Особенности эксплуатации магнитного пускателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

43

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

2. КОНСТРУКЦИЯ МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

3. ВЫБОР МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

4. УХОД ЗА МАГНИТНЫМИ ПУСКАТЕЛЯМИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



Введение

Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель)-- это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.

В промышленности и мелкомоторном секторе, гражданском и коммерческом строительстве, задачи связанные с пуском и остановкой электродвигателей, а также с дистанционным управлением электрическими цепями возложены на контакторы и магнитные пускатели. Данные устройства применяются там, где необходимы частые пуски либо коммутация электрических устройств с большими токами нагрузки.

На сегодняшний день существует огромный выбор контакторов и пускателей всех типов для всех возможных видов электроустановок.

Целью данной работы являются:

- Описать некоторые виды магнитных пускателей

- Рассмотреть общее устройство магнитного пускателя

- Отразить общие принципы ухода за пускателями



1. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

Магнитный пускатель--аппарат комплектный; его основными частями являются контактор и тепловые реле (в некоторых исполнениях пускатели поставляются без реле).

Контактор представляет собой трехфазный электромагнитный аппарат. На рис. 1 для примера показан контактор пускателя типа П-112. Контактор имеет следующие основные части: неподвижный магнитопровод 1 с катушкой 2 и короткозамкнутыми витками И, необходимыми для устранения вибрации притянутого подвижного магнитопровода; подвижной магнитопровод -- якорь 3, связанный через траверсу 4 с подвижными контактами 5; неподвижные контакты 6, которые размещены в отдельных для каждой фазы ячейках изоляционной камеры 7 и соединены с зажимами 8, служащими для .подключения внешних токоподводящих проводов; блок-контакты, включаемые в маломощные цепи управления; основание 9, на котором монтируются все узлы контактора.

Перечисленные основные части имеются у всех контакторов, хотя конструктивно они могут отличаться от показанных на рис. 1. В частности, движение якоря может быть прямоходовым (как у контактора на рис. 1) или поворотным, когда якорь при движении поворачивается вокруг оси. Кром того, связь между якорем и подвижными контактами в ряде конструкций бывает весьма сложной и осуществляется через рычаги и шарниры.

Когда на катушку контактора подается соответствующее напряжение, якорь притягивается к неподвижному сердечнику и контакты, замыкаясь, подсоединяют обмотку электродвигателя к сети. Отключение катушки ведет к размыканию контактов под воздействием возвратной пружины и прекращению электропитания обмоток двигателя. Одновременно с главными контактами контактора меняют свое коммутационное положение и его блок-контакты.

Таким образом, при замыканиях и размыканиях цепи электропитания катушки контактора, осуществляемых при помощи кнопок, которые обычно размещаются на некотором расстоянии от пускателя (иногда кнопки встраиваются в пускатель), призводятся пуск, остановка и изменение направления вращения (в случае реверсивного пускателя) электродвигателя.

Следует отметить, что в комплектных устройствах автоматики (панелях, магнитных станциях и др.) замыкание и размыкание цепей катушек контакторов производятся при помощи контактов электромагнитных реле или бесконтактных выходных элементов.

Тепловое реле представляет собой аппарат, срабатывающий под воздействием тепла. Срабатывание реле (размыкание или замыкание его контактов) происходит в результате изменения положения специального элемента, с которым связаны подвижные контакты реле. Обычно указанный элемент изготавливается из биметалла, представляющего собой жесткое соединение (при помощи сварки и в дальнейшем прокатки) двух металлов с различными температурными коэффициентами линейного расширения.

При нагреве такого элемента каждый из двух металлов будет удлиняться на определенную величину, пропорциональную температуре я коэффициенту линейного расширения. Так как эти коэффициенты .неодинаковы, а металлы жестко связаны друг с другом, биметаллический элемент будет изгибаться в сторону металла 2, имеющего меньший коэффициент линейного расширения (рис. 2). В качестве металла с низким коэффициентом линейного расширения (термопассивного) обычно используются железо-никелевые сплавы (36-40%- никеля). Вторым металлом (термоактивным) могут быть медь, сталь, латунь и др.

В тепловых реле, устанавливаемых в магнитные пускатели, нагревание биметаллического элемента происходит в результате прохождения электрического тока обмотки электродвигателя или по биметаллическому элементу (реле с непосредственным нагревом), или по расположенному рядом с элементом нихромовому нагревателю (реле с косвенным нагревом), или по тому и другому (реле со смешанным нагревом).



При увеличении тока нагрев элемента усиливается и когда ток возрастет выше допустимого значения, температура элемента становится такой (причем тем быстрее, чем больше ток), что усилие, которое препятствует изгибу биметалла (это усилие создается или за счет трения -- у реле с защелкой, или специальной пружиной-- у реле с «прыгающим» контактом), оказывается недостаточным. Биметаллический элемент изгибается, и его движение передается, как отмечалось, подвижным контактам реле, вызывая их размыкание. Так как контакты реле включены в цепи катушки контактора, то их размыкание вызывает отключение контактора и прекращение электропитания обмоток двигателя.

На рис. 3 показана для (примера схема конструкции одной фазы теплового двухфазного реле типа РТ. Здесь ток проходит через нагреватель /. а биметаллическая пластина 2 упирается в винт 3 защелки 4, препятствующей повороту рычага 5 под действием пружины 6. С рычагом связан подвижной контакт 7. Размыкание контактов происходит тогда, когда изгиб биметаллической пластины выводит защелку из зацепления с рычагом. После остывания биметаллической пластины нажимом на кнопку 8 возвращают рычаг и защелку в нормально зацепленное положение.

На рис. 4 показана электрическая схема, включения нереверсивного магнитного пускателя серии П. Здесь: JIu JI2, Л_г -- линии электропитания (три фазы); С_и С₂, С₃--зажимы обмоток электродвигателя; ЛК-- главные контакты контактора; БК -- блок-контакты контактора;

/( -- катушка контактора; 1РТ и 2РТ -- нагревательные элементы тепловых реле; 1РТ° и 2РТ° -- контакты тепловых реле. На схеме показаны также кнопки «пуск» и «стоп», служащие для включения и отключения катушки контактора.

