В промышленности, коммерческом и гражданском строительстве любые задачи, связанные с запуском и остановкой двигателей, оборудованных дистанционным управлением, решают контакторы и пускатели. Эти устройства применяются там, где постоянно требуются частые пуски или же коммутация электрооборудования с большими токами нагрузки. Рассмотрим, что это за устройства и чем они между собой отличается.
Контактор - это исполнительный механизм, представляющий собой блок быстродействующих переключателей (т.е. контактных групп). Он может быть самостоятельным устройством или входить в состав другого оборудования. Контактор - коммутационный аппарат, управляемый дистанционно, который предназначен для частых коммутаций электроцепей при номинальных (нормальных) режимах функционирования. Замыкание или размыкание контактов обычно осуществляется при помощи электромагнитного привода. Отличительной особенностью контакторов, в сравнении с электромагнитными реле, выполняющими приблизительно те же функции, является то, что они разрывают электрическую цепь одновременно в нескольких местах, а электромагнитные реле разрывают цепь обычно только в одной точке.
Пускатель (магнитный) - это модифицированный контактор, имеющий дополнительное оборудование (обычно это тепловое реле, плавкие предохранители, дополнительная контактная группа либо автомат для запуска электрического двигателя).
Контакторы бывают трех видов: переменного тока, постоянного тока, иногда постоянно-переменного тока.
Устройства постоянного тока используют для включения и выключения приемников электроэнергии в электрических цепях постоянного тока в устройствах повторного автоматического включения, в приводах высоковольтных выключателей. Данное оборудование (однополюсные и двухполюсные аппараты) предназначено для работы с напряжением от 22 до 440 В и силой тока до 630 А.
Контактор постоянного тока МК 2-20Б-У3 63А
Устройства переменного тока используют для включения пусковых резисторов, нагревательных устройств, для управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, для запуска трехфазных трансформаторов, тормозных электромагнитов и др. Аппараты переменного тока разработаны для коммутации электроцепей переменного тока.
Магнитные пускатели обычно используют для дистанционного управления асинхронными трехфазными электрическими двигателями с короткозамкнутым ротором. Пускатель электромагнитный - это комбинированное электромеханическое устройство управления и распределения, предназначенное для запуска и разгона до номинальной скорости двигателя, а также для обеспечения его бесперебойной работы, защиты подключенных цепей и электродвигателя от рабочих перегрузок и отключения питания. Пускатели магнитные, оборудованные ограничителями перенапряжений, применяются в системах управления, использующих микропроцессорную технику. Пускатели работают с переменным напряжением от 24 до 660 Вольт и частотой в 50-60 Герц или с постоянным напряжением от 34 до 440 В.
Этот спор во многом напоминает аналогичный о том, что появилось раньше: курица или яйцо. Так вот тема эта, как оказалось, не только вечна, но многогранна.
Казалось бы, существуют два разных электротехнических изделия, имеющие разные названия. Но функции выполняют схожие, да и малопонятны, собственно, критерии различия контактора от пускателя. Попробуем всё же разобраться.
Немалая заслуга в том, что сейчас грань между контактором и магнитным пускателем практически незаметна, лежит, прежде всего, на производителях.
Некоторые устройства в каталогах продукции и действительно бывает сложно идентифицировать. На практике магнитный пускатель 3-ей величины нередко, также называют контактором.
Характерная сила тока для пускателя, как правило, не превышает 40 А. Иначе говоря, область выше этого значения – это уже удел контакторов. Справочная литература (особенно, фундаментальная) даёт чёткую дифференциацию таких устройств.
Магнитный пускатель – это низковольтное устройство с тремя контактами для подключения к трёхфазной сети. Электромагнитный контактор, в свою очередь, предназначен для напряжения до 650 вольт и представляет собой магнитную катушку и силовую группу контактов.
Таким образом, магнитный пускатель можно считать своеобразным усовершенствованным контактором, законченным устройством, совокупностью контактных групп и дополнительного оборудования. Как-то: тепловое реле, кнопки управления, автомат защиты.
Однако, даже если мы возьмём за основу факт наличия в конструкции пускателя теплового реле и кнопок управления, то ясности точно не добавится.
Потому как сейчас некоторыми производителями выпускаются магнитные пускатели, не укомплектованные кнопками управления и тепловыми реле. Поэтому, устанавливать какую-то четкую грань, по большому счету, не имеет особого смысла.
На практике всё определяет стоимость и назначение устройства. Потребитель выбирает товар под свои нужды и потребности. А как его назвать, пускатель, контактор (иногда, даже «автомат запуска двигателя») – это уже прерогатива производителей и отличие устройств состоит лишь в их названии.
Основные отличия между контактором и пускателем
В профессиональных кругах существует достаточно спорная тема. Вот, казалось бы, есть два одинаковых устройства, они выполняют одинаковые функции, однако называются контактор и пускатель. В чем же их отличия и есть ли оно вообще? С этим стоит разобраться.
Сама грань различия просто так не заметна и является делом производителей. Бывают случаи, когда в каталоге некоторые устройства действительно очень тяжело идентифицировать. А магнитный пускатель третьей величины вообще иногда называют контактором.
Характерная сила тока чаще не превышает 40 Ампер. Другими словами, если данный показатель выше, за дело должен браться контактор. Полное описание, а также четкую дифференциацию этих двух устройств может дать только фундаментальная справочная профильная литература.
Пускатель магнитный – это низковольтное устройство с тремя контактами и подключается к трехфазной сети. А электромагнитный контактор – это устройство, предназначенное для напряжения до 650 Вольт, и состоящее из магнитной катушки с силовыми группами контактов.
