Для чего нужен контактор?
Любую электрическую цепь рано или поздно приходится размыкать. Причины для этого могут быть разными, а вот способов не так уж и много. Классический рубильник отлично справляется с поставленной задачей, но когда делать это приходится часто, об удобстве такого способа можно забыть. Контактор гораздо лучше подходит для выполнения подобной задачи. Во-первых, он способен смыкать и размыкать электрическую цепь по несколько тысяч раз в час. Во-вторых, делать это он позволяет на расстоянии, т.е. дистанционно. Ну, и самое главное, контактор способен полностью автоматизировать весь этот процесс.
Назначение
Как уже было сказано, основным назначением контактора является частое или просто регулярное включение и отключение электрических цепей. Возможность делать это дистанционно позволяет использовать контактор в таких сферах как коммунальное хозяйство (уличное освещение, работа лифтов, системы вентиляции, отопления и подачи воды), промышленность и строительство (практически любые виды электрооборудования), транспорт (работа троллейбусов и трамваев, электропоезда), и даже бытовая сфера (в домах и коттеджах для автоматизации работы коммуникаций). Некоторые виды контакторов имеют свое строго регламентированное назначение. Взять, к примеру, электромагнитный пускатель.
Некоторые зачастую просто путают контактор и магнитный пускатель, хотя принципиальная разница между ними есть. Магнитный пускатель является разновидностью контакторов, служащей одной конкретной цели - он запускает двигатели переменного тока. А вот контактор в отличие от пускателя может использоваться не только для силовых сетей, но и осветительного оборудования и т.п. В этом плане электромагнитный пускатель имеет более простое внутреннее устройство, в нем может не быть дугогасительных камер. Зато он имеет компактные габариты, лучше защищен от погодных условий и может служить для пуска двигателей даже под открытым небом.
Еще одна полезная разновидность контакторов - это тепловое защитное реле. Его назначением является защита электродвигателей от возможного перегрева. Таковым может быть обрыв одной из фаз или какие-либо другие причины. Тепловое защитное реле пропускает электрический ток только в охлажденном состоянии, а в случае нагрева биметаллической пластины цепь разрывается. При этом нужно помнить, что тепловое защитное реле срабатывает с задержкой во времени, поэтому не может служить защитой от токов короткого замыкания.
Принцип работы
Работа любого контактора заключается в следующем: группа подвижных контактов смыкается и размыкается с неподвижными контактами, тем самым, пропуская или не пропуская электрический ток. То есть по принципу работы это классический переключатель, хотя у него есть и ряд своих особенностей. Во-первых, в целях безопасности нормальное положение контактов - разомкнутое. Никаких механических средств для удержания контактов во включенном положении просто не существует. Подается управляющее напряжение - контакты смыкаются, напряжения нет - подвижные контакты автоматически размыкают цепь. Во-вторых, к такому виду переключателей, как контактор, предъявляются высокие требования в плане механической стойкости и электрической безопасности. Отсюда и наличие дополнительных элементов в конструкции, о которых речь пойдет ниже.
Конструкция
Разумеется, основой является контактная система, представляющая собой две группы - подвижных и неподвижных контактов. Сюда же можно приписать вспомогательные контакты, отвечающие за систему управления и сигнализации. Вторым важным элементом контактора является электромагнитная система, состоящая из катушки с сердечником. В общем-то, это и есть элемент дистанционного управления, поскольку именно сюда подаются управляющие токи. Не менее важным элементом конструкции являются дугогасительные камеры, которыми оснащены силовые контакты. Именно дугогасительная система при размыкании контактов гасит возникающую электрическую дугу. Все это делает контактор не просто двухпозиционным аппаратом, а надежным, безотказным и долговечным электромеханическим устройством.
Тепловые реле - устройство, принцип действия, технические характеристики
Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле - ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.
Принцип действия тепловых реле
Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).
При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.
Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта
При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.
Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.
Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.
Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).
Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.
Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.