На рис. 5 приведена электрическая схема включения реверсивного магнитного пускателя серии П, при помощи которого наряду с пуском, остановкой и защитой электродвигателя осуществляется изменение направления его вращения (реверс). Для этой цели в пускателе устанавливают два контактора, один из которых служит для подключения обмоток электродвигателя к линиям электропитания по схеме, обеспечивающей его вращение ц направлении «вперед», а другой -- в направлении «назад». Соответственно элементы контакторов изображены на рис. 5 с индексами «в» и «н».

Следует отметить, что в реверсивных магнитных пускателях обязательно имеется блокирующее устройство, которое запирает в отключенном положении подвижную систему одного из контакторов, когда включен другой контактор. Тем самым не допускается замыкание контактов каждого из контакторов до того, пока разомкнутся контакты другого контактора, даже если по ошибке одновременно будут нажаты кнопки «вперед» и «назад». При отсутствии блокировки в этом случае произошла бы серьезная авария из-за короткого замыкания между фазами.

Иногда механическая блокировка реверсивных магнитных пускателей дополняется электрической блокировкой. С этой целью нормально замкнутые блок-кон- такты (контакты, замкнутые при разомкнутой магнитной системе аппарата) одного контактора включаются в цепь катушки другого контактора и наоборот. Таким образом, при включении контактора, обеспечивающего данное направление вращения электродвигателя, его нормально замкнутые блок-контакты размыкаются и цепь катушки другого контактора остается разомкнутой даже при включении пусковой кнопки.

Рассмотренные выше схемы магнитных пускателей предусматривают включение тепловых реле в цепи питания двух фаз обмотки электродвигателя.

Обычно в этом случае имеются два однофазных реле, которые размещаются в пределах габаритов контактора непосредственно на его основании. Реле может выполняться также двухфазным или трехфазным; в этом случае оно размещается в пускателе за пределами габаритов контактора.

Исполнение пускателей, не имеющих оболочки, называется открытым. В тех случаях, когда элементы пускателей размещены в оболочках, различают защищенные и пылеводозащищенного исполнения. У пылеводозащищенного пускателя тщательно уплотнены места сочленения кожуха с крышкой, а также патрубки, служащие для ввода проводов. Такие пускатели используются в условиях повышенной влажности, например, при наружной установке и повышенной запыленности, например, на цементных заводах.

Пускатели, предназначенные для эксплуатации в угольных шахтах, имеют специальные взрывобезопасные оболочки.

На рис. 6--9 показаны нереверсивные пускатели серии П соответственно открытого, защищенного и пыле- водозащищенного исполнений, а также реверсивный взрывобезопасный пускатель (в разрезе) серии ПМВР.

Как отмечалось, от технических характеристик магнитного пускателя в существенной степени зависит успешная работа всего электропривода, так как неправильная работа или выход из строя пускателя могут привести к остановке и даже аварии приводного электродвигателя.

Основными характеристиками магнитного пускателя, определяющими его успешную эксплуатацию, являются:

1) износоустойчивость;

2) коммутационная способность;

3) четкость срабатывания;

4) своевременность отключения при ненормальном повышении тока в цепях обмоток электродвигателя;

5) минимальное потребление мощности.

Первые три характеристики относятся к контактору, четвертая-- к защитным тепловым реле, а пятая -- к тому и другому.

Износоустойчивость контактора магнитного пускателя определяется: а) механической стойкостью его деталей и узлов (механическая износоустойчивость) и б) стойкостью его контактов против износа, вызываемого' электрической дугой (электрическая износоустой¹ чивость), которая возникает на контактах при замыкании и размыкании ими цепи электропитания обмоток двигателя.

Механическая износоустойчивость является важной характеристикой для любого электрического аппарата, но особенно большое значение она имеет для контакторов магнитных пускателей. Это связано с тем, что контакторы работают в весьма напряженном режиме, когда частота их включений -- отключений может достигать сотен, а иногда и тысяч операций в час. От того, сколько операций включения -- отключения (без тока) выдерживают детали и узлы контактора без поломки или недопустимого износа, зависит продолжительность эксплуатационного срока службы контактора, так как в запасные части, поставляемые с контактором, обычно даются лишь сменные детали -- контактные мосты, катушки и др. Ремонт и замена других частей контактора в условиях эксплуатации практически исключены. Контактор переменного тока считается хорошим, если он допускает не менее 10 млн. включений-- отключений (без тока). Следует отметить, что требования ГОСТ 2491-44 на магнитные пускатели в этом отношении явно устарели, так как эксплуатацию не могут удовлетворять контакторы магнитных пускателей, допускающие согласно ГОСТ лишь 1 млн. операций включения -- отключения (без тока). В самом деле, если контактор пускателя с механической износоустойчивостью 10 млн. включений -- отключений, работающий в средненапряженном режиме при 300 включениях -- отключениях в час ежедневно 16 ч_у может эксплуатироваться на протяжении 5 лет, то контактор, удовлетворяющий требованиям ГОСТ, может выйти из строя уже после 6 мес. эксплуатации.

Повышение механическей износоустойчивости контакторов переменного тока до 10 млн. включений -- отключений представляет собой весьма сложную задачу. Это связано с тем, что при значительном числе срабатываний механический износ частей контакторов, подвергающихся во время срабатывания ударам (магнитные системы, контакты и др.). существенно зависит от усталости материала, из которого эти части изготовлены. Явление же усталости материала может быть должным образом оценено лишь по результатам длительных испытаний многих образцов контакторов. магнитный пускатель

Как следует из анализа результатов длительных испытаний на механический износ значительного количества образцов отечественных и зарубежных контакторов переменного тока, наиболее механически напрядены и подвержены износу следующие узлы и детали.

