DC elektromagnetische schakelaars

DC-schakelaars zijn ontworpen om DC-circuits te schakelen en worden meestal aangedreven door een DC-elektromagneet.

Algemene technische vereisten voor schakelaars en hun bedrijfsomstandigheden worden gereguleerd door GOST 11206-77. De toepassingscategorieën van moderne schakelaars worden hieronder beschreven en de parameters van de circuits die ze schakelen worden gegeven, afhankelijk van de aard van de belasting.

DC-schakelaars:

DS-1-actieve of lage inductieve belasting.

DC-2-startende DC-motoren met parallelle excitatie en hun uitschakeling bij nominale snelheid.

DS-3 - starten van elektromotoren met parallelle excitatie en hun uitschakeling in een stationaire toestand of langzame rotatie van de rotor.

DS-4 - starten van elektromotoren met seriebekrachtiging en hun uitschakeling bij nominale snelheid.

DS-5 - starten van elektromotoren met seriebekrachtiging, uitschakelen van stationaire of langzaam draaiende motoren, tegenstroomremmen.

Algemene vereisten voor schakelaars:

1. Hoge productiviteit en onderbreking - niet minder dan 10Inom, en in sommige gevallen tot 20Inom;

2. Langdurige werking bij hoge afsnijfrequentie;

3. Hoge schakelduur - tot 3 miljoen cycli, rekening houdend met onderbrekingen van startstromen;

4. Hoge mechanische duurzaamheid;

5. Ontwerpprestaties, laag gewicht en afmetingen;

6. Hoge bedrijfszekerheid.

Voor schakelaars is er ook een modus van zeldzame commutaties, gekenmerkt door ernstiger omstandigheden dan bij normale commutaties. Dergelijke modi komen vrij zelden voor (bijvoorbeeld bij kortsluiting).

De belangrijkste technische gegevens van de schakelaars zijn de nominale stroom van de hoofdcontacten, de uitschakelstroom, de nominale spanning van het aangesloten circuit, de mechanische en schakelduur, het toegestane aantal starts per uur en de eigen in- en uitschakeltijd. Het vermogen van de contactor, zoals elk schakelapparaat, om een ​​groot aantal bewerkingen uit te voeren, wordt gekenmerkt door slijtvastheid.

Maak onderscheid tussen mechanische en schakelende slijtvastheid. De mechanische duurzaamheid van magneetschakelaars wordt bepaald door het aantal aan/uit-cycli van de magneetschakelaar zonder reparatie en vervanging van de samenstellingen en onderdelen. In dit geval is de stroom in het circuit nul. De mechanische duurzaamheid van moderne gelijkstroommagneetschakelaars is (10-20) 106 bewerkingen.

De levensduur van de schakelaars wordt bepaald door het aantal keren dat de schakeling wordt in- en uitgeschakeld waarna de contacten moeten worden vervangen. Moderne schakelaars zouden een schakelduur moeten hebben in de orde van (2-3) 106 operaties (sommige schakelaars die momenteel in productie zijn, hebben een schakelduur van 106 operaties of minder).

De intrinsieke sluitingstijd van de contactor bestaat uit de stijgtijd van de flux in de solenoïde van de contactor tot de startfluxwaarde en de looptijd van het anker. Het grootste deel van deze tijd wordt besteed aan het opbouwen van de magnetische flux. Voor DC-schakelaars met een nominale stroom van 100 A bedraagt ​​de inherente schakeltijd 0,14 s, voor schakelaars met een stroom van 630 A neemt deze toe tot 0,37 s.

Intrinsieke openingstijd van de contactor — de tijd vanaf het moment dat de solenoïde van de contactor wordt uitgeschakeld totdat de contacten opengaan. Het wordt bepaald door de vervaltijd van de flux van de stationaire waarde naar de afnemende flux. De tijd vanaf het begin van de beweging van het anker tot het moment dat de contacten openen kan worden verwaarloosd. Voor DC-magneetschakelaars met een nominale stroom van 100 A bedraagt ​​de inherente uitschakeltijd 0,07, voor contactors met een nominale stroom van 630 A — 0,23 s.

