Принцип работы контактора

Принцип работы электромагнитного контактора

Контактором называют электротехнический прибор, который используется для включения и выключения силовых электроцепей постоянного и переменного тока на расстоянии. При нормальном режиме работа контактора позволяет включать и отключать силовые электрические цепи достаточно часто – в некоторых случаях до 1500 раз в час, что позволяет использовать их в управлении высокомощных двигателей, например в электровозах, трамвайных и троллейбусных вагонах, тепловозах, лифтах и др.

Сегодня широко используются контакторы переменного тока, чаще всего трехполюсные устройства, хотя бывают и устройства с двумя, четырьмя и пятью полюсами. Двухполюсные и однополюсные контакторы постоянного тока используются значительно реже.

В зависимости от типа привода контактной системы, контакторы бывают электромагнитными, пневматическими и гидравлическими. Среди всех разновидностей в качестве основных коммутирующих аппаратов применяются именно электромагнитные контакторы ввиду их универсальности, износостокости и эффективности. Работа контактора этого типа базируется на действии электромагнитов.

Основные элементы электромагнитного контактора:

  • электромагнитная система;
  • главные контакты;
  • блок-контакты;
  • дугогасительное устройство;
  • втягивающая катушка.

Принцип работы контактора

Внешне контактор представляет собой катушку проводов, внутри которой расположен сердечник, или цилиндр, подсоединенный механическим образом к электрическим контактам замыкания и размыкания. Контакты замыкания замыкают цепь, по которой течет ток, а контакты размыкания, наоборот, размыкают ее, останавливая ток. Тонкостенный каркас из меди или стали обеспечивает механическую прочность катушке и оптимальные условия для охлаждения элементов прибора.

Работа контактора основана на двух противоположных действиях. На электромагнитную катушку подается напряжение, после чего сердечник, под действием магнитного поля, начинает двигаться вверх, и цепь замыкается, что приводит к появлению в цепи тока и включению электродвигателя или другого подключенного оборудования. После отключения подачи электроэнергии благодаря системе пружин сердечник принимает свое первоначальное положение, основная цепь размыкается, и электрооборудование отключается.

Включение и отключение контактора производится посредством кнопочного устройства с двумя кнопками – «Пуск» черного цвета и «Стоп» красного. При нажатии на кнопку «Пуск» контакты, присоединенные к кнопке, замыкаются, а при нажатии на кнопку «Стоп» – размыкаются. Замыкание контактов приводит к подаче напряжения на катушку контактора и замыканию в ней силовых контактов, которые остаются во включенном состоянии, даже после того как кнопка возвращается в исходное положение – благодаря вспомогательным блок-контактам.

Существует принципиальное отличие в названиях цепей, участвующих в работе системы. Катушка получает питание от цепи управления. напряжение в которой может быть самым разным – чаще всего 230 В. В свою очередь цепь, в которой замыкается контакт, называют силовой цепью. так как она пропускает ток большей силы, чем ток в цепи управления.

Назначение основных элементов контактора

  • Главные контакты отвечают за замыкание и размыкание основной силовой цепи. В зависимости от наличия или отсутствия главных контактов того или иного типа, бывают контакторы с размыкающими, замыкающими и смешанными контактами. Контакты рычажного типа оснащены подвижной поворотной системой, мостикового – прямоходовой.
  • Дугогасительная система гасит электрическую дугу, возникающую при размыкании главных контактов. Способ гашения и конструкция системы зависят от того, в каком режиме организована работа контактора, а также от рода тока в силовой цепи.
  • Электромагнитная система отвечает собственно за дистанционное управление прибором – его включение и отключение.
  • Вспомогательные контакты выполняют переключение в цепи управления контактора, его сигнализации и блокировки, бывают и замыкающими, и размыкающими и изготавливаются, как правило, мостикового типа.

Устройство и принцип действия контактора

Коммутация ( от лат. сommutatio — перемена ) – переключение электрических цепей

Контактором называется электромагнитный аппарат дистанционного действия,

предназначенный для частых переключений силовых электрических цепей.

Контакторы предназначены для выполнения следующих основных операций по управлению судовыми электроприводами:

1. пуск и остановка;

2. изменение скорости;

3. изменение направления вращения ( реверс );

4. электрическое торможение двигателей.

На судах контакторы работают в тяжелых условиях: при повышенной вибрации,

сотрясениях, ударах и наклонах, высокой влажности и колебаниях температуры.

