Ремонт автоматических воздушных выключателей

Сторінка 2 з 5

Контакторы — это коммутационные электромагнитные устройства, предназначенные для дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Они широко используются в электроустановках промышленных предприятий и являются основными силовыми аппаратами современных автоматизированных электроприводов. В электроустановках трехфазного переменного тока применяют трехполюсные контакторы, которые состоят из электромагнитной, контактной и дугогасительной систем (рис. 3, о — в).
Электромагнитная система служит для дистанционного управления (включения и отключения) контактором и состоит из ярма с сердечником, якоря, короткозамкнутого витка, катушки электромагнита и деталей крепления электромагнита к изоляционной панели. Сердечник и якорь набраны из листов электротехнической стали толщиной 0,55 мм (крайние листы имеют толщину 0,8 мм).
Контактная система состоит из главных подвижных и неподвижных контактов, гибких связей и вспомогательных контактов, служащих для переключения в цепях управления контактором, блокировки и сигнализации. Главные контакты обеспечены дугогасительной системой, которая представляет собой камеру с дутогасительными стальными пластинками, покрытыми слоем меди. Камера выполнена из огнестойкого материала и состоит из двух половин. Пластины внутри камеры расположены перпендикулярно к стволу электрической дуги, которая (при отключении контактора) втягивается в решетку, разделяется в ней на ряд мелких дут, охлаждается и гаснет.
В трехполюсном контакторе имеются три пары главных контактов, обеспеченных тремя (по одному на каждый полюс) дугогасительными устройствами.
Управление контактором осуществляется следующим образом. При подаче напряжения в цепь катушки электромагнита ее сердечник притягивает якорь, который поворачивается на определенный угол и прижимает подвижные контакты, находящиеся на одном валу с неподвижным якорем, к неподвижным. При разрыве электрической цепи катушки ее стержень перестает удерживать якорь и подвижные контакты отпадают, разрывая электрическую силовую цепь.

Рис. 3. Трехполюсной контактор: а — общий вид; б — электромагнитная система; е — контактная и дугогасительная системы; 1 — изоляционная панель; 2 — дугогасительная камера; 3 — упор; 4 — электромагнит; 5 — подшипник; 6 — вал; 7 — изоляция вала; 8 — крепление контактной системы на валу; 9 — блок-контакты; 10 — подшипник; 11 — ярмо с сердечником; 12 — катушка электромагнита; 13 — держатель якоря; 14 — якорь; 15 — короткозамкнутый виток; 26 — пластины решетки дугогасительной камеры; 17 — неподвижный главный контакт; 18 — подвижный главный контакт; 19 — контактная пружина; 20 — держатель подвижного контакта; 21 — гибкая связь

Якорь во включенном состоянии может удерживаться и защелкой. В таких контакторах имеется дополнительное электромагнитное устройство, отключающее контактор путем освобождения его подвижной части из-под защелки.
При выполнении текущего ремонта контакторов на месте их установки сначала отсоединяют все провода, кабели и шины (капитальный ремонт обычно производят в электроремонтных мастерских). В процессе ремонта главным образом заменяют поврежденные или изношенные детали новыми и затем регулируют и испытывают контакторы. В основном приходится менять главные контакты, гибкие соединения, дугогасительные камеры, катушки электромагнитов, пружины и короткозамкнутые витки.
С главных контактов снимают дугогасительные камеры, откручивают винты, которыми гибкие соединения крепятся к подвижным контактам, и удаляют подвижные контакты. Затем убирают неподвижные контакты, промывают их. В некоторые случаях зачищают контактные поверхности всех разобранных соединений, смазывают их тонким слоем технического вазелина. Далее контакты устанавливают на место в последовательности, обратной разборке.
Поврежденные гибкие медные пластины заменяют новыми. В случаях, когда таких пластин более 20%, рекомендуется полностью заменить гибкие соединения новыми. Камеры с сильно испорченными внешними или внутренними деталями также заменяют новыми.
Неисправную катушку электромагнита меняют на новую или перематывают ее обмотку, выдерживая диаметр провода и количество витков. При намотке катушки тонким проводом для выводов используют гибкий провод диаметром 0,8 мм и более. При этом выводы соединяют с проводом катушки припоем ПОС 30, а затем места пайки изолируют полоской миканита толщиной 0,3 мм и шириной 8-10 мм. Выводы катушки закрепляют на каркасе нитками, к концам припаивают медные наконечники, а готовую катушку обматывают хлопчатобумажной лентой. Окончательно катушку проверяют пробным (не менее 10 циклов) включением и отключением контактора.
Лопнувший короткозамкнутый виток заменяют новым: сначала отгибают стальные пластины, прикрепленные к крайним листам пакета сердечника, вынимают поврежденный виток из желоба в сердечнике, а затем устанавливают в желоб новый виток и закрепляют его, загибая стальные пластины.
Поврежденные пружины заменяются новыми из числа запасных, поставляемых в комплекте с контактором.
Бели нарушена изоляция вала подвижных контактов, ее заменяют новой, сделанной из материала, равноценного заменяемому по своим свойствам и толщине.

