Втора техническа част
Устройство на контактор с управление от мрежа за постоянен ток
Изтегляне 1.1 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- Номинален ток на контактора се нарича тока при прекъснато - продължителен режим на работа
| 2.2.1. Устройство на контактор с управление от мрежа за постоянен ток
а) Контактна система. Контактите на апарата са подложени на най- силно електрическо и механично износване изразено в голям брой операции за час и тежки условия на работа. С цел намаляване на износването голямо разпространение са получили линейните контакти. За да се намалят вибрациите на контактите в контактната пружина предварително се свива с усилие равно на половината на крайната натискова сила. Голямо влияние върху вибрациите оказва стабилността на закрепване на неподвижния контакт и устойчивостта към вибрации на целия контактор. В това отношение много удачна е конструкцията на котнтактор показана на фиг.2.2.1. неподвижният контакт 1 езакрепен неподвижно в скобата 2 . единият край на дъгогасителната намотка 3 е свързан към същата скоба. Вторият край на на намотката заедно с извода 4 е закрепен към изолационната основа 5. Последната е закрепена към стоманената скоба 6 , която представлява основата на апарата. Подвижния контакт 7 представлява дебела пластина, долния край на която може да се завърта около опорната точка 8. Благодарение на това пластината може да се нагажда при допира към неподвижния контакт 1. Входната шина 9 се съединява с подвижния контакт 7 с помощта на гъвкавия проводник 10. Контактния натиск се създава от пружината 12. При износването на контакта 1 той се сменя с нов, а пластината на подвижния контакт се завърта на 1800 и в работа се използва неповредената страна. За да се намали износването на основните контакти при ток по-голям от 50А е предвитено гасене на дъгата (2-11). Под действие на магнитното поле на дъгогасителното устройство опорните точки на дъгата се преместват на скоба 2 , съединена с неподвижния контакт 1, и на защитния рог на контакта 11. Връщането на котвата в начално положение (след изключване на магнита) става от пружината 13. Фиг.2.2.1. Основен параметър на контактора се явява номиналния ток , които е определящ за размерите на контактора. Така например контактор от тип II има ток 100А, контактор от тип II - 150А и т.н. Характерна особеност на контакторите КПВ-600 и на много други представлява електрическото съединение на подвижния контакт с корпуса на контактора. Във включено положение на контактора магнитопроводът е под напрежение. Но даже и при изключено положение напрежението на магнитопровода и други детайли може да остава. По тази причина допирът с магнитопровода става опасен за живота. Серията контактори КПВ има изпълнение с изключващи се главни контакти. Включването става от пружината , а изключването от електромагнита. Номинален ток на контактора се нарича тока при прекъснато - продължителен режим на работа. При този режим контакторът се намира във включено положение не повече от 8часа. След това време контакторът трябва да бъде включен и изключен неколкократно за да се зачистят контактите от медните окиси. След това апаратът отново се включва. Ако контакторът се монтира в шкаф, номиналният му ток се намалява с 10% поради влошените условия на охлаждане. В продължителен режим на работа, когато продължителността на непрекъснато включен апарат превишава 8 часа , допустимия ток на контактора се намалява с 20%. В такъв режим поради окисляване на медните контакти се увеличава преходното съпротивление, което довежда до увеличаване на температурата над допустимата стойност. Ако контакторът има малко включвания или е предназначен за продължително включване на работната повърхност на контактите се запоява сребърна пластина. Сребърната облицовка позволява да се запази допустимия ток на контактора, равен на номиналния, и в режим на продължително включване. Ако контакторът освен в режим на продължително включване работи и в режим на повторно кратковремено включване, използването на сребърни накладки е неоправдано, тъй като поради малката механична якост контактите се износват бързо. В повторно-кратковременен режим при продължително включване 40% допустимия ток като правило е около 120% от номиналния. Според заводската характеристика на контактора КПВ-600 допустимия ток при повторно-кратковременен режим се определя по формулата: Iпв = Iн / ПВ+ n/600.ПВ където: ПВ = tp /(tp+tn) , а n – брой включвания за час. Трябва да се отбележи , че ако при изключване на контактора в повторно-кратковременен режим продължително гори дъгата, то температурата на контактите може да се увеличи. При този случай нагряването на контактите в продължителен режим може да е по-малко отколкото при повторно-кратковременен режим. Като правило контактната система има един полюс. За реверсиране на асинхронни двигатели при голям брой включвания в час (до 1200) се използва сдвоена контактна система. При такива контактори от типа КТПВ-500 с електромагнит за постоянен ток контактите са изолирани от корпуса , което ги прави по-безопасни за обслужване. На фиг.2.2.2. е показана схема на включване на контактори за реверсиране на асинхронни двигатели. Тази схема има предимство пред схемата с