Поэтому к конструкции контакторов предъявляются повышенные требования: про-

стота устройства, износоустойчивость, влаго- и нагревостойкость, брызго- и водозащи-

щенность, способность устойчиво работать при кренах и дифферентах.

Контакторы классифицируются по таким основным признакам:

1. по роду тока – на контакторы постоянного, переменного и постоянно-перемен-

2. по числу полюсов ( контактов ) – одно-, двух- и трехполюсные;

3. по положению главных контактов – с замыкающими, размыкающими и теми и

4. по номинальному току главных контактов ( в зависимости от типа и величины

контактора ) и др.

К основным системам контакторов относятся:

1. главных контактов;

2. вспомогательных контактов;

Рассмотрим эти системы подробней.

Рассмотрим устройство и принцип действия контактора, изображенного в упрощен

ном виде ( рис. 9.35 ).

Система главных контактов состоит из двух главных контактов — неподвижного 1 и подвижного 2.

Система вспомогательных контактов включает в себя подвижный контакт 4 и не-

подвижные контакты 10-11 и 12-13.

В электромагнитную систему входят сердечник 6 с катушкой 7 и якорь 5.

Дугогасительная система, для упрощения объяснения, на рис. 9.35 не показана, но

ее устройство и принцип действия объясняются ниже.

В исходном положении ( рис. 9.35, а ) катушка 7 обесточена, отключающая пружи

на 9 притягивает нижнюю часть якоря к изоляционной плите 14.

Главные контакты 1 и 2 разомкнуты, а контактная пружина 3 сжата между верхней частью якоря и контактом 2 с небольшим усилием.

Подвижный контакт 4 замыкает вспомогательные контакты 10 и 11, два других та-

ких контакта 12 и 13 разомкнуты.

Принцип работы контактора

Рис.9.35. Электромагнитный контактор: 1 – неподвижный контакт; 2 – подвижный контакт; 3 — контактная пружина; 4 – подвижный вспомогательный контакт;

5 – поворотный якорь; 6 – сердечник электромагнита; 7 – катушка электромагнита; 8 – гибкая перемычка; 9 – отключающая пружина; 10-11, 12-13 — неподвижные контакты; 14 – изоляционная плита ( основание )

Если на катушку 7 подать напряжение, катушка создаст в сердечнике 6 магнитный поток. В результате якорь 5 притянется к сердечнику ( рис. 9.35, б, в ). При этом подвиж-

ный контакт 2 замкнется с неподвижным контактом 1, контакты 10-11 разомкнутся, а 12-13 замкнутся.

На рис 9.35, б показано промежуточное положение якоря, при котором между

нижней частью якоря и сердечником сохраняется воздушный зазор. В этом положении от-

ключающая пружина 9 растянута не полностью, а контактная пружина 3 сжата не полно-

стью, и поэтому сила давления контакта 2 на контакт 1 невелика.

На рис. 9.35, в показано конечное положение якоря, при котором нижняя часть якоря плотно прижата к сердечнику ( нет воздушного зазора ), а контактная пружина 3 заставляет подвижный контакт 2 плотно прижаться к неподвижному 1.

При снятии питания с катушки 7 магнитный поток в сердечнике исчезнет и якорь 5 под действием отключающей пружины 9 и собственного веса отпадет от сердечника. При

этом главные контакты 1 и 2 разомкнутся, а вспомогательные переключатся: контакты 10-11 замкнутся, а 12-13 разомкнутся ( рис. 9.35, а ).

Основное назначение контактной пружины 3 состоит в том, чтобы обеспечить не-

обходимое по условиям эксплуатации нажатие подвижного контакта 2 на неподвижный 1. Кроме того, она выступает как амортизатор, смягчая удар подвижного контакта по непод-

вижному при включении контактора.

Степень сжатия регулировочной пружины можно изменять при помощи регулиро-

вочной гайки ( на рис. 9.35 не показана ).

В рассмотренном контакторе применена магнитная система с поворотным якорем

( более подробно – ниже ). Осью, на которой поворачивается якорь, здесь служит грань призмы.

Электромагнитные контакторы

Контактор представляет собой двухпозиционный электрический аппарат, предназначенный для частых коммутаций силовых электрических цепей с током, не превышающим тока перегрузки. Замыкание (размыкание) контактов контактора осуществляется электромагнитным приводом.

Различают контакторы постоянного и переменного тока.

