Эти устройства играют важную роль в обеспечении электробезопасности и тем самым предотвращают возгорание электрооборудования или линий электропередач.
Контакторы электромагнитные
При эксплуатации электрических цепей всегда возникают ситуации, когда необходимо дистанционно включить или выключить определенные установки и устройства. Для этих задач часто используются электромагнитные контакторы, работающие с различными видами тока. При нормальной эксплуатации распределительных устройств можно ожидать накопления этих операций — около 1500 в час. Конструкция и принцип действия контакторов позволяют активно использовать их для управления мощными двигателями, установленными в электровозах, трамваях, троллейбусах, лифтах и других машинах и оборудовании.
Существуют также устройства с другими типами привода — гидравлическим и пневматическим. Однако чаще всего используются электромагнитные контакторы, поскольку они более гибкие, эффективные и износостойкие.
Работа электромагнитных устройств достигается за счет взаимодействия всех компонентов, частей и элементов, из которых состоит все устройство.
Каждый контактор переменного и постоянного тока состоит из:
- Главные (основные) контакты. Замыкают и размыкают цепь высокого напряжения и способны в течение длительного времени работать под воздействием тока с установленным номиналом. Контактные группы выдерживают циклы включений-выключений в больших количествах и с высокой частотой. Когда контакты принимают нормальное положение, через втягивающую катушку перестает поступать ток, а механические защелки переходят в свободное состояние. Конструкция основной контактной группы может быть рычажной, с двигающейся системой поворотов, или мостиковой – с прямым ходом.
- В устройство контактора входит камера для гашения электрической дуги. Используется в устройствах постоянного тока. Конструкция данного элемента имеет щели, расположенные продольно, а непосредственное гашение осуществляется действием поперечных магнитных полей. Возбуждение таких полей осуществляется при помощи дугогасительной катушки, подключаемая в последовательную цепь вместе с контактами.
- Система гашения дуги. Ее использует контактор переменного тока. С ее участием гасится электрическая дуга, возникающая в момент, когда размыкаются основные контакты. Конфигурация данной конструкции и методы гашения выбираются по рабочему режиму и параметрам тока в конкретной цепи. Внутри камеры устанавливается специальная решетчатая конструкция, при попадании на которую большая дуга разделяется на несколько небольших осколков и полностью гаснет при переходе тока через нулевую отметку.
- Детали, используемые в электромагнитной схеме. Сюда входят магнитный сердечник, якорь и катушка, а также крепежные материалы. Такая схема позволяет управлять прибором на расстоянии, включать и отключать цепь. Ее можно настроить на выполнение определенных операций – включать якорь и удерживать его во включенном состоянии, или всего лишь включать якорь. Для поддержки замкнутого положения существует специальная защелка. Обесточивание катушки и полное выключение контактора производится собственным весом всей системы, но, как правило, для этой цели используются конструкции, состоящие из отключающих пружин.
- Дополнительные контакты (вспомогательные). Предназначены для коммутаций в цепях, управляющих прибором, и на участках с блокирующей и сигнальной функцией. Через эти контакты ток может проходить достаточно долго, но не выше 20 А, а выключение происходит при силе тока не выше 5 А. Контакты могут быть замыкающего и размыкающего действия, многие из них имеют мостиковую конструкцию.
Принцип действия контакторов
Основная часть контактора, которая сразу бросается в глаза, — это катушка с проводами. Внутри находится сердечник, который механически соединен с контактами. Эти элементы замыкают или разрывают цепь, создавая поток тока или, наоборот, прерывая его. Медный или стальной каркас придает катушке необходимую жесткость и способствует более эффективному охлаждению компонентов.
Принцип работы контактора включает в себя некоторые противоположные действия. При подаче напряжения на катушку индуцируется магнитное поле, которое заставляет сердечник двигаться снизу вверх. Это замыкает цепь и генерирует ток, который приводит в действие подключенные электрические устройства. Когда движение электричества прекращается, сердечник возвращается в исходное состояние под воздействием системы пружин. Это размыкает цепь, и электрические устройства отключаются. Функция включения/выключения контактора заключается в нажатии на специальный мини-кнопочный блок с кнопками START (черная) и STOP (красная). При нажатии на один из двух переключателей контакты замыкаются или размыкаются. К катушке прикладывается потенциал, и токовые контакты замыкаются. Они остаются под напряжением, даже когда кнопка пуска возвращается в исходное состояние. Эту функцию выполняют вспомогательные контакты.
