Параметры и токи обмоток контакторов переменного тока
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Таблица 5.3 Контакторы переменного тока
Окончание табл. 5.3
6. СОВРЕМЕННЫЕ МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ,
6.1. Устройство и назначение Магнитные пускатели предназначены для пуска, остановки, реверсирования и тепловой защиты главным образом асинхронных двигателей. Наибольшее применение находят магнитные пускатели с контактными системами и электромагнитным приводом типов ПМЕ, ПМА, ПА (ПАЕ). Пускатели выполняются открытого, защищенного, пылебрызгонепроницаемого исполнения, реверсивные и нереверсивные, с тепловой защитой и без нее. Магнитный пускатель заключается, как правило, в стальной кожух. Управление им осуществляется посредством кнопок управления Пуск, Стоп, Вперед, Назад. Эскиз магнитного пускателя ПАЕ представлен на рис. 6.1.
Рис. 6.1.Конструктивная схемапускателя ПАЕ: 1 – металлическое основание; 2 и 3 – неподвижные и подвижные мостиковыеконтакты; 4 – контактная пружина; 5 – закрытая дугогасительная камера; 6 – траверса; 7, 8, 9 – якорь, катушка и магнитопровод электромагнита; 10 – амортизирующие пружины; 11 – тепловое реле; 12 – отключающая пружина; 13 – короткозамкнутый виток на магнитопроводе 6.2. Технические параметры Пускатели серии ПМЕ, ПАЕ обладают коммутационной способностью до операций и частотой включений до 1200 в час. Выбор контакторов и пускателей осуществляется по номинальному напряжению сети, номинальному напряжению питания катушек контакторов и пускателей, по номинальному коммутируемому току электроприемника. Технические параметры пускателей серии ПМЕ и ПАЕ приведены в табл. 6.1. Наиболее распространенные серии пускателей с контактной системой и электромагнитным приводом: ПМЕ, ПМА, ПА, ПВН, ПМЛ, ПВ, ПАЕ. Пускатели серии ПМА предназначены для управления асинхронными двигателями в диапазоне мощностей от 1,1 до 75 кВт на напряжение 380-660 В. Пускатели серии ПМЕ выполняются с прямоходовой магнитной системой и управлением на переменном токе. Напряжение от 36 до 500 В. Используются для управления электродвигателями с короткозамкнутым ротором.
Таблица 6.1 Технические параметры пускателей серий ПМЕ и ПАЕ
Окончание табл. 6.1
Защищенное исполнение имеют пускатели ПМЕ-031, -032, -051, -052, -081, -084, -121, -122, -123, -124, -221, -222, -223, -224; пылебрызгонепроницаемое исполнение – ПМЕ-061, -062, -091, -092, -093, -094, -131, -132, -133, -134, -231, -232, -233, -234; нечетные – без теплового реле; четные – с тепловым реле. Пускатели серии ПМЕ-200, а также ПМЕ-111Т, ПМЕ-113Т имеют тропическое исполнение. Частота включений при ПВ 70% составляет 600. Пускатели серии ПАЕ с управлением на переменном токе: отдельные исполнения ПАЕ-313, -314, -411, -412 применяются преимущественно в станкостроении. Характеристики пускателей серии ПМЕ и ПАЕ приведены втабл. 6.2. Таблица 6.2 Магнитные пускатели серий ПМЕ и ПАЕ
Пускатели серии ПМА предназначаются для управления асинхронными двигателями мощностью 1,1...75 кВт; имеют реверсивные и нереверсивные исполнения, бывают с тепловым реле и без него, открытого и защищенного исполнения; износостойкость механическая в аппаратах на ток до 63 А составляет 16...106, выше 63 А – 10 циклов; коммутационная – соответственно 3...10 и 2,5... 10 циклов. Номинальный ток контактов вспомогательной цепи лежит в пределах от 4 до 10 А. В табл. 6.3 приведены технические данные пускателей ПМА. Таблица 6.3 Технические данные пускателей серии ПМА
Пускатели электромагнитные серии ПМЛ (рис. 6.2) предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, а в исполнении с трехполюсными тепловыми реле серии РТЛ – для защиты управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Пускатели могут комплектоваться ограничителями перенапряжений типа ОПН. Пускатели, комплектуемые ограничителями перенапряжения, пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении.