Контакторыпостоянноготока предназначены для коммутации силовых электрических цепей постоянного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторыпеременноготока предназначены для коммутации силовых электрических цепей переменного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного или переменного тока.

Основные узлы контактора:

Контактная система обеспечивает включение и отключение силовой электрической цепи.

Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической дуги на главных контактах при размыкании электрической цепи.

Электромагнитный механизм приводит в движение подвижные контакты, осуществляет замыкание главных контактов.

Вспомогательные контакты (блок-контакты) предназначены для коммутации цепей сигнализации и контроля.

Принцип действия контактора:

Включение контактора происходит при подаче напряжения на обмотку электромагнитного привода. Якорь электромагнита притягивается к сердечнику. Одновременно с якорем подвижный контакт притягивается к неподвижному и происходит замыкание силовой электрической цепи.

Отключение контактора происходит при снятии напряжения с катушки электромагнита. Подвижные контакты отпадают от неподвижных под действием силы тяжести подвижных частей и усилия отключающей (возвратной) пружины.

число главных контактов:

для контакторов постоянного тока 1-2;

для контакторов переменного тока 2-5).

номинальный ток главной цепи;

предельная коммутационная способность – максимальный ток, который способен отключить контактор и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации;

номинальное напряжение главной цепи – до 660В;

номинальное напряжение цепи управления – 12, 24, 48, 110, 220В;

коммутационная износостойкость – это способность аппарата выдерживать определенное число коммутаций при наличии тока в главной цепи и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации. До 2 млн. циклов;

механическая износостойкость – это способность аппарата выдерживать определенное число коммутаций без тока в главной цепи и быть пригодным для дальнейшей эксплуатации. Для контакторов 10÷20 млн. циклов;

частота включения в час для различных серий контакторов составляет 150, 300, 600, 1200, 3600 циклов в час;

собственное время включения – отрезок времени с момента подачи команды на включение до полного замыкания контактов;

собственное время отключения – отрезок времени с момента подачи команды на отключение до погасания дуги;

напряжение и ток вспомогательных контактов ;

число вспомогательных контактов и их вид (размыкающие, замыкающие).

Контакторы постоянного тока

Серии контакторов постоянного тока: КП, КМК, КПМ, КПВ.

Контакторы постоянного тока имеют пять категорий применения: ДС-1; ДС-2; ДС-3; ДС-4; ДС-5.

Контакторы серии КПВ имеют два исполнения:

Замыкание главных контактов при подаче управляющего напряжения.

Размыкание главных контактов при подаче управляющего напряжения.

Контактная система включает неподвижный контакт, подвижный контакт, гибкая связь с выводом. Подвижный контакт выполнен в виде толстой пластины поворотного типа и может перекатываться и скользить по поверхности неподвижного контакта. При этом в месте контактирования стираются окисные пленки, и уменьшается переходное сопротивление. Вывод соединяется с подвижным контактом гибкой связью. Контактное нажатие создается контактной пружиной. В контакторах постоянного тока широко распространена мостиковая система контактов с двумя разрывами на полюс, что значительно облегчает условия дугогашения.Под номинальным током контакторы могут находиться не более 8 часов. По истечении этого времени необходимо провести несколько операций включение-отключение для удаления с поверхности контактов окисной пленки. При нахождении под током более 8 часов, номинальный ток необходимо снизить доПринцип работы контактора. У контакторов, установленных в закрытых объемах, номинальный ток уменьшается доПринцип работы контактора.

Дугогасительная система: дугогасительная камера, катушка магнитного дутья. При отключении контактора, магнитное поле дугогасительной катушки, взаимодействуя с током дуги, вызывает движение последней в сторону дугогасительной камеры. Обеспечивается механическое растяжение, охлаждение и гашение дуги. При токах нижеПринцип работы контактора, эффективность работы дугогасительной системы уменьшается за счет ослабления магнитного поля, длительность горения дуги при этом возрастает.

Электромагнит. В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили электромагниты клапанного типа. Якорь вращается на призме. Такая конструкция обеспечивает механическую износостойкость узла вращения до 20 млн. циклов при частоте включения до 1200 включений в час. Катушка электромагнита наматывается на изолированную стальную гильзу для обеспечения механической прочности и улучшения условий охлаждения. Сила, развиваемая электромагнитом, должна проходить выше характеристики противодействующих пружин при напряжении на катушке не нижеПринцип работы контакторав нагретом состоянии. Наибольшее напряжение на катушке не должно превышатьПринцип работы контактора. К важным параметрам контактора относится коэффициент возврата, равный отношению напряжения отпускания к напряжению срабатывания. Для большинства контакторов этот коэффициент равен 0.2, что не позволяет использовать контакторы для защиты электроустановок от пониженного напряжения.

