Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 16 из 32)

Электромагнитный привод контактора (рис. 4.14) имеет Ш-образный сердечник 8 и якорь 7, собранный из листовой электротехнической стали. На крайних полюсах сердечника установлены демпферные короткозамкнутые витки, предотвращающие вибрацию якоря, связанную с пульсацией силы электромагнитного притяжения. Намагничивающая катушка 6 выступает за полюса сердечника, что создает дополнительную соленоидальную силу притяжения якоря.

Рис. 4-14

Якорь связан с пластмассовой траверсой 5, на которой установлены подвижные главные контакты 4 мостикового типа и нажимные пружины 3, осуществляющие контактное нажатие.

Неподвижные контакты 2 установлены в пластмассовом корпусе контактора. Контакты имеют накладки из металлокерамики. Главные контакты защищены крышкой. При отключении электромагнитного привода траверса 5 перемещается в исходное положение под действием возвратных пружин.

Прямоходовые контакторы обычно выпускаются промышленностью в трехполюсном исполнении. При этом главные замыкающие контакты разделяются пластмассовыми перемычками 1.

Наряду со слаботочными герконами, созданы герметичные силовые

магнитоуправляемые контакты (герсиконы), способные коммутировать токи в несколько десятков ампер. На этой основе были разработаны контакторы для управления асинхронными электродвигателями мощностью до 1,1 кВт. Герсиконы отличаются увеличенным раствором контактов (до 1,5 мм) и повышенным контактным нажатием. Для создания значительной силы электромагнитного притяжения используют специальный магнитопровод. Область применения электромагнитных контакторов достаточно широка. В машиностроении контакторы переменного тока применяют чаще всего для управления асинхронными электродвигателями. В этом случае их называют магнитными пускателями. Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.

4.10 ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА

При незначительных длительных перегрузках в электродвигателях, электромагнитах и других токоприемниках, возникающих при возрастании момента сопротивления на рабочем органе машины или за счет витковых замыканий в обмотках, протекает ток, превышающий допустимое значение на 20—50%. Такой режим работы приводит к перегреву обмоток и электродвигателя (аппарата) в целом, а следовательно, к преждевременному выходу его из строя. Для защиты электрооборудования от таких перегрузок служат тепловые реле, которые также включают последовательно (непосредственно или через трансформаторы тока) в контролируемую цепь.

Тепловые реле работают в цепях переменного и постоянного тока. Их используют как самостоятельно, так и в составе магнитных пускателей. На рис. 4.15, а показан принцип действия теплового реле, которое состоит из нагревательного элемента 1, выполненного из материала с большим сопротивлением (нихром, фехраль) и включенного в цепь нагрузки (электродвигателя), биметаллической пластины 2, размыкающих контактов 3, включенных последовательно в цепь управления (электродвигателем) и кнопки 4 возврата контактов во включенное положение. Действие реле основано на деформации биметаллической пластины вследствие теплового воздействия на нее нагревательного элемента, по которому проходит рабочий ток I_н. Время срабатывания реле зависит от величины тока, протекающего по нагревательному элементу. В этом реле применен косвенный метод нагрева биметаллической пластины, изгибающейся вследствие разных коэффициентов расширения применяемых металлов (рис. 4.15, г). Биметаллическая пластина может также нагреваться и прямым способом путем пропускания через нее тока нагрузки (рис. 4.15, в). В некоторых реле используют сочетание прямого и косвенного нагревов биметаллической пластины.

Реле изготовляют одно-, двух- и трехфазного исполнения (типов РТ, ТРВ, ТРА, ТРН, ТРП и РТЛ) на различные токи от 0,5 до 600 А.

Рис. 4.15

Номинальный ток каждого теплового реле является его максимально допустимым током, а сменные тепловые элементы позволяют получить для каждого типоразмера реле от 4 до 12 номинальных токов уставки. При этом для каждого теплового элемента его ток уставки может изменяться (уменьшаться) специальным регулятором на передней панели реле до 30% от номинального значения, а некоторые типы реле (ТРН) имеют предел регулирования от 0,75 до

1,25I_н.

На рис. 4.15, б показана конструктивная схема современного трехполюсного теплового реле серии РТЛ, предназначенных для индивидуальной защиты (1—200 А) трехфазных асинхронных электродвигателей (или пристройки к магнитным пускателям серии ПМЛ). Реле работает следующим образом. Ток, протекающий по термоэлементам 1, изгибает биметаллические пластины 2, связанные с рейками дифференциала 3, которые перемещаются в направлении стрелки. Кулачок 9 поворачивается и своим выступом 8 приводит в движение компенсационную пластину 7; при перегрузке упор защелки 4 выскальзывает, а держатель подвижных контактов 5 перемещается под действием пружины 6. Контакты 11 размыкаются, а контакты 10 замыкаются.