Отсюда можно сделать вывод, что пускатель – это усовершенствованный контактор, законченное устройство, с контактными группами и дополнительным оборудованием. Например, тепловое реле, автомат защиты или кнопки управления.
Но даже если взять за основу факт о том, что в его конструкции возможно наличие теплового реле и кнопок управления, все равно особой ясности добиться очень трудно.
Тем более, сейчас существуют производители, которые выпускают пускатели магнитные, которые не укомплектованы тепловым реле и кнопками управления. Вот почему установка четкой грани будет практически бессмысленна.
А вот на практике все проще. Здесь определяющим фактором является стоимость и назначение устройства. Товар выбирается под нужды и возможности потребителя. А его название, это уже удел производителей. И различия заключаются лишь в названии устройств.
Пускатели и контакторы – устройства, предназначенные для дистанционного замыкания и размыкания цепи, при подаче управляющего напряжения на магнитную катушку управления. После подачи напряжения на электромагнитную катушку, цепь замыкается, после отключения напряжения, основная цепь размыкается. Сфера использования включение, выключение электродвигателей. насосов, вентиляторов и иных потребителей электрического тока..
Чем пускатель отличается от контактора – на данный момент единого мнения по этому поводу нет. На наш взгляд основное отличие в наличии теплового реле. Если есть тепловое реле устройство относим к классу пускателей, без реле - контакторов. Так как большинство контакторов в процессе эксплуатации могут быть доукомплектованное тепловым реле, то разница небольшая. Второй вариант – назначение устройства, пускатели служат для управления электродвигателей и электропривода (насосы, вентиляторы), контакторы для управления включением и выключением прочего оборудования
Пускатели – звезда треугольник обеспечивает включение электродвигателей путем включения питания по схеме звезда, с переходом на треугольник, что уменьшает пусковые токи, и защищает электрооборудование и кабеля от больших пусковых токов. При частом включении двигателей обеспечивает экономию электроэнергии
Взводатор:
Отличия только в названии.
Нажмите, чтобы раскрыть.
Не только.
Еще назначение и конструктив.
Контактор - дистационно управляемый коммутационный аппарат, предназначенный для частых коммутаций электрических цепей при нормальных (номинальных) режимах работы. В зависимости от рода коммутируемого тока различают контакторы постоянного и переменного тока.
Источники:
Выбираем цвет стен: При выборе цвета под покраску стен, стоит всегда помнить, что светлые тона вызывают иллюзию простора в помещении.
Чтобы сыр не засох: Чтобы защитить сыр от высыхания поставьте рядом с сыром блюдце с небольшим количеством сахара. Накройте его другим блюдцем. Так сыр может долго оставаться свежим.
Как сделать деревянный обеденный столНаверное, у каждого мастера в хозяйстве найдется несколько дощечек и реек разных размеров, которые остались
Контакторы и магнитные пускатели – это устройства, являющиеся весьма важными элементами электросети. Несмотря на их основное назначение – коммутацию силовых и управленческих сетей, а также некоторую схожесть, эти приборы совершенно разные. Каждый из них имеет свои особенности и функции. Что между ними общего, а что отличается – попробуем выяснить.
Электромагнитный пускатель – это некий коммутационный прибор асинхронного двигателя. Ярким его примером, можно считать пускозащитное реле холодильного аппарата.
Пускатель предназначен для управления асинхронных двигателей, а также защиты их от перегрузки. Иногда эти устройства применяют для включения и отключения электрических установок с дистанционным управлением (например, внутреннее и внешнее освещение).
Разновидностей пускателей много, поэтому можно просто выделить основные группы из них:
Магнитный пускатель должен обязательно соответствовать двигателю, с которым он работает.
Принцип работы механизма заключается в следующем:
Магнитный контактор – это электрический дистанционный аппарат, размыкающий и замыкающий силовые цепи, посредством действия электромагнита.
Кстати, контакторы не обеспечивают защиту электрических сетей от перегрева, так как у них нет защитных элементов.
Контактор состоит из:
Особенность электромагнитных контакторов заключается в их способности разрывать цепь одновременно в нескольких местах.
В зависимости от вида тока контакторы могут быть переменными и постоянными. Последние нужны для управления приемников электросети, в устройстве высоковольтных выключателей, в автоматических механизмах повторного включения.
Контакторы, взаимодействующие с переменным током, используются в асинхронных двигателях, для работы нагревающих элементов и других электрических устройств.
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для надежной и быстрой защиты сетевых проводов от перегрузки и короткого замыкания. Кроме этого, их используют для управления редких отключений или включений.
Необходимость применения автоматов:
Поэтому используя магнитные пускатели вместе с тепловыми реле, необходимо дополнительно ставить предохранители или автоматы для защиты от замыканий.
Контакторы и электромагнитные пускатели довольно похожие друг на друга механизмы, но со своими особенностями и различиями.
Итак, в чем же разница между этим приборами:
Разобравшись в чем же отличие между этими механизмами, можно более точно подобрать прибор, исходя из заявленных потребностей.
При активной работе пускателя, на его контактах может появляться металлический нагар, окись и копоть, которые существенно будут сказываться на функционировании механизма.
Если такое произошло, контакты нужно почистить:
Но такую процедуру «чистки» нужно проводить лишь в засоренных приборах, не трогая исправные механизмы, так как такая профилактика может стирать токопроводящий слой на контактах, делая их боле тонкими и уязвимыми.
Места соприкосновения сердечника и якоря можно также почистить ветошью, предварительно смоченную в спирте.
Если при работе устройства слышен гул, на это могут быть такие причины:
Если возникли проблемы с изоляцией катушки, ремонт состоит в следующем: нужно снять слой ее обмотки и допаять, изолировав потом паечное место. Впрочем, если повреждения слишком большие – элемент проще заменить на новый.