Магнитная система. При ударах якоря о сердечник наблюдаются сильный износ поверхности сердечников системы, распущение пакета стали, разрыв заклепок, стягивающих пакеты, поломка пакетов, и т. д.

Узлы с трением. Узлы контакторов, в которых во время движения подвижных частей при включении и отключении имеет место трение между металлическими поверхностями, изнашиваются очень быстро.

В дальнейшем, при рассмотрении конструкций некоторых контакторов отечественных серий, будет показано, за счет каких конструктивных решений обеспечивается необходимая износоустойчивость указанных выше узлов и деталей.

Электрическая износоустойчивость контактора определяется числом произведенных им операций включения -- отключения цепи с током, после которого допускается замена износившихся контактов (обычно контактных мостов) запасными.

В зависимости от тока и напряжения цепи электрическая износоустойчивость контактора будет различной. Принято нормировать электрическую износоустойчивость применительно к режиму работы, являющемуся наиболее характерным для контактора. Таким режимом для контакторов магнитных пускателей переменного тока является режим работы с часто повторяющимися циклами подключения к сети обмоток неподвижного электродвигателя (пуск) и отключения их, когда двигатель достигает номинальной скорости вращения (остановка).

Как известно, при подключении обмоток неподвижного асинхронного двигателя к сети с номинальным напряжением ток в обмотках в первый момент достигает величины, в 6--7 раз большей номинальной. По мере возрастания скорости вращения двигателя величина тока уменьшается, и при номинальной скорости она достигает номинального значения. В момент отключения вращающегося двигателя от сети напряжение на контактах контактора ввиду наличия противо-э. д. с. равно 15--20% номинального значения.

Таким образом, характерным режимом работы контактора магнитного пускателя являются включение тока, равного (6-S-7) /_н при напряжении U_H, и отключение тока /_н при напряжении (0,15 -=-0,2) U_n (здесь /_н и U_a -- номинальные ток и напряжение электродвигателя). К современным контакторам переменного тока, используемым в магнитных пускателях, предъявляют требование, чтобы их электрическая износоустойчивость в указанном выше режиме была не менее 2--3 млн. операций включения -- отключения.

Значительную долю электрического износа контактов контакторов пускателей переменного тока составляет износ от электрической дуги, возникающей в момент их замыкания при включении электродвигателя. При этом, как отмечалось, через контакты проходит ток, значительно больший номинального. Износ же контактов от действия электрической дуги пропорционален величине тока во второй степени. Как показали испытания контакторов магнитных пускателей переменного тока типа П-222, износ контактов контактора, Включавшего неподвижный электродвигатель, был в 3--4 раза больше износа контактов контактора, отключавшего тот же электродвигатель по достижении им номинальной скорости вращения.

Износ контактов от дуги включения тем значительнее, чем больше продолжительность подпрыгивания контактов при замыкании.

Подпрыгивание контактов при замыкании происходит под действием сил упругости; его продолжительность тем больше, чем тяжелее подвижные контакты, больше их скорость в момент замыкания и меньше величина контактного нажатия.

Ниже будет показано, как обеспечиваются значительное снижение времени подпрыгивания контактов и высокая электрическая износоустойчивость в современных конструкциях контакторов магнитных пускателей переменного тока.

Износ контактов от электрической дуги, возникающей при отключении контактором номинального тока(его величина, соответствующая наибольшей мощности управляемых пускателями электродвигателей, обычно не превышает 150 а при 380 в), зависит от того, обеспечен ли в контакторе быстрый перевод дуги с поверхности контактов на арматуру (концы контактных мостов, специальные рога). При этом следует отметить, что дуга, возникающая при отключении переменного тока величиной до 200--300 а, 380 е мостиковым контактом, гаснет в момент прохождения переменного тока через нуль и, следовательно, для ее гашения обычно не требуется каких-либо специальных средств (при наличии достаточного объема камеры, где расположены контакты).

Износоустойчивость контактов зависит также от материала, из которого они выполнены. Чаще всего для контактных накладок контакторов магнитных пускателей переменного тока используются серебро и полученная прессовкой и спеканием металлокерамическая композиция серебра с окисью кадмия (марка ОК-15) или никелем (марка СН-40). Испытания показали, что при коммутировании сравнительно малых токов (до 100 а) контакты из чистого серебра изнашиваются меньше, чем контакты из металлокерамической композиции. При больших токах металлокерамические контакты работают лучше серебряных.

Коммутационная способность контактора определяется наибольшей величиной тока, которую должен заданное число раз включить и отключить контактор при номинальном напряжении. К контакторам магнитных пускателей переменного тока обычно предъявляется требование допускать 50 включений -- отключений тока, равного 7/_ш при напряжении U_H и cos ф =0,3. После этого контактор должен быть пригоден к дальнейшей эксплуатации. Такая коммутационная способность установлена, исходя из аварийной возможности отключения контактором тока заторможенного асинхронного электродвигателя, для управления которым предназначен контактор.

Коммутационная способность контактора зависит от конструкции его дугогасительной и контактной систем. Как было отмечено выше, дугогасительные средства не требуются при отключении номинального тока контактором, имеющим мостиковые контакты, которые создают Двукратный разрыв цепи тока. Однако дуга, возникающая при отключении больших токов (более 300 а при 380 в), может восстановиться и длительно гореть на контактах после прохождения тока через нуль и для ее гашения необходимо применять специальные меры. К ним относятся: выбор соответствующих размеров и конфигурации дугогасительных камер, изолирующих друг от друга контактные группы отдельных фаз; помещение в зону действия дуги стальных пластин, способствующих быстрому сходу дуги с контактов и ее охлаждению; создание ,при помощи включенной в цепь главного тока катушки поперечного магнитного поля в зоне контактов, которое «сдувает» дугу с контактов, и др.

