивается гашение дуги между контактами.

Кривая 2 (рис. 3) изображает изменение силы притяжения в функции хода якоря. Для обеспечения четкой и надежной работы контактора необходимо, чтобы тяговая характеристика (кривая 2), соответствующая напряжению cpабатывания U_ср, лежала выше характеристики противодействующих усилий (кривая 1).

Возрастание усилия электромагнита в положении соприкосновения контактов обеспечивает их замкнутое состояние даже при снижении напряжения.

Размыкание контактов происходит тогда, когда при зазоре δ₂ сила электромагнита станет равной отрывающему усилию Р₂, что соответствует напряжению отпускания U _огп. (рис. 3, кривая 4). Для четкого отключения контактора необходимо, чтобы кривая 4 проходила ниже характеристики противодействующих усилий (кривая 1).

Отношение напряжения отпускания к напряжению срабатывания называется коэффициентом возврата К_в. = U_отп / U_cp, где U_отп - максимальное нaпpяжение, приложенное к катушке контактора, при котором происходит отключение контактора; U_с_p - минимальное напряжение, при котором контактор включается.

Другой характеристикой является время действия контактора. Время от момента подачи питания на втягивающую катушку до момента полного втягивания якоря называют собственным временем срабатывания, а время от момента снятия питания с катушки до полного отпадания якоря - собственным временем отпускания. На эти величины влияют параметры обмотки, инерция подвижной системы, силы трения, возможности возникновения вихревых токов в массивных деталях электромагнита и т.д.

К электромагнитным контакторам общепромышленных серий относятся следующие: переменного тока типа КТ, КТП и КТВ; постоянного тока типа КМ, РПК и КН.

Для изучения конструкции электромагнитных контакторов в лаборатории представлены контакторы типов КТ, КТП, КТВ, КПП, КМ, КН, КВТ, КТИ.

Литература: [l], §15.2, С. I9I-I93; [2], § 4.4г, С. 268-271; [5], гл. 3, С.75-95,133-135,173-181; [6], гл. 8, С.308-331,334-337; [7], гл. 16. С .218-229.

Магнитные пускатели

Магнитные пускатели - коммутационные аппараты, предназначенные для дистанционного управления (пуска, останова, реверсирования) и защиты электродвигателей (при наличии тепловых реле). Магнитные пускатели также используют для включения и отключения некоторых электроустановок, требующих дистанционного управления (наружное и аварийное освещение, электронагреватели и др.).

Магнитные пускатели применяются для управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц, мощностью от 2,5 до 75 кВт.

Магнитные пускатели состоят из электромагнитного контактора, встроенных тепловых реле и блокировочных контактов.

Тепловое реле отключает двигатель при перегрузках, которые могут привести к опасному перегреву его изоляции. Для защиты двигателя от токов КЗ последовательно с магнитным пускателем устанавливают плавкие предохранители.

Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6-7-кратного значения от номинального. Даже незначительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. После разгона двигателя ток уменьшается до номинального значения. При отключении вращающегося двигателя напряжение на контактах магнитного пускателя составляет 15-20 % от номинального, т.е. условия работы контактов облегченные. При снижении напряжения в сети до 35-40 % от номинального магнитный пускатель отключается, так как при этом усилие электромагнитной системы становится недостаточным для удержания контактов в замкнутом состоянии.

Измерительным органом теплового реле является биметаллическая пластина, нагревающаяся от протекающего по ней тока нагрузки или от специального нагревателя, по которому также протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики, дает комбинированный способ нагрева, который приводит к прогибу пластины, в результате чего она воздействует на контактную систему пускателя.

Параметрами теплового реле являются его номинальный ток I_ном и ток срабатывания I_ср, при котором происходит отключение магнитного пускателя. Ток срабатывания составляет 1,2 - 1,3 от номинального тока. В тепловых реле предусматривается возможность регулирования тока срабатывания в пределах ±25 % от номинального тока установки. Защитные свойства теплового реле характеризуются его времятоковой характеристикой (рис. 4), представляющей собой зависимость времени срабатывания реле от тока нагрузки.

Рис. 4. Времятоковая характеристика теплового реле

Магнитные пускатели классифицируются по назначению (неревер-сивные, реверсивные); наличию тепловых реле (без реле, с реле); защищенности (открытого исполнения, в оболочке); наличию кнопок управления и сигнальной лампы; номинальному напряжению втягивающих катушек; области применения (использование по износостойкости А, Б, В). В зависимости от диапазона мощностей управляемых электродвигателей пускатели различаются по величине (габариту) - 2,3,4,5 и 6 величин.