Номинальное переменное напряжение включающих катушек: 24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В частоты 50 Гц и 110, 220, 380, 400, 415, 440 В частоты 60 Гц. Пускатели ПМЛ на токи 10...63 А имеют прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа. Контактная система расположена перед магнитной. Подвижная часть электромагнита составляет одно целое с траверсой, в которой предусмотрены подвижные контакты и их пружины. Возвратная пружина расположена на среднем керне подвижной части электромагнита. На дугогасительной камере имеются направляющие для присоединения дополнительных приставок: контактной приставки типа ПКЛ, пневмоприставки ПВЛ, кнопки «Пуск» или «Стоп», сигнальной лампы. Тепловые реле серии РТЛ подсоединяются непосредственно к корпусам пускателей. Обозначение магнитных пускателей ПМЛ-ХХХХХХХХХ: ПМЛ — серия; X – величина пускателя по номинальному току (1 – 10 А, 2 – 25 А, 3 – 40 А, 4 – 63 А); X – исполнение пускателей по назначению и наличию теплового реле (1 – нереверсивный, без теплового реле; 2 – нереверсивный, с тепловым реле; 5 – реверсивный пускатель без теплового реле с механической блокировкой для степени защиты IP00 и IP20 и с электрической и механической блокировками для степени защиты IP40 и IP54; 6 – реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировками; 7 – пускатель звезда-треугольник степени защиты 54); X – исполнение пускателей по степени защиты и наличию кнопок управления и сигнальной лампы (0 – IP00; 1 – IP54 без кнопок; 2 – IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 3 – IP54 с кнопками «Пуск», «Стоп» и сигнальной лампой (изготавливается только на напряжения 127, 220 и 380 В, 50 Гц); 4 – IP40 без кнопок; 5 – IP40 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 6 – IP20); X – число и вид контактов вспомогательной цепи (0 – 1з (на ток 10 и 25 А), 1з + 1р (на ток 40 и 63 А), переменный ток; 1 – 1р (на ток 10 и 25 А), переменный ток; 2 – 1з (на ток 10, 25, 40 и 63 А), переменный ток; 5 – 1з (на 10 и 25 А), постоянный ток; 6 – 1р (на ток 10 и 25 А), постоянный ток); X – сейсмостойкое исполнение пускателей (С); X – исполнение пускателей с креплением на стандартные рейки Р2-1 и Р2-3; XX – климатическое исполнение (О) и категория размещения (2, 4); X – исполнение по коммутационной износостойкости (А, Б, В). Пускатели на токи 10, 25, 40 и 63 А допускают установку одной дополнительной контактной приставки ПКЛ или пневмоприставки ПВЛ. Номинальный ток контактов приставок ПВЛ и сигнальных контактов пускателей – 10 А. Номинальный ток контактов приставок ПКЛ – 16 А. Приставки ПВЛ имеют 1 замыкающий и 1 размыкающий контакты.
7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ 7.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Контакторы являются аппаратами дистанционного управления и применяются для частых включений силовых цепей при нормальных режимах работы. Контакторы обеспечивают 150-1500 включений и выключений в час. Общее число включений и выключений – до . Применяются контакторы в установках постоянного и переменного напряжения до 500-650 В, они включают и отключают токи до 600 А. Объектом испытаний служит контактор постоянного тока КПВ 603. Паспортные данные КПВ 603: – напряжение U K=220B; – напряжение силовой цепи U =220 В; 7.1.2. ПРОГРАММА РАБОТЫ 1. Ознакомиться с конструкцией контактора, его паспортными данными и схемой испытаний. 2. Определить напряжения срабатывания и отпуска. 3. Измерить нажатие контактов и их провал. 4. Измерить время включения и отключения контактора.