Четкость срабатывания магнитного пускателя зависит от того, насколько правильно согласованы электромагнитные тяговые характеристики и характеристики противодействующих усилий контактора. Контактор считается работающим четко, если его подвижная система, начав при данном значении напряжения на катушке электромагнита двигаться на включение или отключение, движется до конца и не застревает в промежуточных положениях.

На рис. 10 показаны типичные для контакторов переменного тока характеристики электромагнитного тягового и противодействующего усилий.

Характеристика противодействующих усилий / может быть разделена на два участка. На участке а, б, в противодействующее усилие создается лишь возвратной пружиной контактора, на участке в, г, д -- возвратной и контактными пружинами (после того, как контакты замкнулись и при дальнейшем движении якоря выбирается провал контактов). Если электромагнитная система контактора будет иметь тяговые электромагнитные характеристики 3 при замыкании и 4 при размыкании, то контактор четко работать не сможет. Начав двигаться на включение, подвижная система контактора застрянет в момент замыкания контактов, так как тяговое усилие здесь равно противодействующему (характеристики 3 и 1 пересекаются) и провал контактов не будет выбран. Точно так же при движении на отключение подвижная система застрянет, как только будет пройден провал контактов, и тяговое усилие, определяемое характеристикой 4, окажется равным противодействующему.

Для четкой работы контактора необходимо, чтобы характеристики его тяговых и противодействующих усилий не пересекались, т. е. чтобы при включении тяговое усилие было больше противодействущего на всем ходе подвижной системы, а при отключении, наоборот, больше должно быть противодействующее усилие. Возвращаясь к рис. 10, следует отметить, что четко будет работать контактор с электромагнитной системой, имеющей характеристики тяговых усилий 2 при включении и 5 при отключении.

Недопустимость застревания подвижной системы контактора в момент замыкания контактов связана с тем, что при этом из-за отсутствия нажатия на контактах (тяговое и противодействующее усилия равны) они могут свариться, вследствие чего возникнет опасность аварии.

Учитывая возможные колебания напряжения сети электропитания, к контакторам предъявляют требование четко включаться при напряжении на катушке электромагнита не более 80--85% номинального и отключаться при напряжении не более 40--50%.

Своевременность отключения пускателя при ненормальном повышении тока в цепи обмоток электродвигателя обеспечивается защитными тепловыми реле. Как уже отмечалось, эти реле срабатывают вследствие нагрева их биметаллических элементов электрическим током, протекающим в цепи обмоток электродвигателя, т. е. тем же током, который вызывает нагрев обмоток.

2. КОНСТРУКЦИЯ МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

Ниже рассмотрена конструкция и приведены технические данные основных типов магнитных пускателей.

Магнитные пускатели серии П. Пускатели этой серии являются наиболее массовыми пускателями. Они широко применяются в схемах управления самыми различными электроприводами. Следует отметить, что на базе пускателей П были разработаны пускатели серии ПМ, предназначенные для использования в корабельных электроустановках.

Серия П объединяет ряд типов пускателей, различающихся:

а) значением номинального тока главных контактов (пять различных величин пускателей);

б) защищенностью от воздействия внешней среды (три исполнения -- открытое, защищенное и пылеводо - защищенное);

в) выполняемыми функциями (нереверсивные и реверсивные пускатели);

г) наличием тепловых реле (пускатели с реле или без реле).

Чтобы можно было судить о типе пускателя по его обозначению, используется трехзначная цифровая характеристика, которая записывается непосредственно после буквы П. Первая цифра характеристики показывает величину пускателя (1 -- первая величина, 2 -- вторая величина и т. д.); вторая цифра показывает исполнение пускателя по защищенности от воздействия внешней среды (1--открытое исполнение, 2 -- защищенное исполнение, 3--пылеводозащищенное исполнение); третья цифра характеризует функции пускателя (1 или 2 -- нереверсивный пускатель, 3 или 4 -- реверсивный пускатель), а также наличие тепловых реле (2 или 4 -- пускатель с реле, 1 или 3 --пускатель без реле). Кроме того, после цифровой характеристики иногда записывается буква «М» или «Т». Буква «М» означает, что пускатель -- модернизированного исполнения, а буква «Т» -- тропического исполнения. Для примера расшифруем обозначение пускателя П-312М. Это пускатель третьей величины (цифра 3), открытого исполнения (цифра 1), нереверсивный с тепловым реле (цифра 2), модернизированный (буква «М»).

В таблице приведены значения номинального тока пускателей различных величин и указана мощность двигателей, для управления которыми предназначены пускатели.

Пускатели допускают эксплуатацию в повторно- кратковременном режиме с частотой срабатывания до 150 в час и продолжительностью включения ПВ=40%.

Габаритные размеры и вес пускателей П различных типов указаны в табл. 2.

Нереверсивные пускатели П открытого, защищенного и пылеводозащищенного исполнений показаны на рис. 6--8. На рис. 11 приведен общий вид реверсивного пускателя типа П-123Т. Как видно из рисунка, в пускателе установлены два контактора, подвижные системы которых сблокированы при помощи рычага 1.

Электрические схемы пускателей серии П приведены на рис. 4 (нереверсивный пускатель) и рис. 5 (реверсивный пускатель). Нумерация зажимов на схемах сохранена той же, что и в реальных пускателях.

Конструкция контактора одного из типов пускателей серии П была рассмотрена выше (см. рис. 1). Контакторы пускателей других типов этой серии имеют в принципе такую же конструкцию. Их подвижная система прямоходовая, и скорость движения якоря магнитопровода и подвижных контактов мостикового типа одинакова. Следует отметить, что это обстоятельство весьма неблагоприятно сказывается на износоустойчивости контакторов, особенно больших величин, когда для обеспечения необходимого при данном номинальном токе нажатия на контактах используются весьма мощные электромагнитные системы. При включении таких систем наблюдаются сильные удары якоря о сердечник, что ведет к значительному износу поверхностей сердечников, распушению пакетов стали и даже разрыву заклепок, скрепляющих пакеты. Интенсивным механическим воздействиям подвергаются три этом также короткозамкнутые витки, которые у контакторов пускателей этой серии выполнены со значительными консольными лобовыми частями и не закреплены жестко на сердечниках. Все перечисленное вызывает снижение механической износоустойчивости контакторов пускателей серии П. Кроме того, недостаточная механическая износоустойчивость этих контакторов связана с износом узлов, в которых имеет место трение между металлическими частями.