Наиболее распространенными сериями являются ПМA, ПМБ, ПМЕ, ПА, ПАЕ, П.

Для изучения конструкции магнитных пускателей в лаборатории представлены пускатели серий П, ПМ, ПМЕ, ПА, ПАЕ.

Литература: [ l ], § 15.2, С. 193-194; [2] § 4.4г, С.271-272; [5], гл. 3, C. 75-95, 133-135, I73-181; [6], гл. 8, C. 308-331, 334-337; [7], гл. 16, С. 231-232.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Лабораторная установка содержит следующие аппараты: контактор постоянного тока и магнитный пускатель с тепловым реле.

Для исследования контактора и магнитного пускателя на лабораторном стенде следует собрать схему, приведенную нa рис. 5. Питание в схему подается от сети с напряжением 220 В с помощью кнопки "Пуск" SBС1. Пpи этом в обмотку магнитного пускателя КМ1 подается питание, срабатывает контакт КМ1.1 и блокирует кнопку SВС1. Основные контакты КМ1.2 и КМ1.3 подают питание в рабочую часть схемы.

Рис. 5. Принципиальная схема лабораторной установки исследования

электромагнитных контакторов и магнитных пускателей

При этом загорается сигнальная лампа HLW, показывающая включение лабораторного стенда и готовность его к работе.

Для того, чтобы измерить времятоковую характеристику исследуемого электромагнитного контактора К, необходимо включить переключатель SN2, установить ЛАТРом Т необходимое напряжение, контролируемое вольтметром PVl, для срабатывания электромагнитного контактора К. При включении переключателя SN1 в обмотку магнитного пускателя КМ2 подается питание и он срабатывает. При этом основные контакты его КМ2.1 и КМ2.2 подают питание через размыкающий контакт К контактора К на электросекундомер РТ, который необходимо подключить к клеммам 1 и 2, а контакты КМ2.3 и КМ2.4 подают питание через выпрямительный диодный мост UZ на катушку исследуемого контактора К, при этом его размыкающий контакт К отключает электросекундомер РТ.

Изменяя напряжение от 15 до 25 В (катушка исследуемого контактора рассчитана на постоянный ток напряжением 24 В), через каждые 2 В снимают показание тока с амперметра РА2 и время срабатывания электромагнитного контактора К. Контроль за напряжением осуществляется по вольтметру РV2. По полученным данным строят времятоковую характеристику контактора. После окончания измерений переключатели SN1 и SN2 необходимо отключить.

Для снятия времятоковой характеристики магнитного пускателя КМ3 необходимо включить переключатель SN3 и установить требуемое для его срабатывания напряжение, контролируемое вольтметром PV1. К обмотке магнитного пускателя КМ3 через размыкающий контакт КМ3.1 должен быть подключен электросекундомер РТ. После установления необходимого напряжения (от 190 до 250 В) отключают переключатель SN3 и к клеммам 3 и 4 подсоединяют электросекундомер РТ. При включении переключателя SN3 магнитный пускатель КМ3 срабатывает и электросекун-домер РТ фиксирует его время срабатывания при заданном напряжении. Изменяя напряжение через каждые 5 В, снимают показания тока с амперметра РА1 и время срабатывания магнитного пускателя КМЗ. По полученным значениям строят времятоковую характеристику магнитного пускателя. После окончания измерений необходимо отключить переключатель SN3.

Для снятия времятоковой характеристики теплового реле необходимо установить ЛАТРом T напряжение 220 В, контролируемое вольтметром PV1, включить переключатель SN4 и нажать кнопку "Пуск" SBС2. При этом подается питание на обмотку магнитного пускателя КМ4, а контакт КМ4.1 блокирует кнопку SВС2. Одновременно питание подается на электросекундомер РТ, подсоединенный к клеммам 5 и 6. Электросекундомер РТ фиксирует время отключения исследуемого теплового реле KК. После срабатывания теплового реле КК размыкается его контакт КК и отключает электросекундомер РТ. Изменяя величину тока нагрузки реостатом R2, подсоединенного к клеммам 7 и 8, измеряемую амперметром РА1, определяют время срабатывания теплового реле по показаниям электросекундомера РТ. По полученным данным строят времятоковую характеристику исследуемого теплового реле. После окончания измерений необходимо отключить часть схемы с помощью кнопки SВТ2.

Лабораторный стенд отключают с помощью кнопки SBТ1.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1783; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!