еднополюсни контактори. При отказ на един от контакторите се подава напрежение саво на едната фаза на двигателя. В схемата с еднополюсни контактори при отказ на един от контакторите двигателят работи в тежък режим с двуфазно захранване. Фиг.2.2.2. Контакторите с двуполюсна контактна система са удобни за използване при асинхронни двигатели. В контакторите от типа КМВ-521 също се използва двуполюсна система. Тези контактори са предназначени за включване и изключване на мощни електромагнитни задвижвания. Наличието на двуполюсна контактна система включена във веригата за постоянен ток , осигурява надеждно изключване индуктивния товар . Б) дъгогасителна система. При взаимодействието на магнитното поле с дъгата възниква електродинамична сила, движеща дъгата с голяма скорост. За подобряване охлаждането на дъгата тя се затваря в касета от високо топлоустойчив материал. При отваряне на контактите 1-7 между тях възниква дъга 14 (фиг.2.2.1). дъгата може да се разглежда като електрически проводник. Намотката 3 създава намагнитваща сила , под действие на която възниква поток. Този поток преминава през сърцевината на намотката , полюсните краища 15 и въздушната междина, в която гори дъгата. На фиг.2.2.1. с плюсчета е означен магнитния поток между полюсите на системата. На фиг.2.2.3. е дадена зависимостта на разтвора на контактите, при който става гасенето на дъгата, от големината на тока и напрежението на магнитното поле при един тип контактори. При всички стойности на напрежението на полето Н кривите имат еднакъв характер: при ток 5-7А кривата достига максимум, след което с нарастване на тока необходимия разтвор намалява и при ток 200А всички криви се сливат. Това се обяснява по следния начин. Електродинамичната сила , действаща на единица дължина от дъгата , се определя по формулата: Fo=BI=moHI , Където I-ток, B-индукция на магнитното поле. Да разгледаме случая, когато Н=0 (крива 1). При малки стойности на тока в дъгата големината на електродинамичната сила е незначителна и не оказва влияние на процеса на гасене. Необходимите условия за гасене на дъгата се създават чрез механично удължаване на дъгата чрез подвижен контакт. Колкото по-голям е тока на изключване , толкова повече енергия трябва да бъде разсеяна в дъгата. При тези условия за гасенето на дъгата се увеличава нейната дължина. При ток по-голям от 7А на дъгата действа електродинамична сила, възникваща за сметка на магнитното поле на подвеждащите проводници и за сметка на конфигурацията на самата дъга. Тези сили са решаващи за гасене на дъгата. Колкото е по-голям токът във веригата, толкова повече се разтяга дъгата. При ток 200А за гасене на дъгата е достатъчен разтвор на контактите около 1,5мм. Фактически при такъв ток ,щом контактите се разделят, възникващите електродинамични сили изтласкват дъгата навън от междуконтактната хлабина. Така дължината на дъгата при която тя гасне достига 10см и повече. Фиг.2.2.3. Наличието на външно магнитно поле способства за рязко намаляване разтвора на контактите в областта на малките токове и незначително се свива при 100А и повече. Най-оптималното напрежение остава Н=55А/см. По- нататъшното увеличаване на напрежението влияе слябо на процеса на гасене на дъгата, но изисква голяма мощност за създаване на магнитно поле, което е свързано с увеличаване на загубите в медта. Зависимостта на продължителността на горене на дъгата от големината на тока е изобразена на фиг.2.2.4. по форма тя прилича на кривата от фиг.2.2.3. С нарастване на тока се увеличава необходимия за гасене разтвор на контактите. При зададена скорост на преместването им се изисква и повече време за достигане на необходимия разтвор. В областта на големите токове процесът на гасенето се определя от електродинамични сили. Колкото е по-голям тока, толкова по-голяма е скоростта на разтягане на дъгата от динамичните сили и е по-малко времето необходимо за достигане на критичната дължина на дъгата. Фиг.2.2.4. Въпреки че над 100А използването на магнитно поле за гасене изглежда излишно (фиг.2.2.3 и 2.2.4) във всички контактори за 100А и повече то се прилага обезателно. Работата е там, че наличието на външно магнитно поле помага за бързото преместване на опорните точки на дъгата от контактите към дъгогасителните електроди- рога и с това намалява износването на контактите. При магнито напрежение по-голямо от оптималното започва силно износване на контактите, тъй като течно металният контакт получен в стадия на разделяне на контактите се отнася и разпилява от силното магнитно поле. Напрежението на изключваната верига утежнява процеса на гасене само в областта на малките токове до 30А. В областта на токове по-големи от 100А , когато решаваща роля играят електродинамичните сили , големината на захранващото напрежение практически не влияе на раствора на контактите. Обикновено раствора на контактите се приема 10-17мм и се определя от условията за гасене при малък ток. Видът на товара на изключваната верига също оказва влияние само при малките токове в области , където гасенето на дъгата става за сметка на механичното разтягане на дъгата. В областта на големите токове трябва да се страхуваме от големи пренапрежения и вторични пробиви поради рязкото намаляване на тока при силно