Краткие теоретические сведения. 1.1. Изучение конструкции аппаратов управления и защиты: контактора

Цель работы.

1.1. Изучение конструкции аппаратов управления и защиты: контактора.

1.2. Исследование работы контактора переменного тока при изменении величины напряжения питания.

Краткие теоретические сведения.

Развитие современной техники невозможно без широкого использования электрических и электронных аппаратов – устройств управления потоками энергии и информации, осуществляющих:

· включение и отключение электрических цепей объектов, принимающих участие в получении, преобразовании, передаче, распределении и потреблении электроэнергии;

· контроль и измерения параметров указанных объектов;

· защиту их от несанкционированных режимов работы;

· управление технологическими процессами;

· регулирование (поддержания на неизменном уровне или изменение по определенному закону) параметров объектов;

· преобразование неэлектрических величин в электрические.

Электрические аппараты (ЭА) – это электротехнические устройства, применяемые при использовании электрической энергии, начиная от ее производства, передачи, распределения и кончая потреблением.

Одним из основных признаков классификации ЭА является напряжение. По этому признаку различают:

· аппараты низкого (до 1000 В) напряжения (АНН);

· аппараты высокого (свыше 1000 В) напряжения (АВН).

Большинство АНН условно можно разделить на следующие виды:

· аппараты управления и защиты – автоматические выключатели, контакторы, реле, пускатели электродвигателей, переключатели, рубильники, предохранители, кнопки управления и другие аппараты, управляющие режимом работы оборудования и его защитой;

· аппараты автоматического регулирования – стабилизаторы и регуляторы напряжения, тока, мощности и других параметров электрической энергии;

· аппараты автоматики – реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов.

Следует отметить, что АНН иногда классифицируют по величине коммутируемого тока:

· слаботочные (до 10 А);

· сильноточные (свыше 10 А).

При этом нижние пределы коммутируемых современными ЭА токов достигают 10^-9 А, а напряжений – 10^-5 В.

АВН работают в сетях с напряжением до 1150 кВ переменного тока и 750 кВ постоянного тока и также существенно различаются по своим функциям. К АВН обычно относят следующие основные виды аппаратов:

· выключатели высокого напряжения, обеспечивающие включение и отключение электрических цепей в различных режимах работы, включая аварийные;

· токоограничивающие реакторы для ограничивания токов КЗ;

· шунтирующие реакторы для ограничения перенапряжений и компенсации реактивной мощности;

· разъединители и отделители для отключения цепи без тока при ремонте электрооборудования;

· измерительные трансформаторы для высоковольтных цепей.

Электрические аппараты как низкого, так и высокого напряжения обычно являются конструктивно законченными техническими устройствами, реализующими определенные функции и рассчитанными на разные условия эксплуатации.

В основе большинства электромеханических ЭА лежит контактная система с различными типами приводов – ручным, электромагнитным, механическим и др.

К электромеханическим ЭА относятся электромеханические реле, датчики, исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, преобразователи, муфты), командная аппаратура (конечные и путевые выключатели).

Электрическое реле – это коммутационное устройство, предназначенное производить скачкообразные изменения в управляемых цепях при заданных значениях воздействующих на него электрических величин.

Электрические реле подразделяются на два класса: электромеханические реле и статические электрические реле.

Электромеханическое реле – электрическое реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его элементов.

Статическое электрическое реле – электрическое реле, принцип работы которого не связан с использованием относительного перемещения его элементов.

Предохранители

Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Основной элемент предохранителя – плавкая вставка постоянного и переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь. По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком) На рис. 1. показаны различные варианты исполнения плавких вставок.

Рисунок 1 - Варианты исполнения плавких вставок:

а – постоянного сечения; б – переменного сечения на напряжение

220 В; в – переменного сечения на напряжение свыше 380 В; г – для предохранителя с наполнителем

Контакторы

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей как при номинальных токах, так и токах перегрузки. Наибольшее распространение получили контакторы, в которых замыкание и размыкание контактов осуществляется под воздействием электромагнитного привода. Контакторы бывают постоянного и переменного тока. Широко применяется для дистанционного управления электрическими машинами и аппаратами в установках постоянного и переменного тока при напряжениях до 500—650 в и силе тока до 600 а.

Рисунок 2 - Схема контактора:

1 – неподвижный контакт; 2 – подвижный контакт; 3 – якорь;

4 – сердечник; 5 – катушка; 6 – дугогасительная система

По числу пар контактов, включаемых в силовую цепь, различают одно- и многополюсные контакторы. Однополюсный контактор (рис. 2) содержит пару контактов — неподвижный 1 и подвижный 2. Подвижный контакт укреплен на якоре 3 электромагнита (втягивающая катушка 5 — на сердечнике 4). При подаче управляющего тока в катушку 5 якорь 3 притягивается к сердечнику 4 и контакты 1 и 2 замыкаются. Контакторы, как правило, снабжаются дугогасительной системой 6 для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании контактов (разрыве электрической цепи с током I). Включение контактора производится нажатием кнопки управления, установленной в цепи питания втягивающей катушки (на рис. не показана). Различают контакторы с замыкающими (нормально разомкнутыми) и размыкающими (нормально замкнутыми) контактами.

Втягивающая катушка потребляет ток весьма незначительный по сравнению с током в коммутируемой цепи. Контакторы бывают с втягивающей катушкой постоянного тока и контактной системой для включения и выключения постоянного тока и с втягивающей катушкой переменного тока и контактной системой для переменного тока. Изготовляются также контакторы с контактной системой для переменного тока и втягивающей катушкой постоянного тока. В ряде конструкций контакторов контакты во включенном положении удерживаются защёлкой. Блок-контакты, конструктивно связанные с защёлкой, автоматически отключают питание втягивающей катушки при замыкании основных контактов. В этом случае включенное положение контактора не зависит от того, включено или нет питание втягивающей катушки. Для размыкания контактов в подобном контакторе используется отдельная отключающая катушка. Контакторы допускают несколько миллионов включений-выключений. Их выпускают в качестве автономных, самостоятельно устанавливаемых устройств, а также встроенными в магнитные пускатели и в рабочие машины и установки.