В общем случае электромагнитная система контактора состоит из 4-х элементов ( рис. 9.55 ):
1. скобы;
2. якоря;
3. катушки;
4. сердечника.
По характеру движения якоря различают 2 типа контакторов:
1. с поворотным якорем ( рис. 9.38, а, б );
2. прямоходовые ( рис. 9.38, в, г ).
Рис. 9.38. Магнитные системы контакторов: а, б – с поворотным якорем; в, г – с прямоходовым якорем ( 1 – скоба, 2 – якорь, 3 – катушка, 4 – сердечник ); стрелка-
ми показано направление движения якорей при включении контакторов
При подаче питания в контакторах первого типа якорь поворачивается на опреде-
ленный угол, т.е. совершает криволинейное движение, в контакторах второго типа – перемещается вверх или вниз, т.е. совершает поступательное движение.
В контакторах с поворотным якорем осью, вокруг которой поворачивается якорь,
служит грань трехгранной призмы ( рис. 9.38, а ) или стальная цилиндрическая ось ( рис.9.38, б). Направление движения якоря при подаче питания на катушку обозначено стрелками.
4.8. Катушки контакторов
У контакторов постоянного тока якорь и скоба имеют форму плоских пластин, а сердечник якоря – цилиндрическую ( круглую ) форму. На сердечник надевается катушка, поэтому форма отверстия внутри катушки контактора постоянного тока повторяет форму сердечника ( т.е. отверстие – круглое ).
У контакторов переменного тока якорь и сердечник выполняются в виде буквы «Ш», причем форма поперечного сечения якоря и сердечника – прямоугольная ( квадрат-
ная ). Катушка надевается на средний стержень сердечника, поэтому отверстие внутри катушки имеет квадратную форму.
Кроме того, катушки контакторов постоянного тока вытянуты в длину, а контакто-
ров переменного тока, наоборот, имеют приплюснутую прямоугольную форму.
Катушки контакторов называются втягивающими. Они обеспечивают включение и удержание якоря в притянутом состоянии. При отключении катушки якорь возвращается в исходное состояние под действием отключающей пружины ( у прямоходовых контакто-
ров ) и собственного веса ( у контакторов с поворотным якорем ). При этом контакты раз-
мыкаются ( или переключаются ).
Втягивающая катушка контакторов постоянного тока питается постоянным током, переменного тока – переменным или постоянным током. В последнем случае переменный ток сети предварительно выпрямляется при помощи полупроводниковых диодов.
Материал катушек контакторов – медные изолированные проводники. Диаметр
и число проводников зависят от мощности контактора и составляют от десятых долей мм до 2-3 мм и от сотен до нескольких тысяч витков.
4.9. Короткозамкнутые витки
Через катушки контакторов переменного тока протекает переменный синусоидаль-
ный ток. Это означает, что в моменты времени, когда ток в катушке проходит через нуле-
вые значения, якорь контактора под действием отключающей пружины и собственного веса стремится отпасть.
Однако из-за механической инерции якорь не успевает полностью отпасть от сер-
дечника и при восстановлении тока в катушке вновь притягивается к нему. В результате якорь непрерывно вибрирует и гудит. При вибрации ослабевает контактное нажатие, а также увеличивается ток в катушке. В результате возможно сваривание контактов, а срок службы катушки резко сокращается.
Для устранения описанного явления на крайние стрежни Ш-образного сердечника
устанавливают короткозамкнутые медные или латунные витки. Эти витки обычно охваты
вают 2/3 или половину ( рис. 9.39 ) сечения стержня.
Рис. 9.39. Короткозамкнутый виток: Ф – магнитный поток катушки; Фв – магнитный поток короткозамкнутого витка.
4.10. Дугогасительная система контакторов
При размыкание электрической цепи, как правило, возникает дуговой разряд ( дуга ) между контактами.
Открытая дуга имеет высокую температуру ( до 5000 – 10 000º К ), что приводит к выделению большого объема светящихся газов и перегреву самих контактов.
Поверхность контактов обгорает, оплавляется, делается неровной, бугристой. Пло-
щадь прилегания контактов уменьшается, что приводит к увеличению переходного сопро-
тивления контактов и усилению их нагрева. При этом увеличивается износ контактов и сокращается срок службы аппарата.
Кроме того, в пламени дуги происходят опасные для аппаратов химические процес-
сы. Пары меди контактов, попадая в пламя дуги, окисляются там при высокой температуре и поглощают кислород воздуха. Образующийся при этом азот соединяется с парами воды и кислородом, образуя азотную кислоту HNO3. Капли этой кислоты могут образовать проводящие «мостики» между токоведущими частями в таких местах, куда ни дуга, ни ее пламя не могут попасть.
Для гашения дуги применяют дугогасительные устройства, использующие разные принципы гашения:
1. магнитное дутье, при помощи дугогасительной катушки;
2. гашение при помощи дугогасительных камер;
3. гашение дуги в масле, и др.
На транспортных судах нашли применение первые два способа, на судах с электро-
движением – все три.
Гашение дуги магнитным дутьем
При магнитном дутье используется дугогасительная катушка, включаемая последо-
вательно с контактами и расположенная в непосредственной близости с ними ( рис. 9.40 ).
Рис. 9.40. Магнитное гашение электрической дуги: 1 – электрическая дуга; 2 – дугогасительная катушка; 3 – сердечник катушки; 4 – полюсные наконечники ; 5 – контакты ( нижний – подвижный, верхний – неподвижный ); 6 – дугогасительная камера; 7 – дугогасительный рог; F – электромагнитная сила, действующая на дугу
Принцип магнитного гашения дуги состоит в следующем.
