Тема 3.1. Будова, призначення, принцип дії контакторів, магнітних пускачів та реле.

1.Контактори, будова, типи

Контактори - це апарати дистанційної дії, призначені для частих включень та відключень силових електричних кіл при нормальних режимах роботи.

Електромагнітний контактор являє собою електричний апарат, що призначений для комутації силових електричних кіл. Замикання або розмикання контактора виконується найчастіше за допомогою електромагнітного привода.

.

Електромагнітні контактори поділяються:

А) по роду струму головного кола та кола керування (включаючої котушки):

- постійного струму;

- змінного струму;

- постійного і змінного струму.

Б) по числу головних полюсів: від 1 до 5.

В) по номінальному струму головних кіл: від 1,5 до 4800А;

Г) по номінальній напрузі головних кіл: від 27 до 2000В постійного струму та від 110 до 1600В змінного струму частотою 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10000Гц.

Д)по номінальній напрузі включаємої катушки: від 12 до 440В постійного струму, від 12 до 660В змінного струму частотою 50Гц, від 24 до 660В змінного струму частотою 60Гц.

Е) по наявності допоміжних контактів – з контактами та без них.

Контактори також поділяються по роду приєднань провідників головного кола та кола керування, по способу монтажу, по виду приєднання зовнішніх проводів .

Нормальна робота контактора допускається:

А) При напрузі головного кола до 1,1 і кола керування від 0,85 до 1,1 номінальних напруг відповідних кіл;

Б) При зниженні напруги змінного струму від 0,7 до номінального струму. Включаєма котушка по винна утримувати якір електромагніту контактора в повністю притягнутому положенні та при знятій напрузі не утримувати його.

Електромагнітні контактори розраховані на застосування в різних кліматичних поясах, роботу в різних умовах навколишнього середовища і як правило не мають спеціального захисту від доторкувань і зовнішньої дії.

Конструкція електромагнітних контакторів.

Контактор складається із наступних основних вузлів: головних контактів, дугогасної системи, електромагнітної системи, допоміжних контактів.

Головні контакти виконують замикання та розмикання силового кола. Вони повинні витримувати довготривале проходження струму та часті включення та відключення при великій її кількості. Нормальним рахується положення контактів, коли через втягуючу котушка контактора не проходить струм та звільнені всі механічні защілки. Головні контакти можуть бути ричажного та мостикового типу. Ричажні контакти мають поворотну систему, мостикові контакти – прямохідну систему.

Дугогасні камери контакторів постійного струму побудовані на принципі гашення дуги поперечним магнітним полем в камерах із повздожніми щілинами. Магнітне поле більшості конструкцій збуджується послідовно з контактами включеною котушкою.

Дугогасна система забезпечує гашення електричної дуги, яка виникає при розмиканні головних контактів. Способи гашення дуги та конструкції дугогасних систем визначається родом струму головного кола та режимом роботи контактора.

Електромагнітна система контактора забезпечує дистанційне керування контактором та складається із осердя, якоря, котушки та деталей для кріплення.

Електромагнітна система контактора розрахована на включення якоря та утримання її в замкнутому положенні або тільки на включення якоря. Утримання якоря у включеному положенні виконується защілкою. Відключення контактора виконується після зникнення напруги під дією пружини або власної ваги рухомої системи.

Допоміжні контакти виконують переключення в колах керування контактора, а також в колах блокування та сигналізації. Допоміжні контакти розраховані на довготривалі струми не більше 20А та на відключення струму не більше 5А. Контакти можуть бути замикаючими та розмикаючими і в більшості випадків мостикового типу.

Контактори змінного струму виконуються з дугогасними камерами та із деіонною решіткою. При відключення контактора дуга переміщається на решітку та подрібнюється на ряд коротких і в момент переходу струму через нуль гасне.

Електричні схеми контакторів в більшості випадків мають стандартний вигляд ( котушка керування, головні та допоміжні контакти) і різняться лиш кількістю та видом контактів та котушок.

Контактори вибираються по наступним характеристикам:

1) по призначенню та області застосування;

2) по категорії використання;

3) по величині механічної та комутаційної здатності4

4) по числу та виконанню головних та допоміжних контактів;

5) по роду струму та номінальній напрузі;

6) по номінальній напрузі та споживає мій потужності включаємих катушек;

7) по режиму роботи;

8) по кліматичному виконанню.

Контактори постійного струму виготовляються на напругу 22 и 440 В., струми до 630 А., однополюсні і двополюсні.

Контактори серії КПД 100Е призначені для комутації головних кіл і кіл керування електроприводом постійного струму напругою до 220В.

Контактори випускаються на номінальні струми від 25 до 250 А.

Контактори серії КПВ 600 призначені для комутації головних кіл електроприводів постійного струму. Контактори цієї серії мають два виконання: з одним замикаючим головним контактом (КПВ 600) і з одним розмикаючим головним контактом (КПВ 620).

Керування контакторами виконується від мережі постійного струму.

Контактори випускаються на номінальні струми від 100 до 630 А. Контактор на струм 100 А має масу 5,5 кг, на 630 А – 30 кг.

