- В полупроводниковом тестировании , контакторы также могут быть отнесены к специализированной розетке , которая соединяет устройство испытуемый .
- В перерабатывающей промышленности контактор - это сосуд, в котором взаимодействуют два потока, например воздуха и жидкости. См. Газожидкостный контактор .
Контактор представляет собой электрически управляемый переключатель используется для переключения электрической цепи питания. [1] Контактор обычно управляется схемой, которая имеет гораздо более низкий уровень мощности, чем переключаемая схема, например 24-вольтовым электромагнитом катушки, управляющим 230-вольтовым переключателем двигателя.
В отличие от реле общего назначения , контакторы предназначены для непосредственного подключения к устройствам с сильноточной нагрузкой. Реле, как правило, имеют меньшую мощность и обычно предназначены как для нормально закрытых, так и для нормально открытых приложений. Устройства, коммутирующие более 15 ампер или в цепях мощностью более нескольких киловатт, обычно называют контакторами. Помимо дополнительных вспомогательных слаботочных контактов, контакторы почти всегда оснащены нормально разомкнутыми («форма A») контактами. В отличие от реле, контакторы разработаны с функциями управления и подавления дуги, возникающей при отключении больших токов двигателя.
Контакторы бывают разных форм с разной мощностью и характеристиками. В отличие от автоматического выключателя , контактор не предназначен для прерывания тока короткого замыкания . Различаются контакторы с током отключения от нескольких ампер до тысяч ампер и 24 В постоянного тока до многих киловольт. Физические размеры контакторов варьируются от устройства, достаточно маленького, чтобы поднять его одной рукой, до больших устройств со стороной примерно в метр (ярд).
Контакторы используются для управления электродвигателями , освещением , обогревом , батареями конденсаторов , тепловыми испарителями и другими электрическими нагрузками.
Строительство [ править ]
используемый в промышленных электромобилях и иногда используемый в преобразованиях электромобилей (EV).
Контактор состоит из трех компонентов. Эти контакты являются токопроводящей частью контактора. Сюда входят силовые контакты, вспомогательные контакты и контактные пружины. Электромагнит (или « катушка ») обеспечивает движущую силу , чтобы закрыть контакты. Корпус представляет собой раму корпуса контактов и электромагнит. Корпуса изготовлены из изоляционных материалов, таких как бакелит , нейлон 6 и термореактивных пластиков, для защиты и изоляции контактов, а также для обеспечения некоторой защиты от прикосновения персонала к контактам. Контакторы с открытой рамой могут иметь дополнительный корпус для защиты от пыли, масла, взрыва и погодных условий.
Магнитные продувки используют продувочные катушки для удлинения и перемещения электрической дуги . Они особенно полезны в цепях питания постоянного тока. Дуги переменного тока имеют периоды низкого тока, в течение которых дугу можно относительно легко погасить, но дуги постоянного тока имеют постоянный высокий ток, поэтому для их гашения требуется, чтобы дуга растягивалась дальше, чем дуга переменного тока с таким же током. Магнитные выбросы в изображенном контакторе Олбрайта (который рассчитан на постоянный ток) более чем вдвое превышают ток, который контактор может отключить, увеличивая его с 600 A до 1500 A.
Иногда также устанавливают схему экономайзера, чтобы уменьшить мощность, необходимую для удержания контактора в замкнутом состоянии; вспомогательный контакт снижает ток катушки после замыкания контактора. Для первоначального замыкания контактора требуется несколько большая мощность, чем для его удержания в замкнутом состоянии. Такая схема может сэкономить значительное количество энергии и позволить катушке, находящейся под напряжением, оставаться более холодной. Цепи экономайзера почти всегда применяются на катушках контакторов постоянного тока и больших катушек контакторов переменного тока.
