Меню

Однофазный контактор постоянного тока

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

При производстве электротехнических работ на высоковольтных линиях, при подключении мощных потребителей электрической энергии и промышленного оборудования электромонтажник неизбежно сталкивается с таким устройством, как контактор. У профессионала нет сомнений для чего нужен контактор и какие функции он выполняет, но человеку далекому от электротехники или только начинающему познавать электрическую специальность рано или поздно приходится столкнутся с этим понятием. Контактор – прибор очень удобный, но, чтобы понять для чего он нужен придется немного разобраться.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Что такое контактор и для чего он нужен

В электрических сетях постоянно приходится включать или выключать различные нагрузки или управлять их работой. Как мы знаем, в быту для этих целей существуют механические выключатели и рубильники. Но у таких устройств есть весьма ограниченный ресурс износостойкости, а для больших электрических систем, управление с помощью механических рубильников является неудобным и неэффективным способом. Именно поэтому был создан такой прибор, который имеет огромный ресурс работы, позволяет производить циклы включения и выключения до нескольких тысяч раз в час, а самое главное дает возможность управлять нагрузкой дистанционно. Простыми словами это выключатель.

Контактор – это электромагнитное устройство, предназначенное для частых включений и выключений электрических цепей дистанционным способом.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Электромагнитные контакторы применяются во всех сферах нашей жизни. Они включают уличное освещение, управляют отключением высоковольтных линий электропередачи, линий транспортных систем (трамвайных, троллейбусных, железнодорожных), широко применяются в строительстве и промышленности для запуска мощных силовых установок, двигателей, машин и другого оборудования.

Более того, такие коммутационные устройства применяются и в жилых домах для различных целей, таких, например, как включение электрообогревательных приборов или водонагревателей, для управления вентиляционными установками, водопроводными или канализационными насосами. Прогресс не стоит на месте и на данный момент системы умного дома под управлением контакторов или групп таких приборов уже постепенно входят в жизнь обычных людей.

Огромную роль эти устройства играют в электробезопасности и, как следствие, предотвращении пожаров от возгорания электрооборудования или силовых линий.

Данные приборы имеют ряд преимуществ перед различными модульными приспособлениями:

  • Могут подключаться к любой сети;
  • Имеют компактные размеры;
  • Абсолютно бесшумны в работе;
  • Могут использоваться при высоких мощностях и больших токах;
  • Легкие в эксплуатации и просты в монтаже;
  • Могут работать в любых условиях.

Устройство и принцип работы

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Контактор – это двухпозиционный электромагнитный прибор, управление которым производится с помощью вспомогательной цепи электрического тока проходящего через катушки контактора. Во время прохождения электрического тока к сердечнику притягивается якорь, и группа контактов замыкается. В нормальном состоянии контакты в таком устройстве всегда разомкнуты – это важное правило для электробезопасности и удобства использования.

Если говорить простыми словами контактор – это выключатель при подаче напряжения на который его контакты замыкаются, и нагрузка включается, а при отсутствии напряжения на контакторе – он размыкает электрическую цепь.

Конструктивно этот электромагнитный выключатель состоит из системы блок-контактов, дугогасительной, контактной и электромагнитной систем.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Для тех, кто знаком с электрическими схемами и принципами работы выключателей данные схемы будут понятны. На катушку А1 – А2 подается вспомогательное напряжение, при этом для создания механического усилия и замыкания контактов втягивается соленоид и включает те контакты, которые необходимо. В зависимости от типа контактора и его конструкции он может включать как одну группу контактов, так и несколько одновременно или в определенной последовательности. Для того чтобы безопасно и быстро размыкать контактор в его конструкции присутствует пружина, посредством которой контакты, при отсутствии напряжения, мгновенно размыкаются.

Несмотря на то, что с виду этот прибор кажется очень сложным, а во многих случаях (при управлении силовыми линиями до 600В и токами до 1600А) большим по размерам в его конструкции все достаточно просто:

  • группа контактов, выполненная из высококачественной меди;
  • корпус из диэлектрических материалов;
  • соединенная с электромагнитом напрямую контактная планка;
  • электромагнитная катушка;
  • дугогасительные элементы, которые необходимы при управлении большими токами.

Управление контактором производится с помощью вспомогательной цепи, напряжение которой должно быть ниже величины напряжения рабочего тока и может соответствовать 24, 42, 110, 220 или 380 В.

Основные виды и типы контакторов

Для выполнения различных условий работы, задач и управления разными видами электрических систем и оборудования существуют контакторы с разнообразным функционалом.

По типу электрического тока коммутирующие устройства бывают:

  • постоянного тока – предназначенные для коммутации сетей постоянного тока;
  • переменного тока – работающие и выполняющие свою задачу в сетях переменного тока.

По типам конструкции эти механизмы различаются по количеству полюсов. Наиболее широко применяются однополюсные и двухполюсные устройства, реже – трехполюсные .

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Трехполюсные приборы применяются в трехфазных электрических сетях переменного тока для управления мощными электродвигателями и прочими устройствами. В промышленности производят и используют многополюсные контакторы, но такие механизмы используются крайне редко и выполняют специфические задачи.