Иногда случается разнобой при замыкании пластин. Этот момент можно исправить затяжкой хомутика, который держит основные валовые контакты.
Но если аппарат все еще неисправен, лучше обратиться за помощью к специалистам, которые проведут техническое обследование прибора, выяснят причину неполадки и постараются ее устранить. Все неисправные детали не подлежащие ремонту, будут заменены.
И пускатели представляют собой специальные электромагнитные устройства, которые широко используются в системах управления и защиты электрифицированных объектов. При помощи предложенных механизмов можно осуществлять дистанционное подключение, остановку и отключение электрических приводов различного оборудования как промышленного типа, так и некоторого бытового. Эти электромеханические узлы станут незаменимыми в тех случаях, когда требуется выполнять частые пуски электрических моторов или осуществлять подключение электрооборудования, питающегося токами высокого ампеража. Рассмотрим, что же собой представляют эти устройства, и какое между ними сходство и основные отличия.
Контактор представляет собой исполнительный электромеханический механизм, выполненный в виде блока, в котором расположены быстродействующие контактные группы. Контактор может функционировать как самостоятельное устройство или использоваться в конструкции другого оборудования или системе управления и защиты электрифицированного объекта. Контакторная система является коммутационным узлом, который поддерживает дистанционное управление и может использоваться для частых коммутаций электрических цепей, работающих в нормальных режимах эксплуатации. Для замыкания / размыкания контактов в основном применяются электромагнитные приводы, которые приводят в действие исполнительный механизм. В отличие от релейной системы, которая также может замыкать или размыкать контакты контактор производит одновременный разрыв электрической цепи сразу в нескольких местах, в то время, как реле это делает только в одном месте.
Магнитные пускатели являются также коммутационными устройствами, которые являются фактически модифицированными контакторами, поддерживающими возможность коммутации мощных нагрузок переменного и постоянного тока. Эти устройства эффективно применяются для включений/отключений силовых электроцепей. Предлагаемые коммутационные системы владеют достаточно широкой областью применения. Основное их предназначение - это пуск, реверсирование током и остановка 3-фазного электрического асинхронного привода. Кроме этого, эти устройства успешно могут применяться в системах дистанционного управления различными электрифицированными объектами. Кроме основных рабочих элементов контакторы могут доукомплектовываться различными дополнительными узлами такими, как тепловые реле, вспомогательные контактные группы, автоматы для пуска электродвигателей и пр.
Чтобы понять, в чем же отличия между этими двумя коммутационными системами сначала разберемся, в чем же они схожи между собой.
Общим между пускателем и контактором является то, что оба этих устройства применяются для коммутации электрических цепей, питающих электрооборудование. И контакторы и пускатели применяются для пуска/остановки электродвигателей переменного тока, а также для ввода или вывода ступеней сопротивления, если пуск/остановка выполняются по реостатному принципу.
И контактор, и пускатель владеет в своей конструкции дополнительными парами контактов, используемыми для цепей управления. Они могут быть нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми парами контактов.
Рассмотрим основные отличия между этими двумя коммутационными устройствами.
Контактор, в отличие от пускателя является довольно таки увесистым и крупногабаритным устройством. Например, 100-амперный контактор в сравнении с таким же пускателем в несколько раз тяжелее и имеет существенно большие размеры.
Если рассматривать конструкцию контактора, то сразу бросаются в глаза мощные силовые контакторы с дугогасительными камерами. Защитного кожуха, как такового, в контакторах нет, контактор монтируется на специальных щитах, расположенных в закрытых помещениях.
Что касается пускателя, то его силовые контакты всегда находятся под защитой пластикового корпуса. Больших камер дугогашения в пускателях нет, поэтому их не рекомендуют использовать в мощных электроцепях, где требуется частая коммутация.
Благодаря использованию пластикового корпуса в пускателе, а в некоторых случаях и металлического кожуха, эти устройства отличаются высокой степенью защищенности от воздействий внешних факторов. Поэтому такие пускатели можно устанавливать даже под открытым небом, что нельзя делать с контакторами.
Основным назначением пускателя является пуск и остановка 3-фазных электрических приводов, работающих на переменном токе. Кроме этого, эти устройства могут осуществлять коммутацию цепей для подачи питания на осветительные системы, обогревательное оборудование и прочее электрическое оборудование.
Что касается контактора, то он подходит для коммутации любых цепей постоянного и переменного тока.
Исходя из выше сказанного, следует, что пускатель является своего рода одной из модификаций контактора и может применяться для определенных целей. Контакторы, конструкция которых модифицируется постоянно, могут применяться практически в любом случае для выполнения коммутации электрических цепей. Поэтому на современном потребительском рынке контакторы практически вытеснили пускатели и успешно выполняют их функции.
Контактор - это двухпозиционный аппарат, предназначенный для частых коммутаций токов, которые не превышают токи перегрузки соответствующих электрических силовых цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора может осуществляться двигательным (электромагнитным, пневматическим или гидравлическим) приводом.
Наибольшее распространение получили электромагнитные контакторы.
Контакторы постоянного тока коммутируют цепь постоянного тока и имеют, как правило, электромагнит постоянного тока. Контакторы переменного тока коммутируют цепь переменного тока. Электромагнит этих контакторов может быть выполнен для работы либо на переменном, либо на постоянном токе.
При каждом включении и отключении происходит износ контактов, особенно заметный при большом числе включений (что характерно для современных электроприводов). Поэтому принимают меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и устранению вибраций при включении. Большая частота операций требует высокой механической стойкости электромагнитного механизма контактора. Способность аппарата работать при большом числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость.
