Электромагнитные контакторы

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 
 

Институт   -  Энергетический

Кафедра   -   ЭКМ 
 
 

Реферат

 По дисциплине: Электрические и электронные аппараты

 «Электромагнитные контакторы.» 
 
 
 

Студент     гр.7А96                          ___________________                    Гладун Д.В.

                                         ^{(подпись)}

                              ___________________

        ^(дата)

Проверил доцент             ____________________                     Богданов Е.П.

                                    ^{(подпись)}

                              ___________________

           ^(дата)

     .

Томск -  2011

ПЛАН 
 
 

1. Введение.
2. Контакторы.
3. Классификация контакторов.
4. Главные контакторы.
5. Дугогасительная система.
6. Электромагнитная система контактора.
7. Вспомогательные контакты.
8. Контакторы постоянного тока.  
9. Контакторы переменного тока.
10. Литература.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

Одним из важнейших  показателей уровня технического развития любой страны является в настоящее  время уровень развития её энергетики.

Современная энергетика – это в основном электроэнергетика, т.е. производство и потребление  электрической энергии.

Электрическая энергия  используется во всех отраслях промышленности, строительства, транспорта и сельского  хозяйства вследствие ряда присущих только ей свойств. Электрическую энергию  можно передавать на большие расстояния, а так же преобразовывать в  другие виды энергии – механическую, тепловую и химическую.

Большое значение имеет  возможность преобразования электрической  энергии в механическую, которая  осуществляет при помощи конструктивно  простых и удобных для эксплуатации электродвигателей.

Применение электродвигателей  взамен громоздких и сложных паровых  машин и двигателей внутреннего  сгорания позволяет более рационально  использовать производственные площади  предприятий, снизить эксплуатационные расходы, осуществлять автомазицию  производственных процессов.

О масштабах применения электродвигателей свидетельствует  тот факт, что в настоящее время  на двигательные цели в промышленности расходуется более 50% всей электроэнергии.

Широкое применение находит электричество не только в промышленности, но и в современном  железнодорожном и внутригородском  транспорте.

При помощи электрической  энергии варят сталь, сваривают  и режут металл, создают гальваническим способом на поверхности металлов стойкие  антикоррозийные покрытия.

Независимая роль электричества  в автоматизации производственных процессов и телеуправления этими  процессами.

В автоматизации  и телеуправлении ни один вид энергии, известный современной науке, не может полностью заменить электрическую  энергию. 
 

Контакторы. 

 Контакторы – это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Контактор – это, пожалуй, самый старый аппарат, который применялся для управления электродвигателями. Наибольшее распространение во всем мире получили электромагнитные контакторы. Они являются основными коммутирующими аппаратами схем с токами более 50 А. Их так же можно использовать для решения множества других задач, например разделения шуммирования электрических цепей, коммутации конденсаторов и осветительных приборов.   

Магнитные контакторы используются для дистанционного управления силовыми электрическими цепями в системах энергоснабжения объектов. Контактор представляет собой двухпозиционное электромагнитное устройство, состоящее из специальной электромагнитной системы, набора контактов, дугогасительной системы и вспомогательных элементов. Данный аппарат обладает повышенными свойствами механической и электрической износостойкости. С высокоразвитой конструкцией для промышленных применений, таких как централизованное управление электродвигателями, контакторы пригодны для разных контрольных систем. Они также применяются судостроительными заводами и электростанциями, критерии которых включают в себя высокую надежность исполнения. 

Принцип действия.

Контактор работает следующим образом. При подаче напряжения в цепь катушки сердечник притягивает якорь, который прижимает подвижные контакты к неподвижным. Сердечник опирается на амортизирующие пружины, смягчающие удары якоря по сердечнику в момент включения контактора. При помощи пружины якорь возвращается в отключенное положение. Путь движения якоря, вращающегося на оси ограничивается упором. При притяжении якоря к сердечнику подвижные контакты прижимаются к неподвижным контактам и замыкают блок-контакты, которые шунтируют кнопку ”Пуск “, чтобы после запуска электродвигателя ее можно было отпустить. 

Контакторы должны выбираться по следующим основным техническим  параметрам:

1) по назначению  и области применения;

2) по категории  применения;

3) по величине  механической и коммутационной  износостойкости;

4) по числу и  исполнению главных и вспомогательных  контактов;

5) по роду тока  и величинам номинального напряжения  и тока главной цепи;

6) по номинальному  напряжению и потребляемой мощности  включающих катушек;

7) по режиму работы;

8) по климатическому  исполнению и категории размещения. 
 

Классификация контакторов.

Все контакторы классифицируются:

- по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;

- по числу главных полюсов - от 1 до 5;

- по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;

- 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, 10000 Гц; 

-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;

- по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.

Контакторы состоят из системы  главных контактов, дугогасительной, электромагнитной систем и вспомогательных  контактов. Главные контакты осуществляю  замыкание и размыкание силовой  цепи. Они должны быть рассчитаны на длительное проведение номинального тока и на производство большого числа  включений и отключений при большой  их частоте. Нормальным считают положение  контактов, когда втягивающая катушка  контактора не обтекается током и  освобождены все имеющиеся механические защелки. 