По наличию дополнительных систем:

  • без дугогасительной системы;
  • имеющие дугогасительную систему.

Наличие дугогасительной системы, о которой было сказано выше, не является обязательным конструктивом для сетей 220 В, но обязательно применяется в устройствах и в сетях с высоким напряжением (380 В, 600 В). Такая система гасит электрическую дугу, неизменно возникающую при высоком напряжении, при помощи поперечного электромагнитного поля в специальных камерах.

По типу управления контактором:

  • ручное (механическое) – оператор сам включает или отключает устройство;
  • с помощью слаботочной линии – коммутация происходит дистанционно;

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

По типу привода коммутирующие устройства бывают электромагнитные и пневматические . Самые распространенные и эффективные – механизмы, работающие с помощью электромагнитной индукции. Пневматические в основном применяются на железнодорожном транспорте (например, в локомотивах поездов), где есть системы сжатого воздуха.

По типу монтажа применяют бескорпусные и корпусные контакторы. Первые – монтируются в электрических щитах или внутри электроустановок и не защищены от попадания влаги и пыли, а вторые могут монтироваться в любом месте и очень часто имеют хорошую влаго-, пылезащиту.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Характеристики контакторов

Для выбора правильного устройства для своих нужд, необходимо знать, какие характеристики бывают у такого типа приборов и чем они отличаются. Как правило, электромагнитные контакторы имеют следующие важные характеристики:

  • Предельное и номинальное напряжение;
  • Соотношение работы с различными автоматическими выключателями (защищающие от короткого замыкания);
  • Параметры и типы регуляторов ускорений автоматических выключателей;
  • Характеристика и тип сопротивлений;
  • Тип и характер реле и расцепителей и других элементов в его составе.

В чём разница между контактором и магнитным пускателем

Очень часто контакторы путают с магнитными пускателями и это обоснованно, так как по сути это одно и то же. Данные типы устройств конструктивно выполнены практически идентично. Отличие же этих устройств в назначении: если контактор это моноблочный прибор, является выключателем и в основном служит для коммутации цепей, то электромагнитное реле (пускатель) в том числе выполняет защитную функцию, например, экстренно размыкая цепь при перегреве, и имеет в своем составе несколько контакторов, защитные устройства и управляющие элементы.

Существует такой вид коммутирующего устройства, как промежуточное реле – это прибор небольшой мощности, который служит для коммутации в слаботочных цепях и может выдержать намного больше циклов размыкания, чем контактор.

Схемы подключения контактора

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Контакторы выпускаются многими производителями электротехнической продукции и имеют разные типы и исполнение. При подключении такого устройства важно строго руководствоваться рекомендациями завода-изготовителя и нормативной электротехнической документацией. В инструкции и на самом корпусе прибора в обязательном порядке будет располагаться схема подключения данного механизма и его главные характеристики. Разобраться в этой электрической схеме профессиональному электрику не составит никакого труда, а вот неспециалисту придется немного постараться.

Обратите внимание! Для работоспособности схемы используется нормально открытый контакт контактора для реализации самоподхвата расположенный параллельно пусковой кнопке.

Независимо от того каким-образом подключается контактор в системе обязательно используется два вида сети: силовая и сигнальная. Сигнальная линия запускает сам контактор, а он в свою очередь замыкает силовую линию.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

При подключении к мощным асинхронным двигателям важно подключать последовательно с контактором тепловое реле, для защиты двигателя от перегрева и автомат для защиты от короткого замыкания.

Разобраться в назначении, конструкции и принципах работы данного сложного устройства оказалось совсем не сложно. Важно помнить, что правильно подключённый прибор – залог долгой и безопасной службы контактора. При подключении необходимо работать только при отключенном электропитании, помнить о мерах электробезопасности и общих правилах охраны труда, и строго их выполнять. А если что-то в работе или подключении этого прибора вам все же осталось непонятно, то лучшим вариантом будет обратиться к профессиональным электрикам для подключения данного устройства.

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Как подключить и настроить датчик движения для управления освещением: электрические схемы подключения и настройка датчика

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Основные виды и принцип работы реле времени

Источник



Для чего нужен модульный контактор однофазного типа

Применение модульных контакторов

Простое, но достаточно эффективное электрическое устройство — модульный контактор (МК) — применяется для подачи и отключения силы тока в различных электроприборах.

  • Основная функция
  • Принцип действия
  • Классификация и отличия контакторов
  • Особенности однофазного аппарата
Читайте также:  Ток в трехфазной сети формула по полной мощности

Важным преимуществом такого контактора является дистанционный режим, позволяющий управлять оборудованием издалека.

Основная функция

Во многих электрических цепях роль прибора, включающего и отключающего ток, выполняет именно модульный контактор. Для чего он нужен легко понять, если разобраться в его конструкции и механизме работы.