Механическая износостойкость определяется числом включений- отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. К механической износостойкости современных контакторов предъявляются очень высокие требования. Она должна составлять (10... 20) * 10+6 операций.
Коммутационная износостойкость определяется числом включений-отключений цепи с током, после которого требуется замена износившихся контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость около (2... 3) 10+6 операций.
Наряду с высокой механической и коммутационной износостойкостью контакторы должны иметь малую массу и размеры. Зона выхлопа раскаленных газов дуги должна быть как можно меньшей, что позволяет сократить размеры всей установки в целом. Детали, наиболее быстро подвергающиеся износу, должны быть легко доступны для замены.
Основными узлами контактора являются: контактная система, дугогасящая система, электромагнитный механизм, система блокировочных контактов (блок-контактов).
При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем, производит замыкание или размыкание главной цепи. Дугогасящая система обеспечивает быстрое гашение дуги, что снижает износ контактов. Кроме главных контактов контактор имеет несколько вспомогательных слаботочных контактов (блок-контактов), используемых для согласования работы контактора с другими аппаратами или включаемых в цепь управления самого контактора.
Основными параметрами контакторов и пускателей являются: номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение, механическая износостойкость, электрическая износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения.
Контакты контакторов подвержены наиболее сильному электрическому и механическому износу из-за большого числа операций в час и тяжелых условий работы. Для уменьшения износа преимущественное распространение получили линейные перекатывающиеся контакты.
Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, равное примерно половине конечной силы нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта в целом. В этом отношении очень удачна конструкция контактора серии КПВ-600 (рис. 1). Неподвижный контакт 4 жестко прикреплен к скобе 2. Один конец дугогасительной катушки 1 присоединен к этой же скобе, второй конец вместе с выводом 16 надежно прикреплен к изоляционному пластмассовому основанию 17. Последнее крепится к прочной стальной скобе 15, которая является основанием аппарата. Подвижный контакт 6 выполнен в виде толстой пластины. Нижний конец пластины имеет возможность поворачиваться относительно точки опоры, благодаря чему пластина способна перекатываться по сухарю неподвижного контакта 4.
Вывод 13 соединяется с подвижным контактом 6 с помощью гибкого проводника (связи) 14. Контактное нажатие создается пружиной 9.
Рис. 1. Контактор постоянного тока серии КПВ-600:
1 - дугогасящая катушка; 2, 15 - скобы; 3 - пластина магнитного дутья; 4 - неподвижный контакт; 5 - дуга; 6 - подвижный контакт; 7 - опора; 8 - контакт- рог; 9, 10, 12 - пружины; 11 - обмотка; 13, 16 - выводы; 14 - гибкий проводник; 17 - основание
При износе контактов сухарь контакта 4 заменяют новым, а пластину подвижного контакта 7 поворачивают на 180° и ее неповрежденная сторона используется в дальнейшей работе.
Для уменьшения оплавления основных контактов дугой при токах более 50 А контактор имеет дугогасящий контакт-рог 8. Роль другого контакт-рога выполняет скоба 2. Под действием поля дугогасящего устройства опорные точки дуги быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом 4, и на защитный контакт-рог 8 подвижного контакта 6. Возврат якоря в начальное положение (после отключения магнита) производится пружиной 10.
Основным параметром контактора является номинальный ток, который определяет размеры контактора. Например, контактор II условной размерной группы имеет ток 100 А; III - 150 А.
Характерной особенностью контакторов серии КПВ-600 и многих других типов является электрическое соединение вывода подвижного контакта с корпусом контактора. При включенном положении контактора магнитопровод находится под напряжением. Даже при отключенном положении напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях, поэтому соприкосновение с магнитопроводом опасно для жизни.
Контакторы серии КПВ могут иметь исполнение с размыкающими главными контактами. Замыкание производится под действием пружины, а размыкание - за счет силы, развиваемой электромагнитом.
Номинальным током контактора называется ток прерывисто- продолжительного режима работы. При этом режиме работы контактор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении указанного времени аппарат должен быть несколько раз включен и отключен (для зачистки контактов от оксида меди), после чего может снова вводиться в работу. Если контактор располагается в шкафу, то номинальный ток понижается примерно на 10 % из-за ухудшающихся условий охлаждения.
При продолжительном режиме работы, когда длительность непрерывного включения превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20 %. В таком режиме из-за окисления медных контактов растет переходное сопротивление, в результате чего температура контактов и контактора в целом может превысить допустимое значение. Если контактор работает с небольшим числом включений или вообще предназначен для длительного включения, то на рабочую поверхность контактов напаивают серебряную пластину. Серебряная облицовка позволяет сохранить допустимый ток контактора, равный номинальному, и в режиме продолжительного включения. Если контактор наряду с режимом продолжительного включения используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных накладок становится нецелесообразным, так как из-за малой механической прочности серебра происходит быстрый износ контактов.
В повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения ПВ = 40 % допустимый ток, как правило, составляет примерно 120 % номинального значения. Согласно рекомендациям завода-изготовителя допустимый ток повторно-кратковременного режима для контактора серии КПВ-600 определяется по формуле
где η - число включений в час.
Если при повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (так бывает при отключении большой индуктивной нагрузки), то температура контактов может резко увеличиться за счет нагрева их дугой. В таких случаях нагрев контактов при продолжительном режиме может быть меньше, чем при повторно-кратковременном.
Как правило, контактная система контакторов постоянного тока имеет один полюс. Для реверсирования асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяют сдвоенную контактную систему. В контакторах серии КТПВ-500, имеющих электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. По сравнению со схемой, в которой применяются однополюсные контакторы, схема с двухполюсными контакторами имеет большое преимущество. При неполадках и отказе одного контактора напряжение подается только на один зажим двигателя. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора ведет к возникновению тяжелого режима двухфазного питания двигателя.
