Содержание материала

8.2. КОНТАКТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

а) Контактная система. С целью уменьшения износа для контакторов применяются преимущественно линейные перекатывающиеся контакты (§ 3.4). Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного контактного нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта и стойкость к вибрациям всего контактора в целом. На рис. 8.1 показана конструкция контактора серии КПВ-600. Неподвижный контакт /• жестко прикреплен к скобе 2, к которой присоединен один конец дугогасительной катушки 3. Второй конец дугогасительной катушки с выводом 4 закреплен в пластмассовом основании 5. Последнее крепится к прочной стальной скобе 6. Подвижный контакт 7 выполнен в виде толстой пластины, нижний конец которой может поворачиваться относительно точки опоры 8. Благодаря этому контакт 7 может перекатываться и скользить по поверхности неподвижного контакта /. Вывод 9 соединяется с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. Контактное нажатие создается пружиной 12.

Контактор постоянного тока серии КПВ-600
Рис. 8.1. Контактор постоянного тока серии КПВ-600

 

При износе контакт / заменяется новым, а пластина подвижного контакта переворачивается на 180° и используется ее неповрежденная сторона.
Для уменьшения оплавления контактов дугой при токах более 50 А контактор имеет дугогасительные контакты — рога 2, 11. Под действием магнитного поля опорные точки дуги 14 быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом /, и на защитный рог подвижного контакта 11. Возврат якоря в начальное положение (после отключения электромагнита) производится пружиной 13.
В контакторах КПВ-600, как и во многих других, вывод подвижного контакта электрически соединен с корпусом. Как при включенном,  так и при отключенном  состоянии контактора его конструктивные детали могут находиться под напряжением, и соприкосновение с ними опасно для жизни. Контакторы серии КПВ имеют два исполнения контактной системы: с замыкающим и размыкающим главными контактами. В первом исполнении замыкание главных контактов производится при подаче напряжения на обмотку электромагнита, а размыкание — под действием возвратной пружины. Во втором исполнении контакты замыкаются под действием пружины, а размыкание контактов происходит при подаче напряжения на обмотку электромагнита. В обесточенном состоянии обмотки контакты замкнуты. При номинальном токе контактор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении этого времени его необходимо несколько раз отключить и включить для зачистки контактов от оксида меди. После этого аппарат снова пригоден для работы.
Номинальный ток контакторов, расположенных в шкафах, понижается примерно на 10 % из-за ухудшения охлаждения.

В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения во включенном состоянии превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20%. В таком режиме из-за окисления меди контактоз растет их переходное сопротивление, что может привести к повышению температуры выше допустимой (§ 3.2). В контакторах с небольшим числом включений или предназначенных для длительного нахождения во включенном состоянии, на рабочую поверхность контактов напаивается серебряная пластина. Это 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 нецелесообразно из-за малой механической прочности серебра.
Необходимо отметить, что если при отключении в повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (отключается нагрузка с большой постоянной времени Т = ~L/R), то температура контактов может резко увеличиться за счет их нагрева 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.
Характеристика противодействующих усилий контактора КПВ-600
Схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 для реверса асинхронного двигателя
Рис. 8.3. Характеристика противодействующих   усилий контактора КПВ-600 . Рис. 8.2. Схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 для реверса асинхронного двигателя

Для реверса асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяются контакторы типа КТПВ-600 со сдвоенными полюсами. В этих контакторах подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. На рис. 8.2 показана схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 (обведены штриховой линией) для реверса асинхронного двигателя. Для пуска, останова и реверса двигателя используются три контактора такого же типа.
При неполадках и отказе одного контактора подается напряжение только на одну фазу двигателя, что не приводит к его включению. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора привел бы к возникновению тяжелого режима двухфазного питания двигателя.
Контакторы с двухполюсной контактной системой очень удобны для закорачивания сопротивлений в цепи ротора асинхронного двигателя.
В контакторах типа КМВ-521, предназначенных для включения и отключения мощных электромагнитов постоянного тока масляных выключателей, также применяется двухполюсная контактная система. Такая система, включенная в оба провода сети постоянного тока, обеспечивает надежное отключение индуктивной нагрузки, так как в отключаемую цепь вводятся два дуговых промежутка.
б) Дугогасительное устройство. В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с электромагнитным дутьем с катушкой тока 3 и полюсами 15 (см. рис. 8.1).
Следует отметить, что при отключении малых постоянных токов (5—10 А) и большой индуктивности нагрузки наблюдается длительное горение дуги. По опытным данным ток, надежно отключаемый контактором, составляет 20—25 % номинального тока. Современные контакторы серии МК обеспечивают отключение тока до 1 А при постоянной времени цепи до 100 мс.
в) Электромагнит. В контакторах постоянного тока (рис. 8.1) распространены электромагниты клапанного типа 20. С целью повышения механической износостойкости применяется вращение якоря 17 на призме 19. Компоновка электромагнита и контактной системы, показанная на рис. 8.1, применение специальной пружины 16, прижимающей якорь к призме, позволяют обеспечить износостойкость узла вращения у контакторов КПВ-600 до 20-10° при допустимом числе включений 1200 в час. По мере износа зазор между скобой якоря 18 и призмой 19 автоматически выбирается под воздействием пружины 16.
Подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения. В контакторе серии КПВ-600 якорь электромагнита уравновешивается деталями, несущими подвижный контакт и воспринимающими воздействие возвратной пружины. Катушка электромагнита наматывается на тонкостенную изолированную стальную гильзу, которая обеспечивает достаточную жесткость и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритов контактора.
При включении электромагнита преодолеваются усилия возвратной и контактной пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики этих пружин при минимально допустимом напряжении на катушке (0,85 % UR0VL) и нагретом се состоянии. Включение должно происходить при все время нарастающей скорости движения якоря. Скорость якоря не должна снижаться и в момент замыкания главных контактов.
Характеристика противодействующих усилий, приведенных к якорю электромагнита, для контактора КПВ-600 приведена на рис. 8.3, где <р — угол поворота якоря. Отрезки ординаты этой кривой представляют соответственно: / — силу тяжести, 2 — силу возвратной пружины, 3 — силу контактной пружины; 4 — результирующая противодействующая характеристика. Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление  силы в момент касания главных контактов, так как электромагнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.
Важным параметром контактора является коэффициент возврата kB = Uorn/Ucv (§ 9.2). Для контакторов постоянного тока кв, как правило, мал (0,2—0,3), что не позволяет использовать контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.
Наибольшее напряжение на катушке не должно- превышать 110 % Uном, так как при большем напряжении увеличивается износ контактов из-за усиления ударов якоря, а температура обмотки может превысить допустимое значение.
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 МДС обмотки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря выбирается небольшим— (8-т-10) • 10~3 м. В связи с тем что для надежного гашения дуги при малых токах требуется зазор контактов (17-=-20) -10~3 м, 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.
Электромагниты контакторов серии КМВ, предназначенных для включения и отключения приводов масляных выключателей, допускают регулировку напряжения срабатывания и отпускания за счет регулирования возвратной и специальной отрывной пружин. Минимальное напряжение срабатывания этих контакторов достигает 65 % Urom-Низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к ее повышенному нагреву. В связи с этим при номинальном напряжении обмотка может включаться под напряжение только кратковременно на время не более 15 с.
Схема включения электромагнита контактора для пуска двигателя аналогична схеме включения электромагнита пускателя (рис. 8.13).