Модульный контактор

Это устройство, функционирующее за счёт постоянного либо переменного тока, имеет следующие составляющие элементы:

  • Полюс. Состоит из подвижной пружины и контакта, принимающего на себя её давление. Отвечает за соединение и разъединение тока внутри электроцепи. Исключает опасное повышение температурных границ. Серебряное покрытие полюса, выполненное в виде напыления, обеспечивает его устойчивость к механическим повреждениям и продлевает срок службы.
  • Электромагнитную катушку. Используется для создания электромагнитного поля, в котором вращаются подвижные элементы, заставляя замыкаться электрическую цепь.
  • Группу вспомогательных контактов. Она включает в себя нормально открытые, нормально закрытые и перекидные контакты, которые выполняют роль индикации состояния контактора. Контактная система имеет временную выдержку.

Входящие в конструкцию МК детали образуют дугогасительную, контактную и электромагнитную систему, а также систему блок-контактов.

Механизм модульного контактора собран таким образом, что при необходимости он может быть легко дополнен контакторной приставкой, тепловым реле, датчиком времени, блокировочным оборудованием и другими функциональными приборами, используемыми в электрике.

Принцип действия

Электрощиток с модульным контактором

Универсальная схема позволяет успешно использовать МК в осветительном и автоматизированном инженерном оборудовании, отопительных насосах, вентиляции.

Работа модульного аппарата в любом устройстве осуществляется по определённому принципу:

  1. В момент включения напряжение начинает поступать на катушку.
  2. По мере насыщения катушки напряжением происходит сближение магнитного якоря и сердечника.
  3. Контакты начинают взаимодействовать (смыкаться или размыкаться).
  4. Включается реверсивный ход и начинается управление катушкой.

Если электрическая цепь внезапно обрывается из-за резких скачков напряжения, система гашения дуги не позволяет электроприбору выйти из строя, выполняя роль ограничителя тока.

Установка модульного контактора гарантирует следующие преимущества в работе систем:

  • Бесшумность.
  • Выпрямление переменного тока.
  • Возможность использования при большой мощности.
  • Устранение помех, отрицательно сказывающихся на работе электроприборов.

Прибор может быть размещён в электрическом распределительном щитке на DIN-рейке. В этом случае он будет являться эффективным инструментом для создания различных автоматических схем. Поскольку МК не выполняет функцию защиты электросети от замыканий и скачков напряжения, при его монтаже необходимо предусмотреть дополнительную установку автоматических выключателей либо плавких предохранителей.

Классификация и отличия контакторов

Модульные контакторы различаются по нескольким признакам.

Виды модульных контакторов

К основным классифицирующим факторам относится:

  • Тип цепи (главной и управляющей).
  • Напряжение входящей катушки и основной цепи.
  • Количество полюсов.
  • Наличие или отсутствие дополнительных контактов.

При работе разных устройств может быть использован как постоянный, так и переменный ток. Контактор переменного типа имеет один или два полюса, его токовый диапазон ограничивается 630 Амперами. Пусковой ток электромотора с ротором короткозамкнутого типа утяжеляет процесс запуска.

Модульный аппарат, рассчитанный на постоянный ток, оснащается тремя полюсами, работает в диапазоне 100−1000 Ампер. Характеризуется более лёгким режимом запуска. Устройства переменного и постоянного типа хорошо взаимодействуют с электромагнитами соответствующего типа.

По принципу работы контакторы делятся на механические и электромагнитные, по способу размыкания электроцепи — на одинарные и сдвоенные. В одинарном МК, благодаря специальному электромагнитному устройству, происходит эффективное гашение дуги. Это свойство даёт возможность применять такие контакторы в сложных системах индукционных печей и железнодорожного оборудования. Сдвоенный прибор характеризуется двойным разрывом дуги, показывает эффективную работу в тяжёлых условиях.

Среди прочих разновидностей модульных контакторов выделяют такие устройства, как пускатель с автоматической системой, магнитный пускатель, магнитный контактор и промежуточное реле. Каждый из них имеет свои отличия и сферу использования.

Особенности однофазного аппарата

Однофазный модульный контактор

Стандартным устройством, функционирующим в электрической цепи переменного тока с частотой порядка 50−60 Гц и напряжением до 400 В, считается однофазный контактор. Его конструкция состоит из электромагнитной катушки, пружины, якоря и двух пар нормально открытых контактов.

При появлении напряжения через катушку начинает проходить ток, генерирующий электромагнитное поле. Сила, созданная в нём, способствует притяжению якоря и замыкающей контактов. Параллельно перемещению якоря начинается движение индикатора, подающего сигнал в момент соединения или размыкания контактов.

После того как однофазное напряжение снимается, магнитное поле нейтрализуется. Разъединившиеся контакты возвращаются в своё начальное положение за счёт действия пружины.

В процессе монтажа однофазный МК устанавливают на DIN-рейке таким образом, чтобы через него проходил ток. Для подключения используют кнопку и реле.

Активация кнопки Пуск запускает работу контактора, замыкающиеся контакты заставляют мотор вращаться. Нажатие на клавишу Стоп разрывает электрическую цепь, двигатель прекращает своё вращение.

По мере увеличения тока в статоре происходит нагрев элементов. Наличие теплового реле позволяет обеспечить их защиту от опасного перегрева. При нагревании до критической температуры происходит размыкание цепи и отключение устройства.