В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с магнитным дутьем.
В зависимости от способа создания магнитного поля различают системы с последовательным включением катушки магнитного дутья (катушка тока), с параллельным включением катушки (катушка напряжения) и с постоянным магнитом.
В случае применения катушки тока по ней протекает ток, проходящий в отключаемой цепи. При этом можно считать, что индукция пропорциональна отключаемому току, а сила, действующая на единицу длины дуги, пропорциональна квадрату тока. Так как наиболее важно иметь необходимую величину магнитного поля для дутья в области малых токов, система с катушкой тока, не создающая в области малых токов необходимой индукции магнитного поля, малоэффективна. Несмотря на этот недостаток, благодаря высокой надежности при гашении номинальных и больших токов система с катушкой тока получила преимущественное распространение.
В системе с параллельным включением катушка магнитного дутья подключается к независимому источнику питания. Магнитная индукция, создаваемая системой, постоянна и не зависит от отключаемого тока. Поскольку в области малых токов катушка напряжения действует более эффективно, чем катушка тока, при одной и той же длительности горения дуги требуется меньшая МДС, что дает экономию энергии. Однако катушка напряжения имеет и ряд существенных недостатков.
Во-первых, направление электродинамической силы, действующей на дугу, зависит от полярности тока. При изменении полярности тока дуга меняет направление своего движения, следовательно, контактор не может работать при перемене полярности тока.
Во-вторых, поскольку к катушке прикладывается напряжение источника питания, изоляция должна быть рассчитана на это напряжение. Катушка выполняется из тонкого провода. Близость дуги к такой катушке делает работу последней ненадежной (расплавленный металл контактов может попадать на катушку).
В-третьих, при коротких замыканиях возможно снижение напряжения на источнике, питающем катушку. В результате процесс гашения дуги будет протекать неэффективно.
В связи с указанными недостатками системы с катушкой напряжения применяются только в тех случаях, когда необходимо отключать небольшие токи - от 5 до 10 А.
Система с постоянным магнитом по существу мало отличается от системы с катушкой напряжения, но имеет следующие преимущества:
нет затрат электроэнергии на создание магнитного поля;
резко сокращается расход меди на контактор;
отсутствует подогрев контактов от катушки, как это имеет место в системах с катушкой тока;
по сравнению с системой с катушкой напряжения система с постоянным магнитом обладает высокой надежностью и хорошо работает при любых токах.
Магнитное поле, действующее на дугу, создает силу, которая перемещает дугу в дугогасящую камеру. Назначение камеры состоит в том, чтобы локализовать область, занятую раскаленными газами дуги, препятствовать перекрытию между соседними полюсами. При соприкосновении дуги со стенками камеры происходит интенсивное охлаждение дуги, что приводит к подъему ее вольт-амперной характеристики и, как следствие, к успешному гашению. В контакторах с приводом на постоянном токе преимущественное распространение получили электромагниты клапанного типа.
В целях повышения механической износостойкости в современных контакторах применяется вращение якоря на призме. Так, у контакторов серии КПВ-600 компоновка электромагнита и контактной системы (см. рис. 1), применение специальной пружины 12, прижимающей якорь к призме, позволяют повысить износостойкость узла вращения до 20 10+6 операций. По мере износа призменного узла зазор между скобой якоря и опорной призмой автоматически выбирается. В случае же применения подшипникового соединения якоря и магнитопровода при износе подшипника возникают люфты, нарушающие нормальную работу аппарата.
Для получения необходимой вибро- и ударостойкости подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения. Типичным примером хорошо уравновешенной системы является электромагнит контактора серии КПВ-600. Якорь магнита уравновешивается хвостом, на котором укрепляется подвижный контакт. Возвратная пружина 10 также действует на хвост якоря. Катушка электромагнита наматывается на тонкостенную изолированную стальную гильзу, что обеспечивает хорошую прочность и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритных размеров контактора.
При включении электромагнит преодолевает действие силы возвратной 10 и контактной 9 пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики противодействующих пружин при минимальном допустимом напряжении на катушке 0,85Uном и нагретой катушке. Включение должно происходить с постоянно нарастающей скоростью перемещения подвижного контакта. Не должно быть замедления в момент замыкания главных контактов.
Характеристика противодействующих сил, приведенных к якорю электромагнита контактора серии КПВ-600, показана на рис. 2. Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление противодействия в момент соприкосновения главных контактов, так как электромагнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.
Важным параметром механизма является коэффициент возврата Кя = UBK]1/Ucp. Для контактора постоянного тока Кв, как правило, мал (0,2... 0,3), что не позволяет использовать такой контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.
Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 1,1 Uном, так как при большем напряжении увеличивается механический износ деталей из-за усиления ударов якоря, а температура обмотки может превысить допустимое значение.
В контакторах типа КТПВ, имеющих сдвоенную контактную систему, при номинальном токе 600 А устанавливаются два параллельно работающих электромагнита, чтобы развить необходимую силу.
В целях уменьшения МДС обмотки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря делают небольшим (8... 10 мм). В связи с тем что для надежного гашения дуги при малых токах требуется раствор контактов 17... 20 мм, расстояние от точки касания подвижного контакта до оси вращения подвижной системы выбирают в 1,5 - 2 раза большим, чем расстояние от оси полюса до оси вращения.
Рис. 2. Противодействующая характеристика для контактора серии КПВ-600:
Ρ - сила тяжести; FB п - сила возвратной пружины; FK tl - сила контактной пружины; φ - угол поворота якоря
Собственное время включения представляет собой сумму времени нарастания потока до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть собственного времени тратится на нарастание потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время составляет 0,14 с, а у контакторов на 630 А оно увеличивается до 0,37 с.
