8.3. КОНТАКТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
а) Контактная система. Контакторы переменного тока выпускаются на номинальный ток от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия электромагнита и соответственно момента, необходимою для включения контактора.
Так же как и контакторы постоянного тока, контакторы переменного тока имеют вспомогательные контакты, которые приводятся в действие тем же электромагнитом, что и главные контакты.
Из-за более благоприятных условий гашения дуги зазор между главными контактами делается меньше, чем в контакторах постоянного тока. Уменьшение зазора позволяет уменьшить мощность электромагнита, его габариты и массу.
На рис. 8.4, а показан разрез по магнитной системе, а на рис. 8.4,6 — разрез по контактной системе и общий вид одного полюса контактора КТ-6000. Подвижный контакт / с пружиной 2 укреплен на рычаге 3.
Подвижный контакт / и якорь 4 электромагнита связаны между собой через вал контактора 6. В отличие от контакторов постоянного тока подвижный контакт в контакторе КТ-6000 плоский без перекатывания. Отключение аппарата происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.
Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми. Контактная пружина 2, так же как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительное нажатие, составляющее примерно половину конечного.
Все детали контактора укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта / укреплен на валу 5, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, сердечника 9, полюсных пластин 10 и керамической камеры 11. Катушка 8 включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 и подвижным контактом /. Главные контакты подключаются в схему выводами 13 и 14. Подвижный контакт / соединяется с выводом 13 с помощью гибкой связи 15.
Блок вспомогательных контактов 16 приводится в действие от вала 6. Крепление всех деталей на рейке позволяет использовать контактор в комплектных станциях реечной конструкции и сократить объем и массу станции управления. Допустимое число включений достигает 1200 в час.
В контакторах переменного тока широко распространена мостиковач контактная система с двумя разрывами цепи на каждый полюс (рис. 3.6), которая обеспечивает быстрое гашение дуги при отсутствии гибких связей.
Рис. 8.4. Контактор серии КТ-6000:
а— магнитная система; б— контактная система
Отсутствие гибкой связи облегчает работу электромагнита и уменьшает габариты аппарата. В качестве материала главных контактов применяется металлокерамика, а для вспомогательных— серебро или биметалл. Основой биметаллического контакта является медь, покрытая тонкой пластиной из серебра.
В контакторах переменного тока наряду с магнитным гашением дуги широко применяются дугогасительные решетки (см. § 4.11), особенно при облегченных режимах работы.
б) Электромагнит. Для привода контактов контактора переменного тока широкое распространение получили электромагниты с Ш- и П-образными магнитопроводами. Магнитопровод электромагнита состоит из двух сердечников, один из которых неподвижен, другой (якорь) связан через рычаги с контактной системой. Для амортизации удара якоря о неподвижный сердечник последний крепится к основанию с помощью пружины. Это улучшает условия работы и контактной системы, поскольку при включении не возникает вибрация основания контактора.
С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки. Как указывалось в § 5.6, коротроткозамкнутые витки наиболее эффективны при малом рабочем зазоре. Поэтому для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться.
Из-за изменения индуктивности катушки ток при притянутом якоре значительно меньше, чем при отпущенном '(§ 5.3). В среднем можно считать, что пусковой ток электромагнита равен десятикратному току притянутого состояния. Для больших контакторов это значение может достигать 15-кратного. В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения па катушку, если якорь по каким-либо причинам удерживается в отпущенном положении. Катушки электромагнитов большинства контакторов допускают до 600 включений в час при ПВ = 40 %.
В особо тяжелых условиях работают электромагниты пя-типолюсных контакторов. Для обеспечения нормальной работы пяти контактных пар необходима форсировка электромагнита.
Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. Такие электромагниты имеют специальную катушку е форсировочным резистором (см. рис. 5.23), который шунтирован размыкающим вспомогательным контактом контактора или контактами другого аппарата. Параметры катушек и форсировочных резисторов приводятся в справочных материалах.
При уменьшении зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем в электромагните постоянного тока (§ 5.6), и благодаря этому ближе подходит к противодействующей. В результате напряжение отпускания близко к напряжению срабатывания. Относительно высокий коэффициент возврата (0,6—0,7) позволяет использовать контакторы переменного тока для защиты электродвигателей от снижения сетевого напряжения. При понижении напряжения сети до (0,6-s-0,7) lVhom происходит отпадание якоря и отключение двигателя.
Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне колебания питающего напряжения* 85— 110 % (Уном. Поскольку катушка контактора питается через замыкающий вспомогательный контакт, то включение контактора не происходит автоматически после восстановления напряжения до номинального значения (см. рис. 8.11). Как указывалось в § 5.7, срабатывание и отпускание электромагнита переменного тока происходят значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03—0,05, а время отпускания 0,02 с.
