Исследование контакторов постоянного и переменного тока

2.1. Цель работы

2.1.1. Ознакомиться с техническими данными и изучить конструкцию контакторов и магнитных пускателей переменного тока.

2.1.2. Исследовать магнитные пускатели переменного тока.

2.2. Основные теоретические сведения

Контакторы - это коммутационные аппараты, предназначенные для частых включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы. Контакторы применяются в цепях напряжения до 500В переменного тока и 600В постоянного тока.

Контакторы подразделяют на:

электромагнитные, которые срабатывают при помощи электромагнита;

постоянного тока - линейные и ускорения;

переменного тока промышленной частоты;

переменного тока повышенной частоты (до 10 кГц).

Контакторы, служащие для замыкания или размыкания электрических цепей, называют линейными, а контакторы, служащие для закорачивания отдельных ступеней пускового реостата, - ускорения.

Основные узлы любого электромагнитного контактора:

электромагнитный механизм,

главные контакты,

дугогасительное устройство,

вспомогательные контакты.

Принцип действия контакторов заключается в следующем: при подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем, замыкает или размыкает главную цепь. Дугогасительная система обеспечивает быстрое гашение дуги. Вспомогательный блок-контакт используется для согласования работы контактора с другими аппаратами.

Тяговая характеристика электромагнита переменного тока близко подходит к противодействующей характеристике, в результате, контакторы переменного тока обладают высоким коэффициентом возврата (0, 6...0, 7), что дает возможность осуществить защиту объекта от падения напряжения.

Промышленностью выпускаются следующие основные серии контакторов переменного тока:

контакторы серии КТ на номинальные токи 75, 150, 300 и 600А и номинальные напряжения 380В и 500В.

контакторы серии КИ - предназначены в основном для установки в магнитных пускателях на токи 60, 100 и 150А и напряжением

380В.

Контакторы выполняют свои функции удовлетворительно, если

напряжение на зажимах катушки:

U = (0, 85...1, 1)U_ном.

Снижение напряжения ниже 0, 85 U_ном. уменьшает силу, удерживающую якорь, в результате чего при некотором напряжении отпадания U _отп., происходит отрыв якоря от полюсов. Наименьшее напряжение U _ср., при котором происходит включение контактора, называют напряжением срабатывания, а их отношение называют коэффициентом возврата.

К_в = U_отп. / U_ср.

Механической характеристикой контактора называют зависимость механических противодействующих сил от величины рабочего зазора Fмех. = f(d).

Противодействующие силы в электромагнитных контакторах создаются с помощью пружин.

Магнитный пускатель - это контактор переменного тока, предназначенный для дистанционного управления и защиты от понижения напряжения питающей сети асинхронных двигателей малой и средней мощности.

Основным узлом магнитного пускателя, как контактора, является электромагнит переменного тока, приводящий в действие систему с контактами.

Обычно в магнитных пускателях применяют трех полюсный контактор переменного тока, имеющий три главных замыкающих контакта и от одного до четырех вспомогательных, блокировочных, или блок-контактов.

В кожух магнитного пускателя, кроме контактора, часто встраивается тепловое реле, выполняющее токовую защиту с выдержкой времени, зависящей от величины тока.

Выбор магнитного пускателя и контакторов производится:

по номинальному напряжению сети:

U_ном. = U_сети,

где Uном. - номинальное напряжение катушки магнитного пускателя;

по номинальному току нагрузки:

I_ном. ³ I_{ном.нагр}.,

где I_ном. - номинальный ток магнитного пускателя, контактора для конкретного режима работы;

по мощности двигателя исполнительного механизма;

по режиму работы;

по числу включений в час;

по номинальному напряжению контактов аппарата:

U _{ном.конт}. ³ U _сети.

по времени включения и отключения.

2.3. План работы.

2.3.1. Изучить устройство, назначение контакторов и магнитных

пускателей и их систем.