Собственное время отключения - это время с момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до значения потока отпускания. Временем движения, т.е. временем от момента начала движения якоря до момента размыкания контактов, можно пренебречь. Переходный процесс в обмотке мало сказывается на спаде потока, так как цепь обмотки быстро разрывается отключающим аппаратом. Указанный процесс в основном определяется токами, циркулирующими в массивных элементах магнитной цепи (преимущественно токами в цилиндрическом сердечнике, на котором сидит катушка). Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти токи создают наибольшее замедление в спадании потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время отключения составляет 0,07 с, а у контакторов на 630 А - 0,23 с.
В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм указанных контакторов допускает регулировку напряжений срабатывания и отпускания за счет изменения сил затяжки возвратной и специальной отрывной пружин. Контакторы серии КМВ должны работать при существенном снижении напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может понижаться до 0,65Uном. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, вызывающий ее повышенный нагрев. В связи с этим обмотка может включаться на номинальное напряжение только кратковременно (время включения не должно превышать 15 с).
Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 630 А. Число главных контактов колеблется от одного до пяти. Это отражается на конструкции всего аппарата в целом. Наиболее широко распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия и момента, необходимых для включения аппарата.
На рис. 3, а представлен разрез контактора серии КТ-6000 по магнитной системе, а на рис. 3, б - по контактной и дугогасящей системам одного полюса. Подвижный контакт 4 с пружиной 5 укреплен на изоляционном рычаге 6, связанном с валом контактора. Вследствие более легкого гашения дуги переменного тока раствор контактов может быть небольшим. Уменьшение раствора дает возможность приблизить контакт к оси вращения.
Рис. 3. Контактор переменного тока серии КТ-6000:
а - разрез по магнитной системе; б - разрез по контактной и дугогасящей системам: 1 - якорь; 2 - рейка; 3 - обмотка дугогашения; 4 - подвижный контакт;
5 - пружина; 6 - рычаг
Уменьшение расстояния от точки касания контактов до оси вращения позволяет снизить силу электромагнита, необходимую для включения контактора, что, в свою очередь, дает возможность уменьшить габаритные размеры и потребляемую контактором мощность.
Подвижный контакт 4 и якорь 1 электромагнита связаны между собой через вал контактора. В отличие от контакторов постоянного тока подвижный контакт в контакторе серии КТ-6000 не имеет перекатывания. Отключение аппарата происходит под действием пружин и сил тяжести подвижных частей.
Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми. Контактная пружина 5, как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительную затяжку, сила которой составляет примерно половину силы конечного нажатия.
Магнитная и контактная системы контактора серии КТ-6000 укреплены на изоляционной рейке 2, что позволяет использовать контактор в комплексных станциях управления реечной конструкции.
Широкое распространение получила мостиковая контактная система с двумя разрывами на каждый полюс. Такая конструкция распространена в пускателях. Ее большим преимуществом является быстрое гашение дуги, отсутствие гибкой связи.
В контакторах переменного тока применяются как прямоходовая контактная система, так и с вращением якоря. В первом случае якорь
движется поступательно. Подвижные контакты связаны с якорем и совершают тот же путь, что и он. При передаче усилия контактных пружин якорю из-за отсутствия рычажной системы нет выигрыша в силе. Электромагнит должен развивать большее усилие, чем сумма сил контактных пружин и силы тяжести якоря (в контакторах с вертикальной установкой).
В большинстве контакторов, выполненных по прямоходовой схеме, наблюдается медленное нарастание силы контактного нажатия, из-за чего имеет место длительная вибрация контактов. В результате происходит сильный износ контактов при включении. Поэтому такая конструкция применяется только при небольших номинальных токах.
Более совершенным является контактор, который имеет мостиковую систему с рычажной передачей усилий от контактов к якорю электромагнита.
Если контактор имеет один разрыв на полюс и не снабжен никаким дугогасящим устройством, то в случае активной нагрузки (cosφ = = 1) гашение дуги происходит при растворе контактов примерно 0,5 мм для любого тока и напряжения до 500 В. В случае индуктивной нагрузки (cosφ = 0,2 ...0,5) гашение с таким же раствором контактов имеет место при напряжении до 220 В, поскольку оно происходит за счет мгновенного восстановления электрической прочности в околокатодной области.
При напряжении источника питания, не превышающем 220 В, для гашения дуги необходим всего один разрыв на полюс. Никаких дугогасящих устройств не требуется.
Если в цепи полюса аппарата создаются два разрыва, например путем применения мостикового контакта, то дуга надежно гасится за счет околоэлектродной электрической прочности при напряжении сети 380 В. Поэтому в настоящее время широко применяются контакторы с двукратным разрывом цепи в одном полюсе. При индуктивной нагрузке и напряжении источника 380 В значение восстановившегося напряжения становится больше околокатодной прочности. Гашение дуги в этом случае зависит от процессов в столбе дуги и нагрева электродов током.
Для эффективного гашения дуги, уменьшения износа контактов могут быть использованы следующие системы магнитного дутья:
катушка тока и дугогасящая камера с продольной или лабиринтной щелью;
дугогасящая камера с деионной решеткой из стальных пластин.