Установку и подключение модульного контактора следует осуществлять в строгом соответствии с мерами безопасности только при отсутствии напряжения в сети.

При этом следует использовать специальный блокирующий ключ, исключающий ошибочное включение. Если дугогасительные элементы в процессе монтажа будут сняты, следует избегать включения устройства. Это может спровоцировать короткое замыкание в цепи.

Фотография Андрея Алексеевича

Порошин Андрей

Источник

Однофазные вакуумные контакторы постоянного и переменного тока

ОДНОФАЗНЫЕ ВАКУУМНЫЕ КОНТАКТОРЫ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Приводится описание серийных однофазных вакуумных контакторов переменного тока на напряжение до 3 кВ, номинальный ток 100, 500 и 1500 А с отключающей способность до 5 кА. Предложена оригинальная схема вакуумного контактора постоянного тока с поперечным магнитным полем на рабочее напряжение до 4 кВ. Из результатов испытаний следует, что вакуумный контактор с поперечным магнитным полем способен отключать постоянный ток до 100 А.

Для переключения силовых и вспомогательных цепей на подвижном составе электрифицированного железнодорожного транспорта до настоящего времени применяются коммутационные аппараты электромагнитного типа с гашением дуги в деионизационных решетках, которые отличаются наличием открытой электрической дуги. Такие аппараты обладают низкой надежностью, недостаточной коммутационной износостойкостью и высокой стоимостью затрат на обслуживание. Они характеризуются значительным рассеиванием энергии в дуге с повышенным уровнем акустических шумов и радиопомех, а также выделением токсичных и химически активных веществ при горении дуги, и как следствие этого – быстрый износ контактов и частая их замена.

Применение вакуумных переключателей, в которых для отключения переменного тока используется вакуумная дугогасительная камера (ВДК), позволяет устранить многие из недостатков, присущих открытой электрической дуге [1, 2]. В таких аппаратах коммутация тока осуществляется в герметизированном вакуумном объеме, что позволяет значительно уменьшить падение напряжения на дуге, снизить, таким образом, энергетические потери и, как следствие, получить высокий коммутационный и механический ресурс.

Вакуумные переключатели обладают:

— высокой надежностью и быстродействием,

— пожаро и взрывобезопасностью,

— удобством в эксплуатации,

— экологической чистотой в эксплуатации и производстве.

Сравнительно малый (2-4 мм) ход контактов в ВДК позволяет наиболее эффективно использовать электромагнитный привод, и как следствие существенно уменьшить массогабаритные показатели контактора.

Вакуумные контакторы переменного тока.

Однофазные вакуумные контакторы типа КВО могут коммутировать номинальный переменный ток 500 и 1500 А с отключающей способностью до 5000 А при номинальном напряжении 3 кВ [2]. Технические характеристики контакторов приведены в таблице 1.

КВО-3-4/500

КВО-3-5/1500

Номинальный ток, А

Номинальное напряжение, В

Номинальная частота, Гц

Номинальный ток отключения, кА

Ток динамической стойкости, кА

Время включения, не более, мс

Время отключения, не более, мс

Механический ресурс, циклов ВО

Электрический ресурс контактов при ном. токе, циклов ВО

Размеры однополюсного контактора, мм

*) В диапазоне частот 40 – 100 Гц номинальный ток отключения составляет 1 – 2 кА.

Все вакуумные контакторы типа КВО имеют однотипную компоновку (рис. 1). Они содержат изоляционный цилиндрический корпус 1, вдоль оси которого размещены ВДК 2, тяговый изолятор 3 и электромагнит с якорем 4. На торце электромагнита установлен конус 5, упирающийся в конус 6, который закреплен на корпусе контактора. Указанные конуса предназначены для демпфирования колебаний контактов ВДК при отключении. Внутри электромагнита компактно размещены пружины отключения 7 и поджатия 8 контактов ВДК. Якорь электромагнита упруго связан с двумя парами нормально замкнутых и разомкнутых контактов микропереключателей 9.

Электронная схема управления 10 расположена на опорной пластине 11, на которой закреплен корпус с помощью изоляционной стойки 12 и металлической стойки 13. Внешняя изоляция ВДК, как правило, усиливается путем заливки кремнийорганического компаунда 14 в зазор между камерой и цилиндрическим корпусом.

Электромагнитный привод может питаться как от постоянного, так и от переменного выпрямленного напряжения. Предложенная в [3] схема включения и удержания контактора во включенном положении выполнена на транзисторном ключе с уставкой как по времени, так и по положению якоря электромагнита при переключении с пускового режима в режим удержания. Ток удержания ограничивается дополнительным резистором, включенным последовательно с катушкой электромагнита. Помимо схемы удержания с балластным сопротивлением, в настоящее время разработана и внедрена оригинальная схема с полевым транзистором, в которой стабилизация тока удержания осуществляется с помощью широтно-импульсного регулятора (ШИР). Такое решение позволяет существенно уменьшить (более чем на порядок) потребление энергии в режиме удержания по сравнению со схемой на балластных сопротивлениях [4].