По окончании основных операций с помощью динамометра измеряют начальное и конечное нажатия главных контактов.
На заключительном этапе ремонта контактора проверяют, правильно ли собрана схема, прочно ли закреплены подвижные контакты на валу и хорошо ли прилегает якорь к сердечнику. Затем проводят по-слеремонтные испытания: измеряют сопротивление изоляции, омическое сопротивление обмотки катушки электромагнита и определяют точность работы контактора при снижении напряжения.
Изоляцию испытывают мегаомметром на 500 В, проверяя ее сопротивление между токопроводящими частями контактора и другими частями, не находящимися под напряжением. Сопротивление изоляции должно быть не более 0,5 МОм. Омическое сопротивление обмотки катушки электромагнита, измеренное при 20° С, не должно отличаться от паспортных данных более чем на 10 %. Контактор, установленный вертикально, должен включаться при пониженном напряжении, составляющем 85 % номинального.
Значительный нагрев контактов и катушки электромагнита, а также сильное гудение электромагнитной системы свидетельствуют о неудовлетворительном качестве ремонта и некачественной регулировке отдельных деталей и систем контактора (главным образом электромагнитной и контактной).
Ремонт магнитных пускателей
Магнитный пускатель состоит из контактора и тепловых реле. Он выполняет функции управления и защиты, например пуск, остановку и реверс электродвигателя с отключением его при перегрузках и исчезновении напряжения (нулевая защита).
В магнитных пускателях используют преимущественно контакторы ПА и ПС. Контактор ПА (рис. 4) магнитного пускателя представляет собой одноблочную конструкцию с токопроводящими деталями, изолированными от корпуса аппарата. Он состоит из магнитной системы (катушка 3, якорь 4, сердечник 20), контактной системы (вспомогательные контакты 6, неподвижные контакты 16, мостик 15 с подвижными контактами), механизма с возвратной пружиной 12, рычагом 10 и траверсой 11.
В настоящее время применяются также магнитные пускатели серий ПМА (преимущественно для дистанционного управления и защиты трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт) и ПМЛ, допускающих до 1200 включений в час, со встроенными тепловыми реле (соответственно РТТ и РТЛ).

Рис. Контактор ПА-400:
а — общий вид; б — боковой разрез; 1 — основание; 2 — упор якоря; 3 — катушка; 4 — якорь; 5 — дугогасительная камера; 6 — вспомогательные контакты; 7 — вал (ось) рычага; 8 — втулка; 9 — стойка; 10 — рычаг; 11 — траверса; 12, 14 — возвратная и контактная пружины; 13 — вкладыш; 15 — мостик контактов; 16 — неподвижный контакт; 17 — скоба; 18, 19 — пружина и защелка сердечника; 20 — сердечник

Тепловые реле РТТ, РТЛ, ТРП, ТРН, применяемые в магнитных пускателях, служат для защиты электрических цепей от токов перегрузки. Тепловое реле, например ТРЛ (рис. 5), работает следующим образом. Рабочий ток проходит через нагреватель 2 (сменные пластины из сплава с высоким удельным сопротивлением). Рядом расположена биметаллическая пластинка 1, нижний конец которой закреплен, а верхний свободный. Подвижные контакты 7 теплового реле закреплены на пластмассовой стойке 6, которая упирается в пружину. Эта пружина старается разомкнуть контакты, но с помощью рычага 4, который упирается в выступ на корпусе реле, контакты удерживаются в замкнутом состоянии. В случае, когда ток, проходящий по нагревателю, небольшой (выделяется небольшое количество теплоты, биметаллическая пластинка почти не сгибается, подвижные части реле занимают положение, показанное на рисунке), контакты реле замкнуты. Если же ток через нагреватель превышает номинальную величину (режим перегрузки), количество выделяемой в нагревателе теплоты увеличивается, биметаллическая пластинка сгибается (в направлении стрелки) и поворачивает фигурную скобку 5, которая действует на рычаг 4 контактной стойки. В результате контакты реле под действием пружины размыкаются. После охлаждения биметаллической пластинки подвижные части не могут самостоятельно занять первоначальное положение, поэтому необходимо нажать на верхнюю часть 3 контактной стойки.
При ремонте контактов и дутогасительного устройства магнитного пускателя выполняют в основном те же операции, что и при ремонте контакторов. В тепловых реле чаще всего повреждаются (перегорают) нагревательные элементы, которые заменяются новыми.
Контакты магнитных пускателей покрываются металлокерамическими наплавками, повышающими продолжительность их работы. При износе наплавок контакты следует заменить равноценными (заводского изготовления).
Проверку и испытание магнитного пускателя выполняют по программе и нормам завода-изготовителя. Результаты испытаний не должны отличаться от паспортных данных более чем на 10 %.