Контактори змінного струму: КТ6000, КТ7000

КТ (КТП) - Х1 Х2 Х3 Х4 С Х5

Х1 - номер серії, 60, 70.

Х2 - величина контактора: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Х3 - число полюсів: 2, 3, 4, 5.

Х4 - додаткові значення специфічних особливостей серії: Б - модернізовані контакти; А - підвищена комутаційна здатність при напрузі 660В.

С - контакти с металокерамічними накладками на основі срібла. Відсутність букви означає, що контакти мідні.

Х5 - кліматичне виконання: У3, УХЛ, Т3.

Контактори змінного струму, як правило, триполюсні із замикаючими головними контактами. Електромагнітні системи виконуються шихтованими, тобто набраними із окремих ізольованих одна від одної пластин товщиною до 1 мм. Котушки низькоомні та з малою числом витків. Основну частину опору котушки складає індуктивний опір, який залежить від величини зазору. По цій причині струм в котушці контактора змінного струму при розімкнутій системі в 5-10 раз перевищує струм при замкнутій магнітній системі. Електромагнітна система контакторів змінного струму має короткозамкнутий виток на осерді для усунення гулу та вібрації.

2.Призначення та принцип дії магнітних пускачів.

Магнітні пускачі змінного струму призначені для дистанційного керування асинхронними електродвигунами. Виконують також нульовий захист, тобто при зникненні напруги або при зниженні на 40-60% від номінальної магнітна система відпадає і силові контакти размикаються. В комплекті з тепловим реле пускачі виконують також захист електродвигунів від перевантажень і від струмів, виникаючих при обриві однієї з фаз.

Магнітний пускач на принциповій схемі.

Найбільше застосування знайшли пускачі серії з контактною системою і електромагнітним приводом: ПМЕ, ПМА, ПВН, ПМЛ, ПВ, ПМ12.

Пускачі випускаються у відкритому, захищеному і пиле і водонепроникливому виконанні, з тепловими реле і без них, бувають реверсивними и нереверсивними.

На вітчизняному ринці промислового обладнання присутні аналоги контакторів КМИ/КТИ – пускачі і контактори серії ПМ12, ПМЕ, ПМА, ПМЛ.

. Структура маркування магнітних пускачів ПМЛ:

ПМЛ Х Х Х Х Х Х-ХХ

1 2 3 4 5 6 7

ПМЛ - серія пускачів магнітних

1 - величина пускача ПМЛ по номінальному струму в амперах

1 - 10 (16)А;

2 - 25А;

3 - 40А;

4 - 63 (80)А;

5 - 125А;

6 - 160А;

7 - 250А.

2 - виконання пускачів по призначенні і наявності теплового реле

1 - нереверсивний пускач ПМЛ без теплового реле;

2 - нереверсивний пускач ПМЛ с тепловим реле;

5 - реверсивний пускач ПМЛ без теплового реле с механічним блокування для степені захисту IР00, IР20 та з електричним і механічним блокуванням для степені захисту IР40, IР54;

6 - реверсивний пускач ПМЛ тепловим реле з електричним і механічним блокування;

7 - пускач ПМЛ зірка-а трикутник ступені захисту IР54;

3 - виконання пускачів по ступені захисту (ГОСТ 1425480) і наявності кнопок керування і сигнальної лампи

0 - IР00;

1 - IР54 без кнопок;

2 - IР54 з кнопками "Пуск" и "Стоп";

3 - IР54 з кнопками "Пуск", "Стоп" і сигнальною лампою (виготовляється тільки на напруу127, 220 и 380В, 50Гц);

4 - IР40 без кнопок;

5 - IР40 с кнопками "Пуск" и "Стоп";

6 - IР20;

4 - число і вид контактів допоміжного кола:

0 - 1з (на 10, 25А), 1з + 1р (на 40, 60А), змінний струм;

1 - 1р (на 10, 25А), змінний струм;

2 - 1з (на 10 - 63А), змінний струм;

5 - 1з (на 10, 25А), постійний струм;

6 - 1р (на 10, 25А), постійний струм;

5 - буква "Д", означає пускач ПМЛ с Iном=16А для 1-ої величини, Iном=80А для 4-ої величини, або із зменшими вагою та габаритами для 3-й величини ;

6 - буква "М", означає виконання пускачів з кріпленням як на стандартні рейки так і гвинтами до площини;

7 - кліматичне виконання (О, О) і категорія розміщення (2; 4) по ГОСТ 15150

Нормуючі технічні характеристики пускачів:

1) Максимально допустимий струм головного кола в амперах. Нормується для режиму роботи пускача АС-1, АС-3 або АС-4 окремо для кожного із значень напруг головного кола цепи, тобто робочої напруги пускача;

2)Максимально допустима напруга головного кола (В);

Напруга живлення втягувальної котушки (В). Може бути вибрано із ряду 24, 36, 42, 110, 220, 380В змінного струму. Деякі типи пускачів виготовляються з магнітною системою з живленням котушки керування постійним струмом, при цьому їх включають в коло змінного струму через випрямляч.

3) Комутаційна здатність Обчислюється в мілліонах циклів включення-виключення.