Базовый контактор будет иметь вход катушки (который может работать от источника переменного или постоянного тока, в зависимости от конструкции контактора). Универсальные катушки (управляемые как переменным, так и постоянным током) также доступны сегодня на рынке. [2] Катушка может быть запитана тем же напряжением, что и двигатель, которым управляет контактор, или может управляться отдельно с более низким напряжением катушки, лучше подходящим для управления с помощью программируемых контроллеров и управляющих устройств с более низким напряжением. Некоторые контакторы имеют последовательно включенные катушки в цепи двигателя; они используются, например, для автоматического управления ускорением, когда следующая ступень сопротивления не отключается до тех пор, пока не упадет ток двигателя. [3]
Принцип работы [ править ]
Когда ток проходит через электромагнит , создается магнитное поле, которое притягивает движущийся сердечник контактора. Катушка электромагнита сначала потребляет больше тока, пока ее индуктивность не увеличится, когда металлический сердечник входит в катушку. Подвижный контакт приводится в движение подвижным сердечником; сила, развиваемая электромагнитом, удерживает подвижный и неподвижный контакты вместе. Когда катушка контактора обесточена, сила тяжести или пружина возвращает сердечник электромагнита в исходное положение и размыкает контакты.
Для контакторов, питаемых переменным током , небольшая часть сердечника окружена затеняющей катушкой , которая немного задерживает магнитный поток в сердечнике. Эффект состоит в том, чтобы усреднить переменную силу магнитного поля и, таким образом, предотвратить гудение сердечника на удвоенной частоте линии.
Поскольку искрение и последующее повреждение возникают одновременно с размыканием или замыканием контактов, контакторы предназначены для очень быстрого размыкания и замыкания; часто существует внутренний механизм опрокидывания, обеспечивающий быстрое действие.
Однако быстрое закрытие может привести к усилению дребезга контактов, что вызывает дополнительные нежелательные циклы открытия-закрытия. Одно из решений - иметь раздвоенные контакты, чтобы свести к минимуму дребезг контактов; два контакта предназначены для одновременного замыкания, но отскакивают в разное время, поэтому цепь не будет кратковременно отключена и не вызовет дугу.
У небольшого варианта есть несколько контактов, предназначенных для быстрой смены. Контакт, контактирующий первым и разорвавшийся последним, подвергнется наибольшему износу контактов и сформирует соединение с высоким сопротивлением, которое вызовет чрезмерный нагрев внутри контактора. Однако при этом он защитит первичный контакт от искрения, поэтому через миллисекунду будет установлено низкое контактное сопротивление. Этот метод эффективен только в том случае, если контакторы размыкаются в порядке, обратном их включению. В противном случае повреждающее действие дуги будет равномерно распределено по обоим контакторам. [ необходима цитата ]
Еще один метод увеличения срока службы контакторов - протирание контактов ; после первого контакта контакты перемещаются друг за другом, чтобы стереть любые загрязнения.
Подавление дуги [ править ]
Без надлежащей защиты контактов возникновение дуги электрического тока вызывает значительную деградацию контактов, которые серьезно повреждаются. Электрическая дуга возникает между двумя точками контакта (электродами), когда они переходят из замкнутого в разомкнутый (разрывная дуга) или из разомкнутого в замкнутый (замыкающая дуга). Разрывная дуга обычно более энергична и, следовательно, более разрушительна. [4]
Возникающая в результате электрическая дуга выделяет очень большое количество тепла, в результате чего металл на контакте перемещается вместе с током. Чрезвычайно высокая температура дуги (десятки тысяч градусов по Цельсию) приводит к растрескиванию молекул окружающего газа, создавая озон , окись углерода., и другие соединения. Энергия дуги медленно разрушает контактный металл, в результате чего часть материала улетучивается в воздух в виде мелких твердых частиц. Эта активность приводит к разрушению материала контактов со временем, что в конечном итоге приводит к отказу устройства. Например, правильно установленный контактор будет иметь срок службы от 10 000 до 100 000 операций при работе под напряжением; что значительно меньше механического (без источника питания) срока службы того же устройства, который может превышать 20 миллионов операций. [5]
Большинство контакторов управления двигателем при низком напряжении (600 В и менее) являются контакторами с воздушным размыканием; воздух атмосферного давления окружает контакты и гасит дугу при размыкании цепи. В современных контроллерах двигателей переменного тока среднего напряжения используются вакуумные контакторы. Контакторы переменного тока высокого напряжения (более 1000 вольт) могут использовать вакуум или инертный газ вокруг контактов. Контакторы постоянного тока высокого напряжения (более 600 В) по-прежнему полагаются на воздух в специально разработанных дугогасительных камерах для прерывания энергии дуги. Отключение от электросети высоковольтных электровозов возможно с помощью крышных выключателей, приводимых в действие сжатым воздухом; та же самая подача воздуха может использоваться для «гашения» любой образующейся дуги. [6] [7]
Рейтинги [ править ]
Контакторы рассчитаны на расчетный ток нагрузки на контакт (полюс), [8] максимальный выдерживаемый ток короткого замыкания, рабочий цикл, расчетный срок службы, напряжение и напряжение катушки. Контактор управления двигателем общего назначения может подходить для тяжелых пусковых нагрузок на больших двигателях; так называемые контакторы "специального назначения" тщательно адаптированы для таких применений, как запуск двигателя компрессора кондиционера. Североамериканские и европейские рейтинги для контакторов следуют разным принципам, при этом североамериканские контакторы для станков общего назначения обычно подчеркивают простоту применения, в то время как определенная цель и европейская философия рейтингов подчеркивают дизайн для предполагаемого жизненного цикла приложения.