Практически механический срок службы контакторов магнитных пускателей серии П не превышает гарантируемых ГОСТ 1 млн. операций включения -- отключения без тока, что, как отмечалось, не соответствует современным требованиям.

По электрической износоустойчивости контакторы также не имеют запаса относительно указанного е ГОСТ срока службы 200 тыс. включений -- отключений под током, что примерно в 10 раз меньше срока службы лучших современных образцов контакторов переменного тока, используемых в магнитных пускателях. Большой электрический износ контактов контакторов пускателей серии П связан с наличием весьма длительного (более 1 шеек) подпрыгивания подвижных контактов при замыкании.

По коммутационной способности, четкости работы и потребляемой мощности контакторы пускателей П находятся на современном техническом уровне. Недостатком контакторов является то, что в них не принято ка ких-либо специальных конструктивных мер для амортизации катушки электромагнитной системы от сотрясений, вызываемых ударом якоря о сердечник. В результате этого могут иметь место повреждения обмоток и выход из строя катушек.

В табл. 4 приведены обмоточные данные катушек контакторов пускателей серии П. Катушки обеспечивают нормальную работу контакторов при подключении их к напряжению величиной 85--105% номинального значения.

Контакторы для всех типов пускателей серии П обычно выпускаются с одним нормально открытым блок-контактом, который включается параллельно кнопке «пуск», обеспечивая нулевую защиту пускателя. Когда в сети пропадает напряжение, контактор размыкает блок-контакты и отключает пускатель.

Табл.4

В случае необходимости количество блок-контактов, устанавливаемых в контакторах, может быть увеличено: у контакторов второй и третьей величин -- на 1 н. о. или 1 н. з. блок-контакт; у контакторов четвертой величины -- на 2 н. о. или 1 н. о. и 1 и. з. блок-контакта; у контакторов пятой величины -- на 1 н. о. и 2 н. з. блок-контакта.

В пускателях П с тепловой защитой на основании контактора устанавливаются два однофазных тепловых реле типа РТ. Эти реле, так же как двухфазные реле РТ -- защелочного типа с косвенным нагревом биметаллического элемента. Нихромовый нагреватель, по которому пропускается ток фазы обмотки управляемого электродвигателя, располагается над биметаллической пластиной. В реле имеется кнопка для ручного возврата остывшей после срабатывания биметаллической пластины в зацепление с защелкой. Общий вид однофазного реле РТ со снятой крышкой приведен на рис. 12. В табл. 5 указаны каталожные номера нихромовых нагревателей, которыми должны укомплектовываться реле в зависимости от величины номинального тока защищаемого электродвигателя. Защитная характеристика реле РТ приведена на рис. 12.

Следует отметить, что реле РТ имеют ряд существенных недостатков и плохо защищают обмотки электродвигателей от перегрузок. Основной причиной этого является отсутствие в реле хорошей тепловой связи между отдельно установленными нагревателем и термобиметаллическим элементом. В результате нагреватель, имеющий повышенную тепловую нагрузку из-за необходимости обеспечить нагрев биметаллического элемента, оказывается сам плохо защищенным от больших перегрузок; он сгорает раньше, чем термобиметалл успеет нагреться до температуры срабатывания (особенно в случае низкой температуры окружающей среды).

По этой же причине в реле выбрана сравнительно низкая температура срабатывания термобиметаллического элемента (примерно 90° С) и ввиду отсутствия температурной компенсации реле РТ очень чувствительны к изменению температуры окружающей среды: ток срабатывания реле изменяется примерно на 10% от изменения окружающей температуры на 10^е С. Таким образом, реле, выбранное по максимальной температуре среды, плохо реагирует на перегрузки уже при нормальной температуре. Имеющимся в реле регулятором тока срабатывания практически пользоваться невозможно, так как при снижении тока уставки еще больше снижается температура срабатывания. Это приводит к необходимости иметь очень большое количество нагревателей с близкими друг к другу токами срабатывания (см. табл. 5), а поскольку в условиях эксплуатации требуемых нагревателей часто нет, защитные свойства реле ухудшаются еще больше. Кроме того, наблюдаются неустойчивая работа реле и значительный разброс величин тока срабатывания, связанные с наличием в защелочном механизме реле неизбежного трения и свободных зазоров в шарнирах.

В силу перечисленных обстоятельств пускатели серии П могут обеспечить сколько-нибудь удовлетворительную защиту электродвигателей лишь при условии точного подбора нагревателей тепловых реле в соответствии с данными табл. 5 и .при использовании пускателей в помещениях, имеющих примерно стабильную температуру окружающей среды ( + 20°С).

Магнитные пускатели серии МПК. Магнитные пускатели серии МПК являются наряду с пускателями серии П наиболее массовыми аппаратами низкого напряжения. Они, в частности, находят широкое применение для управления асинхронными электродвигателями в станочных электроприводах. Пускатели МПК могут использоваться в повторно-кратковременном режиме с большой частотой срабатывания (до 600 срабатываний в час) при продолжительности включения ПВ = 60%.

В связи с тем, что в комплект пускателей МПК не входят тепловые реле, пускатели не защищают электродвигатель от ненормальных режимов. Для этой цели обычно используются двухфазные .тепловые реле типа РТ-1, устанавливаемые отдельно от пускателей.