Структурная схема блока управления показана на рис. 2. При подаче сигнала тока управления Iупр на вход узла пуска-останова запускается таймер, который в течение 0,1 с подает постоянное напряжение на затвор транзистора, достаточное для его полного насыщения, и запрещает прохождение формируемых модулятором импульсов ШИР. В результате обмотка привода включается на полное напряжение питания Uпит, что обеспечивает протекание пускового тока. Через 0,1 с таймер выключается, на ШИР поступают импульсы управления, формируемые модулятором, после чего начинается регулирование напряжения на обмотке электромагнита, чем и обеспечивается требуемый ток удержания.

Читайте также:  Напряжение постоянного тока 220 12в

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Перейти на более высокий класс напряжения контакторов можно, не изменяя его компоновку, а лишь заменив ВДК на камеру с более высоким напряжением и усилив изоляцию опорного и тягового изоляторов.

Вакуумный контактор постоянного тока.

Для отключения постоянного тока в вакуумном выключателе обычно используется принцип принудительного перевода тока в ВДК через нуль с помощью разряда предварительно заряженного конденсатора [5]. Такие выключатели способны отключать токи до нескольких десятков килоампер при напряжении до 100 кВ и более [6]. При отключении токов до 1000 А и сравнительно небольших напряжениях до 3 кВ представляется перспективным использование также и гибридного коммутатора, состоящего из вакуумного контактора и подсоединенного параллельно ему силового полупроводникового прибора (СПП), например запираемого тиристора [7]. В таком устройстве отключение тока осуществляется с помощью СПП, который включается перед разведением контактов ВДК и отключается сразу после их разведения. В этом случае СПП и ВДК работают в режиме минимальной токовой нагрузки, что позволяет значительно увеличить их срок службы. Однако при отключении сравнительно малых токов до 100 А сложность конструкции, сравнительно большие габаритные размеры и стоимость таких аппаратов зачастую снижают их конкурентоспособность по сравнению с другими типами переключателей.

Другой способ отключения постоянного тока, который реализуется, например, в электромагнитных выключателях, заключается в создании условий для повышения напряжения на дугогасительном устройстве до уровня, превышающего напряжение на источнике питания. В ВДК такие условия можно создать путем формирования в межконтактном промежутке поперечного относительно направления тока магнитного поля [8]. Поперечное магнитное поле нарушает устойчивость горения вакуумной дуги, что приводит к быстрому росту напряжения на вакуумном промежутке и обрыву тока в ВДК.

В работе [9] предложена оригинальная конструкция ВДК с поперечным магнитным полем, в которой формируется осесимметричное радиальное магнитное поле с помощью постоянного магнита. На основе этой камеры разработан и изготовлен вакуумный контактор постоянного тока типа КВО-3-0,1/50 (см. таблицу 1).

Исполнение вакуумного контактора постоянного тока (рис. 3) отличается от контакторов переменного тока конструкцией ВДК и наличием нелинейного резистора R1, который служит для ограничения уровня восстанавливающегося напряжения и поглощения энергии при отключении тока в ВДК.

Нелинейный резистор закреплен непосредственно на токовыводах контактора. Параллельно нелинейному резистору может подсоединяться керамический конденсатор емкостью С1

ВДК содержит постоянный магнит, который формирует в межконтактном промежутке азимутально-однородное и преимущественно радиальное магнитное поле. Данная ВДК позволяет существенно уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость контактора по сравнению с другими известными типами вакуумных контакторов.

Испытания вакуумного контактора постоянного тока.

Контактор работает следующим образом. При операции «В» замыкаются контакты Q1 с помощью электромагнитного привода Y1, и через контактор протекает ток от источника питания к нагрузке. При операции «О» управление на привод отключается, происходит размыкание контактов ВДК и в межконтактном промежутке возникает вакуумная дуга, которая горит в поперечно-радиальном магнитном поле. Такое поле способствует эффективному погасанию вакуумной дуги постоянного тока, и ток переходит в нелинейный резистор. Для ограничения скорости восстановления напряжения в ряде случаев параллельно ВДК подсоединяется конденсатор C1.

Испытания контактора на отключающую способность постоянного тока проводились на сильноточном импульсном стенде (рис. 4), состоящем из источника питания G, конденсаторной батареи емкостью C0 = 12,4 мФ на максимальное напряжение 3 кВ и реактора с индуктивностью L0 = 6 мГн. Конденсаторная батарея содержит восемь соединенных параллельно идентичных блоков, шунтированных диодами VD. Для ограничения тока использовался резистор R0 = 10 Ом.

Испытуемый контактор (Q1 Y1) подключался к стенду с помощью серийного контактора К типа КВО (Q Y). В начальный момент контакты в камере Q1 были замкнуты, а контакты в камере Q разомкнуты. После зарядки конденсаторной батареи C0 до заданного напряжения U0, подается команда на включение контактора К. В момент замыкания контактов в Q подается импульс управления на разведение контактов в Q1. Контакты разводились на расстояние

2-7 мс. В процессе испытаний измерялись ток I с помощью датчика тока LT-500-S/SP53 и напряжение U на Q1 c помощью омического делителя. Электрические сигналы регистрировались на цифровом осциллографе с последующей записью на ПК.