Категории использования IEC [ править ]
Номинальный ток контактора зависит от категории использования . Примеры категорий МЭК в стандарте 60947 описаны как:
- AC-1 - Безиндуктивные или слабоиндуктивные нагрузки, печи сопротивления
- АС-2 - Пуск электродвигателей с фазным ротором : пуск, выключение
- AC-3 - Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором и отключение только после того, как двигатель наберет обороты. (Сделайте ток с заторможенным ротором (LRA), отключите ток полной нагрузки (FLA))
- AC-4 - Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором в режиме толчкового и заглушающего действия. Быстрый старт / стоп. (Сделай и сломай LRA)
Реле и вспомогательные контактные блоки рассчитаны на соответствие IEC 60947-5-1.
- AC-15 - Управление электромагнитными нагрузками (> 72 ВА)
- DC-13 - Управление электромагнитами
NEMA [ править ]
Контакторы NEMA для низковольтных двигателей (менее 1000 вольт) имеют номинальные характеристики в соответствии с размером NEMA , который дает максимальный номинальный постоянный ток и номинальную мощность в лошадиных силах для подключенных асинхронных двигателей. Стандартные контакторы NEMA имеют обозначения от 00, 0, 1, 2, 3 до 9.
Номинальная мощность в лошадиных силах основана на напряжении и типичных характеристиках асинхронного двигателя и рабочем цикле, как указано в стандарте NEMA ICS2. Для исключительных рабочих циклов или специальных типов двигателей может потребоваться стартер NEMA другого размера, чем номинальный. Литература производителя используется для руководства при выборе немоторных нагрузок, например, ламп накаливания или конденсаторов для коррекции коэффициента мощности. Контакторы для двигателей среднего напряжения (более 1000 вольт) рассчитываются по напряжению и допустимому току.
Вспомогательные контакты контакторов используются в цепях управления и имеют номинальные характеристики контактов NEMA для требуемого режима работы управляющей цепи . Обычно эти контакты не используются в цепях двигателя. Номенклатура представляет собой букву, за которой следует трехзначное число, буква обозначает номинальный ток контактов и тип тока (например, переменный или постоянный), а цифра обозначает максимальные расчетные значения напряжения. [9]
Приложения [ править ]
Управление освещением [ править ]
Контакторы часто используются для централизованного управления крупными осветительными установками, такими как офисное здание или здание розничной торговли. Для снижения энергопотребления в катушках контакторов используются контакторы с фиксацией, которые имеют две рабочие катушки. Одна катушка, на мгновение находящаяся под напряжением, замыкает контакты силовой цепи, которые затем механически удерживаются замкнутыми; вторая катушка размыкает контакты.
Магнитный пускатель [ править ]
Магнитный пускатель представляет собой устройство , предназначенное для обеспечения питания электродвигателей. Он включает в себя контактор в качестве важного компонента, а также обеспечивает отключение питания, защиту от пониженного напряжения и перегрузки.