Р и с. 7.1. Схема испытаний контактора постоянного тока
7.1.3. Порядок выполнения работы 1. Определение напряжения срабатывания. Переключатель поставить в положение , выключатели , – в положение «ВЫКЛ»(рис. 7.1).Ручку управления автотрансформатора AT повернуть против часовой стрелки до упора. Включить питание стенда – выключатель в положение «ВКЛ». Поворотом ручки управления АТ по часовой стрелке увеличивать напряжение, подаваемое на обмотку контактора,до значения,соответствующего началу движения якоря контактора. Отключить схему выключателем , немного повернуть ручку управления AT по часовой стрелке и снова включить питание. Если четкого срабатывания контактора не происходит, операция повторяется. Напряжение срабатывания фиксируется при четком срабатывании контактора 2. Определение напряжения отпуска. Напряжение на катушке контактора увеличить автотрансформатором AT до номинального, а затем плавно уменьшить до значения, соответствующего отпаданию якоря. Эта величина фиксируется как напряжение отпуска . Опыт проводится три раза. По средним значениям подсчитывается коэффициент возврата : . 3. Проверка нажатия контактов и их провала. Для обеспечения надежной работы контактора необходимо, чтобы нажатие контактов находилось в определенных пределах. При слабом нажатии контакты будут оплавляться вследствие их вибраций, возникающих при включении. Во включенном состоянии такие контакты будут перегреваться. При очень сильном нажатии происходит быстрый износ контактов. Различают начальное нажатие контактов (в первый момент их соприкосновения) и конечное (в рабочем положении). Конечное нажатие при линейном соприкосновении контактов принимается равным 1,5-2 кг на 1 см ширины контакта. Начальное и конечное нажатия относятся друг к другу как 1:2. При работе контактора происходит износ контактов. Для обеспечения при этом их соприкосновения необходим провал контактов, т.е. путь, который пройдет подвижный контакт под действием пружины, если во включенном положении контактора удалить неподвижный контакт. Провал считается достаточным, если он равен приблизительно 0,8 толщины контакта. а. Измерение начального нажатия. Во время измерения контакты должны быть разомкнуты (выключатель в положении «ВЫКЛ»). Динамометр прикрепляется к подвижному контакту по линии начального соприкосновения контактов (рис. 7.2, а).Между подвижным контактом и упором прокладывается полоска тонкой бумаги. Динамометр плавно оттягивается в направлении, перпендикулярном плоскости контакта. Показания динамометра в момент, когда бумажную полоску можно легко сдвинуть, фиксируются как начальное нажатие контактов.
Р и с. 7.2. Определение нажатия и провала контактов
б) Измерение конечного нажатия. Измерение производится при включенном положении контактора (переключатель в положении «ВКЛ», – в положении ). На катушку контактора подается номинальное напряжение. Динамометр прикрепляется к подвижному контакту. Между контактами прокладывается полоска тонкой бумаги. Динамометр плавно оттягивается, и его показания фиксируются в тот момент, когда бумажную полоску можно легко сдвинуть. Полученное значение характеризует величину конечного нажатия. в) Измерение провала контактов. Во время измерения контактор должен быть включен на номинальное напряжение в соответствии с п. б). Уменьшение провала характеризует износ подвижного и неподвижного контактов, поэтому необходимо периодически проверять во время эксплуатации величину провала П. Для данной конструкции контактов (рис. 7.2) измерению подлежит величина П, характеризующая величину провала. Измерения провести с помощью обычной линейки. 4. Измерение времени включения и отключения контактора. Время включения и отключения является важным параметром контакторов и определяется их электромагнитным приводом. В большинстве электромагнитов, имеющих обмотку напряжения, процесс срабатывания имеет динамический характер. После включения питания на обмотку электромагнита происходит нарастание магнитного потока до тех пор, пока сила тяги не станет равной противодействующей силе. После этого якорь начинает двигаться, причем ток и магнитный поток изменяются по весьма сложному закону, определяемому параметрами электромагнита и противодействующей силой. После достижения якорем конечного положения ток и магнитный поток будут продолжать изменяться до тех пор, пока не достигнут установившихся значений. Время срабатывания электромагнита – это время с момента подачи напряжения на обмотку до момента остановки якоря: , где – время трогания, представляющее собой время с начала подачи напряжения до начала движения якоря; – время движения, т.