Электромагнитные контакторы

Электрические аппараты, предназначенные для коммутаций электрических цепей под нагрузкой, называются контакторами. Контакторы, применяемые на трамвайных вагонах и троллейбусах, снабжены электромагнитным приводом и поэтому их называют электромагнитными. Они осуществляют включения и выключения электрических цепей с большим диапазоном нагрузок - от 5 до 350 А.

На современных троллейбусах и трамвайных вагонах отечественного производства используют электромагнитные контакторы КПД-ПОЕ, КПД-III, КПД-121, КПД-113, КПД-II4, КПП-ИЗ, КПП-114, КПДЗ-ПЗ; на троллейбусах 9Тр установлены контакторы 29-8М, 28-8М, 27-8М; на трамвайных вагонах Т-3 - контакторы БВ-791, ЭЬ-П, 8А-781, 8С-12, 8А-261, 8А-263, ЭЕ-П, ЭС-П.

Контакторы, применяемые на подвижном составе городского электротранспорта, обычно выполняются замыкающими, их главные контакты разомкнуты при обесточенной втягивающей катушке.

Контактор КПП-114 предназначен для коммутаций силовых цепей тягового электродвигателя, он полностью собирается на панели. Электромагнитный привод контактора (рис. 34) состоит из кронштейна 18 с укрепленным на нем заклепками стальным Г-об-разным ярмом 9. На ярме болтом 19 укреплен сердечник с втягивающей катушкой 8, которая включена в цепь управления на напряжение 24 В. К ярму подвижно через призматическое сопряжение крепится якорь 23 с противовесом 6. Противовес служит для возвращения якоря в исходное положение. Специальный изолятор 17, установленный на якоре, изолирует металлические детали электропривода от напряжения силовой цепи.

На изоляторе якоря укреплен подвижной контакт 15 с держателем и дугогасительный рог 14. Надежное притирание контактов осуществляется контактной пружиной 16. Главные контакты контактора металлокерамические. Подвижной контакт гибким шунтом 4, изготовленным из многожильного медного провода, соединен с выводом 5. Неподвижный контакт 13 крепится к держателю 11, выполняющему одновременно роль дугогасительного рога.

Дугогасительная система контактора состоит из дугогасительной катушки 10 с сердечником, дугогасительной камеры 12 и полюсных наконечников 2. Неподвижный контакт через дугогасительную катушку соединен с выводом 1. Выводы ] и 5 предназначены для присоединения внешних проводов.

В контакторе КПП-114 предусмотрена возможность установки блок-контактов 7 мостикового типа с обеих сторон, т. е. они могут иметь четыре пары блок-контактов. Подвижную часть блок-контактов обычно присоединяют к якорю контактора, а неподвижные контакты укрепляют на общей панели.

Блокировочное устройство состоит из пластмассовых стойки, крышки и основания, скрепленных винтами. В стойках установлены держатели неподвижных контактов. Вдоль оси свободно перемещается изоляционная траверса, на которой смонтированы подвижные контакты 22 и контактные пружины 20. На траверсе имеются выключающая пружина и винт, служащий для соединения траверсы с якорем контактора. (На рис. 34 позиции: 3 - винт; 21 - выводы блок-контактов).

При возбуждении втягивающих катушки контактора якорь притягивается к сердечнику, в результате чего подвижный контакт замыкается с неподвижным. Во время замыкания контактов подвижный контакт перекатывается по неподвижному с некоторым скольжением, т. е. происходит притирание контактов. Оно осуществляется благодаря свободной установке держателя подвижного контакта, овальной форме контактов и наличию контактной пружины.

Выключается (размыкается) контактор под действием силы тяжести противовеса и системы подвижного контакта после прекращения питания втягивающей катушки.

Контактор КПД-114 в отличие от КПП-1 14 не имеет изоляции металлических деталей электромагнитного привода от подвижного контакта.

Контакторы КПП-113 и КПД-114 по своей конструкции подобны контакторам КПП-114 и КПД-114, но имеют менее мощные магнитную и контактную системы. Они допускают установку блок-контактов только с одной стороны, так как могут иметь две пары блок-контактов.

Контактор КПДЗ-113 выполнен размыкающим (негативный контактор), его главные контакты замкнуты при обесточенной втягивающей катушке. Дугогасительная система 1 (рис. 35) и блокировочное устройство 5 контактора КПДЗ-113 аналогичны контактору КПД-113, а электромагнитная система и привод якоря значительно отличаются.

При возбуждении втягивающей катушки 6 якорь 3 притягивается к сердечнику 4, сжимая включающую пружину 8. Контакты 2 размыкаются, разрывая силовую цепь контактора. Бесступенчатое отключение контактора обеспечивает пружина 7, усилие которой направлено против включающей пружины 8.