Магнитные пускатели различаются:

а) по назначению --пускатели нереверсивные и реверсивные;

б)по мощности управляемого электродвигателя (две величины);

в)по номинальному напряжению втягивающей катушки электромагнитной системы;

г) по числу дополнительных блок-контактных приставок (отдельный узел блок-контактов);

д) по исполнению -- открытые (для встройки в ниши и шкафы) и защищенные (в кожухе).

По обозначению типа пускателя можно судить о некоторых его особенностях. Буква «Р» в обозначении показывает, что пускатель реверсивный. Первая цифра после буквенного обозначения (0 или 1) показывает величину пускателя (нулевая или первая). Первая цифра после дефиса обозначает исполнение (1 -- без кожуха, 2 -- в кожухе). Вторая цифра не расшифровывается. Третья цифра указывает на количество блок-контактных приставок (максимальное количество блок-

Конструктивно пускатель представляет собой прямоходовой трехполюсный электромагнитный контактор, несколько отличающийся от рассмотренных ранее контакторов пускателей серии П своей компоновкой. Общий вид открытого нереверсивного пускателя МПК приведен на рис. 18, а реверсивного --на- рис. 19.

Блок-контактные приставки, размещаемые на контакторах, имеют каждая 1 н. о. и 1 н. з. контакты мостикового типа, способные коммутировать переменный ток 6--8 а при напряжении 500 в.

Катушки электромагнитной системы контакторов выполняются эмалированным проводом. В табл. 6 приведены обмоточные данные катушек.

По механической и электрической износоустойчивости пускатели МПК, так же как и пускатели JI, не имеют запасов к требованиям ГОСТ: без тока они допускают 1 млн. включений--отключений, а под током -- 200 тыс. включений --отключений.

Используемое вместе с пускателями МПК двухфазное тепловое реле типа РТ-1 имеет примерно такие же защитные характеристики, как и рассмотренные выше однофазные реле РТ. Ему присущи недостатки, отмеченные у однофазных реле: плохая тепловая связь нагревателя и термобиметаллического элемента; низкая температура срабатывания термобиметалла (~95°С); отсутствие регулировки тока уставки и наличие большой номенклатуры нагревателей; отсутствие температурной компенсации и значительное изменение тока срабатывания реле при изменении температуры окружающей среды, что ведет к ложным срабатываниям

По механической и электрической износоустойчивости пускатели МПК, так же как и пускатели JI, не имеют запасов к требованиям ГОСТ: без тока они допускают 1 млн. включений--отключений, а под током -- 200 тыс. включений --отключений.

Магнитные пускатели серии ПА. Серия состоит из четырех величин: третьей, четвертой, пятой и шестой. Расшифровка трехзначной цифровой характеристики, которая записывается после буквенного обозначения, такая же, как у пускателей серии П (см. выше).

На рис. 20 показан нереверсивный пускатель ПА открытого исполнения четвертой величины. Так же как у пускателей серии П, на металлическом основании контактора пускателя установлены два однофазных тепловых реле, которые полностью вписываются в габариты контактора.

По электрической схеме, а также по конструктивному оформлению кожухов (у пускателей защищенного и пылеводозащищенного исполнений) пускатели ПА аналогичны соответствующим пускателям серии П. Технические характеристики пускателей ПА, особенно в части износоустойчивости и защиты от перегрузок, значительно совершеннее технических характеристик рассмотренных ранее пускателей старых серий. Это связано с рациональной конструкцией комплектующих пускатели контакторов переменного тока и тепловых реле.

Следует отметить, что по основным конструктивным особенностям контакторы всех величин пускателей ПА однотипны; они обозначены индексом КИ. Точно так же однотипны однофазные тепловые реле серии ТРП, устанавливаемые в пускателях ПА четвертой, пятой и шестой величин. Пускатель третьей величины, будет комплектоваться двухфазным тепловым реле типа ТРН, которое сейчас разрабатывается. Конструкция контакторов КИ обеспечивает возможность получения механического срока службы пускателей до 10 млн. операций включения--отключения и электрического до 2 млн. операций включения -- отключения, что в 10 раз выше требований действующего ГОСТ на магнитные пускатели переменного тока.

Ниже рассмотрены особенности конструкций контактора КИ-60 и реле ТРП-60, входящих в состав пускателей ПА четвертой величины. Общий вид контактора КИ-60 показан на рис. 21. Контактор, все детали которого установлены на стальном основании, имеет поворотную подвижную систему.

Контакты размещены на меньшем расстоянии от оси поворота, чем якорь электромагнита (отношение плеч контактов и якоря примерно 1:2,5). Такая кинематика позволяет получить при данных размерах магнитной системы скорость подвижных контактов значительно ниже, а нажатие контактов выше, чем в случае прямоходовой подвижной системы, когда, как отмечалось, скорость якоря и подвижных контактов одинакова. Следствием снижения скорости и повышения нажатия контактов является уменьшение их вибрации при замыкании.

Этому также способствуют максимальное облегчение контактных мостов и выполнение их самоустанавливающимися. В результате продолжительность подпрыгивания контактов контакторов КИ при замыкании снижена примерно до 0,3 мсек и износ контактов от электрической дуги включения почти полностью устранен.

Для повышения механической износоустойчивости в контакторе узлы с трением выполнены таким образом, чтобы трение происходило между металлическими и пластмассовыми деталями. Все звенья контактора, подверженные во время работы ударам, амортизированы: сердечник матнитопровода, по которому при включении ударяет жестко скрепленный с рычагом подвижной системы якорь, подрессорен цилиндрическими пружинами, обеспечивающими его хорошую самоустаиовку и возможность регулировки .положения, что позволяет исключить «клевание» поверхности сердечника кромкой якоря; подрессорена также чека, фиксирующая сердечник; на валик упора подвижной системы надета трубка из упругого материала.

