Контакторы
Вакуумный контактор - это устройство, предназначенное для операций по переключению в приемниках электрической энергии и в электроустановках промышленных предприятий и сетях на необходимое номинальное напряжение трехфазнoгo переменнoгo тока заданной частоты.
Общепромышленные контакторы классифицируются:
1) по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки)
2) по числу главных полюсов - от 1 до 5;
3) по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;
4) по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоянного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;
5) по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;
6) по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.
Контакторы также различаются по роду присоединения проводников главной цепи и цепи управления, способу монтажа, виду присоединения внешних проводников и т.п.На сегодняшний день существует огромный выбор контакторов и пускателей всех типов для всех возможных видов электроустановок.
Высоковольтные контакторы применяются в электроустановках для коммутации электрического тока в цепи (номинального тока и тока короткого замыкания). Среда контактора используется для гашения электрической дуги, так и для диэлектрической изоляции имеющихся токопроводящих элементов от заземленных конструкций. Гашение электрической дуги возникает под воздействием на неё дугогасящей среды.
Основным фактором, определяющим конструкцию контактора, является способ гашения дуги.
Исходя из этого мы можем разделить их на следующие типы: электрогазовые контакторы, вакуумные контакторы, масляные контакторы, воздушные контакторы, автогазовые контакторы, электромагнитные контакторы, автопневматические контактор.
Высоковольтные контакторы предназначены для оперативных замыканий и размыканий цепей высокого напряжения при номинальных режимах работы и автоматического замыкания этих цепей при аварийных (перегрузки, короткое замыкание и т.п.) режимах работы. Автоматическое и достаточно быстрое отключение цепи при коротком замыкании является основной и наиболее ответственной операцией контактора, предотвращающей повреждение и разрушение дорогостоящего электрооборудования от действия больших токов короткого замыкания, а также возможные нарушения нормальной работы энергосистемы.
Высоковольтные контакторы
Высоковольтные контакторы предназначены для оперативных замыканий и размыканий цепей высокого напряжения при номинальных режимах работы и автоматического замыкания этих цепей при аварийных (перегрузки, короткое замыкание и т.п.) режимах работы. Автоматическое и достаточно быстрое отключение цепи при коротком замыкании является основной и наиболее ответственной операцией контактора, предотвращающей повреждение и разрушение дорогостоящего электрооборудования от действия больших токов короткого замыкания, а также возможные нарушения нормальной работы энергосистемы.
Классификация контакторов по принципу работы
Высоковольтные контакторы делятся на следующие типы: электрогазовые контакторы, вакуумные контакторы, масляные контакторы, воздушные контакторы, автогазовые контакторы, электромагнитные контакторы.
В основе элегазовых контакторов лежит, элегаз, который является инертным газом с плотностью, которая превышает плотность воздуха более чем в 5 раз. Элегаз обладает электрической прочностью в 2-3 раза больше, чем у воздуха. В элегазовых высоковольтных контакторах применяются автопневматические дугогасительные устройства, в которых в процессе отключения газ сжимается поршневым устройством, а после отправляется в зону дуги.
К преимуществам можно отнести: возможность применения на все классы напряжения свыше 1кВ, гашение дуги происходит в замкнутом объеме без выхлопа в атмосферу, относительно малые габариты и масса, пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, надежное отключение малых индуктивных токов и емкостных токов в момент перехода через нуль без среза и возникновения перенапряжений, малый износ дугогасительных контактов, бесшумная работа, пригодность для наружной и внутренней установки.Из недостатков можно отметить дороговизну изготовления, высокую стоимость элегаза и слабую ремонтопригодность.
В вакуумном контакторе средой для гашения дуги служит вакуум.Вакуум обладает значительно лучшей электрической прочностью, чем какая-либо другая среда, которая применяется в контакторах. Это можно объяснить тем, что у атомов, молекул, ионов и электронов увеличивается длина среднего свободного пробега по мере уменьшения давления.При таких условиях удары частиц о стенки камеры встречаются чаще, чем удары между самими частицами. Обладая столь высокой электрической прочностью, значительно снижается расстояние между контактами, что позволяет уменьшит размеры самой камеры.Достоинства вакуумного контактора: простота конструкций, простота ремонта, возможность работы в любом положении в пространстве, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие шума, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.Из недостатков можно отметить сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, а также небольшой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания.
Масляный контактор средой для гашения дуги использует масло.Как правило бывают два типа масляных контакторов: маломаслянные и баковые. Они имеют идентичные способы деионизации дугового промежутка. Отличаются они лишь методом изоляции контактной системы от основания, которое заземляется, и в количестве масла в них. Из достоинств можно отметить простоту конструкции и высокие отключающие способности.Недостатки масляного контактора большие габариты, большой объем масла, взрыво- и пожароопасность, а также общим недостатком является малый ресурс работы особенно на производстве связанном с частыми коммутациями. Все это привело к признаю масляных контакторов морально устаревшими и заменой их на более современные виды – элегазовые и вакуумные.
Воздушный контактор – высоковольтный контактор у которого гашение дуги производится потоком сжатого воздуха, который создается отдельным устройством. Поскольку воздушный контактор не способен самостоятельно создавать поток сжатого воздуха, то для его работы необходимы дополнительные элементы: компрессор, система пневмопроводов, ресивер.Из преимуществ можно отметить простоту эксплуатации и ремонтопригодность. Из недостатков можно отметить необходимость в дополнительном оборудовании, сильный шумовой эффект, большие габариты.
В автогазовом контакторе гашения дуги осуществляется газами, генерируемыми деталями самого контактора.Из преимуществ можно отметить простоту эксплуатации, низкую стоимость, высокую ремонтопригодность, низкую стоимость заменяемых частей.Недостатком автогазового контактора является его ограниченный ресурс работы, связанный с постепенным выгоранием газогенерируемых деталей. В связи с этим их признаю морально устаревшими и заменяют их на вакуумные контакторы.
В электромагнитном контакторе гашение дуги производится путем взаимодействия плазмы дуги с магнитным полем.Из преимуществ можно отметить полную взрыво и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, возможность использования в установках с частыми коммутациями, относительно высокую отключающая способность.Недостаток заключается в сложности дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, а также ограниченная пригодность для наружной установки. В данном дипломном проекте рассматривается контактор BB/TEL.
Контакторы серии BB/TEL
Контактор BB/TEL разработанный компанией Таврида Электрик, представляет собой вакуумный контактор, который используется на подстанциях распределительных сетей, а также в различных отраслях промышленности:
- в металлургическом производстве, на печных трансформаторах сталеплавильных печей;
- в электрооборудовании нефтегазового и химического производства;
- на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог и метрополитена;
- в электрооборудовании для открытых горных работ для мощных экскаваторов;
- в конденсаторных установках на напряжение 6-10 кВ.
В основе конструктивного решения контактора лежит использование пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защелкой», механически связанных общим, не несущим нагрузку валом-синхронизатором. Параллельно соединённые катушки электромагнитных приводов фаз контактора при выполнении команд подключаются к предварительно заряженным конденсаторам в блоках управления.
Устройство контактора показано на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Разрез полюса вакуумного контактора
Электромагнитный привод может находиться в двух устойчивых положениях – отключено и включено.
Фиксация якоря в этих положениях производится без применения механических защелок и обеспечивается:
- силой упругости отключающей пружины в положении отключено;
- силой, создаваемой остаточным магнитным потоком кольцевого постоянного магнита, в положении включено.
Операция включения и отключения производится путем подачи управляющих импульсов напряжения разной полярности на однообмоточнуй катушку электромагнитного привода.