2.3.2. Для исследования свойств магнитного пускателя переменного тока ПМЛ-110 с номинальным напряжением катушки 110В, 50Гц

необходимо собрать схему согласно рис. 2.1.

Включить стенд, затем включить источник питания 24В и далее ЛАТР. Увеличивая величину подаваемого напряжения контролировать показания приборов и зафиксировать их в момент, когда якорь втянется в катушку. Зафиксировать величину резко изменившегося тока. Затем довести напряжение до номинальной величины 110В и вновь замерить ток в катушке. Затем уменьшать напряжение до момента отпускания якоря. Зафиксировать величину тока и напряжения в этот момент (в моменты переключения регулятора напряжения придерживать пальцем кнопку якоря пускателя, обеспечивая его притянутое положение на момент кратковременного обесточивания катушки). Данные занести в табл. 2.1. Повторить опыт несколько раз. Во избежание перегрева катушки пускателя не допускать длительной работы катушки с невтянутым якорем, а также необходимо делать паузу между опытами.

Рисунок 2.1 – Схема исследования электромагнитного пускателя

Таблица 2.1 – Результаты опыта

2.3.3. Произвести расчет параметров пускателя по следующим

формулам:

Коэффициент возврата:

К_в = U_в / U_ср.

Кратность пускового тока к номинальному:

К = I_ср / I_ном.

Номинальная активная мощность:

Р_ном. = I R, Вт.

Номинальная полная мощность катушки:

S_ном. = I_ном U_ном., ВА.

Пусковая полная мощность катушки:

S_п = I_ср.ном U_ном., ВА.

2.3.4. Для исследования свойств магнитного пускателя переменного тока ПМЛ с номинальным напряжением катушки 220 В, 50Гц

необходимо собрать схему согласно рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема исследования электромагнитного пускателя

Далее работа выполняется аналогично приведенной выше. Включить стенд, затем включить источник питания 24В и далее ЛАТР. Увеличивая величину подаваемого напряжения контролировать показания приборов и зафиксировать их в момент, когда якорь втянется в катушку. Зафиксировать величину резко изменившегося тока. Затем довести напряжение до номинальной величины 220В и вновь замерить ток в катушке. Затем уменьшать напряжение до момента отпускания якоря (в моменты переключения регулятора напряжения придерживать пальцем кнопку якоря пускателя, обеспечивая его притянутое положение на момент кратковременного обесточивания катушки). Зафиксировать величину тока и напряжения в этот момент. Данные занести в табл. 2.1. Повторить опыт несколько раз. Во избежание перегрева катушки пускателя не допускать длительной работы катушки с не втянутым якорем, а также необходимо делать паузу между опытами. Результаты опыта занести в табл. 2.2. и произвести расчеты, как и в предыдущем опыте.

Таблица 2.2 – Результаты опыта

Рисунок 2.3 – Схема включения асинхронного электродвигателя с помощью электромагнитного пускателя

2.3.5. Для исследования свойств промежуточных реле постоянного тока с номинальным напряжением катушки 24В необходимо собрать схему согласно рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Схема исследования электромагнитного реле

Далее работа выполняется аналогично приведенной выше (напряжение, подаваемое на катушку реле изменяется регулятором напряжения). Результаты измерений занести в табл. 2.3 и произвести расчеты как и в предыдущем опыте (кроме номинальной и пусковой полной мощности).

Таблица 2.3 – Результаты опыта

2.3.6. Определить зависимость тока, потребляемого катушкой контактора, пускателя от величины воздушного зазора. Величина зазора меняется за счет немагнитных прокладок, помещаемых в рабочий зазор магнитной системы пускателя, контактора. Опыт провести для разных толщин немагнитных прокладок. Результаты опытов занести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Результаты опыта

2.4. Контрольные вопросы

1. Назначение контакторов и магнитных пускателей.

2. Конструкции контакторов и магнитных пускателей.

3. Назначение теплового реле в магнитном пускателе.

4. Начертить схему управления пуском асинхронного двигателя с помощью магнитного пускателя.

Лабораторная работа 3