Магнитная система контактора, имеющая Ш-образную форму (у контакторов пятой и шестой величин магнитная система П-образной формы), выполнена без воздушного зазора между средними кернами якоря и сердечника в замкнутом состоянии (у контакгоро1в пускателей серии П такой зазор имеется; он необходим для недопущения «залипания» якоря из-за наличия остаточного магнетизма после отключения катушки контактора). Благодаря этому удар при замыкании воспринимают все три керна, что устраняет опасность разбивания рабочих поверхностей, а также поломки магнитной системы. Немагнитный зазор в магнитной системе, исключающий «залипание» якоря из-за остаточного магнетизма, создан при помощи текстолитовой прокладки, размещенной между средним керном и ярмом якоря. Катушка с жесткими выводами обмотки закреплена на основании контактора, что исключает непосредственную передачу на нее ударных сотрясений в момент включения контактора.

В контакторе отсутствуют шарниры, воспринимающие знакопеременные нагрузки, что также способствует повышению его износоустойчивости.

Оригинально выполнены короткозамкнутые витки, устанавливаемые на всех трех кернах сердечника магнитопровода. Они изготовлены из дюралюминия и запрессовываются в пазы на кернах. Пазы расположены по периметру керна и имеют форму ласточкина хвоста. При таком креплении витки оказываются зафиксированными по всему периметру; они не имеют консоль ных лобовых частей, что предотвращает их поломку от ударных сотрясений.

Контактные группы каждой фазы расположены в изолированных ячейках камеры, выполненной из дугостойкого материала. Для облегчения схода электрической дуги с контактов в камере установлены стальные скобы, охватывающие контактные растворы. Быстрому сходу дуги с контактов способствует также соответствующая форма арматуры неподвижных контактов. Контактные накладки изготовлены из металлокерамической композиции серебро -- окись кадмия.

Конструкция обеспечивает удобный осмотр контактора и замену в случае необходимости его деталей запасными. При этом почти не требуется никакого слесарного инструмента.

Контактор может работать при колебании напряжения сети в пределах (0,85-1,05) U_H.

Коммутационная способность контактора позволяет включать и отключать ток до 600 а при напряжении 450 в и cos ф = 0,3.

Мощность, потребляемая контактором, сравнительно невелика -- примерно 23 вт. (как видно из табл. 6, большую мощность потребляет контактор-пускатель МПК-1 с номинальным током всего 25 а). Малое потребление мощности достигнуто благодаря облегчению магнитной системы в результате принятой в контакторе кинематики, а также использованию для магнитной системы холоднокатаной электротехнической стали с малыми удельными потерями.

Конструкция реле типа ТРП-60 показана на рис. 22. Это реле, так же как и реле ТРП больших величин (ТРП-80, ТРП-150 и ТРП-600), имеет комбинированный нагрев термобиметалла, т. е. нагрев осуществляется как нагревателем, так и током, проходящим непосредственно по термоэлементу (в реле меньшей величины --ТРП-25 нагрев косвенный, т. е. лишь за счет нагревателя). Механизм реле не имеет защелки; он выполнен «прыгающим»: движение термобиметалла при нагреве и охлаждение вызывает скачкообразное перемещение пружины, установленной между концом биметалла и контактным мостиком. В результате конец биметалла оказывается прижатым к одному из ограничивающих упоров, а контакты меняют свои коммутационные положения.

Неподвижный биметалл в крайних положениях фиксируется пружиной до тех пор, шока развиваемое биметаллом при изменении температуры усилие не окажется большим усилия пружины. Таким образом, в реле может осуществляться самовозврат биметалла при охлаждении его после срабатывания (время самовозврата -- около 3 мин). Если самовозврат нежелателен и требуется ручной возврат, его можно j6ec- печить соответствующей перестановкой упора контактного мостика. Отсутствие в механизме реле защелки с трением способствует более четкой его работе.

С целью уменьшения влияния температуры окружающей среды на характеристики реле принята высокая (более 200° С) температура срабатывания термобиметалла. При этом изменение тока уставки реле на каждые 10° С изменения температуры среды не превышает 5%. В реле имеется регулировка тока уставки в пределах ±25% номинального тока теплового элемента. Передвижение регулятора на одну ступень меняет ток уставки на 5% по отношению к току на нулевой ступени. Количество сменных нагревателей у реле ТРП значительно меньше, чем у реле РТ. Например, реле ТРП-60 имеет лишь шесть сменных нагревателей на номинальные токи 20, 25, 30, 40, 50 и 60 а (как видно из табл. 5, в реле РТ для диапазона токов 20--60 а необходимо иметь более 50 нагревателей). Малое количество сменных нагревателей создает удобство в эксплуатации реле. Защитные характеристики реле ТРП приведены на рис. 12. Реле не срабатывает при номинальном токе уставки и срабатывает в течение 20 мин при токе 1,2 номинального.

Контакты реле могут быть нормально закрытыми или нормально открытыми.

Высокая вибро- и тряскостойкость реле ТРП позволяет применять их в любых промышленных передвижных электроустановках.

Магнитные пускатели типов П-6, ПМИ-1 и ПМИ-2. Рассмотренные выше пускатели серии ПА предназначены для управления асинхронными электродвигателями мощностью 14--75 кет при напряжении 380 в. Для управления электродвигателями меньшей мощности разработаны пускатели типов П-6, ПМИ-1 и ПМИ-2. Эти пускатели должны заменить устаревшие пускатели серии МПК (см. выше).

На рис. 23--25 приведены общие виды пускателей ПО, ПМИ-1 и ПМИ-2 открытого исполнения и указаны их габаритные размеры. Пускатели выпускаются без тепловых реле, однако в случае необходимости к ним могут пристраиваться двухфазные тепловые реле, например типа ТРИ.

Вес пускателя-контактора П-6 составляет 0,56 кг, ПМИ-1--0,55 кг и ПМИ-2-1,2 кг.