в) Контакторы серии МК. Контакторы серии МК [9.5] могут работать в цепях постоянного тока напряжением до 440 В и в цепях переменного тока напряжением до 660 В, частотой 50, 60 Гц при токах до 160 А. Электромагнитный привод контактора выполняется только на постоянном токе с напряжением 24—220 В. Общий вид контактора дан на рис 8.5. Все детали монтируются на стальной скобе 1. Якорь электромагнита 2 притягивается к двум полюсам П-образного магнитопровода электромагнита 3 и через изоляционные колодки 4, 5 действует на системы главных 6 и вспомогательных контактов 7. Система главных контактов показана на рис. 8.6. Все детали крепятся к изоляционной плите 1. Якорь электромагнита воздействует на шток привода контактов 2, на котором установлен подвижный мостиковый контакт 4. Неподвижный контакт 3 укреплен на скобе 5. Нажатие контактов создается пружиной 6. Возврат подвижного контакта в начальное положение производится возвратной пружиной 7. За счет мостикового контакта каждый полюс главной цепи имеет два разрыва, что способствует гашению дуги переменного тока. Для гашения дуги постоянного тока имеются две системы магнитного гашения с катушкой тока 8. Контакторы в зависимости от модификации могут иметь от одной до трех систем главных контактов. Таким образом, контактор может работать в трехфазных цепях и при этом использоваться для пуска трехфазных асинхронных двигателей.
Рис. 8.5. Контактор серии МК
Контактор имеет также четыре цепи вспомогательных замыкающих или размыкающих контактов. Механическая износостойкость контакторов с номинальным током до 63 А составляет 16-106, •С током 100 и 160 А—10-106 циклов. Допустимая частота срабатываний составляет 1200 в час при ПВ = 40%. При номинальном токе 40 А и категории применения АС-4 износостойкость не менее 106, при номинальном токе 160 А — 0,2-106 циклов. Контакторы обеспечивают 50 отключений Удвоенного номинального тока при напряжении 110 % UH0!J с интервалами между включениями не менее 10 с. Собственное время включения 0,08 и отключения 0,06 с. Более подробные данные приведены в [9.5].
Для увеличения износостойкости и надежности контакторов серии МК используется полупроводниковая приставка [8.2], схема которой приведена на рис. 8.7. Главные контакты ГК шунтированы тиристорами VS1 и VS2, управление которыми осуществляется через разделительные диоды VD2 и VD3. Если в данный полупериод направление тока соответствует показанному на рис. 8.7, то напряжение, приложенное между мостиком главного контакта и верхним неподвижным главным контактом, через диод VD2 открывает тиристор VS1, по которому начинает проходить ток цепи. После прохождения тока через нуль тиристор закрывается и процесс отключения заканчивается. Если ток имеет обратную полярность, то работают диод VD3 и тиристор VS2. Для защиты управляющих переходов тиристоров от превышений напряжения служат диоды VD1 и VD4. Цепочка RC облегчает условия восстановления напряжения и снижает перенапряжения на тиристорах. Общий вид контактора серии МК с приставкой дан на рис. 8.8. Полупроводниковая приставка расположена в корпусе 4. Контакторы МК с приставкой предназначены для тяжелого режима работы АС-4 с частотой коммутации 1200 в час и более. Их коммутационная износостойкость составляет 5-106 циклов при токе /ном==63 А и 3-106 циклов при токе /Ном = = 100 А. Номинальный рабочий ток /р,НОм при этом берется равным 0,6 /ном.
г) Вакуумные контакторы. Вакуумные контакторы (рис. 8.9, а) имеют герметичное ДУ, с помощью которого отключение коммутируемой цепи происходит в вакуумной среде за один-два полупериода (§ 4.1). На такой основе созданы трехфазные вакуумные контакторы типов КТ12РЗЗ и КТ12Р37 с номинальными токами 160 А и 400 А и номинальными напряжениями 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 [8.3]
Рис 8 7. Схема полупроводниковой приставки к контактору МК
Рис. 8 8 Контактор типа МК на номинальный ток 63 А с полупроводниковой приставкой
Общий вид трехфазного вакуумного контактора показан на рис. 8.9, а. Якорь и две катушки 1 электромагнита постоянного тока видны на рисунке. Вспомогательные контакты 2 размещены слева и справа от электромагнита и защищены прозрачными пыленепроницаемыми крышками, что позволяет производить осмотр контактов без их разборки.
Рис 8 9 Вакуумный контактор
В более совершенных конструкциях вспомогательные контакты выполняются на герконах (см. гл. 11). 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 износостойкость до 2-106 циклов при ПВ = 40%, частоте включений 600 в час, режиме АС-3 и напряжении 1140 В. Ток среза контакторов не превышает 1,5 А, что обеспечивает их работу без перенапряжений в цепях с током 160— 400 А. Дугогасительное устройство приведено на рис. 8.9, б. Подвижный контакт 1 связан с якорем электромагнита и отключающей пружиной. Неподвижный контакт 2 закреплен в корпусе 3. Поверхности контактирования облицованы металлокерамическими пластинами 4 и 5. Подвижный контакт / соединен с нижней частью ДУ с помощью сильфона 6, представляющего собой металлическую гармошку, выполненную из нержавеющей стали. Возможность перемещения подвижному контакту. Подвижный и неподвижный контакты изолируются друг от друга стеклянным или керамическим цилиндром 7. Экраны 8 и 9 выравнивают электрическое поле между контактами и защищают цилиндр и сильфон от паров металлов, появляющихся при гашении.