Nominale stroom van de contactor Inom is een stroom die 8 uur lang door de gesloten hoofdcontacten kan gaan zonder te schakelen, en de temperatuurstijging van verschillende delen van de contactor mag de toegestane waarde (periodiek-continue werking) niet overschrijden.

De nominale bedrijfsstroom Inom.r van een contactor is de toegestane stroom door de gesloten hoofdcontacten in een specifieke toepassing. Dus bijvoorbeeld de nominale bedrijfsstroom Inom.r. van de schakelmagneetschakelaar van asynchrone motoren met kooiankerrotor wordt uit de inschakelvoorwaarden zes keer de startstroom van de motor geselecteerd.

De nominale spanning van de contactor is de hoogste geschakelde circuitspanning waarvoor de contactor is ontworpen om te werken.

Schakelduurzaamheid van de hoofdcontacten voor categorieën DS-2, DS-4 in normale schakelmodus moet deze minimaal 0,1 zijn en voor categorieën DS-3 minimaal 0,02 mechanische duurzaamheid.

Hulpcontacten moeten circuits van wisselstroom-elektromagneten schakelen, waarbij de inschakelstroom vele malen hoger kan zijn dan de stationaire.

Een DC-magneetschakelaar heeft de volgende hoofdcomponenten: een contactsysteem, een vlamboogdovend apparaat, een elektromagneet en een hulpcontactsysteem. Wanneer spanning wordt toegepast op de spoel van de elektromagneet van de contactor, wordt het anker aangetrokken. Een beweegbaar contact dat is verbonden met het anker van de elektromagneet maakt of verbreekt het hoofdcircuit. Het vlamboogdovend apparaat zorgt voor een snelle vlamboogdoving, wat resulteert in een lage contactslijtage. Het systeem van extra zwakstroomcontacten dient om de werking van de schakelaar met andere apparaten te coördineren.

Contactsysteem van DC-magneetschakelaars. Door het grote aantal handelingen per uur en de zware werkomstandigheden zijn de contacten van het apparaat onderhevig aan de zwaarste elektrische en mechanische slijtage. Om slijtage te verminderen, hebben lineaire rolcontacten de overhand.

Om contacttrillingen te voorkomen, creëert de contactveer een voordruk gelijk aan ongeveer de helft van de uiteindelijke contactkracht. Trillingen worden sterk beïnvloed door de stijfheid van het stationaire contact en de trillingsweerstand van de gehele contactor als geheel. In dit opzicht is de constructie een zeer succesvolle schakelaarserie KPV-600.

Het KPV-600-serie DC-magneetschakelaarapparaat

Het vaste contact 1 is stevig bevestigd aan beugel 2. Een uiteinde van de boogdovende spoel 3 is bevestigd aan dezelfde beugel.Het tweede uiteinde van de spoel is samen met de draad 4 stevig bevestigd aan een isolerende basis van kunststof 5. Deze laatste is bevestigd aan een sterke stalen beugel 6, die de basis van het apparaat vormt. Het beweegbare contact 7 is gemaakt in de vorm van een dikke plaat.

Het onderste uiteinde van de plaat kan roteren ten opzichte van het draaipunt 8. Daarom kan de plaat worden gekanteld door de houder van het vaste contact 1. Kabel 9 is verbonden met het beweegbare contact 7 door middel van een flexibele draad ( link) 10. De aandrukkracht wordt gecreëerd door de veer 12.

Wanneer de contacten versleten zijn, wordt de cracker 1 vervangen door een nieuwe en wordt de beweegbare contactplaat 180 ° gedraaid en wordt de onbeschadigde zijde in gebruik genomen.

Om het smelten van de hoofdcontacten van de boog bij stromen boven 50 A te verminderen, heeft de contactor boogcontacten - hoorns 2, 11. Onder invloed van het magnetische veld van het boogblusapparaat worden de referentiepunten van de boog snel verplaatst aan de klem 2 die is verbonden met het vaste contact 1, en aan de beschermende hoorn van het beweegbare contact 11. Het anker wordt teruggebracht naar zijn oorspronkelijke positie (nadat de magneet is uitgeschakeld) door de veer 13.

De belangrijkste parameter van de schakelaar is de nominale stroom, die de afmetingen van de schakelaar bepaalt.

