Лабораторная работа № 5. Контакторы постоянного тока

Лабораторная работа № 5

Контакторы постоянного тока

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией контакторов постоянного тока типа КМВ-621 и переменного тока ПА-511 и их основными характеристиками.

Программа работы:

1. Изучить конструкцию контакторов;

2. Определить величины раствора и провала контакторов;

3. Определение величины начального и конечного нажатия контакторов;

4. Снятие механической характеристики контакторов;

5. Определение тяговой характеристики контакторов;

6. Определение коэффициента возврата;

7. Определение времени срабатывания и отпуска К.

Основные теоретические положения.

Контакторы постоянного тока.

Контактором называется электрический аппарат, предназначенный главным образом для частых замыканий и размыканий силовых электрических сетей. Контакторы постоянного тока выполняется однополюсными или двухполюсными. Внешний вид контактора типа КМВ-621 представлен на рисунке 30.

Основными элементами контактора являются главные контакты, электромагнит и дугогасительное устройство. Главные контакты (неподвижный 2 и подвижный 3) осуществляют замыкание и размыкание силовой электрической цепи.Кратчайшее расстояние между контактными поверхностями подвижного и неподвижного контактов. В разомкнутом состоянии называется раствором контактов. Расстояние, на которое может сместится места касанияподвижного контакта с неподвижными из положения полного замыкания, если будет удален неподвижный контакт, называется провалом контактов. Наличие провала обеспечивает соприкосновение контактов несмотря на их постепенный износ при работе. Величина провала выбирается из условий допустимого износа контактов. Вовключенном положении контактора его контакты должны быть сжаты с определенной силой, величина которой определяется из условий допустимого нагревания контактов и электродинамической устойчивости.

Рисунок 30 – Внешний вид контактора постоянного тока

Для создания контактного нажатия служит пружина 4, предварительным сжатием которой и определяется величина силы начального контактного нажатия.

Электромагнит служит для включения контактора и удержания контактов в замкнутом положении (при полном выборе провала). Он состоит из магнитной системы клапанного типа (якорь 6 и ярмо с сердечником 7) и втягивающей катушки 5. Дугогасительное устройство предназначено для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании главных контактов. Оно состоит из щелевой дугогасительной камеры (на рисунке не показана) с магнитным дутьем, осуществляемым сериесной катушкой 1. Сила взаимодействия магнитного поля дутья с током дуги ускоряет ее перемещение с контактов в зону активного дугогашения

Основными характеристиками контактора являются механическая и тяговая. От оптимального согласования этих характеристик во многом зависит надежная и долговечная работа контактора. Механическая характеристика _ это зависимость момента, создаваемого силами сопротивления движению подвижной системы, от угла поворота якоря электромагнита, т.е. Ммех = f (а). Этот момент создается силами возвратной (отключающей) и контактной пружин, массой неуравновешенных частей, а также силами трения. Статическая тяговая характеристика – это зависимость величины тягового момента электромагнита от угла поворота якоря при неизменной величине приложенного напряжения на обмотке электромагнита, т. е. Мэм = f (а). Моменты всех сил определяются относительно оси поворота якоря электромагнита. Типичные для контактора механическая и тяговые характеристики представлены на рисунке 31.

График Ммех = f (а) представляет собой ломаную линию. В начале движения при а = амах (что соответствует наибольшему зазору между якорем и сердечником электромагнита) противодействующий момент Мх создается усилием предварительного сжатия возвратной пружины, силами трения и силой тяжести неуравновешенных относительно оси якоря масс подвижной системы. На участке от амах до ак а с момент постепенно нарастает до значения М2 в результате сжатия возвратной пружины. При соприкосновении подвижного контакта с неподвижным (при а = акас ) происходит скачкообразное увеличение противодействующего момента до величины М3 из-за наличия предвари- тельного начального сжатия контактной пружины. Величину изменения момента М3 – М2 можно рассчитать как произведение силы начального контактного нажатия на расстояние от точки приложения этой силы до оси поворота якоря. При дальнейшем повороте якоря до а = 0 (что и соответствует соприкосновению якоря с сердечником электромагнита) момент возрастает до значения М4 за счет дальнейшего сжатия контактной и возвратной пружин.

Рисунок 31 – Общий вид механической и тяговой характеристик.