В системе магнитного дутья с катушкой тока сила, действующая
на дугу, пропорциональна квадрату тока. Поэтому и при переменном токе на дугу действует сила, неизменная по направлению. Она пульсирует с двойной частотой (как и электродинамическая сила, действующая на проводник). Средняя сила получается такой же, как и при постоянном токе, если тот равен действующему значению переменного тока. Указанные соотношения справедливы, когда потери в магнитной системе катушки дутья отсутствуют и поток по фазе совпадает с током. Несмотря на эффективность данного устройства, в настоящее время оно применяется только в контакторах, работающих в тяжелом режиме (число включений в час более 600). Недостатками этого метода гашения являются: увеличение потерь в контакторе из-за потерь в стали магнитной системы дугогашения, что ведет к повышению температуры контактов, расположенных вблизи дугогасящего устройства, а также возможность возникновения больших перенапряжений из-за принудительного обрыва тока (до естественного нуля).
Применение для гашения дуги катушки напряжения на переменном токе исключается из-за того, что сила, действующая на дугу, меняет свой знак, так как поток, создаваемый магнитной системой дугогашения, сдвинут по фазе относительно отключаемого тока. Если ток и поток имеют разные знаки, то сила отрицательна.
Довольно широкое распространение получила дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин. Идея использования околоэлектродного падения напряжения для гашения дуги принадлежит русскому ученому М. О.Доливо-Добровольскому. Принципиальная схема дугогасительного устройства дана на рис. 4, а. Дуга 1, возникающая после расхождения контактов, втягивается в клиновидный паз параллельно расположенных стальных пластин 2. В верхней части дуга пересекается пластинами и разбивается на ряд коротких дуг 3. При вхождении дуги в решетку возникают силы, тормозящие движение дуги. Для уменьшения этих сил пластины выполнены так, что дуга, смещенная относительно середины решетки, сначала пересекает пластины с нечетными номерами, а потом
Рис. 4. Схема и график, поясняющие процесс гашения дуги в деионной решетке:
а - схема дугогасящего устройства; б - график изменения тока и напряжения дуги от времени; 1 - дуга; 2 - стальные пластины; 3 - короткие дуги; 4 - подвижный контакт
уже с четными. После того как дуга втягивается в решетку и разбивается на ряд коротких дуг, в цепи возникает дополнительное падение напряжения А на каждой паре электродов, составляющее 20... 30 В. Из-за наличия этого падения напряжения ток в цепи проходит через нуль (сплошная кривая на рис. 4, б) раньше наступления его естественного нулевого значения (штриховая кривая). При этом уменьшается восстанавливающееся напряжение промышленной частоты, а следовательно, и пик Umax этого напряжения.
Гашение дуги происходит в том случае, если Сп > Umax, где С - околокатодная электрическая прочность. При надлежащем выборе числа пластин п гашение дуги происходит при первом прохождении тока через нуль. При малых токах околокатодная прочность составляет примерно 300 В, при больших - падает до 70 В.
Для того чтобы пластины решетки не подвергались коррозии, их покрывают тонким слоем меди или цинка. Несмотря на быстрое гашение дуги при частых включениях и отключениях происходит нагрев пластин до очень высокой температуры, возможно даже их прогорание. В связи с этим число включении и отключении в час у контакторов с деионной решеткой не превышает 600.
В контакторах пускателей серии ПА применяется двукратный разрыв на каждый полюс. Для того чтобы уменьшить оплавление контактов, они охвачены стальной скобой. При образовании дуги на нее действуют электродинамические силы, возникающие из-за взаимодействия дуги с током в подводящих проводниках и арматуре контактов. Как и в деионной решетке, для гашения дуги используется околокатодная электрическая прочность, возникающая после прохода тока через нуль. Два разрыва и магнитное дутье за счет стальной скобы и поля подводящих проводников обеспечивают надежную работу контактора при напряжении до 500 В. Контактор, рассчитанный на номинальный ток 60 А, отключает десятикратный ток короткого замыкания при напряжении 450 В и cos φ = 0,3.
Для привода контактов широко используются электромагниты с Ш-образным или П-образным сердечником. Магнитопровод такого электромагнита состоит из двух одинаковых частей, одна из которых укреплена неподвижно, а другая связана через рычаги с контактной системой. В первых конструкциях электромагнитов для устранения залипания якоря между средними полюсами Ш-образной системы делался зазор. При включении удар приходился на крайние полюсы, что приводило к их заметному расклепыванию. В случае перекоса якоря на рычаге возникала опасность разрушения поверхности полюса сердечника острыми кромками якоря. В современных контакторах для устранения залипания в цепь введена немагнитная прокладка. Во включенном положении все три зазора равны нулю. Это уменьшает износ полюсов, так как удар приходится на все три полюса.
Для устранения вибрации якоря во включенном положении на полюса магнитной системы устанавливают короткозамкнутые витки. Поскольку действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре, для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электромагнита достигнуты в контакторе типа ПА. В нем благодаря эластичному креплению сердечника возможна самоустановка якоря относительно сердечника, при которой воздушный зазор получается минимальным.
Как известно, из-за изменения индуктивного сопротивления катушки ток в ней при притянутом состоянии якоря значительно меньше, чем при отпущенном. В среднем можно считать, что пусковой ток равен 10-кратному току при притянутом состоянии. Для больших контакторов он может достигать 15-кратного значения тока при притянутом состоянии якоря. В связи с большим пусковым током ни в коем случае нельзя подавать напряжение на катушку, если якорь, находящийся в отпущенном состоянии, по каким-либо причинам не может из него выйти (чем-то удерживается). Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 включений в час при ПВ = 40 %.
Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах устанавливают специальную катушку, которая работает совместно с форсировочным резистором. Последний шунтируется размыкающими блок-контактами контактора или более мощными контактами другого аппарата.
При уменьшении зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем у электромагнита постоянного тока. Благодаря этому она более приближена к противодействующей характеристике. В результате напряжение срабатывания близко к напряжению отпускания.
Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне питающего напряжения от 0,85 Uном до 1,1 Uном. Поскольку катушка контактора получает питание через замыкающие блок- контакты, то включение контактора не происходит самостоятельно после подъема напряжения до номинального значения. Срабатывание электромагнита переменного тока происходит значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03... 0,05 с, а время отпускания - 0,02 с. Как и в контакторах постоянного тока, блок-контакты контакторов переменного тока приводятся в действием тем же электромагнитом, что и главные контакты.
Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей.
Как правило, пускатель помимо контактора содержит тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и «потери фазы». Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности.
Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6 - 7-кратного значения номинального тока. Даже незначительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. Это выдвигает на первый план вопросы устранения вибрации контактов и снижения их износа. Для уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части делают как можно легче, снижают их скорость, увеличивают силу нажатия. Указанные мероприятия позволили, например, создать пускатель типа ПА с электрической износостойкостью до 2-Ю6 операций.
Исследования показали, что при токах до 100 А целесообразно применять серебряные накладки на контактах. При токах выше 100 А хорошие результаты дает композиция серебра и оксида кадмия.
При отключении восстанавливающееся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. Оно составляет всего 15... 20 % С/ном, т. е. имеют место облегченные условия отключения.
Нередки случаи, когда электродвигатель отключается от сети сразу же после пуска. Пускателю приходится тогда отключать ток, равный семикратному номинальному току при очень низком коэффициенте мощности (cos
Если необходимо повысить срок службы пускателя, то целесообразно выбирать его с запасом по мощности. При уменьшении мощности двигателя возрастает и допустимое число включений в час. Дело в том, что двигатель меньшей мощности быстрее достигает номинальной частоты вращения. Поэтому при отключении пускатель разрывает установившийся номинальный ток двигателя, что облегчает работу пускателя.
С учетом широкого распространения пускателей большое значение приобретает снижение потребляемой ими мощности. У пускателя примерно 60 % мощности расходуется в электромагните, а остальные 40 % - в тепловых реле. Для снижения потерь в электромагните применяется холоднокатаная сталь.
Схема магнитного пускателя типа ПА приведена на рис. 5. Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 12 и подвижными 8 контактами размещена в дугогасящей камере 6. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 9. Подвижные контакты 8 соединены с траверсой 10, которая может поворачиваться относительно точки О. 
Рис. 5. Магнитный пускатель типа ПА:
1 - основание; 2, 7,9 - пружины; 3 - магнитопровод; 4 - обмотка; 5 - якорь; 6 - дугогасящая камера; 8, 12 - контакты; 10 - траверса; 11 - защитное реле
На противоположном конце траверсы 10 укреплен якорь 5, который притягивается электромагнитом, состоящим из магнитопровода 3 и обмотки 4. Под магнитопроводом имеется пружина сжатия 2, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое защитное реле 11. При токах перегрузки тепловое реле срабатывает и своими контактами (на рис. 5 не показаны) разрывает цепь питания обмотки 4. Траверса 10 под действием возвратной пружины 7 отходит вправо, контакты 8 и 12 размыкаются, и происходит отключение главной цепи.
Магнитные пускатели и контакторы - это электромагнитные изделия, которые являются важными элементами электрической сети. Каждый из них обладает специфическими функциями и особенностями.
Контактор представляет собой электрический аппарат, который используется для размыканий и замыканий силовых цепей. Описанные процессы приводятся в действие при помощи электромагнитных сил. В настоящее время существует множество различных вариантов исполнения данного аппарата, что позволило создать четкую классификацию. В зависимости от рода тока, протекающего в цепи, куда устанавливается контактор, различают устройства постоянного и переменного тока. При этом первые могут быть как одно-, так и двухполюсными, а вторые в настоящее время представлены в трех- или четырехполюсном исполнении. Контактор управляется дистанционно и имеет следующий принцип работы: на катушку поступает напряжение, из-за действия электромагнитных сил якорь притягивается к сердечнику, вследствие чего контактная группа приходит в движение. Происходит разрыв или коммутация цепи.
В свою очередь, является малогабаритным контактором специального исполнения, который наиболее часто применяется для запуска и остановки с короткозамкнутым ротором, а также их реверсирования. Кроме того, данный электрический аппарат может быть дополнительно оснащен которое будет защищать цепь от перегрузок. Принцип работы магнитного пускателя заключается в следующем: при поступлении на катушку переменного тока создается магнитный разряд, который замыкается через подвижный и неподвижный сердечники, а также воздушный зазор между ними. Когда это происходит, то названные ранее металлические элементы притягиваются друг к другу и замыкают как силовые, так и вспомогательные контакты.
Контакторы и магнитные пускатели - похожие приборы, однако у каждого из них есть характерные особенности и отличия.
Первое - визуальное. Корпус контактора имеет гораздо большие габариты, а также значительный вес. Магнитный пускатель, в свою очередь, достаточно небольшой аппарат, который легко поместится на ладони.
Второе отличие - конструктивное. Контакторы и магнитные пускатели имеют силовые контакты. Однако первые не имеют корпуса, а лишь дугогасительные камеры, которые закрывают силовые контакты. Следовательно, они больше подвержены разрушительному воздействию окружающей среды. Устанавливать контактор рекомендуется в специальных помещениях, которые могут защитить этот важный элемент электрической сети не только от но и от посторонних лиц. Магнитный пускатель, напротив, укрыт пластиковым корпусом, но не имеет громоздкой дугогасительной камеры.
Третье отличие, которым характеризуются контакторы и магнитные пускатели, заключается в назначении данных электрических аппаратов. Как уже говорилось ранее, пускатели предназначены для работы двигателей и другого оборудования, в то время как контакторы осуществляют коммутации силовых цепей.
Из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод: контакторы и - это важные аппараты, которые не только упрощают нашу жизнь, но делают ее безопасной и комфортной.