Испытания проводились при U0 = 200 – 2800 В в диапазоне токов 15 – 300 А. Параллельно Q1 подсоединена емкость C1 = 10 нФ. Типичные для этого режима осциллограммы тока I и напряжения U, полученные при U0 =1400 В, представлены на рис. 5. При включении контактора К в камере Q1 начинает протекать ток, который примерно через 3 мс достигает максимального значения, а затем медленно спадает с постоянной времени RC

125 мс. Напряжение на Q1 равно нулю. В момент t1 начинают расходиться контакты в камере Q1, и на ней появляется напряжение, которое вначале плавно нарастает с 20 до 35-40 В. Все это время от t1 до t2 вакуумная дуга в Q1 горит устойчиво без заметных всплесков напряжения. В момент t2 дуга быстро переходит в неустойчивую стадию, которая проявляется в виде резкого нарастания напряжения и обрыва тока в Q1.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Более детально процесс отключения тока можно проследить на осциллограммах, представленных на рис. 6. Видно, что развитие неустойчивой фазы горения вакуумной дуги сопровождается заметными всплесками напряжения и кратковременными обрывами тока вплоть до полного погасания дуги. В этот момент на Q1 восстанавливается напряжение U

L0×dI/dt, которое ограничивается нелинейным резистором R1 на уровне

8 кВ. Затем емкость С1 быстро разряжается в цепи основного колебательного контура до уровня остаточного напряжения на конденсаторной батарее С0.

При максимальном расстоянии между контактами

2 мм испытуемый контактор отключает ток I

100 А, среднее время устойчивого горения дуги tД = t2 – t1

2,9 мс, а средняя длительность неустойчивой фазы

3,5 мс. При увеличении отключаемого тока до 150 А время возрастает примерно в два раза. Максимальный отключаемый ток

140 А при С1 = 10 нФ. При более высоких значениях тока иногда наблюдается затягивание времени горения дуги до тех пор, пока ток не спадет до уровня

С увеличением максимального расстояния между контактами до 4 мм среднее время устойчивого горения дуги возрастает до 12 мс при отключаемом токе 100 А, а длительность неустойчивой фазы сокращается до 1-2 мс. Средний ток отключения в этом режиме

140 А, а максимальный отключаемый ток

Более детально отключающая способность ВДК с радиальным магнитным полем при различных значениях индукции магнитного поля Br = 40 – 160 мТл и величине шунтирующей ВДК емкости С1 до 5 мкФ исследовалась в работе [10]. Отключающая способность ВДК по постоянному току возрастала с увеличением Br и С1, и среднее значение отключаемого тока при Br = 160 мТл и С1 = 5 мкФ составило

Вакуумный контактор постоянного тока типа КВО-3-0,1/50 выдержал испытания на испытательном стенде ВНИИЖТ в режиме коммутации постоянного тока 9,6 – 56 А в цепи с индуктивностью 33 мГн при напряжении сети 3,9 кВ, что соответствует параметрам цепей отопления на новом электропоезде ЭД – 6.

Список литературы

1. , , Применение вакуумных выключателей для коммутации цепей постоянного и переменного тока на подвижном составе железнодорожного транспорта // Электротехника. — 1998. — №11. — С. 41-46.

2. , , и др., Новое поколение вакуумных коммутационных аппаратов для железнодорожного транспорта // Труды 5-го cимпозиума «Электротехника 2010». — 1999. — С.161.

3. Патент РФ № 000, Устройство электромагнитного привода коммутационного аппарата / , . – Опубл. в БИ, 1997, №6.

4. Патент РФ № 000, Устройство форсированного электромагнитного привода коммутационного аппарата / , . – Опубл. в БИ, 2002, №36.

5. Вакуумные дуги. Теория и приложения / Под ред. Дж. Лафферти. — М.: Мир, 1982.

6. , , Сильноточные вакуумные коммутирующие устройства для мощных накопителей энергии // ПТЭ. — 1998. — №5. — С. 83-90.

7. , , Высоковольтный сильноточный выключатель постоянного тока // Электричество, 2001, №11, с. 14-19.

8. Emtage P. R., Kimblin C. W., Gorman J. G. et al. Interaction between vacuum arcs and transverse magnetic fields with application to current limitation // IEEE Trans. Plasma Sci. — 1980. — Vol. 8, № 4. — P. 314-319.

9. , , и др. Вакуумные контакторы постоянного и переменного тока для железнодорожного транспорта // Труды VI cимпозиума «Электротехника 2010». — 2001. — С.75 – 78; Сборник научных трудов ВЭИ под ред. , Москва, 2001. С. 16 – 22.

10. Alferov D. F., Ivanov V. P., Sidorov V. A. Characteristics of DC Vacuum Arc in the Transverse Axially Symmetric Magnetic Field, Proc. of XX-th ISDEIV, Tour, 2002, p.198-201.

Подписи к рисункам

Рис. 1. Конструкция вакуумного контактора.

Рис. 2. Структурная схема блока управления.

Рис. 3. Вакуумный контактор постоянного тока.