Контактор КПД-121 в отличие от ранее рассмотренных контакторов выполнен в виде отдельного блока и крепится к панели с помощью болтов. Контактор КПД-121 двухполюсный, т. е. он имеет два контактных устройства, которые обеспечивают одновременное замыкание или размыкание двух электрических цепей (рис. 36).

Роль основного связующего элемента выполняет пластина 6, на которой крепится ярмо 10 с сердечником и втягивающей катушкой 20 и изолятор 8. С двух сторон на якоре 2 укреплены изоляторы 1 со скобами 19, на которых смонтированы держатели подвижных контактов 3. Неподвижный контакт 13 с дугогасительным рогом 9 укреплен на изоляторе 8. При возбуждении катушки

Рис. 35. Контактор КПДЗ-113

20 якорь, поворачиваясь на призматической опоре, сжимает выключающую пружину 18, заключенную между скобами 16 и 19. и подвижные контакты 3 замыкаются с неподвижными контактами 13. Необходимое притирание контактов достигается с помощью контактных пружин 15. Размыкаются контакты под действием выключающей пружины 18 после прекращения питания втягивающей катушки 20.

Дугогасительное устройство каждой цепи укреплено на изоляторе 8 и состоит из дугогасительной катушки 12 с сердечником, двух полюсных наконечников 4 и дугогасительной камеры 5 с вмонтированным в нее дугогасительным рогом 14. Дугогасительный рог подвижного контакта шунтом 17 соединяется с выводом 11. Неподвижный контакт и его дугогасительный рог через дугогасительную катушку соединяются с выводом 7.

Контактор КПМ-121 имеет конструкцию, подобную контактору КПД-121, но имеет более мощную магнитную и контактную системы.

Контакторы КПД-111 и КПМ-111 отличаются от контакторов КПД-121 и КПМ-121 наличием одной цепи, т. е. они выполнены однополюсными. Принцип их действия и конструкция магнитной системы, включающей катушки, контактного и дугогасительного устройств аналогичны двухполюсным контакторам.

Контактор КПД-110Е используют для замыкания и размыкания цепи параллельного возбуждения тягового электродвигателя и вспомогательных цепей с номинальным током до 25 А. Контактор КПД-110Е конструктивно выполнен аналогично ранее рассмотренным контакторам, но рассчитан на меньшую мощность и в связи с этим имеет меньшие размеры и массу.

Технические данные контакторов отечественного производства приведены в табл. 5.

Контакторы 29-8М, 28-8М, 27-8М конструктивно выполнены одинаковыми и отличаются лишь мощностью контактной системы и наличием блок-контактов. Их конструкция аналогична ранее рассмотренным контакторам. Они имеют блочную конструкцию, все детали контактора смонтированы на текстолитовом основании. Технические данные контактора 29-8М следующие:

Номинальное напряжение......... 600 В

Ток длительный............ 200 А

Напряжение на втягивающей катушке.....(24±6) В

Сопротивление катушки.........22 Ом

Главные контакты:

раствор.............6-7 мм

нажатие конечное..........20 Н

Блок-контакты:

раствор.............3,5 мм

нажатие конечное..........1,2 Н

Масса..............9,2 кг

Контакторы 8А-781, 80-11, 8А-263, 8А-261, 8С-12, 8С-11, применяемые на трамвайных вагонах Т-3, по своей конструкции ана-

логичны ранее рассматриваемым контакторам. Их технические данные и особенности конструкции зависят от параметров цепей, в которые они включены. Контакторы имеют блочную конструкцию.

Таблица 5

В двигателях смешанного возбуждения (рис. 68, б) с преобладающей обмоткой независимого возбуждения, когда /щН⁷ш> >/д^с, потери в регулирующем реостате Яр также невелики, так как ток, протекающий через Яр, значительно меньше тока двигателя: 1_Ш= (Зу-7) % от /_д.

В двигателях смешанного возбуждения с преобладающей обмоткой последовательного возбуждения, когда 1дУРс>1ш№_т, часто регулируют возбуждение сочетанием выше рассмотренных двух способов (см. рис. 68, а, б). В этом случае после выхода на естественную характеристику полного возбуждения сначала отключают обмотку независимого возбуждения, затем уменьшают ток в обмотке последовательного возбуждения, шунтируя ее реостатом.

В общем случае возбуждение двигателя характеризуется магнитодвижущей силой (м. д. с.) и для оценки степени возбуждения двигателя вводят понятие коэффициента регулирования (или степени ослабления) возбуждения

Рис. 69. Нагрузочные характеристики тягового двигателя

(39)

где Fсв, F- м. д. с. ослабленного и полного возбуждения, зави- -сящие от тока в обмотке возбуждения: F_B = I_BW_C (здесь W_c - число витков обмотки возбуждения).