Принцип работы контактора также основан на действии цепи, в которой задействованы два контура. Первая цепь — это цепь управления, которая передает ток на катушку. Когда контакты замыкаются, активируется высоковольтная цепь, сила тока которой намного выше, чем у цепи управления.
Классификация и виды контакторов
Поскольку разъединители и автоматические выключатели применяются во многих областях, они изготавливаются для конкретных задач с требуемыми параметрами и техническими характеристиками. Эти данные имеют решающее значение для выбора контактора.
Все типы распределительных устройств можно классифицировать в зависимости от их свойств и других характеристик:
- Токи во всех цепях могут быть постоянными или переменными. Вполне естественно, что и контактор будет тоже переменного или постоянного тока
- Численность главных полюсов, составляющее 1-5 единиц.
- Параметры токового номинала силовой цепи. Находятся в границах 1,5-4800 А.
- Характеристики номинального напряжения. При постоянном токе – 27-2000 В, при переменном токе 110-1600 В. Показатели частоты переменного тока составляют 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000 и 10000 Гц.
- Номинал напряжения катушки управления. При постоянном токе – 12-440 В, при переменном токе – 12-660 В с частотой 50 Гц. Существуют устройства переменного тока на 24-660 В, с частотой 60 Гц.
- Существуют различия по типу соединений проводников во всех видах используемых цепей, методам установки, подключению наружных проводов и прочим показателям.
В зависимости от частоты коммутации единицы в час существует специальная классификация контакторов — 0,3; 1,3; 10; 30. Каждому из них соответствует определенная частота коммутации — 30, 120, 300, 1200 и так далее. Механическая износостойкость может достигать 30 миллионов циклов, а коммутационная износостойкость составляет 0,1 или более от механической. Большинство контакторов относятся к классу 10 и имеют соответствующие параметры и технические данные.
Выбор контактора также зависит от коммутационной способности, которая полностью зависит от условий эксплуатации. Большинство устройств задействованы в функциях запуска, движения задним ходом, торможения и приведения в действие. Это основные функции, необходимые для управления различными типами электрических приводов.
Категории применения по переменному току
| AC-1 | Активная или низкоиндуктивная нагрузка (cosφ≤0,95) |
| AC-2 | Пуск электродвигателей с фазными роторами, торможение с защитой от прерывания. |
| AC-3 | Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором, остановка роторных двигателей при номинальной нагрузке |
| AC-4 | Запуск двигателей с короткозамкнутой клеткой, остановка неподвижных или медленно вращающихся двигателей, тормоз противоскольжения |
Хороший контактор должен гарантировать не только определенное количество переключений в течение определенного периода времени, но и определенное количество переключений в течение этого периода (прерывание и механическая стойкость). Контакторы можно разделить на три категории — A, B и C — в зависимости от их коммутационного сопротивления. Категория «А» — самая высокая, а категория «В» — самая низкая.
Коммутационная износостойкость
| А | Самый высокий, который гарантирует от 1,5 до 4 миллионов включений магнитного контактора во время работы. |
| Б | Средние модели этой категории выдерживают от 630 000 до 1,5 млн. переключений. |
| В | Самые низкие, с циклами от 100 000 до 500 000. |
Устойчивость к механическому износу также гарантирует определенное количество рабочих циклов без ремонта или замены отдельных компонентов. Следует отметить, однако, что при расчете механической износостойкости учитывается количество циклов включения и выключения без нагрузки. Поэтому лучше выбрать контактор с низкой износостойкостью.
Выбор количества полюсов зависит от применения контактора — постоянный ток или переменный ток, однофазный или трехфазный. Как для цепей постоянного тока, так и для однофазных цепей переменного тока обычно используются одно- или двухполюсные контакторы. В трехфазных цепях часто используются трехполюсные контакторы с тремя рабочими полюсами и вспомогательным полюсом, который служит в качестве блокирующего контакта. На рис. 1 показана двухконтактная схема со вспомогательным контактом, который предотвращает включение второго контактора без включения первого.
Рис.1 Схема блокировки двух устройств при помощи контакторов
На рис. 2 показаны два контактора с заблокированным включением второго контактора, когда первый контактор находится под напряжением. При использовании контакторов с напряжением катушки 220 В показатели остаются практически неизменными. Вместо второй фазы используется только N.