Блок-контакты. Все контакторы выпускаются со вспомогательными контактами. Вспомогательные контакты обеспечивают подключение дополнительных схем (сигнализация состояния цепи).

Контакторы переменного тока

Контакторы переменного тока имеют четыре категории применения: АС-1; АС-2; АС-3; АС-4. Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 1000А. Наибольшее распространение получили 3-х полюсные контакторы серии КТ-6000.

Контактная система. Из-за облегченных условий гашения дуги, раствор главных контактов уменьшен по сравнению с контакторами постоянного, что позволяет уменьшить габариты электромагнита.

Дугогасительная система состоит из катушки магнитного дутья, включенной последовательно в токовую цепь, сердечника, полюсных пластин и керамической дугогасительной камеры. Принцип работы дугогасительной системы аналогичен контакторам постоянного тока. В контакторах переменного тока серии КТ-7000 широкое распространение получили дугогасительные решетки, которые не требуют магнитного дутья и более эффективны в качестве дугогасительных устройств. К недостаткам такой системы можно отнести значительный нагрев дугогасительных пластин решетки, что не позволяет применять такие контакторы при большой частоте включения.

Электромагнит. В качестве привода контакторов переменного тока могут использоваться электромагниты переменного тока (серии КТ 6000, КТ 7000) и электромагниты постоянного тока (серии КТП 6000).

С целью устранения вибрации якоря в притянутом положении на полюсах магнитной системы АС расположены короткозамкнутые витки, эффективность работы которых увеличивается при уменьшении зазора между якорем и сердечником, что требует тщательной шлифовки опорных поверхностей магнитопровода. Из-за изменяющейся индуктивности катушки, ток в начальном положении якоря значительно больше тока в конечном положении. В среднем можно считать, что пусковой ток в 10 раз превышает ток в конечном положении якоря. Из данного положения следует недопустимость подачи напряжения на катушку при заторможенном якоре. Допускается питание катушек от сети постоянного тока с обязательной установкой дополнительного резистора. Тяговая характеристика электромагнитов такова, что при уменьшении воздушного зазора сила растет, не так быстро, как у электромагнитов постоянного тока и тяговая характеристика близка к противодействующей. Это обеспечивает высокий коэффициент возврата 0.6÷0.7, что позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты электрооборудования от пониженного напряжения.

Электромагниты обеспечивают работу контактора в диапазоне напряжений 0,85-1,05 номинального.

Блок-контакты п редназначены для коммутации цепей сигнализации и контроля. В качестве контактного материала вспомогательных контактов применяется серебро или биметалл.

Вакуумные контакторы предназначены для коммутации силовых электрических цепей переменного тока и приводятся в действие электромагнитом постоянного тока. Вакуумные контакторы имеют герметичное дугогасительное устройство (вакуумную камеру), с помощью которого отклю­чение коммутируемой цепи происходит в вакуумной среде. Трехфазные вакуумные контакторы выпускаются на номинальные токи 160, 250, 400 и 630А и номинальное напряжение 660 и 1140 В. Контакторы предназначены для работы в режимах АС-3 и АС-4 при числе цик­лов 600 и 1200 в час с высокой износостойкостью.

Зазор между главными контактами 1,2 мм и увеличивается в процессе работы до 2 мм. Возможна однократная регулировка зазо­ра. Малый ход контактов обеспечивает малую вибрацию и высокую износостойкость до 2·10 6 циклов в режиме АС-3 при напряжении 1140 В.

Вакуумная дугогасительная камера (дугогасительное устройство) обладает высокими изоляционными и дугогасительными свойствами, а также высоким пробивным напряжением между контактами, высокой скоростью восстановления электрической прочности межконтактного промежутка.

Источники: http://www.magazinkim.ru/catalog/electro/kontaktor/rabota-principle/, http://studopedia.ru/3_202245_ustroystvo-i-printsip-deystviya-kontaktora.html, http://www.studfiles.ru/preview/1582425/page:2/

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Всё об электрике в доме
Добавить комментарий
Adblock
detector