е. время перемещения якоря из положения при начальном зазоре до положения при конечном зазоре . К моменту остановки якоря переходной процесс еще не закончен и ток в обмотке продолжает возрастать от значения до установившегося значения . Рассмотрим подробно все эти стадии для электромагнита постоянного тока с обмоткой напряжения. а) Время трогания. После включения цепи напряжение источника уравновешивается активным падением напряжения и противо-ЭДСобмотки: Так как в начальном положении якоря рабочий зазор относительно велик, то магнитную цепь можно считать ненасыщенной, а индуктивность обмотки – постоянной. Поскольку и , уравнение напряжений имеет вид . Решение этого уравнения имеет вид , где – установившееся значение тока; – постоянная времени цепи. Ток обмотки, при котором начинается движение якоря, называется током трогания , а время нарастания тока от нуля до – временем трогания . Для момента трогания можно записать , откуда следует . Время трогания пропорционально постоянной времени Т и зависит от отношения , увеличиваясь с приближением этого отношения к единице. Начинается движение якоря, зазор уменьшается, и его магнитная проводимость и индуктивность обмотки увеличиваются. б) Время движения якоря электромагнита. Физические процессы в электромагните описываются уравнениями где – электромагнитная сила, воздействующая на якорь; dx – путь, пройденный якорем; m – масса подвижных частей, приведенная к зазору; v – скорость перемещения якоря, приведенная к зазору; – противодействующее усилие пружины, приведенное к зазору. Вторым уравнением описывается энергетический баланс в электромагните. Работа, произведенная электромагнитом, затрачивается на увеличение кинетической энергии его подвижных частей и преодоление противодействующих сил. Оба эти уравнения нелинейны, и решение их затруднительно. В самом общем случае задача решена Н.Е. Лысовым. Ускорение подвижных частей электромагнита будет определяться из выражения . После интегрирования получим , откуда определяется скорость движения якоря и по его значению – величина времени отпускания электромагнита . в) Отпускание электромагнита. При размыкании цепи обмотки электромагнита магнитный поток в нем начинает уменьшаться из-за введения в цепь большого сопротивления дугового или тлеющего разряда между контактами. Магнитный поток уменьшается, и в момент, когда сила тяги электромагнита становится меньше усилия пружины, происходит отпускание якоря. Время отпускания состоит из времени спада потока от установившегося Фу до потока отпускания и времени движения . Процесс спада тока, а следовательно, и магнитного потока протекает очень быстро. Если сердечник, на котором размещается обмотка, сплошной и имеет большое сечение, то спад магнитного потока замедляется, так как в сердечнике возникают вихревые токи, поле которых стремится поддерживать спадающий поток. Это необходимо учитывать при расчете . После трогания якоря его движение происходит за счет усилия противодействующей пружины. Таким образом, время отпускания электромагнита определяется соотношением . г) Ускорение и замедление срабатывания и отпускания электромагнитов постоянного тока. В большинстве случаев основную часть времени срабатывания составляет время трогания. Поэтому для изменения времени срабатывания воздействуют, прежде всего, на . Для ускорения срабатывания контактора при неизменных его габаритах применяют специальные схемы форсировки: увеличивают напряжение питания обмотки выше номинального с включением последовательно в цепь балластного сопротивления, шунтируемого размыкающими контактами контактора или ёмкостью. Ёмкость рекомендуется выбирать равной , где – индуктивность обмотки электромагнита, Гн; – её активное сопротивление, Ом; – сопротивление добавочного резистора, Ом; – шунтирующая добавочный резистор ёмкость, мкФ. Измерение времени включения и отключения контактора производится с помощью электросекундомера (рис. 7.3), который позволяет измерить промежутки времени длительностью до 10 с с точностью до 0,01 с. Основной частью электросекундомера является электромагнитный вибратор. При протекании через его катушку тока частотой 50 Гц якорь совершает за каждый полупериод одно колебание и поворачивает стрелку на одно деление шкалы, соответствующее 0,01 с. Если частота питающей сети отлична от 50 Гц, то время определяется по формуле , где – показания секундомера; – частота сети, Гц. Электрический секундомер имеет встроенные добавочные сопротивления, позволяющие включать его в сеть 110 и 220 В. Фактически электросекундомер (ЭС) измеряет время, в течение которого его катушка обтекается током. Остановить ЭС можно двумя способами: – разомкнуть цепь питания; – зашунтировать катушку. На рис. 7.3 дана принципиальная схема ЭС, где – контакты каких-либо устройств, время работы которых надо измерить; К и – зажимы катушки вибратора. Р и с. 7.3. Схема включения электросекундомера