Рис. 5. Тепловое реле ТРН

Сторінка 3 з 5

Предохранители предназначены для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания или недопустимых токов нагрузки и характеризуются номинальными токами плавкой вставки и предохранителя. Номинальным, током плавкой вставки называют ток, при котором она должна работать в течение продолжительного времени, а номинальным током предохранителя — наибольший из номинальных токов плавких вставок, используемых в данном предохранителе.

Рис. 6.Разборные предохранители ПР на номинальные токи 15 - 1000 А с ненаполняемыми патронами:
о — общий вид; б — патроны предохранителей на токи 15 - 60 А и 100 - 1000 А; в — конструкции плавких вставок; 1 — контактная стойка; 2 — рукоятка зажима; 3 — разборный патрон; 4 — фибровая трубка; 5 — плавкая вставка; 6, 7 — латунные втулка и колпачок; 8 — фиксирующая шайба; 9 — контактный нож
Предохранитель ПР состоит из контактных стоек и закрытого разборного патрона, внутри которого располагается плавкая вставка. Чтобы избежать выпадения предохранителя при электродинамических усилиях, возникающих в защищаемой электрической цепи при коротком замыкании, в контактах обеспечиваются необходимые нажимы за счет пружинящих свойств материала скобы контактных стоек (в предохранителях 15 - 60 А), стальной кольцевой или пластинчатой пружины (в предохранителях на 100 - 350 А) и специального зажима с рукояткой, установленного на контактной стойке.

В случае прохождения через плавкую вставку предохранителя тока, превышающего ее номинальный ток, вставка перегорает и разрывает электрическую цепь, отключая защищаемый участок от остальной части электроустановки. В электроустановках напряжением до 1000 В широко применяются предохранители ПР (рис. 6) и ПН (рис. 7).



Рис. 7. Разборный предохранитель ПН с патроном, наполняемым кварцевым песком:
1 — фарфоровый патрон; 2 — плавкая вставка; 3 — шайба; 4 — контактный нож; 5 — выступы для снятия патрона из контактов и установки его в контактах; 6 — крышка патрона

