Контакторы постоянного тока

Контакторы постоянного тока строятся, как правило, однополюсными, но на токи до 40 А, а в отдельных сериях на токи до 100 – 160 А выполняются и многополюсными с различными комбинациями главных контактов.

Главные контакты в большинстве конструкций – рычажного типа. Вращение контакта выполняется на призме (рис. 19-1), токоподвод осуществляется гибкой связью, выполненной либо из переплетенных тонких медных проволок, либо набранной из медных шинок толщиной 0,1мм. Характерным для контакторов постоянного тока является расположение контактов на плече, большем, чем плечо якоря магнитной системы. Зазор контактов составляет 8-20мм. Ход магнитной системы, соответствующий этому зазору, 3-8мм.

Рис. 19-1. Примеры крепления подвижного контакта – вращение на призме

На большие токи главные контакты во многих сериях выполняются двухступенчатыми и состоят из основных и дугогасительных контактов.

В последние годы в отдельных сериях контакторов, в частности для судов, находят применение прямоходовые электромагнитные системы и мостиковые контактные системы.

Дугогасительные системы устроены на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем в дугогасительных камерах. Магнитное поле гашения в подавляющем большинстве конструкций возбуждается последовательной дугогасительной катушкой. Большее распространение получают камеры с узкими щелями и дугогасительные устройства, ограничивающие размеры дуги объемом камеры.

Схемы распространенных конструкций дугогасительных устройств контакторов постоянного тока приведены на рис. 19-2. Характерным является стремление повысить их отключающую способность и ограничить размеры дуги и ее пламени.

Рис. 19-2. Дугогасительные устройства контакторов постоянного тока с последовательной дугогасительной катушкой:
а – камера открытая; б – камера с широкой щелью; в – камера с продольными перегородками; г – камера с поперечными перегородками; д – камера с «воздушным мешком»; е – камера с двумя «воздушными мешками»; ж – камера с дугогасительной решеткой; з – камера с узкой зигзагообразной щелью;

В камерах на рис. 19-2, а, б, в, имеющих широкие щели, не применено никаких дополнительных мер к ограничению размеров дуги и ее пламени. В камере на рис. 19-2, г для этого служат поперечные перегородки 8, которые делят щель камеры на ряд участков. Двигаясь под действием магнитного поля, дуга должна огибать эти перегородки и образовывать петли, что приводит к значительному удлинению дуги внутри камеры. Соприкосновение дуги с перегородками вызывает усиленную ее деионизацию. Отключающая способность камеры повышается. Несколько снижаются размеры дуги и ее пламени при отключении цепей с относительно небольшой индуктивностью. При отключении цепей с большими индуктивностями петли дуги, выйдя из камеры, перемыкаются и образуют общую петлю. Ограничения размеров дуги и ее пламени за пределами камеры в этом случае не достигается.

«Воздушные мешки» 9 в устройствах, изображенных на рис. 19-2, д и е, предназначены для ускорения движения дуги. Магнитное дутье здесь сосредоточено на ограниченном участке камеры. Опорные точки дуги очень быстро загоняются в узкое пространство – «воздушные мешки». Высокая температура дуги должна вызвать разогревание находящегося в «мешке» воздуха и повышение давления в нем. Разогретые газы, выбрасываясь из «мешка», обдувают дугу и заставляют ее двигаться с большой скоростью, способствуя ее гашению. Эффективность этого дутья, однако, резко падает, как только дуга выходит за пределы камеры. Здесь дуга практически растягивается только за счет электродинамических сил контура тока. Размеры дуги и ее пламени за пределами камеры очень велики, время гашения большое. Медленное гашение дуги после выхода ее из камеры приводит к небольшим перенапряжениям в момент погасания дуги, что является достоинством системы.

Дугогасительная решетка из V-образных пластин (рис. 19-2, ж) в дополнение к магнитному дутью повышает отключающую способность. Возникающие в каждом из контуров дополнительные электродинамические силы ускоряют движение дуги. Устройство решетки, однако, довольно сложное.

Камеры с узкими щелями, прямыми и зигзагообразными (рис. 19-2, з) существенно повышают отключающую способность и ограничивают размеры дуги и ее пламени за пределами камер. Однако полного гашения электрической дуги в объеме камеры и здесь не достигается.

и – камера с узкой зигзагообразной щелью и пламегасительной решеткой
1 – магнитопровод дугогашения; 2 – стенка камеры; 3 – рога дугогасительные; 4 – контакты; 5 – катушка дугогашения; 6 – щель камеры; 7 – перегородки продольные; 8 – перегородки поперечные; – «воздушный мешок»; 10 – пластины дугогасительной решетки; 11 – пламегасительная решетка; 12 – пластины пламегасительной решетки

Система дугогашения, в которой впервые практически осуществлено гашение дуги постоянного тока в объеме камеры, приведена на рис. 19-2, и. Камера имеет узкую зигзагообразную щель, впереди которой установлена пламегасительная решетка. Крышка решетки имеет отверстия для выхлопа деионизированных газов. Контактная система здесь мостикового типа (но может быть любой другой). Задняя стенка камеры закрытая. Высокая эффективность узкой щели позволяет применить гашение только на одном разрыве. Система обеспечивает высокую отключающую способность, дуга и ее пламя за пределы камеры не выбрасываются. Система допускает высокую частоту отключений (см. гл. 6). Все более широкое внедрение таких устройств характерно для современного аппаратостроения.