4) Максимально допустимий струм допоміжних контактів. Обчислюється в амперах при заданій напрузі на контактах.

5) Потужність, що споживається витягувальною котушкою (ВТ).

При виборі пускача широко застосовується термін «величина пускача».

Термін цей умовний і характеризує допустимий струм контактів головного кола пускача.

При цьому розуміється, що напруга головного кола складає 380В і пускач працює в режимі АС-3.

Максимальний струм головного кола складає:

для нульовоі величини - 6,3А;

для першої величини -10А;

для другої величини - 25А;

для третьої величини -40А;

для четвертої величини - 63А;

для п’ятої величин - 100А;

для шостої величини -160А.

Допустимий струм контактів головного кола відрізняється від приведених вище в залежності:

Від категорії застосування - АС-1, АС-3 або АС-4: АС-1 – навантаження пускача чисто активне або мало індуктивна;

АС-3 - режим прямого пуску двигуна з короткозамкнутим ротором, відключення обертаючих електродвигунів;

АС-4 - пуск електродвигуна з короткозамкнутим ротором, відключення нерухомих або повільно обертаючих електродвигунів, гальмування проти струмом.

3.Призначення та будова реле, типи.

Реле — електричний пристрій, призначений для замикання і розмикання різних ділянок електричного кола при заданих змінах електричних або неелектричних вхідних величинах. Розрізняють електричні, механічні і теплові реле.

Принцип дії реле:

Основними частинами електромагнітного реле: електромагніт, якір і перевимикач. Електромагніт являє собою електричний провід, що намотаний на котушку із осердям із магнітного матеріалу. Якір — пластина із магнітного матеріалу, через штовхач керуючий контактами.

Реле поділяються:

По початковому стану контактів реле з:

Нормально замкнутими контактами;

Нормально розімкнутими контактами;

Перевимикаючими контактами.

По типу керуючого сигналу реле:

Постійного струму;

Нейтральні реле: полярність керуючого сигналу не має значення, регіструється тільки факт його присутності/відсутності. Пример: реле типа НМШ;

Поляризовані реле: чуткі до полярності керуючого сигналу, перевимикаються при її зміні. Приклад: реле типа КШ;

Комбіновані реле: реагують як на наявність /відсутність керуючого сигналу, так і на його полярність. Приклад: реле типу КМШ;

Змінного струму.

По допустимому навантаженню на контакти.

По часу спрацювання.

По типу виконання:

Електромеханічні реле;

Електромагнітні реле (обмотка електромагніту нерухома відносно осердя);

Герконові реле;

Магнітоелектричні реле (обмотка електромагніту з контактами рухома відносно осердя);

Термореле (біметалеве);

Електродинамічне реле;

Феродинамічне реле;

Індукційне реле;

Статичне реле ;

Феромагнітне реле;

Іонне реле;

Напівпровідникові реле.

По контролюючій величині:

Реле напруги;

Реле струму;

Реле потужності;

Реле пневматичного тиску;

Реле контролю ізоляції;

Спеціальні види електромагнітних пристроїв:

Шаговий шукач.

Пристрій захисного відключення.

Автоматичний вимикач.

Реле часу

Електромеханічний лічильник.

На схемах реле позначаються наступним чином::

1 — обмотка реле (A1, A2 — керуюча частина), 2 — контакт замикаючий, 3 — контакт розмикаючий, 4 — контакт замикаючий із запізненням при спрацюванні, 5 — контакт замикаючий із запізненням при зворотній дії, 6 — контакт імпульсний замикаючий, 7 — контакт замикаючий без зворотної дії, 8 — контакт розмикаючий без зворотньої дії, 9 — контакт розмикаючий із запізненням при спрацюванні, 10 — контакт розмикаючий із запізненням при зворотній дії, 11 — загальний контакт, 11-12 — нормально замкнуті контакти, 11-14 — нормально розімкнуті контакти.

Принцип дії реле:

Робота електромагнітних реле основана на використанні електромагнітних сил, виникаючих в металевому осерді при проходженні струму по виткам його котушки. Деталі реле монтуються на основі і закриваються кришкою. Над осердям електромагніту встановлений рухомий якір (пластина) з одним або декількома контактами. Навпроти них знаходяться відповідні парні нерухомі контакти.

В початковому положенні якір утримується пружиною. При подаче керуючого сигналу електромагніт притягує якір, пересилюючи її зусилля, і замикає або розмикає контакти в залежності від конструкції реле. Після відключення напруги пружина повертає якір в початкове положення. В деяких моделей, можуть бути вбудовані електронні елементи. Це резистор, підключений до обмотки котушки для більш чіткого спрацювання реле, або) конденсатор, паралельний контактам для зниження іскріння і перешкод.

На сьогодні в електротехніці реле використовують в основному для керування великими струмами В колах з невеликими струмами для керування найчастіше використовують транзистори або тиристори.

Контрольні запитання:

1. Використання контакторів, переваги та недоліки.

2. Поділ реле.

3. Призначення магнітних пускачів, поділ по величині.

4. Принцип дії електромагнітних реле.