Вакуумный контактор [ править ]
В вакуумных контакторах для подавления дуги используются контакты, заключенные в вакуумный баллон. Такое гашение дуги позволяет уменьшить размеры контактов и использовать меньше места, чем контакты с воздушным размыканием при более высоких токах. Поскольку контакты герметизированы, вакуумные контакторы довольно широко используются в грязных приложениях, таких как горнодобывающая промышленность. Вакуумные контакторы также широко используются при средних напряжениях от 1000 до 5000 вольт, эффективно заменяя масляные выключатели во многих приложениях.
Вакуумные контакторы применимы только для использования в системах переменного тока. Дуга переменного тока, возникающая при размыкании контактов, самозатухает при переходе через ноль формы волны тока, а вакуум предотвращает повторное зажигание дуги через разомкнутые контакты. Таким образом, вакуумные контакторы очень эффективны при отключении энергии электрической дуги и используются, когда требуется относительно быстрое переключение, поскольку максимальное время отключения определяется периодичностью формы волны переменного тока. В случае питания с частотой 60 Гц (североамериканский стандарт) питание прекращается в течение 1/120 или 0,008333 секунды.
Ртутное реле [ править ]
Ртутные реле , иногда называемое реле перемещения ртути или ртути контактор, это реле , которое использует металлическую ртуть жидкости в изолированном закрытом контейнере в качестве коммутационного элемента.
Ртутное реле [ править ]
Реле ртути смачивается является формой реле, как правило, реле тростника , в котором контакты смачиваются ртутью. Они не считаются контакторами, потому что они не предназначены для токов выше 15 ампер.
Работа распределительного вала [ править ]
При последовательном включении серии контакторов это может быть сделано с помощью распределительного вала, а не с помощью отдельных электромагнитов. Распределительный вал может приводиться в движение электродвигателем или пневматическим цилиндром. До появления твердотельной электроники система распределительных валов обычно использовалась для управления скоростью в электровозах . [10]
Различия между реле и контактором [ править ]
Помимо номинального тока и номинального тока для управления цепью двигателя, контакторы часто имеют другие конструктивные особенности, которых нет в реле. В отличие от реле малой мощности, контакторы обычно имеют специальные конструкции для гашения дуги, позволяющие им отключать большие токи, такие как пусковой ток двигателя. Контакторы обычно предусматривают установку дополнительных контактных блоков, рассчитанных на пилотный режим, используемых в цепях управления двигателями.
- Редко можно увидеть высокое напряжение катушки для реле, но часто встречается с контакторами с напряжением катушки от 24 В переменного / постоянного тока вплоть до возможно 600 В переменного тока.
- Реле часто имеют нормально замкнутые контакты; контакторов обычно нет (в обесточенном состоянии нет связи).
- В комбинированных пускателях двигателей используются только контакторы.
- Время переключения реле намного меньше. [ необходима цитата ]
Ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме контакторов . |
- ^ Крофт, Террелл; Саммерс, Уилфорд, ред. (1987). Справочник американских электриков (одиннадцатое изд.). Нью-Йорк: Макгроу Хилл. п. 7-124>. ISBN 0-07-013932-6.
- ^ Электротехнический класс, [1] , Контактор - конструкция, работа, применение и выбор
- Перейти ↑ Croft & Summers 1987 , p. 7-125
- ^ Холм, Рагнар (1958). Справочник электрических контактов (3-е изд.). Берлин / Геттинген / Гейдельберг: Springer-Verlag. С. 331–342.
- ^ «Контактная жизнь: Неподавленная против подавленной дуги» . Технологии гашения дуги. Апрель 2011. Лабораторная запись № 105 . Проверено 5 февраля 2012 года .
- ^ Хаммонд, Ролт (1968). «Развитие электрической тяги». Современные методы эксплуатации железных дорог . Лондон: Фредерик Мюллер. С. 71–73. OCLC 467723 .
- ^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (1959). «Электродвижущая сила». Иллюстрированная энциклопедия железнодорожных локомотивов мира . Лондон: Хатчинсон. п. 173. ISBN. 0-486-41247-4. OCLC 2683266 .
- ^ "Все о схемах" . Все о схемах . Проверено 18 сентября 2013 года .
- ^ "Общая информация / Технические данные Рейтинги NEMA / EEMAC" (PDF) . Мёллер. п. 4/16 . Проверено 17 сентября 2013 г. - через KMParts.com.
- ^ "Электровозы" . Железнодорожный технический сайт. nd