Электромагнитная система наиболее широко применяется клапанного типа (см. рис. 8-1, а) с вращением якоря на призме. Системы состоят из следующих основных деталей: скобы 1, сердечника 4 с полюсным наконечником, якоря 2, втягивающей катушки 3. Вращение на призме обеспечивает самоустановку якоря и существенно более высокую износостойкость системы по сравнению с вращением на оси.

Наряду с клапанными системами в условиях серийного производства находят применение и единые для постоянного и переменного тока магнитные системы. Применение таких систем предполагает наличие добавочного сопротивления в цепи катушки (рис. 19-3, а). При включении катушка работает в форсированном режиме, сопротивление вводится в конце хода магнитной системы, ограничивая ток в катушке. Достоинствами системы являются ее малые размеры и быстродействие, недостатками – дополнительные элементы цепи катушки (резистор и вспомогательный контакт) и потери мощности в добавочном сопротивлении, которые составляют 200 – 400% мощности, потребляемой катушкой.

Рис. 19-3. Схемы включения катушек с форсировкой

Последний недостаток может быть устранен применением двухсекционных катушек, включаемых по схемам рис. 19-3, б и в, где в первой схеме МДС включения создается включающей секцией В, удерживающая МДС – обеими секциями В и У, а во второй схеме МДС включения создается обеими секциями, удерживающая МДС – удерживающей секцией У. При одних и тех же удерживающих МДС катушки по схемам рис. 19-3, б и в потребляют в 3 – 5 раз меньшую мощность, чем включенные по схеме рис. 19-3, а.

Это обстоятельство весьма существенно для аппаратов, встраиваемых в закрытые комплектные устройства.

При равных размерах катушки степень форсировки в схемах рис. 19-3, б и в выше, чем в схеме рис. 19-3, а. Таким образом, максимально допустимая частота работы для первых меньше. При этом выполнение катушек, включаемых по схемам рис. 19-3, б и в, на частоту включений до 1200 в час не представляет особых трудностей.

Конструктивная компоновка контактора должна обеспечивать: получение уравновешенной подвижной системы без дополнительных противовесов, замену катушки без разборки аппарата, хороший доступ к контактным соединениям, контактам для их обслуживания и замену контактов без отключения монтажных проводов, высокую износостойкость опор якоря.

Расположение сердечника магнитной системы относительно плоскости установки контактора в значительной степени определяет пространственную компоновку контактора.

До пятидесятых годов все контакторы постоянного тока собирались на изоляционных плитах и регулировались непосредственно На панелях комплектных устройств. Для этого требовались рабочие высокой квалификации. Существенно затруднялась организация массового конвейерного производства контакторов.

В современном аппаратостроении развита тенденция к созданию блочных конструкций. В некоторых конструкциях (см. рис. 19-4, 19-5) деталью, на которой собирается и регулируется контактор, является скоба магнитопровода. В других конструкциях контактор собирается на горизонтальных (см. рис. 19-13, 19-17) или вертикальных изолированных металлических рейках, а также на стальных и пластмассовых основаниях (см. рис. 19-14, 19-15, 19-19). Собранный и полностью отрегулированный контактор может устанавливаться на изоляционную панель или металлические рейки в зависимости от общей компоновки комплектного устройства.

Конструкции контакторов постоянного тока. Конструкции контакторов постоянного тока весьма разнообразны, ниже рассмотрены некоторые из них.

Контакторы серии КПВ-600 выпускаются на токи 100, 160, 250 и 630 А и напряжение до 600 В однополюсные, с замыкающим или размыкающим главным контактом. Контакторы (рис. 19-4) имеют моноблочную конструкцию, собираются и регулируются на скобе магнитопровода. Предназначаются для тяжелых режимов работы – до 1200 включений в час. Механическая износостойкость 20 млн. циклов.

Контакторы серии КМ-2000 предназначены для нормальных условий работы. Они выпускаются на токи до 300 А постоянного тока и до 600 А переменного тока, одно- и многополюсные, с различными главными контактами. Магнитная система шихтованная прямоходовая, общая для контакторов постоянного и переменного тока. На постоянном токе катушка двухсекционная по схеме рис. 19-3, б. Контактная система мостикового типа, гашение дуги происходит в закрытой комбинированной камере, сборка и регулировка производятся на стальных основаниях. Контакторы обладают высокой коммутационной способностью и достаточной механической и электрической износостойкостью.

Рис. 19-5. Контакторы зарубежных фирм

Контакторы зарубежных фирм. На рис. 19-5 приведен общий вид контактора серии М фирмы «Вестингауз». Серия охватывает диапазон токов от 25 до 2500 А при рабочем напряжении до 550 В. Контакторы предназначены для тяжелых условий работы, на 25 и 50 А выпускаются одно- и двухполюсными, на большие токи – однополюсными. Отключающая способность до 20 I _ном. Выброс дуги за пределы камер большой. Фирма рекламирует для токов до 300 А механическую износостойкость свыше 40 млн. циклов, коммутационную – свыше 5 млн. циклов. Конструкция моноблочная, со сборкой на скобе магнитопровода.

Дата добавления: 2014-10-15