Главные контакторы. 
 

главные контакты могут выполняться рычажного и мостикового типа. Рычажные контакты предполагают поворотную подвижную систему, мостиковые – прямоходовую. На рисунке 5 представлена последовательно кинематика движения контакта контактора при замыкании.  

Как правило, у рычажных контактов оси вращения контакта не совпадают. Кроме того, контакты касаются раньше чем подвижная система  достигнет конечного положения. В результате этого при замыкании  и размыкании происходит перекатывание  и проскальзывание подвижного контакта по неподвижному. Поэтому начальная  точка касания при замыкании  и она же, конечная точка касания  и, соответственно, точка где возникает  дуга при размыкании оказывается  смещенной по отношению к точке  конечного касания контактов. Благодаря  этому поверхности, которые обеспечивают длительное проведение тока и которые  определяют переходное сопротивление  контакта, отдалены от места возникновения  дуги. Ну а проскальзывание контактов  при достаточном контактном нажатии  приводит к стиранию окисной пленки и различной скопившейся грязи с поверхности контакта, т. е. происходит самоочистка контактов. Так как контакты в коммутационных аппаратах являются, пожалуй, самыми слабыми частями аппарата, то мы видим, что в данном случае, сама конструкция силовых контактов контакторов позволяет длительно сохранять стабильным переходное контактное сопротивление, что в свою очередь, очень сильно влияет на надежность и безотказность работы контактора в целом. Но ничего не бывает идеальным, поэтому и у этих рычажных контактов есть свои недостатки.  Проскальзывание при той шероховатости, которую обычно имеют поверхности контактов (в особенности работающих), вызывают дополнительный дребезг контактов при замыкании, а следовательно, и повышенный износ. Ну а полный отказ от проскальзывания и при недостаточно высоком нажатии приведет к быстрому перегреву контактов за счет их окисления. Поэтому тут приходится выбирать из дух зол меньшее.

Рычажные контакты требуют гибкой связи для присоединения  к токопроводу, но и гибкая связь  в ряде случаев является слабым местом контактной системы. Ее трудно осуществить  на большие токи и ее механическая износостойкость оказывается ниже, чем других деталей. 

Дугогасительная система. 

Обеспечивает гашение электрической дуги, которая возникает при размыкании главных контактов. Способы гашения дуги и конструкции дугогасительных систем определяются родом тока главной цепи и режимом работы контактора. Дугогасительные системы контакторов постоянного тока отличаются от дугогасительных систем контакторов переменного тока из за того, что сами принципы гашения дуги при постоянном и переменном токе отличаются.

Дугогасительные камеры контакторов постоянного тока построены  на принципе гашения электрической  дуги поперечным магнитным полем  в камерах с продольными щелями. Магнитное поле, в подавляющем  большинстве конструкций, возбуждается последовательно включенной с контактами дугогасительной катушкой. В 60-х годах прошлого столетия в ссср были созданы конструкции с постоянными магнитами, но распространения они не получили. Камеры с узкими щелями, которые могут быть прямыми и зигзагообразными значительно повышают отключающую способность и ограничивают размеры дуги и ее пламени за пределами камеры, однако полного гашения электрической дуги в объеме камеры с помощью этой камеры добиться не удается.

Контакторы переменного  тока выполняются с дугогасительными камерами с деионной решеткой. При  возниконовении дуга движется на решетку, разбивается на ряд мелких дуг  и в момент перехода тока через  ноль гаснет. Погасить дугу на переменном токе в принципе легче чем на постоянном, поэтому контакторы постоянного  тока имеют более сложную систему  дугогашения. 

Электромагнитная  система контактора. 

Обеспечивает дистанционное управление контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция системы определяется родом тока и цепи управления контактора и его кинематической схемой.

Электромагнитная  система состоит из сердечника, якоря, катушки и крепежных деталей. На рисунке 6 показана схема включения  электродвигателя с помощью электромагнитного  контактора.

В исходном отключенном  положении, когда напряжения с катушки 15 снято, подвижная система под  действием пружины 11 находится в  нормальном положении. Контактор включают путем нажатия кнопки sb1. В катушке  создается магнитный поток, который  притягивает якорь 10 к сердечнику 14. Одновременно с главными контактами замыкаются дополнительные контакты 12, которые блокируют(шунтируют) контакты кнопки sb1. Контактное нажатие осуществляется пружиной 8. На якоре 10 установлена прокладка  из немагнитного материала 9, которая  уменьшает силу притяжения и при  снятии напряжения с катушки якорь  сразу отходит и не залипает.

Электромагнитная  система может рассчитываться на включение якоря и удержание  его в замкнутом положении  или только на включение якоря. Удержание  же его в замкнутом положении  в этом случае осуществляется защелкой. Отключение контактора происходит после  обесточивания катушки под действием  отключающей пружины, или собственного веса подвижной системы, но чаще пружины. В контакторах с защелкой, кроме  электромагнитной системы включения, имеется вторая электромагнитная система, которая производит освобождение подвижной  системы из под защелки. Так как  электромагнитные системы здесь  работают кратковременно, то ни могут  выполняться малыми размерами и  с большими перегрузками по току.