Электрическим секундомером в данной схеме можно измерить: – время замкнутого состояния контактов при разомкнутых ; – время разомкнутого состояния при замкнутом ; – время от замыкания до замыкания ; – время от размыкания до размыкания . Установка стрелок ЭС на нуль после отсчета времени производится плавным поворотом ручки, находящейся внизу справа, в направлении, указанном стрелкой. Испытуемый контактор препарирован: в его конструкцию введены дополнительные элементы, позволяющие существенно расширить объём испытаний и получить больше информации о контакторах. На конструкции контактора закреплены два микропереключателя, которые срабатывают под действием перемещения: – якоря – его переключающие контакты К1.1; – хвостовика якоря – его переключающие контакты К1.2. Принципиальная электрическая схема испытаний контактора, представленная на рис. 7.1, позволяет измерять время включения и время отключения контактора, что определяется положением переключателя : – в правом положении – время включения; – в левом положении – время отключения. Кроме того, схема позволяет провести измерения полного времени срабатывания и отдельно времени трогания . По разности полученных значений можно рассчитать время движения . Для измерения времени включения и отключения контактора в схеме испытаний (см. рис. 7.11) используется промежуточное реле К2, с помощью переключающих контактов которого подается сигнал на включение или отключение контактора и одновременно команда на электросекундомер, соответствующая началу отсчета им времени (контакты К2.2; К2.3). д) Измерение времени включения. При измерении времени включения переключатель ставится в положение , выключатель – в положение «ВКЛ». Проводится измерение времени включения определением двух его значений: времени трогания и полного времени включения . Опыт проводится в следующем порядке: 1) установить переключатели в следующее положение: ; 2) установить показания стрелок ЭС на нуль после отсчета времени: проводится плавным поворотом ручки, находящейся внизу справа, в направлении, указанном стрелкой; 3) включить питание стенда – выключатель ; 4) установить напряжение питания поворотом ручки управления автотрансформатора равным напряжению ; 5) нажать кнопку «пуск» – «П». После срабатывания контактора снять показания электросекундомера и данные занести в табл. 7.1 в графу ; 6) выключить источник питания стенда (SА1 – в положение «ВЫКЛ»); 7) не трогая ручки управления АТ, перевести переключатель SА3 в положение tТР; 8) включить питание стенда, нажать на кнопку «пуск»; после срабатывания контактора снять показания ЭС и занести их втабл. 7.1 в графу ; 9) нажать на кнопку «стоп», установить новое значение напряжения питания и повторить измерения в соответствии с п.п. 2-8, занося результаты измерений в табл. 7.1. Измерения времени включения провести для 4-6 значений напряжения питания: от до 240 В. е) Измерение времени отключения. При измерении времени отключения переключатель SА2 перевести в положение tОТК, переключатель SА4 – в положение «ВКЛ». Как и в предыдущем пункте, провести измерения времени трогания при отключении и полного времени отключения . Опыт проводится в следующем порядке: 1) установить переключатели в следующие положения: ; 2) включить питание стенда; 3) поворотом ручки управления АТ установить напряжение питания, соответствующее напряжению срабатывания контактора; 4) сбросить показания ЭС; 5) нажать кнопку «пуск»; после отпускания контактора и остановки ЭС снять его показания и занести втабл. 7.2 в графу ; 6) сбросить показания ЭС, нажать кнопку «стоп», переключить переключатель SА3 в положение tТР; 7) нажать кнопку «пуск»; после отпускания контактора и остановки ЭС снять его показания и внести в табл. 7.2в графу . Измерения времени отключения провести для 4-6 значений от до 240 В и результаты внести в табл. 7.2. Таблица 7.1
Таблица 7.2
По данным табл. 7.1 и 7.2 построить зависимости: ; ; ; ; ; . Для замедления срабатывания контактора при отключении в данной лабораторной работе предусмотрена возможность шунтирования обмотки контактора встречно включенным диодом. В этом случае обмотка, шунтированная встречным диодом, при отключении играет роль короткозамкнутой обмотки и приводит к существенному замедлению срабатывания при отключении контактора. Провести измерения времени отключения контактора с шунтированной обратным диодом обмоткой в следующей последовательности: 1) при отключенном источнике питания включить цепь шунтирования обмотки контактора переключателем SА5 в положение «ВКЛ», SА2 – tОТК, SА3 –
|
|
|