Ток, протекающий через контакты 5 и витки катушки 2, создает магнитный поток, замыкающийся через сердечник катушки 3, полюсные наконечники 4 ( в виде металличе
ских плоских пластин - «щёк» ) и воздушный промежуток между ними. Направление сило
вых линий магнитного поля катушки найдено по правилу охвата катушки и обозначено штриховыми линиями.
Правило охвата применяется для определения направления магнитного потока катушки с током и состоит в следующем: если правой рукой охватить катушку так, чтобы четыре вытянутых пальца руки располагались по направлению тока в ней, то отогнутый большой палец покажет направление магнитных силовых линий в катушке.
При размыкании контактов возникает дуга, которая проводит ток прежнего направ-
ления. Дугу можно рассматривать как проводник с током, находящийся в магнитном поле.
На такой проводник действует электромагнитная сила Лоренца, направление кото-
рой находят по правилу левой руки.
Правило левой руки применяется для определения направления электромагнитной силы, действующей на проводник с током и состоит в следующем: если левую руку распо
ложить так, чтобы магнитные силовые линии поля входили в ладонь, а четыре вытяну-
тых пальца располагались по направлению тока, то отогнутый большой палец левой руки покажет направление электромагнитной силы.
В данном примере эта сила F направлена вверх от контактов. Под действием этой силы дуга быстро перемещается по контактам от места возникновения к к верхним краям, а затем перебрасывается одним концом ( на рис. 9.40, б – правым ) на дугогасительный рог 7.
Одновременно дуга как бы выдувается магнитным полем вверх и вталкивается в узкую часть дугогасительной камеры 6.
Данный способ гашения дуги был объяснен на примере контактора постоянного тока.
Однако этот способ применяется также в контакторах переменного тока с тяжелы-
ми условиями работы – частыми включениями и отключениями. В таких условиях работа
ют электроприводы грузовых лебедок и кранов.
В этих контакторах через дугогасительную катушку протекает переменный ток.
Однако электромагнитная сила F= В*I*L имеет одно и то же направление при в любой полуволне такого тока. Это объясняется тем, что в отрицательную полуволну переменно-
го тока одновременно изменяется как направление тока в дуге, так и направление сило-
вых линий магнитного поля дуги.
Алгебраическое объяснение этому такое:
в положительную полуволну F = (+ В)*(+I)* L > 0, в отрицательную F = (- В)*(-I )* L > 0.
4.11. Гашение дуги в дугогасительных камерах
Гашение дуги в дугогасительных камерах применяется как на постоянном, так и на переменном токе. Физические процессы, возникающие при этом, имеют много общего, но
есть и некоторые отличия. Поэтому гашение дуги при помощи камер рассмотрим пооче-
редно для постоянного, а затем переменного тока.
Вне зависимости от рода тока, корпуса камер изготовляются из дугостойких мате-
риалов – асбоцемента ( применялся ранее, сейчас запрещен ), керамики и др.
4.12. Гашение дуги в контакторах постоянного тока
Выше ( рис.9.40, а ) было показано, что под действием электромагнитной силы F дуга выдувается в узкую часть дугогасительной камеры 6 ( рис.37, б, нижний рисунок ), длина дуги при этом сильно увеличивается, дуга растягивается. Это увеличивает поверх
ность теплоотдачи, а значит, охлаждает дугу. Кроме того, часть тепла отбирается у дуги стенками щели дугогасительной камеры. В результате дуга быстро остывает и гаснет.
Из сказанного следует, что дуга, перемещаясь по поверхности контактов, не успе-
вает сильно нагреть их и на рабочую часть контактов почти не действует. Наиболее силь-
но обгорают верхние, нерабочие части контактов и съёмный дугогасительный рог. Этот рог по мере обгорания заменяют новым.
4.13. Гашение дуги в контакторах переменного тока
В контакторах переменного тока основным способом гашения дуги является приме
нение дугогасительных камер с деионной решеткой ( рис. 9.41 ). Корпус камеры изготов
лен из дугостойкого материала – асбестоцемента, керамики и др. ( на рис. 9.41 корпус не показан ).
Рис. 9.41. Гашение дуги в камере с деионной решеткой: 1 – подвижный контакт, 2 – неподвижный контакт; 3 – стальные пластины ( решетка ), f – электродинамиче-
ские силы
Такая камера так же, как камера контактора постоянного тока, имеет узкую щель, в верхней части которой устанавливаются омедненные стальные пластины 3, не касающие
ся одна другой. Эти пластины как бы образуют решетку, отсюда название – деионная ре-
шетка. Расстояние между пластинами – не менее 2 мм.
Принцип действия такой камеры состоит в следующем.
Выдуваемая внутрь камеры дуга попадает на изолированные стальные пластины и разбивается на ряд коротких дуг. Каждая из них после этого движется самостоятельно – одна быстрее, другая медленнее. При этом образуются П-образные контуры, в которых электродинамические силы f cтремятся сместить опережающие дуги вверх, а отстающие – вниз. Дуга растягивается, что увеличивает поверхность теплоотдачи, а значит, охлаждает дугу.
Кроме объясненного электродинамического эффекта, в металлической решетке про
исходит электрофизический процесс - деионизация пламени дуги.
Реле тока и напряжения
Основные сведения
Реле тока и напряжения применяют в электрических цепях для контроля величины тока и напряжения. Реле тока рассмотрены ранее ( см. п 4. «Судовые распределительные устройства и коммутационно-защитная аппароатура», пп. 4.31 «Реле тока» )
Реле напряжения применяют в узлах защиты электроприводов постоянного и пере
менного тока по снижению напряжения ( см. ниже ).
Реле напряжения
Основные сведения
Реле напряжения представляют собой разновидность защитных реле. Они делятся на 2 вида:
1. реле минимального напряжения;
2. реле максимального напряжения.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 456.