Патрон предохранителя ПР представляет собой фибровую трубку с толщиной стенок 3-6 мм, на концах которой накручены латунные втулки с прорезями для плавкой вставки. На втулку надеты латунные колпачки, которые служат контактами в предохранителях на номинальные токи до 60 А. В предохранителях на 100 - 1000 А контактами являются медные ножи.
Плавкие вставки представляют собой пластины, имеющие один или несколько участков сужения. При перегрузках плавкая вставка перегорает на одном участке сужения, а при коротком замыкании — на нескольких одновременно.
Плавкие вставки изготавливают из листового цинка марки ЦО или ЦН штамповкой. При плавлении вставки пары цинка ускоряют процесс рекомбинации ионов, благодаря чему улучшаются условия деионизации дугового пространства. А это содействует быстрому гашению электрической дуги в патроне. Отсутствие в патроне заполнителя ухудшает условия гашения дуги. Более совершенными по конструкции и характеристикам являются предохранители ПН, которые состоят из фарфорового патрона (квадратного снаружи и круглого внутри) и плавкой вставки, приваренной к шайбам контактных ножей. Эти ножи, выступающие из патрона, фиксируются прорезями в крышках, прикрепленных к торцам патрона винтами. Патрон заполняется сухим кварцевым песком. Для предохранения песка от увлажнения патрон герметизируется прокладкой (между крышкой и патроном) из листового асбеста толщиной 0,8 - 1 мм.
Плавкая вставка предохранителя ПН представляет собой одну или несколько ленточек из меди толщиной 0,15 - 0,35 мм, шириной до 4 мм, с просечками длиной 6-12 мм. При использовании плавкой вставки, состоящей из нескольких параллельных ленточек, уменьшается ее общее сечение при заданном номинальном токе, а следовательно, и количество паров металла в патроне при ее перегорании. Это облегчает гашение дуги в патроне, так как при перегорании ленточек плавкой вставки создается одновременно несколько параллельных дуг, что способствует интенсивному рассеиванию энергии.
Для обеспечения быстрого плавления вставки предохранителя и повышения его защитного действия при малых перегрузках на ленточки вставки напаивают оловянные шарики диаметром 0,5 - 2 мм. Эти шарики позволяют использовать так называемый металлургический эффект. Сущность его заключается в том, что при нагревании вставки оловянный шарик с более низкой температурой плавления расплавляется раньше, чем вставка, и, проникая в нее, образует сплав металла, который по сравнению с исходным материалом обладает большим электрическим сопротивлением. При токах перегрузки вставка перегорает в месте напайки оловянного шарика.
Предохранители ПР и ПН характеризуются токоограничивающей способностью, так как плавкая вставка в них перегорает раньше, чем ток короткого замыкания успеет достигнуть устойчивого значения.
В ремонтных мастерских можно изготовить плавкую вставку из калиброванной проволоки, т. е. проволоки из легкоплавких металлов или сплавов, имеющей конкретный диаметр и рассчитанной на определенный ток (калибровку проволоки проводят на специальном стенде).
Расчет необходимого номинального значения тока плавкой вставки /вст. „ом ведут с учетом эксплуатационных перегрузок и пуска защищаемой установки. Так, пусковой ток асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором может превышать номинальное значение тока в 7 раз. По мере разгона двигателя пусковой ток уменьшается до номинального. Длительность пуска зависит от характера нагрузки. Например, для привода металлорежущих станков с относительно небольшим моментом инерции механизма время разгона АД составляет около 1 с, а для центрифуги, обладающей большим моментом инерции, длительность пуска может достигать 10 с и более. Предохранитель не должен перегорать при воздействии на него пусковых токов. Параметры плавкой вставки в процессе эксплуатации должны быть стабильными, т. е. не должно происходить ее старения.

Номинальное напряжение предохранителя должно быть равно номинальному напряжению электрической сети.
При ремонте предохранителей ПР и ПН с контактных поверхностей губок и патронов удаляют грязь, оксидные пленки и частицы расплавленного металла. Окислившиеся контакты зачищают стеклянной бумагой, а обгоревшие и оплавленные — надфилем. Затем разбирают патрон, проверяют состояние внутренних токопроводящих частей и плавких вставок. Дефекты устраняют, а плавкую вставку, долго находившуюся в эксплуатации, заменяют новой. Вставки в предохранителях соседних фаз независимо от их состояния также меняют. Они должны быть однотипными, заводского изготовления и строго соответствовать значениям номинального тока предохранителя и тока защищаемой линии. При осмотре патрона предохранителя ПР обращают внимание на целость и степень износа его стенок, так как при частых перегрузках плавкой вставки стенки патрона выгорают под воздействием высокой температуры дуги. При выгорании стенок патрона более чем на 50 % первоначальной толщины патрон заменяют новым.
Фибра, из которой изготовляют патрон предохранителя ПР, представляет собой электротехнический картон, пропитанный под давлением раствором хлористого цинка. При перегорании плавкой вставки под воздействием высокой температуры дуги фибра выделяет пары цинка и хлористый газ, которые способствуют быстрому гашению дуги (деионизации дугового пространства).
При ремонте патрона стенки очищают от обгоревшей фибры, промывают, насухо вытирают чистой тряпкой, покрывают двумя слоями бакелитового лака или одним слоем клея БФ, а затем просушивают. После очистки внутренних токопроводящих деталей полость патрона предохранителя ПН наполняют сухим кварцевым песком, который предварительно обрабатывают 2 %-м раствором соляной кислоты, промывают и просушивают при 150 - 180 °С.
Чтобы убедиться в наличии электрической цепи между плавкой вставкой и контактными частями, отремонтированный патрон проверяют контрольной лампой, а затем устанавливают (при отключенном напряжении) в губках предохранителя. При этом обращают внимание на наличие контакта между губками и патроном.