В отличие от других типов реле, в серии РТЛ предусмотрены температурная компенсация, механизм ускоренного срабатывания при обрыве фаз, дополнительные замыкающие контакты (кроме размыкающих, имеющихся во всех тепловых реле). Тепловые реле, как и все аппараты защиты, имеют амперсекундную характеристику гиперболического вида. Однако независимо от вида этой характеристики все тепловые реле имеют граничный ток I_гр≈1,2I_н и срабатывают при превышении I_гр за время примерно 20 мин. При этом перегрузки (5— 6)I_у вызывают срабатывание реле за время 5—20 с, что весьма важно для режима прямого пуска электродвигателей без отключения реле.

Термическая стойкость тепловых реле современных типов достигает 18I_н. Возврат реле в исходное положение после срабатывания в некоторых типах реле производится вручную или автоматически за 1,5—3 мин после срабатывания.

Тепловая защита от перегрузок ответственных электрических машин и объектов, отключение которых приводит к аварийным ситуациям, не может быть надежно обеспечена тепловыми или иными аппаратами косвенного действия, т. е. на основе предположения, что ток, протекающий по защищаемой обмотке и тепловому реле, нагревает их одинаково. Различия в температурных параметрах и условиях их эксплуатации приводит к расхождениям кривых нагрева объекта и реле, а следовательно, к снижению точности работы защиты. Поэтому ответственные электрические машины, например электродвигатели крупных компрессоров и насосов, снабжают встроенной тепловой защитой в виде датчика температуры, вмонтированного непосредственно в обмотки и другие части электродвигателя и соединенного с вторичным прибором, отключающим цепь по команде этого датчика температуры. Такие устройства (типа АТВ2) уже применяются в отечественном машиностроении.

Рис. 4-16 – Плавкий предохранитель

Простейшими аппаратами, обеспечивающими защиту электродвигателя от перегрева, являются так называемые плавкие предохранители (рис. 4-16). Отключение электродвигателя этими предохранителями осуществляется путем расплавления (а чаще мгновенного испарения) специально рассчитанной вставки в виде калиброванной проволоки или металлической пластины. Наиболее длительное время применяют резьбовые предохранители (пробки). Для защиты двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным ротором, пускаемых реостатом, плавкую вставку подбирают на номинальную силу тока электродвигателя. Для короткозамкнутых асинхронных двигателей выбрать ее таким образом нельзя, так как она перегорит под действием пускового тока, превышающего у этих электродвигателей номинальный в 5—7 раз.

Поэтому для асинхронных короткозамкнутых двигателей плавкую вставку выбирают по силе тока, в 2— 2,5 раза меньшей его пусковой величины. Вследствие кратковременности пускового процесса электродвигателей станков выбранная таким образом плавкая вставка при пуске не успевает перегореть. Однако предохранитель с такой плавкой вставкой не защищает электродвигатель при значительных перегрузках, так как номинальная сила тока плавкой вставки вдвое и более превышает силу тока электродвигателя при полной его нагрузке. В этих условиях предохранитель защищает лишь провода схемы от коротких замыканий.

Сила тока, при которой перегорает плавкая вставка, находится в обратной зависимости от времени протекания тока. При токах короткого замыкания и при недопустимых перегрузках, приводящих к остановке электродвигателя, перегорание плавкой вставки происходит достаточно быстро. При силе тока, меньшей 200 % номинальной, плавкий предохранитель недопустимо долго сохраняет цепь замкнутой.

Рис. 4-17 - Резьбовой предохранитель ПРС-5

В цепях управления могут возникать короткие замыкания, поэтому эти цепи защищают отдельными плавкими предохранителями, рассчитанными на небольшую силу тока. В этих случаях чаще используют резьбовые плавкие предохранители (рис. 4-17). На пластмассовом основании 1 установлена втулка 2 из листового металла с резьбой, выполненной накаткой. Во втулку 2 ввернута фарфоровая пробка 3 с укрепленной в ней металлической резьбовой втулкой 4. При этом плавкая вставка 5, помещенная в патроне 6, вложенном в пробку 3, замыкает цепь контролируемого тока. Чтобы под воздействием вибраций пробка не могла отвертываться, резьба на пробке имеет поперечную насечку. Патрон 6 заполняют кварцевым песком, что ускоряет гашение дуги.