Тема: «Электрические аппараты низкого напряжения»
Задание:
1. Изучите устройство и принцип работы контактора.
Ответьте на вопросы:
1.1 Основные части контактора.
1.2 Для каких целей применяются контакторы?
1.3 Какие еще дугогасящие устройства вы знаете?
2. Изучите устройство и принцип действия электромагнитного реле.
Ответьте на вопросы:
2.1 Назначение и применение электромагнитного реле
2.2 Какие еще типы реле вы знаете?
2.3 При каком токе срабатывает реле, а при каком – отключается?
2.4 Назовите основные конструктивные части электромагнитого реле.
3. Изучите устройство и принцип действия герконовых электромагнитных реле.
Ответьте на вопросы:
3.1 Назначение и применение герконового электромагнитного реле
3.2 Устройство герконового электромагнитного реле
4. Изучите устройство и принцип действия автоматических воздушных выключателей.
Ответьте на вопросы:
4.1 Назначение и применение автоматических воздушных выключателей.
Основные конструктивные части автоматических воздушных выключателей
Назначение и виды расцепителей.
4.4 Принцип действия электромагнитных расцепителей
5. Изучите устройство и принцип действия электромагнитны пускателей
Ответьте на вопросы:
Назначение и типы электромагнитных пускателей
5.2 Как устраняют вибрацию, износ якоря и подгорание главных контактов?
Контактор представляет собой двухпозиционный аппарат с самовозвратом, предназначенный для частых коммутаций рабочих токов, а также для редких отключений при токах перегрузки.
Устройство контактора (рис.1):
1 – неподвижный контакт;
2 – дугогасительная камера;
3 — подвижный контакт;
4 – рычаг;
5 - отключающая пружина;
6 - поворотный якорь;
7- сердечник катушки;
8 – катушка;
9 – блок-контакты.
Принцип работы контактора
Если на катушку 8 подать напряжение, катушка создаст в сердечнике 7 магнитный поток. В результате якорь 6 с рычагом 4 притянется к сердечнику. При этом подвижный контакт 3 замкнется с неподвижным контактом 1.
Размыкание контактов при отключении напряжения от катушки происходит под действием пружины 5. При срабатывании контактора блок-контакторы 9 разомкнутся. При размыкании силовых контактов возникает электрическая дуга, которая гасится в специальных дугогасительных камерах с решеткой из медных пластин, которые улучшают теплоотвод от дуги и, следовательно, условия дугогашения.
Электромагнитное реле – коммутационное устройство, предназначенное производить скачкообразные изменения в управляемых цепях при заданном значении электрических воздействующих величин. Электромагнитное реле представляет собой аппарат для коммутации слаботочных цепей управления электропривода в соответствии с электрическим сигналом, подаваемым на его катушку. Область применения реле очень широкая. Они используются в качестве датчиков тока и напряжения, промежуточных элементов для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов усилителя электрических сигналов, датчиков времени, выходных элементов различных датчиков координат электропривода и технологических параметров рабочих машин и механизмов.
Электромагнитное реле работает следующим образом (рис.2.). На сердечнике 2 магнитной системы находится катушка 1, на которую подается входной электрический сигнал.
Когда ток (напряжение) превысит некоторое значение, называемое током (напряжением) срабатывания реле, создаваемая им электромагнитная сила станет больше противодействующей силы возвратной пружины 10. Якорь 3 притянется к сердечнику 2 и траверса 6, поднявшись, обеспечит замыкание контактов 8 и размыкание контактов 7. Сила нажатия в контактах создается пружиной 9.
Если уменьшить (отключить) ток (напряжение) в катушке, то якорь 3 под действием пружины 10 перейдет в исходное положение и контакты реле вернутся в нормальное (исходное) положение. Ток (напряжение), при котором якорь возвращается в исходное положение, носит название тока (напряжения) возврата или отпускания. Отношения тока (напряжения) возврата к току (напряжению) срабатывания называется коэффициентом возврата реле.
Поскольку контакты реле коммутируют небольшие от миллиампер до 10А токи, в них обычно не используются дугогасительные камеры, а конструкции контактов простые.
Герконовые электромагнитные реле имеют ту особенность, что их контакты герметизированы, это повышает их износостойкость и надежность в работе. Геркон представляет собой ферромагнитные (сплав железа с никелем) контакт-детали (подвижный и неподвижный контакты) герметично запаянные в стеклянный баллон, заполненный нейтральным газом. Геркон приводится в действие внешним магнитным полем катушки (рис.3) или постоянного магнита.
Если на катушку 4 подать напряжение постоянного тока, то в ней начнет протекать ток, создающий в магнитопроводе 5 и контактах 1 и 2 магнитный поток. Под его воздействием подвижный контакт 2 переместится и замкнется с неподвижным контактом 1. Контакты заключены в стеклянный корпус 4. Износоустойчивость реле с герконами, способных коммутировать токи до 5А при напряжении до 100В, достигает несколько десятков миллионов срабатываний при времени срабатывании 0.3…2.0 mс.
Аппараты защиты электроустановок
К аппаратам защиты, используемые в электроприводе следует отнести воздушные автоматические выключатели, плавкие предохранители и тепловые реле.
Автоматические воздушные выключатели предназначены для нечастых замыканий и размыкании электрической цепи, находящейся под нагрузкой и длительного прохождения по ней тока, а также отключения цепи при ненормальных и аварийных режимах: коротких замыканий, длительных небольших перегрузок, чрезмерном снижении напряжения питания или его исчезновения.