Een kenmerkend kenmerk van contactors KPV-600 en vele andere typen is de elektrische verbinding van het beweegbare contact van de uitgang met het lichaam van de contactor.

In de aan-stand van de schakelaar wordt het magnetische circuit bekrachtigd. Zelfs in de uit-stand kan er spanning op het magnetische circuit en andere onderdelen blijven staan. Daarom is contact met het magnetische circuit van de schakelaar levensgevaarlijk !!!

De schakelaars van de KPV-serie hebben een NC-contactontwerp.Het sluiten gebeurt door de werking van een veer en het openen gebeurt door de kracht die wordt ontwikkeld door een elektromagneet.

Nominale stroom van de contactor genaamd stroom van intermitterend continu bedrijf. In deze bedrijfsmodus blijft de contactor maximaal 8 uur ingeschakeld.Na afloop van dit interval moet het apparaat meerdere keren worden in- en uitgeschakeld (om de contacten van koperoxide te reinigen). Daarna gaat het apparaat weer aan.

Als de contactor in een kast wordt geplaatst, wordt de nominale stroom met ongeveer 10% verminderd als gevolg van verslechtering van de koelomstandigheden. V

continu bedrijf, wanneer de duur van continu schakelen meer dan 8 uur is, wordt de toegestane stroom van de schakelaar met ongeveer 20% verminderd. In deze modus neemt door de oxidatie van koperen contacten de contactweerstand toe, wat kan leiden tot een temperatuurstijging boven de toegestane waarde.

Als de contactor een klein aantal schakelaars heeft of meestal bedoeld is voor continu schakelen, wordt er een zilveren plaat op het werkoppervlak van de contacten gesoldeerd. De zilveren voering houdt de toegestane stroom van de contactor gelijk aan de nominale stroom, zelfs bij continu gebruik.

Als de contactor, samen met de continue schakelmodus, wordt gebruikt in de intermitterende schakelmodus, wordt het gebruik van zilveren voeringen onpraktisch, omdat door de lage mechanische sterkte van zilver de contacten snel verslijten.

Volgens de aanbevelingen van de fabriek wordt de toegestane onderbrekingsstroom voor de KPV-600-magneetschakelaar bepaald door de formule:

, waarbij n het aantal starts per uur is.

Opgemerkt moet worden dat als de boog langdurig brandt met periodieke uitschakeling (uitschakeling van een grote inductieve belasting), de temperatuur van de contacten sterk kan stijgen als gevolg van de opwarming van de contacten door de boog. In dit geval kan de opwarming van de contacten tijdens continu gebruik minder zijn dan tijdens intermitterend gebruik. Het contactsysteem heeft in de regel één pool.

Het wordt gebruikt om asynchrone motoren om te keren met een hoge startfrequentie per uur (tot 1200) dubbel contactsysteem... In deze KTPV-500 permanente magneetschakelaars zijn de beweegbare contacten geïsoleerd van de behuizing, wat het onderhoud veiliger maakt het apparaat.

De afbeelding toont het circuit voor het schakelen van schakelaars voor het omkeren van asynchrone motoren. Dit schema heeft een groot voordeel ten opzichte van een schakeling met enkelpolige schakelaars. In het geval van storingen en uitval van één contactor, wordt de spanning slechts op één klem van de motor toegepast. Bij enkelpolige contactors zal het uitvallen van één contactor resulteren in een zware tweefasige motorvoeding.

Aansluitschema van de hoofdcontacten van de contactor KTPV-500 voor het omkeren van een asynchrone motor.

Magneetschakelaars met een tweepolig contactsysteem zijn erg handig in gebruik voor kortsluitweerstanden in het rotorcircuit van een inductiemotor.

In magneetschakelaars van het type KMV-521 wordt ook een tweepolig systeem gebruikt. Deze magneetschakelaars zijn ontworpen voor het in- en uitschakelen van krachtige elektromagneten van DC-aandrijvingen voor oliestroomonderbrekers... De aanwezigheid van een tweepolig contactsysteem in de twee draden van het DC-netwerk zorgt voor een betrouwbare uitschakeling van de inductieve belasting.