Для построения скоростной характеристики п(/_я) двигателя последовательного возбуждения при степени ослабления возбуждения а обычно пользуются нагрузочными характеристиками двигателя E[n(F_B, /_я) (рис. 69) и уравнениями:

v ₌ У_я-Гя(г_я+аг_Б)_ ₌ ?_/сф; (40)

сФ

сф=1^±-Е/п_у (41)

D вк

где р,- передаточное число редуктора;

D_BK -диаметр ведущего колеса, м;

Е - э. д. с. вращения, В; п - частота вращения, об/мин.

Расчет характеристики п(/_я) при аф\ ведут в такой последовательности. Задаются током /я, находят падение напряжения на обмотках двигателя /_я(гя+аг_в), э. д. с. вращения Е- ?/_д-1я(г_я + аг_ъ), ток возбуждения /_в = а/_я, м. д. с. F_B=I_BW_C. По нагрузочной характеристике, т. е. зависимости Е/п от (F_B, /я), определяют значение Е[п и по формуле (41) находят сФ. Затем по выражению (40) рассчитывают скорость при заданном токе /_я.

Расчет характеристики о(/_я) при аф\ для двигателя смешанного возбуждения ведут в такой же последовательности. Отличие заключается в том, что м. д. с. в этом случае определяют из уравнения

(42)

/_ш - ток обмотки независимого возбуждения, при котором строят характеристику н(/_я), /_ш = const;

/_в - ток обмотки последовательного возбуждения;

W_m, W_c - число витков обмоток независимого и последовательного возбуждения.

Характеристики силы тяги F(I) строят по формуле

где Fэм - электромагнитная сила тяги, Н;

AF=3,6SP_MMA> - потери силы тяги па преодоление магнитных и механических потерь в двигателе, а также механических потерь в тяговой передаче;

2Р_ММ - суммарные магнитные и механические потери мощности в двигателе и механические потери в тяговой передаче, Вт;

v -¦ скорость движения подвижного состава, км/ч.

Потери мощности 2Рмм зависят от частоты вращения двигателя /г, тока возбуждения /_в и потерь мощности в тяговой передаче Р_3п. Эти зависимости обычно определяют при проектировании двигателей и тяговых передач либо экспериментально.

Если при расчете характеристик F(I) зависимости Т,Р_ич(п, Iв, Р_3п) отсутствуют, то построить Ров (/) при ослабленном возбуждении можно приближенным методом, располагая характеристикой F_nB (I) полного возбуждения. При этом для двигателя последовательного возбуждения следует принять

где /ов. Ров - ток якоря и соответствующая ему сила тяги при коэффициенте ослабления возбуждения а;

hm, Fпв - ток якоря и соответствующая ему сила тяги при полном возбуждении.

Приближенный способ построения зависимости F(I) поясняется рис. 70.

Рис. 70. Графическое построение электромеханических характеристик при ослаблении возбуждения

Примечание. Напряжение цепи управления 24 В.

Контакты контакторов 5А-781, БС-12 и ЭО-П выполнены из медного уголкового проката. Контакторы БА-261, БА-263 и БЕ-П имеют серебряные контакты.

На якорях контакторов со стороны сердечника укреплены тонкие латунные диамагнитные прокладки, а на якорях контакторов 8А-781 и БС-П тонкая латунная пластина имеется и с наружной стороны для предупреждения залипання якоря при остаточном магнетизме в магнитопроводе.

Дугогасительная система включает в себя дугогасительную камеру и дугогасительные рога. Дугогасительные камеры контакторов сборные, изготовлены из двух асбоцементных пластин, соединенных винтами, а у контакторов БА-781 и ЭС-П снабжены гетинаксовими рассекателями дуги.

Дугогасительное устройство контакторов БА-263, &Е-11 и

ЭС-12 не имеет дугогасительной катушки, а направленное магнитное поле, необходимое для быстрого гашения электродуги, создается постоянным магнитом, который вместе с дугогасительной камерой закреплен на держателе неподвижного контакта.

В зависимости от назначения контактора в нижней его части может монтироваться необходимое число блок-контактов, снабженных контактными пружинами. Основные технические характеристики контакторов приведены в табл. 6.

Обслуживание контакторов. В процессе эксплуатации необходимо следить за состоянием контактного устройства, дугогасительной и магнитной систем. Обгоревшие контакты зачищают плоским напильником с мелкой насечкой. Проверяют смещение подвижного контакта относительно неподвижного (допустимо смещение не более 1,5 мм); контакты должны соприкасаться ли-

нейно. Дугогасительную камеру очищают от следов нагара, медной пыли; проверяют плотное ее прилегание к дугогасительному рогу неподвижного контакта и надежное крепление на полюсах.

Якорь магнитной системы должен легко поворачиваться на призме, а в притянутом положении плотно прилегать к сердечнику. В отсутствии механических заеданий убеждаются, включив контактор несколько раз вручную. При осмотре контактора необходимо проверить затяжку всех винтовых соединений, исправность гибких шунтов. Все детали контактора очищают от пыли и загрязнений струей сухого воздуха.