Контактор постоянного тока

Введение

В основе работы большинства электромеханических электрических аппаратов лежит контактная система с различными типами приводов – ручным, электромагнитным, механическим и др. Процессы, протекающие в ЭА, определяются различными и многообразными физическими явлениями. Одной их наиболее сложных задач, решаемых при разработке электромеханического электронного аппарата, является обеспечение работоспособности электрических контактов, в том числе и при гашении электрической дуги, возникающей при выключении электрических аппаратов, в связи с этим работа, целью которой является изучение и расчет контактора постоянного тока, является актуальной.
Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы следующие задачи:
1. Проанализировать теоретические аспекты функционирования контактора постоянного тока,
2. Ознакомление с конструкцией и принципиальной схемой контактора постоянного тока,
3. Проведение электромагнитного расчета
4. Проведение расчета контактов,
5. Проведение расчета пружин
Структура работы состоит из введения, двух глав, заключения и списка используемой литературы


 
Часть 1 Теоретические основы темы контактора постоянного тока

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для частой коммутации силовых электрических цепей как при номинальных токах, так и при токах перегрузки
В зависимости от рода привода контактной системы различают контакторы электромагнитные, пневматические и гидравлические [1].
Электромагнитные контакторы получили широкое распространение, они являются основными коммутирующими аппаратами схем автоматизированного электропривода.
Контакторы различаются по роду тока: постоянного, переменного (частотой 50 и 60 Гц), а также переменного тока повышенной частоты (до 10 кГц). Они могут выполняться с управлением на постоянном или на переменном токе частотой 50 и 60 Гц независимо от рода тока главной цепи.
По наибольшей частоте включений в час в повторно-кратковременном режиме работы контакторы делятся на классы 0,3; 1,3; 10; 30, что соответствует частоте 30, 120, 300, 1200, 3600 включений в час. Нормированная механическая износостойкость достигает 30 млн. циклов, коммутационная износостойкость должна быть не менее 0,1 механической. Контакторы в основном выполняются по 10-му классу и на соответствующую механическую износостойкость.
Коммутационная способность контакторов определяется и регламентируется условиями работы. Основными операциями при управлении электроприводами являются пуск, реверсирование, торможение, отключение. На переменном токе это означает: 1) включение при номинальном напряжении и cosφ = 0,3...0,4 шестикратных и реже десяти-двенадцатикратных номинальных токов при пуске и реверсе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и 2) отключение номинальных токов при напряжении до 0,2Uном двигателей, вращающихся с полной (или близкой к ней) частотой вращения, или шести-десятикратных токов при (1... 1,1) Uном и cosφ= 0,3... 0,4, если двигатель не тронулся или только тронулся (п < 0,2лном)- В этих режимах износ контактов при замыкании может превосходить износ при размыкании.
Контактор имеет два коммутационных положения, соответствующие включенному и отключенному состоянию. Возврат контактора в отключенное состояние (самовозврат) происходит при отключении тока через включающую катушку под действием возвратной пружины, массы подвижной системы или при совместном действии этих факторов. Наибольшее распространение получили контакторы, в которых замыкание и размыкание контактов осуществляется под воздействием электромагнитного привода. Они имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения, электромагнитный привод и вспомогательные контакты(блок-контакты). Основными техническими параметрами контактора являются его механическая и коммутационная износостойкость, номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение отключаемой цепи, номинальное напряжение цепи управления (включающей катушки), допустимое число включений в час и пр. Под механической износостойкостью понимается число циклов включение-отключение (без токовой нагрузки, Iн главной цепи = 0) без какой-либо замены элементов и узлов контактора. В современных контакторах механическая износостойкость достигает 10 ÷ 20 млн. операций. Коммутационная износостойкость определяется износом контактов под действием электрической дуги при коммутации цепи с током и характеризуется таким числом операций включение-отключение, после которого необходима замена контактов (обычно после 3÷ 5 млн. срабатываний). Собственное время включения – время от момента подачи напряжения на электромагнитный привод до момента замыкания контактов. Собственное время отключения – время от момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов. Токи перегрузки для контакторов не превышают (8 ÷ 20)-кратных перегрузок по отношению к номинальному току. Для режима пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором характерны (2,5 ÷ 4)-кратные токи перегрузки. Пусковые токи асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором достигают (6 ÷ 10)-кратных перегрузок. Двигатели постоянного тока допускают 2,5-кратную перегрузку по сравнению с номинальным током. Электромагнитный привод контакторов при соответствующем выборе параметров может осуществлять функции защиты электрооборудования от понижения напряжения. Если электромагнитная сил