Все три типа пускателей выполнены с прямоходо- выми подвижными системами, перемещающимися перпендикулярно плоскости крепления контактора. Контакты -- мостикового типа. У контактора П-6 имеется 4 н. о. контакта, один из которых используется как блок-контакт; контакторы ПМИ-1 и ПМИ-2 имеют по три главных н. о. контакта и по 4 блок-контакта (2 н. о. и 2 н. з.) на номинальный ток 10 а. Контактные накладки выполнены из серебра. Контактные группы полюсов контактора П-6 и н. о. контакты контактора ПМИ-1 разделены изоляционными перегородками. У контактора ПМИ-2 главные контакты размещены в ячейках изоляционной камеры.

Контакторы разрабатывались в расчете получить их механическую износоустойчивость до 10 млн. операций включения -- отключения и электрическую износоустойчивость до 2--3 млн. операций включения -- отключения.

Для повышения механической износоустойчивости в контакторах для узлов трения использованы сочетания деталей из металла и пластмассы, а сердечники электромагнитных систем подрессорены плоскими пружинами (у контакторов ПМИ).

С целью увеличения электрической износоустойчивости максимально облегчены подвижные контакты контакторов и повышено нажатие контактов. Это позволило снизить продолжительность подпрыгивания контак тов в момент замыкания примерно до 0,5 мсек, что, как отмечалось, ведет к уменьшению износа контактов от электрической дуги включения.

Контакторы допускают значительную частоту включений -- отключений: более 600 в час. Мощность, потребляемая контакторами, относительно несколько выше, чем у рассмотренных ранее контакторов пускателей ПА. Например, контактор П-6 с номинальным током 10 а во включенном положении потребляет 20 ва (контактор КИ-60 на номинальный ток 60 а потребляет 23 вт).

По остальным характеристикам (четкости работы, коммутационной способности и др.) контакторы П-6 и ПМИ удовлетворяют действующему ГОСТ.

Следует отметить, что окончательные данные об износоустойчивости контакторов будут установлены лишь после подробных эксплуатационных испытаний (особенно это касается пускателей ПМИ).

3. ВЫБОР МАГНИТНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ

Надежная работа магнитного пускателя и длительность его срока службы в значительной степени предопределяются правильностью выбора пускателя в соответствии с заданными условиями и режимом эксплуатации.

Условия эксплуатации характеризуются:

а) температурой окружающей среды;

б) степенью влажности или запыленности среды, а также наличием в ней взрывоопасных и агрессивных газов;

в)высотой над уровнем моря (давлением окружающей среды);

г)наличием тряски, вибрации и значительных наклонов пускателя,

Температура окружающей среды оказывает существенное влияние на нагрев пускателя. От нагрева отдельных частей пускателя зависят главным образом долговечность и механические свойства изоляционных материалов, использованных в пускателе, а также надежность работы различных контактных соединений (главных контактов, блок-контактов, выводных зажимов и др.), которые при нагреве могут окисляться. Кроме того, как отмечалось, у тепловых реле пускателей, не имеющих температурной компенсации, от изменения температуры окружающей среды изменяются защитные характеристики. Обычно общепромышленные пускатели рассчитаны на работу в диапазоне температур окружающей среды от --40 до +35° С. В случае необходимости применить пускатель при других температурах среды следует запросить у завода-изготовителя соответствующие справочные материалы. Надо также иметь в виду, что даже тогда, когда пускатели используются в указанном диапазоне температур, может возникнуть необходимость дополнительной регулировки теплового реле или замены его нагревателя (в реле со сменными нагревателями), если температура окружающей среды 6 значительно отличается от температуры 0_н, при которой завод-изготовитель калибрует реле (обычно 0_е== = +35°С).

При перерегулировке реле надо также учитывать, что в кожухах пускателей защищенного и особенно пылеводозащищенного исполнений температура заведомо выше, чем снаружи.

Влажность или запыленность среды делает невозможным использование пускателей открытого исполнения из-за опасности коррозии металлических частей, снижения сопротивления изоляции и нарушения контакта. В этом случае необходимо применять пускатели пы- леводозащищенного исполнения.

Пускатели защищенного исполнения применяются тогда, когда имеется опасность попадания в открытый пускатель посторонних предметов или возможно прикосновение персонала к токоведущим частям.

В среде, которая может содержать взрывоопасные газы (в шахтах, рудниках), должны применяться лишь взрывобезопасные пускатели. Для сред с химически агрессивными газами используются пускатели специального исполнения по защищенности.

Ограничение применения общепромышленных пускателей высотой над уровнем моря 3000 м связано с наблюдающимся при увеличении высоты снижением давления окружающего воздуха, что ведет к ухудшению условий охлаждения пускателя и осложняет дуго- гашение. Вместе с тем практически указанные обстоятельства начинают оказывать заметное влияние лишь с высоты примерно 3000 м.

Наличие при эксплуатации значительной тряски и вибрации может также служить препятствием для использования общепромышленных пускателей. Это связано с тем, что вибрация и тряска могут вызвать механические повреждения пускателей, а также самопроизвольные размыкания контактов, что приводит к повышенному их износу и нагреву (во время вибрации повышается переходное сопротивление контакта). Кроме того, самопроизвольное размыкание блок-контактов контактора пускателя, блокирующих кнопку «пуск», приводит к ложному отключению пускателя. Сильно меняются от воздействия вибрации и тряски защитные характеристики тепловых реле, имеющих механизм с защелкой, поскольку препятствующая расцеплению механизма сила трения уменьшается во время вибрации.

Точно так же общепромышленные пускатели обычно не могут использоваться в электроустановках, которые в процессе эксплуатации допускают значительные наклоны (более 5--10°), например в передвижных электроустановках. Особенно чувствительны к наклонам пускатели, контакты которых имеют поворотную подвижную систему. Характеристики срабатывания таких пускателей сильно зависят от направления действия силы тяжести поворотной подвижной системы.

Для всех этих особых условий эксплуатации должны применяться пускатели специальной конструкции, имеющие повышенную вибро- и тряскостойкость и допускающие значительные наклоны. Такими пускателями, например, являются пускатели серии ПМ, которые, как отмечалось, предназначены специально для использования в корабельных электроустановках.