График тяговой характеристики Мэм = f (a) представляет собой плавную кривую, резко возрастающую с уменьшением угла а. Каждому значению приложенного к обмотке электромагнита напряжения соответствует определённая тяговая характеристика на графике, и наоборот. Для полного включения контактора необходимо, чтобы тяговая характеристика располагалась на графике выше механической, т. е., чтобы при любом значении а соблюдалось неравенство Мэм>Ммех. Контактор срабатывает только тогда, когда при amax величина Мэм становится больше Ммех, и, наоборот, если при а=0 значение Мэм станет меньше Ммех, то контактор отключается. Остановка подвижной системы контактора в промежуточном положении недопустима как при срабатывании, так и при отключении. Наименьшее значение напряжения на катушке (тока в катушке), при котором начинается и полностью заканчивается втягивание якоря электромагнита, называется напряжением (током) втягивания. Наибольшеезначение напряжения на катушке (тока в катушке), при котором начинается и полностью заканчивается отпадение якоря электромагнита, называется напряжением (током) отпадения.

Отношение Uотп к Uвтяг называется коэффициентом возврата К_в, который всегда меньше единицы. Важным параметром контактора являются собственно время замыкания и размыкания.

Важными параметрами контактора, характеризующими его быстродействие, являются собственные времена включения и отключения.

Собственным временем включения называется интервал времени с момента подачи питания на катушку (т. е. подачи команды на включение) до момента соприкосновения замыкавшего контакта.

Собственным временем отключения называется интервал времени с момента прекращения питания катушки (т. е. подачи команды на отключение) до момента прекращения соприкосновения контактов.

Контакторы переменного тока

Контакторы переменного тока широко применяются в схеме автоматического управления электроприводами.

Схема контактора приведена на рисунке 32.

Рисунок 32 – Общий вид контактора переменного тока.

Электромагнитный привод контактора переменного тока малой мощности имеет Ш-образный сердечник 1 и якорь 2,собранные из пластин электротехнической стали. Часть полюсов сердечника охвачена короткозамкнутым витком, что предотвращает вибрацию якоря, вызванную снижением силы электромагнитного притяжения до нуля при прохождении переменного синусоидального тока через нуль. Катушка 3 контактора охватывает сердечник и якорь, она и создает намагничивающую силу в магнитной системе контактора. На якоре 2 закреплены подвижные контакты 4 мостикового типа, что повышает надежность отключения за счет двукратного размыкания. В пластмассовом корпусе установлены неподвижные контакты 5 и 6. Пружина 7 возвращает контакты 4 в исходное положение. В трехфазном контакторе – три контактные пары, отделенные друг от друга пластмассовыми перемычками 8. Главные контакты имеют металлокерамические накладки и защищены крышкой. Вспомогательные контакты на рисунке 3 не представлены.

Для повышения эффективности гашения дуги неподвижные контакты выполнены в виде полувитков, внутри которых помещены стальные вкладыши. При их помощи достигается усиление магнитного поля в районе контактов и следовательно увеличение действующих на дугу.

Все перечисленные элементы контактора крепятся на основании. Подвижная система контактора с уравновешивающими грузами фиксируются в отключенном положении двумя пружинами. Основные особенности контакторов переменного тока состоят в том, что для уменьшения потерь от вихревых токов, магнитная система выполняется шихтованной из листов электротехнической стали и снабжается короткозамкнутым витком, устраняющим вибрацию якоря.

Сила притяжения электромагнита изменяется с двойной частотой относительно тока и дважды за свой период проходит через нуль. В силу инерции якорь не успевает отпадать при прохождении силы через нуль, но при этом возникает вибрация, которая приводит к сильному шумовому эффекту, быстрому механическому износу магнитной системы и к дополнительному тепловым потерям. Для устранения вибрации часть полюса электромагнита охватывают короткозамкнутым витком. Поток Ф, и Ф₂ в обоих частях полюса не будут совпадать по фазе, и тяговые силы под каждой частью полюса будут проходить через нуль не одновременно. Поэтому результирующая сила притяжения F в любой момент времени будет отличен от нуля.

Тяговая характеристика контактора выражает зависимость силы тяги, развиваемой якорем, от величины воздушного зазора.

Сила тяги при напряжении 0,85 U_ном на протяжении всего хода якоря электромагнита должна превышать силы сопротивления отключающих и контактных пружин, силы трения и вес подвижных частей. Суммарная характеристика сил сопротивления носит название механической характеристики.

12 Следующая ⇒