Устройство теплового реле: а - чувствительный элемент, б - прыгающий контакт, 1 - контакты, 2 - пружина, 3 - биметаллическая пластина, 4 - кнопка, 5 - мостик
Время-токовые характеристики теплового реле
Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.
При проверке времятоковых характеристик тепловых реле следует учитывать, из какого состояния (холодного или перегретого) происходит срабатывание реле.
При проверке тепловых реле надо иметь в виду, что нагревательные элементы тепловых реле термически неустойчивы при токах короткого замыкания.
Выбор тепловых реле
Номинальный ток теплового реле выбирают исходя из номинальной нагрузки электродвигателя. Выбранный ток теплового реле составляет (1,2 - 1,3) номинального значения тока электродвигателя (тока нагрузки), т. е.тепловое реле срабатывает при 20- 30% перегрузке в течении 20 минут.
Постоянная времени нагрева электродвигателя зависит от длительности токовой перегрузки. При кратковременной перегрузке в нагреве участвует только обмотка электродвигателя и постоянная нагрева 5 - 10 минут. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса электродвигателя и постоянна нагрева 40-60 минут. Поэтому применение тепловых реле целесообразно лишь тогда, когда длительность включения больше 30 минут.
Влияние температуры окружающей среды на работу теплового реле
Нагрев биметаллической пластинки теплового реле зависит от температуры окружающей среды, поэтому с ростом температуры окружающей среды ток срабатывания реле уменьшается.
При температуре, сильно отличающейся от номинальной, необходимо либо проводить дополнительную (плавную) регулировку теплового реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды.
Для того чтобы температура окружающей среды меньше влияла на ток срабатывания теплового реле, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась возможно больше.
Для правильной работы тепловой защиты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагревательных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).
Конструкция тепловых реле
Прогиб биметаллической пластины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно связать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не сможет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устройство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.
В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент относительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пластина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изменяется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги. Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепловыми реле ТРП (одно-фазное) и ТРН (двухфазное).
Тепловые реле ТРП
Тепловые токовые однополюсные реле серии ТРП с номинальными токами тепловых элементов от 1 до 600 А предназначены главным образом для защиты от недопустимых перегрузок трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих от сети с номинальным напряжением до 500 В при частоте 50 и 60 Гц. Тепловые реле ТРП на токи до 150 А применяют в сетях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В.
Устройство теплового реле типа ТРП
Биметаллическая пластина теплового реле ТРП имеет комбинированную систему нагрева. Пластина нагревается как за счет нагревателя, так и за счет прохождения тока через саму пластину. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик.
Тепловое реле ТРП позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой, меняющей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка позволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя.
Возврат реле ТРП в исходное положение после срабатывания производится кнопкой. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла.
Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды.
Уставка теплового реле ТРП меняется на 5% при изменении температуры окружающей среды на КУС.
Высокая ударо- и вибростойкость теплового реле ТРП позволяют использовать его в самых тяжелых условиях.
Тепловые реле РТЛ
Реле тепловое РТЛ предназначено для обеспечения защиты электродвигателей от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Они также обеспечивают защиту от не симметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз. Выпускаются электротепловые реле РТЛ с диапазоном тока от 0.1 до 86 А.
Тепловые реле РТЛ могут устанавливаться как непосредственно на пускатели ПМЛ, так и отдельно от пускателей (в последнем случае они должны быть снабжены клеммниками КРЛ). Разработаны и выпускаются реле РТЛ и клеммники КРЛ которые имеют степень защиты ІР20 и могут устанавливаться на стандартную рейку. Номинальный ток контактов равен 10 А.
Тепловые реле РТТ
Реле топловые РТТ предназначены для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих при выпадении одной из фаз, а также от несимметрии в фазах.
Реле РТТ предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в схемах управления электроприводами, а также для встройки в магнитные пускатели серии ПМА в целях переменного тока напряжением 660В частотой 50 или 60Гц, в целях постоянного тока напряжением 440В.