Рис. 4. Осциллограммы тока и падения напряжения на вакуумной дуге.

Читайте также:  Ток утечки аккумулятора как устранить

Рис. 5. Осциллограммы тока и напряжения на контакторе.

AC AND DC VACUUM CONTACTORS

D. Alferov, A. Budovsky, V. Ivanov, Ju. Ivanov, V. Sidorov

The serial single-phase ac vacuum contactors with ratings up to 3 kV, rated current 100, 500 and 1500 A and switching ability up to 5 kA are described. The original design of a dc vacuum contactor with a transverse magnetic field for working voltage up to 4 kV is offered. It follows from the test results, that the vacuum contactor with a transverse magnetic field is capable to break (switch-off) a direct current up to 100 A.

Источник

Модульный контактор (КМ)

Модульный контактор дает возможность дистанционно управлять электроустановками и оборудованием. Он имеет компактные размеры, отлично сочетается с другими модульными устройствами. Например, однофазный контактор легко установить на ДИН-рейку в электрическом щитке. Во время работы отсутствует вибрация и шум, поэтому такие контакторы применяются не только на производстве, но и в жилых и общественных зданиях.

  1. Что такое модульный контактор и для чего он нужен
  2. Конструкция и принцип действия
  3. Классификация контакторных устройств
  4. Схемы подключения потребителей и модульных контакторов
  5. Технические характеристики

Что такое модульный контактор и для чего он нужен

По своему функциональному назначению контактор модульный КМ относится к коммутационной аппаратуре дистанционного управления мощными нагрузками, работающими при постоянном или переменном токе. Они выполняют разрыв токовых цепей сразу в нескольких местах, и этим отличаются от электромагнитных реле, разрывающих цепь лишь в одной точке.

Модульный контактор (КМ)

Довольно часто модульные контакторы работают совместно со вспомогательными устройствами – приставками, тепловыми реле, средствами блокировки и другими приборами модульного типа. В результате таких сочетаний получается аппаратура, обладающая особыми свойствами и способная выполнять заданные функции. Так, при установке модуля задержки, получается контактор с функцией задержки, а тепловое реле перегрузки переводит контактор в категорию магнитного пускателя. С помощью вспомогательных элементов существенно расширяются возможности основных приборов, улучшаются их эксплуатационные характеристики, упрощается монтаж.

По своей сути контакторные устройства считаются модифицированными разновидностями пускателя, в котором дополнительно присутствуют тепловое реле и контактная группа для запуска электродвигателя. Электромагнитные пускатели низкого напряжения реверсивными и нереверсивными. Первый вариант включает в себя два одинаковых контактора, с одним и тем же номинальным током. В нем установлена блокировка механического или электрического типа, предотвращающая одновременное замыкание главных контактов.

Защитные функции в этих приборах выполняют электротепловые токовые реле и другие аналогичные устройства. Электрический контактор малой мощности, используется в качестве промежуточного реле. Он предназначен для слаботочных цепей и отличается большим числом коммутаций. С помощью этого прибора удается подключить множество дополнительных участков и контролировать их включение-выключение.

Конструкция и принцип действия

Стандартная конструкция контактора включает в себя несколько основных деталей. Прибор состоит из корпуса (1), выводной клеммы катушки управления (2), клеммы силового контакта (3), неподвижного магнитопровода (4), подвижной части – сердечника (5), катушки управления (6), короткозамкнутого кольца магнитопровода (7), неподвижного и подвижного контактов (8 и 9), индикаторного рычага включения-выключения (10).

Катушка является основным элементом, создающим магнитный ток. Если она используется еще и в качестве дросселя, то с ее помощью возникает движущая сила, обеспечивающая работу приборов. Натяжение контактов фиксируется при помощи контактной пружины. Во время стыковки подвижный и неподвижный контакты соединяются между собой. Они постоянно находятся в движении и совершают определенные действия. Неподвижные контакты закрепляются на корпусе, а подвижные соединяются с сердечником.

Работа контактора происходит следующим образом:

  • После подачи напряжения на управляющую катушку, происходит притягивание якоря к сердечнику. В результате, наступает замыкание или размыкание контактной группы, в соответствии с исходным положением того или иного контакта.
  • После отключения питания все действия происходят в обратном порядке. Электрическая дуга, возникающая в момент размыкания, гасится при помощи дугогасительной системы.
  • После прекращения подачи напряжения, электромагнитное поле исчезает и перестает удерживать якорь или сердечник.
  • Возвратная пружина переводит контакты в исходное положение, полностью размыкая цепь. Таким образом, модульный контактор выполняет свою основную работу в периоды подачи и отключения напряжения.

Классификация контакторных устройств

Существуют различные типы контакторов, отличающихся друг от друга по различным показателям. Среди них можно выделить следующие параметры.