магнитно поле. В зависимост от начина на създаване на магнитното поле съществуват системи с последователно включване на дъгогасителната намотка и с успоредно включване на намотката и система с постоянен магнит. В случай на използване на серийна намотка тя се обтича с ток , преминаващ през изключваната верига. Ако се пренебрегне магнитното съпротивление на стоманата, то може да се счита , че индукцията е пропорционална на изключвания ток. Тогава формула 2.1 може да се преобразува във вида: F1 = k1.I2 Силата действаща на единица дължина на дъгата е пропорционална на квадрата на тока. Системата със серийна намотка има недостатък , че в областта на малките токове не създава необходимото напрежение на магнитното поле. в резултат гасенето на дъгата е неефективно. На фиг.2.4. е дадена зависимостта на продължителността на горене на дъгата и електродинамичната сила, действаща на нея взависимост от големината на тока при 150А. Такава продължителност на горене на дъгата е недопустима. От опитни данни серийната намотка изключва надеждно апарата при 25% от номиналния му ток . За надеждно и бързо гасене на дъгата в областта на малките токове се използват контактори за малък ток със сменяеми дъгогасителни намотки. Тези намотки имат номинален ток 1,5-40А. При малък ток на изключване намотката има голям брой навивки , благодарение на които се създава необходимото магнитно поле за бързо гасене на дъгата. Трябва да се отбележи , че за сметка на силното магнитно поле е възможно рязко покачване на тока, което довежда до пренапрежение в силно индуктивната верига. Затова се препоръчва дъгогасителната намотка да се избира по ток така, че той да не превишава повече от три пъти тока изключван от контактора във веригата с голяма индуктивност. Предимства на системата със серийна намотка са: системата работи добре в областта на токове по-големи от 100А. При тези токове магнитното поле бързо издухва дъгата от работната повърхност на контактите и намалява износването им. Работата на системата не зависи от направлението на тока. При промяна в направлението на тока се променя и знака на магнитното поле. Силата действаща на дъгата не променя направлението си. Въпреки, че през намотката протича номиналния ток на контактора , тя се изпълнява от проводник с голямо сечение. Тя е здрава механически и издържа на удари, възникващи при работа на контактора. Падът на напрежение в намотката е в части от волта. Затова и към изолацията на намотката изискванията не са високи. Въпреки предимствата тази система има и недостатъци: дъгата се гаси лошо при малки токове (5-7А). Големи загуби в медта на намотката. Загряване на контактите за сметка на топлината отделяна от дъгогасителната намотка. Въпреки недостатъците , благодаретие на голямата надеждност при гасене на дъгата в областта на номиналните и големи токове серийната намотка е намерила голямо приложение. Намотката с успоредно включване се свързва към независим източник на захранване. Силата на магнитното поле е постоянна и не зависи от изключвания ток. Силата действаща на дъгата съгласно (2.1) е пропорционална на изключвания ток. При токове от 0 до Iн силата деистваща на дъгата при успоредната намотка е по-голяма отколкото при серийната. Това позволява силно да се намали продължителността на горене на дъгата в областта на малките токове. При токове по-големи от Iн силата действаща на дъгата е по-голяма при серийната намотка отколкото при успоредната. Това обаче няма съществено значение, тъй като решаващи се явяват силите възникващи в самия контур на дъгата. Недостатъци на паралелната намотка: Направлението на електродинамичната сила, действаща на дъгата, зависи от полярността на тока . При изменение направлението на тока се променя направлението на движение на дъгата. Контакторът не може да работи на променлив ток. Изолацията на намотката трябва да бъде съобразена с напрежението от захранващия източник. Намотката се изпълнява от тънък проводник. При ударите и вибрациите е възможно повреждане на изолацията. Близостта на дъгата до намотката я прави ненадеждна. Поради тези недостатъци паралелната намотка се използва само в случаите, когато трябва да се изключват не големи токове. Предимства на магнитно поле създдено от постоянен магнит: Няма загуби на енергия за създаване на магнитното поле. Съкращават се загубите в медта. Липсва загряване на контактите от намотката, както е при серийната намотка. Висока надеждност и може да работи при всякакви токове. Магнитното поле , действащо на дъгата, създава сила преместваща дъгата в дъгогасителната камера. Предназначението на камерата е да ограничи областта заета с нагорещените газове на дъгата и да възпрепятства съединяването на съседни полюси. В) Електромагнитна система. При контакторите задействани с постоянен ток голямо разпространение са намерили електромагнити от клапанен тип. С цел повишаване на механичната износоустойчивост в съвременните контатори се използва въртене на котвата по призма. За да се намали намагнитващата сила на намотката, работният ход на котвата не трябва да бъде голям и се избира в порядъка 8-10мм. За надеждно гасене на дъгата при малки токове разтвора между контактите се приема 17-20мм. Изтегляне 1.1 Mb. Сподели с приятели:
|