Контактная система и механизмы автоматического выключателя смонтированы на пластмассовой панели. Он оборудуется подвижными и неподвижными контактами, дугогасительным устройством.
Для воздействия на защелку отключающего механизма применяются один или несколько расцепителей, отключающих их главные контакты.
Расцепители представляют собой электромагнитные или термобиталлические механизмы, срабатываемые и вызывающие отключение автоматического выключателя мгновенно или с некоторой выдержкой времени.
Имеют место наиболее распространенные: электромагнитные расцепители максимального тока, срабатываемые при токе превышающем ток установки (короткое замыкание, чрезмерный ток перегрузки); электромагнитные расцепители минимального напряжения, срабатываемые когда напряжение на катушке становятся меньше заданного или исчезает полностью; тепловые расцепители, срабатываемые при небольших, но длительных токах перегрузки; расцепители независимые, срабатываемые без выдержки времени, когда на их катушку подано напряжение; электромагнитные расцепители минимального и обратного тока, срабатываемые, когда ток соответственно станет меньше определенного значения или изменит свое направление.
Рассмотрим принцип действия некоторых расцепителей (рис.4).
Рисунок 4 - Схемы действия электромагнитных расцепителей:
а – максимального тока; б – минимального напряжения; в – теплового расцепителя:
1 – пружина; 2 – защелка; 3 – катушка; 4 – стальной сердечник; 5 – контакты; 6 – биметаллическая пластина; 7 – нагревательный элемент
В автоматическом выключателе с электромагнитным расцепителем максимального тока по достижении током установленного предельного значения или короткого замыкания катушка 3 втягивает стальной сердечник 4 и освобождает защелку 2, которая под действием пружины 1 разрывает силовые контакты 5.
В автоматическом выключателе с электромагнитном расцепителем минимального (нулевого) напряжения или тока катушка 3 удерживает сердечник 4 и связанную с ним защелку до тех пор, пока напряжение сети, а следовательно, и ток в катушке не снизятся до установившегося предельного значения или исчезнет совсем, после чего сердечник 4 отпускается и защелка 2 освобождает пружину 1, цепь силовых контактов 5 при этом разрывается.
Электромагнитные расцепители срабатывают практически мгновенно – собственное время срабатывания составляет 0,02…0,03с. В автоматическом выключателе с тепловым расцепителем, ток, проходя по нагревательному элементу 7, нагревает биметаллическую пластину 6, которая снимает защелку 2 пружины 1 и тем самым производит отключение силовых контактов 5. Из холодного состояния при температуре окружающей среды 40°С и нагрузке 1.1 номинальной тепловой расцепитель не срабатывает в течение часа, при нагрузке 1.35 номинальной срабатывает за 30 минут, а при шестикратной нагрузке - не более чем за 2…10 с.
Автоматический выключатель при наличии трех расцепителей одновременно (электромагнитного максимального значения, электромагнитного минимального значения и теплового) заменяет рубильник, электромагнитный пускатель, плавкую вставку предохранителя и тепловое реле.
Электромагнитные пускатели предназначены для дистанционного управления электроустановками (для электродвигателей пуск, остановка, торможение, реверсирование), а также при наличии теплового реле для защиты от небольших, но длительных перегрузок.
Осуществляет пускатель так же защиту электроустановки от снижения напряжения или его исчезновения и от самозапуска двигателя после восстановления напряжения, так называемая нулевая защита.
В соответствии с перечисленными функциями в состав пускателя могут входить контактор, кнопки управления, тепловые реле защиты, сигнальные лампы, размещаемые в одном корпусе.
Электромагнитные пускатели различаются между собой по: назначению (нереверсивные, реверсивные); степени защиты от воздействия окружающей среды; наличию тепловых реле (без тепловых реле, с тепловыми реле); виду блокировки в реверсивных пускателях (механической, электрической, механической и электрической одновременно); наличию встроенных в оболочку пускателя кнопок управления (без кнопок, с кнопками); величине, габариту или передаваемой мощности; напряжению главной цепи и цепи управления.
Главные силовые (линейные) контакты пускателя включают в рассечку проводов, питающих электроустановку (электродвигатель). В провода двух или трёх фаз включаются также нагревательные элементы тепловых реле. Катушку электромагнита подключают к сети через размыкающие контакты тепловых реле и кнопки управления (рис.1).
На рисунке 5 показано устройство магнитных пускателей с прямоходовой Ш-образной (а) и поворотно-рычажной П–образной (б) магнитными схемами: 1 – основание; 2 –пружина; 3 –неподвижный контакт; 4 – подвижный контакт; 5 – траверса, 6 – катушка;7 – сердечник; 8 – якорь; 9 – короткозамкнутый виток; 10 – мостик блок-контактов
Магнитная система пускателей собрана из отдельных листов электротехнической стали.
Катушка пускателя питается переменным током, поэтому в магнитопроводе возникает пульсирующий магнитный поток. Для устранения вибрации, износа якоря и подгорания главных контактов торец сердечника в области прилегания к нему якоря разрывают и часть его охватывают демпферным короткозамкнутым витком из меди или латуни. В короткозамкнутом витке переменный магнитный поток индуцирует ЭДС, и протекающий по нему ток создает свой магнитный поток, сдвинутый по фазе по отношению к основному. Таким образом, в воздушном зазоре возникают два магнитных потока, сдвинутых между собой по фазе. Их сумма в любой момент не равна нулю, следовательно, сила притяжения электромагнита не уменьшается до нуля.