Силовые герметизированные контакторы

Силовые герметизированные контакторы − герсиконы разработаны на основе модернизации герконов (см. п.3.8). На рис. 5.6 иллюстрируется один из принципов построения герсикона.

ЭММ

(ЭЦС)

(ЭЦУ)

Рис. 5.6. Изобразительная модель герсикона

ККГ

В герметичный стеклянный баллон впаян П-образный магнитопровод электромагнитного механизма ЭММ (см. п. 3.3.1, п. 3.3.2), обмотка катушки которого входит в состав электрической цепи управления (ЭЦУ). Якорь ЭММ в виде пластины выполнен из упругого ферромагнитного материала и закреплен на левом полюсе магнитопровода. При свободном состоянии якоря между ним и правым полюсом магнитопровода есть зазор. На правом конце якоря расположена токопроводящая контактная деталь, изолированная от пластины якоря (контактный мостик). Когда на катушку ЭММ подается напряжение по цепи ЭЦУ, якорь под действием возникшей электромагнитной силы притягивается к правому полюсу ЭММ (см. п. 3.3.2), и контактный мостик, перемещаясь вместе с якорем, перемыкает встроенные в баллон неподвижные контактные детали коммутирующего контакта КК_Г, замыкая тем самым силовую электрическую цепь (ЭЦС). При отключении катушки ЭММ от напряжения электромагнитная сила перестает действовать на якорь, и он упругими силами отрывается от правого полюса магнитопровода. Контакт КК_Г размыкается, разрывая цепь ЭЦС.

Промышленный образец герсикона КМГ-12 для тока 6,3 А и напряжения 440 В приводится в действие магнитодвижущей силой срабатывания 350 А при мощности обмотки катушки 1,8 Вт. Время срабатывания 1…10 мс. Переходное сопротивление 0,007 Ом. Износостойкость 10⁷ срабатываний. Частота коммутаций до 1200 в час [5].

Синхронные контакторы

Синхронные контакторы обладают способностью размыкать контакты незадолго до перехода переменного тока через нулевое значение. В этом случае ствол возникшей электрической дуги не успевает существенно разогреться и аккумулировать в своем объеме значительный запас теплоты. Эта теплота быстро рассеивается вблизи перехода тока через нулевое значение, а электрическая прочность в зазоре контакта приобретает более высокие значения, чем падение напряжения (см. п. 2.4.4). Создаются условия, при которых дуга гасится, не успев разогреться. Цепь разрывается контактом практически без дуги.

Существует несколько принципов синхронизации момента размыкания контакта с моментом перехода тока через нулевое значение. Например, если участок электрической цепи активно-индуктивный, то напряжение опережает по фазе ток, протекающий по этому участку. Следовательно, напряжение на этом участке будет несколько раньше достигать нулевого значения, чем ток. Напряжение контролируется специальным нуль-органом. Он срабатывает, когда напряжение достигает нулевого значения и подает сигнал на отключение аппарата (до перехода тока через нулевое значение). Чтобы исключить влияние инерционности всей подвижной системы аппарата на точность синхронизации, разработаны синхронизирующие устройства, встраиваемые непосредственно в контакты аппарата [5].

Гибридные контакторы

Гибридные контакторы называют также бездуговыми контакторами [1].Они выполнены на основе электромагнитных контакторов. Их особенность заключается в том, что каждый главный контакт снабжен полупроводниковой приставкой, подключенной параллельно контакту. Приставка предназначена для проведения через себя тока во время размыкания контакта. При этом электрическая дуга (см. п. 2.4.4) имеет место на контакте в течение короткого промежутка времени, пока ток с контакта переходит в полупроводниковую приставку. Обычно тиристор используется в полупроводниковой приставке для шунтирования контакта на время его размыкания. В гибридных контакторах переменного тока используются на один контакт два тиристора, включенных встречно-параллельно для того, чтобы ток мог протекать по цепи в обоих направлениях.

Упрощенная функциональная схема узла коммутации одной фазы силовой цепи (ЭЦС) питания электродвигателя М с гибридным контакторомпеременного тока представлена на рис. 5.6.

Рис 5.6. Функциональная схема узла коммутации с гибридным контактором переменного тока

VS1

VS2

(ЭЦУ) КМ uу     ТА1   ТА2

СУ

Полупроводниковая приставка

(ЭЦС)

М

В состав гибридного контактора кроме электромагнитного контактора КМ входит полупроводниковая приставка ПП с двумя трансформаторами тока ТА1 и ТА2 (для двигателя М показана только одна фаза коммутируемой трехфазной цепи питания электродвигателя). В рассматриваемом случае в ПП использован тиристорный ключ, состоящий из двух силовых однооперационных тиристоров. Управление каждым тиристором осуществляет система управления (СУ) по сигналу, принимаемому от соответствующего трансформатора тока. Формируемые системой СУ токи управления поступают на управляющие электроды тиристоров.

При включенном КМ (напряжение u_у приложено к катушке КМ по цепи управления ЭЦУ) ток силовой цепи проводит главный контакт КМ, а тиристоры закрыты, так как анодное напряжение на них (между анодом и катодом) меньше порогового значения (примерно 1 В) из-за малого сопротивления (R_К), создаваемого в ЭЦС замкнутым контактом КМ.

При отключении контактора КМ (u_у =0) его контакт размыкается, и между контактными деталями появляется электрическая дуга (см. п. 2.4.1, п. 2.4.2). Когда напряжение на дуге превысит пороговое для тиристора значение, ток управления, создаваемый системой управления СУ, откроет тиристор, находящийся в данный момент под прямым напряжением. Открывшийся тиристор будет проводить через себя ток ЭЦС до конца полупериода переменного тока. Затем тиристор перейдет в непроводящее состояние. Поскольку при открытом тиристоре ток с контакта КМ перешел в тиристор, дуга на контакте быстро гаснет. Теперь трансформаторы ТА1, ТА2 не вырабатывают в своих вторичных обмотках сигналы для СУ, и СУ больше не формирует токи управления тиристорами. Поэтому тиристоры будут сохранять непроводящее состояние. Таким образом, ток в цепи ЭЦС отключается в течение полупериода, и электрическая дуга может гореть при частоте тока 50 Гц не более 0,01 с.

На переменном токе применяют гибридные контакторы серий КТ и КТП, рассчитанные на номинальные токи от 160 до 630 А при напряжении 380 или 660 В и допустимой частотой включений не более 2000 в час.

Гибридные контакторы применяют также для коммутации цепей постоянного тока. Например, разработаны гибридные контакторы постоянного тока типа КП81. Они рассчитаны на номинальные токи 160…630 А при напряжении 220 В,имеют электрическую износостойкость более 5 млн. циклов при частоте до 2000 включений в час.

К числу бездуговых контакторов относят гибридные контакторы серий БКБ, КБК, МК2-20Е, МК2-30Е, МК3-30Е на номинальные токи 63…250 А при напряжении 380 и 660 В.