В первую очередь, они классифицируются по назначению. Сюда входят следующие виды и категории:

  1. Приборы для дистанционной коммутации. Большинство из них работает под ручным управлением оператора, используя кнопки или выключатели. В нужное время подается сигнал, и устройство приводится в действие. В другом способе несколько контакторов соединяются в общую автоматизированную систему питания, в которой для подачи команд используется электронная схема. На случай аварийной ситуации предусмотрена система защиты, размыкающая контакты.
  2. Включение мощного электрооборудования при помощи слаботочных линий. Возникает вопрос, для чего нужен контактор в таких случаях? Не лучше ли воспользоваться традиционной кнопкой? Это, конечно, можно сделать, но тогда понадобится очень массивная и громоздкая аппаратура, а сам процесс включения потребует значительных усилий. То же самое касается и выключения. Поэтому для этих целей используются компактные слаботочные устройства, позволяющие с высокой частотой выполнять циклы включения-выключения. Таким образом, слабый ток подается на катушку, а уже потом осуществляется запуск мощного электродвигателя.

Каждый контактор модульный разделяется по типу привода его в действие. В этом случае также можно отметить различные варианты:

  • Электромагнитный привод считается основным, именно он заложен в принципе действия большинства устройств. При подаче напряжения происходит включение, а при отсутствии напряжения прибор отключается. После полного отключения, включение нужно выполнять повторно, что обеспечивает дополнительную безопасность при работе с электроустановками.
  • Контактная группа может быть приведена в движение с помощью пневматических устройств. Такая система, предназначенная для коммутации, не требует электромагнитного привода. Управляющая команда подается импульсом высокого давления. Подобные системы применяются для локомотивов железных дорог, и других установках с пневматикой.

Любой контактор модульный КМ в зависимости от модификации, может быть смонтирован разными способами:

  • Специализированные устройства, в том числе и без корпусов, не имеют каких-либо дизайнерских ограничений и устанавливаются исключительно с позиций нормальной функциональности и безопасной эксплуатации.
  • Существуют конструкции, создаваемые в индивидуальном порядке под конкретную электроустановку. Они не подходят для бытовых условий, поскольку размещаются в специально отведенных местах.
  • При стандартном монтаже модульный контактор и его подключение осуществляются на ДИН-рейку в щитке, вместе с другими устройствами.

Существуют различия и в соответствии с номинальным напряжением основной цепи. В этом случае контактор КМ может входить в группу устройств, работающих с напряжением 220 и 440 вольт или в группу с напряжением 380 и 660 В. Прибор, бывает однополюсный, а также двухполюсный и с большим количеством полюсов – до 5 единиц.

Схемы подключения потребителей и модульных контакторов

В соответствии с типом используемого электрооборудования, в каждом случае предусмотрена индивидуальная схема подключения модульного контактора. Наибольшее распространение получил стандартный вариант, где используется всего один прибор, а также схемы – реверсивная и с подключением однофазных потребителей. Каждую из них следует рассмотреть подробнее.

Самая популярная схема – подключение трехфазного электродвигателя через контактор модульный КМ (рис. 1). Для управления используются обычные кнопки ПУСК и СТОП. Защита от перегрузок осуществляется с помощью теплового реле. На случай коротких замыканий электрическая цепь оборудуется автоматическим выключателем.

Другая схема – реверсивная (рис. 2), используется при подключение модульного контактора к электродвигателю, чтобы появилась функция реверса. Она постоянно необходима в различных подъемных механизмах, станках и другом оборудовании. В этом случае выполняется подсоединение еще одного коммутирующего устройства. Оно участвует в изменении мест двух фаз, что приводит и к изменению направления вращения вала. Данная схема также дополнена защитными средствами – тепловым реле и автоматическим выключателем.

Основное назначение контакторов в третьей схеме, заключается в работе с однофазными потребителями. Как правило, это системы освещения, электрические насосы и другое оборудование, функционирующее с одной фазой.

Технические характеристики

Основные параметры и технические характеристики наносятся на корпус прибора, в том числе и контактора АВВ. Прежде всего, это величина номинального тока, тип и количество контактов. На каждой модели и модификации присутствуют собственные показатели.

Чаще всего коммутационные приборы, работающие с различным электрооборудованием, обладают следующими характеристиками:

  • Величина номинального рабочего напряжения переменного тока, составляющая 230, 400 и 600 вольт.
  • Значение номинального рабочего тока, с категорией использования АС-3 – 12 А.
  • Показатели условного теплового тока с категорией использования АС-1 – 25 А.
  • Номинальная мощность при коммутации для напряжения 230 В по категории АС-3 – 3 кВт.
  • Номинальная мощность при коммутации для напряжения 400 В по категории АС-3 – 5,5 кВт.
  • Номинальная мощность при коммутации для напряжения 660 В по категории АС-3 – 7,5 кВт.

Отдельно следует отметить характеристики управляющих цепей в самом контакторе:

  • Величина номинального напряжения в управляющих катушках составляет 24, 36, 110, 230 и 400 вольт.
  • При срабатывании катушка потребляет мощность в размере 60 ВА.
  • В положении удержания катушка потребляет мощность, величиной 7 ВА.
  • Контакты замыкаются в течение 12-22 миллисекунд.
  • Размыкание контактов происходит в течение 4-16 мс.
  • Катушка управления обладает мощностью рассеяния – 3 Вт.

Благодаря этим показателям данные приборы широко используются в электрике, промышленности и других областях.

Источник