Релейно-контакторная аппаратура

Практическая работа №2

Тема: Изучение устройства и принципа действия контакторов, реле и бесконтактных переключающих устройств

Цель работы:

1 Изучение устройства и принципа действия контакторов, электромагнитных и тепловых реле, герконов и бесконтактных переключающих устройств.

2 Приобретение навыков в чтении схем аппаратуры управления и защиты электропривода

Оборудование и материалы

1 Фотиев М.М. электрооборудование предприятий черной металлургии. – М.: Металлургия, 1980, с.60-67, 73-80.

2 Методические указания для выполнения практической работы №3.

Ход работы

1 Изучить устройство и принцип действия электромагнитных контакторов переменного и постоянного тока.

2 Изобразить схему контактора постоянного тока и пояснить его принцип действия.

3 Изучить устройство и принцип действия теплового реле.

4 Изобразить схему теплового реле и пояснить его принцип действия.

5 Изучить устройство и принцип действия электромагнитного реле времени.

6 Изобразить схему электромагнитного реле времени и пояснить его принцип действия.

7 Изучить устройство и принцип действия герконового реле.

8 Изобразить схему герконового реле и пояснить его принцип действия.

9 Изучить назначение и виды бесконтактных переключающих устройств.

10 Изучить устройство и принцип действия сельсинного командоаппарата.

11 Изобразить схему сельсинного командоаппарата и пояснить его принцип действия.

12 Ответить на контрольные вопросы по вариантам:

Контрольные вопросы

1,5,9,13,17,21-й вариант:

12.1 Почему наибольшее применение получили электромагнитные контакторы постоянного тока?

12.2 Для чего предназначена кнопка 3 теплового реле?

12.3 Для чего предназначена немагнитная прокладка 7 в электромагнитном реле времени?

12.4 Каким образом можно «отпустить» герконовое реле?

2,6,10,14,18,22,26-й вариант

12.1 Для чего предназначены блок - контакты 8 в электромагнитных контакторах постоянного тока?

12.2 Для чего предназначена биметаллическая пластина в тепловом реле?

12.3 Для чего предназначена металлическая гильза 3 в электромагнитном реле времени?

12.4 В каком случае U_вых=0 в сельсинном командоаппарате?

3,7,11,15,19,23,27-й вариант

12.1 Для чего предназначены главные контакты 4 в электромагнитных контакторах постоянного тока?

12.2 Для чего предназначен контакт 6 теплового реле?

12.3 Что необходимо сделать, чтобы увеличить выдержку времени в электромагнитном реле времени?

12.4 В каком случае U_вых=max в сельсинном командоаппарате?

4,8,12,16,20,24,28-й вариант

12.1 Какой двигатель изображен на схеме электромагнитного контактора постоянного тока?

12.2 Какой ток протекает через нагревательный элемент 1 теплового реле?

12.3 Для чего предназначена пружина 4 в электромагнитном реле времени?

12.4 Для чего предназначена обмотка возбуждения ОВ в сельсинном командоаппарате?

13 Сделать вывод о проделанной работе

Приложение к практической работе №2 по дисциплине «Электрооборудование плавильных цехов»

Релейно-контакторная аппаратура

Широкое применение в простейших схемах автоматизированного электропривода находит релейно-контакторная аппаратура, основ­ными элементами которой являются контакторы и электромагнит­ные реле.

Контактор представляет собой электромагнитный аппарат дис­танционного действия, предназначенный для оперативных пере­ключений силовых цепей двигателей, электротехнических установок и других потребителей.

Контакторы классифицируются по роду тока (постоянного и переменного тока); по числу полюсов (одно-, двух-, многополюс­ные); по конструкции электромагнита (с прямоходным якорем и с якорем клапанного типа); по способу гашения дуги (с дугогасительной катушкой, с дугогасительной камерой и т. п.).

1- катушка; 2 - железный сердечник; 3 - подвижный якорь; 4 - главные контакты; 5 - возвратная пружина; 6 - изоляционный валик; 7,8 - блок-контакты Рисунок 1 – Схема электромагнитного контактора постоянного тока

Основными элементами контактора (рис. 1) являются втяги­вающий электромагнит (катушка) 1, железный сердечник 2, под­вижный якорь 3, главные контакты 4, вспомогательные контакты (блок-контакты) 7, 8, возвратная пружина 5. При нажатии на пусковую кнопку SB1 включается катушка 1 контактора, которая при этом возбуждается и притягивает якорь 3. Якорь с помощью изоляционного валика 6 жестко соединен с главными подвижными контактами и посредством рычажка 9 — с подвижными блок-контактами 7, 8. Контакты при этом переключаются. Главные кон­такты 4 замыкаются, присоединяя электродвигатель М к сети. Блок-контакты 8 (замыкающие) при этом замыкаются, а блок-контакты 7 (размыкающие) размыкаются.

Для остановки двигателя нажимают кнопку SB2 (стоп). Ка­тушка контактора обесточивается, якорь под действием возврат­ной пружины 5 и собственной массы отпадает, главные контакты 4 размыкаются, двигатель отключается от сети.

Таким образом, все контакты контактора делятся на замыкаю­щие и размыкающие. Замыкающие контакты 4 и 8 при включен­ной катушке данного аппарата замкнуты, а при отключенной ка­тушке разомкнуты. Размыкающие контакты 7 при включенной катушке разомкнуты, а при отключенной замкнуты. Как отмечалось, контакторы могут иметь катушки постоянного и переменного тока. Более надежно работают контакторы с катушками постоянного тока, у которых отсутствуют гудение, вибрация, а пусковые броски тока минимальны. По этой при­чине в электроприводе металлургических механизмов и агре­гатов используют в основном контакторы с катушками постоян­ного тока, получающими питание от специального выпрямителя небольшой мощности. Время включения контакторов состав­ляет 0,05—0,5 с, а время отключения 0,03—0,05 с.

Промежуточными называются многоконтактные элек­тромагнитные реле, используемые с целью «размноже­ния» поступающих на его вход сигналов, а иногда для их уси­ления. Серийно выпускаемые универсальные промежуточные реле имеют от 2 до 10 пар контактов. Катушки их рассчитаны на номинальные напряжения 24—660В; контакты на номи­нальный ток 0,4—10А; механическая износостойкость контак­тов 16·10⁶ циклов.

Рисунок 2 - Схема устройства геркона

Все более широкое применение находят промежуточные герконовые реле с электромагнитной памятью (рис. 2). Геркон 1 помещен в магнитное поле магнитотвердого феррита 4 с наконечниками 2. Импульс тока в катушке 3 приводит к срабатыванию реле — контакты 1 замыкаются, оставаясь замкнутыми и после окончания импульса тока управления за счет намагничивания ферритового сердечника. Для отпускания реле необходимо подать импульс тока обратного направления. Значение этого обрат­ного тока должно быть таким, чтобы ферритовый сердечник размагнитился, но не перемагнитился, иначе контакты снова замкнутся. Число контактов 1:10; потребляемая мощность ка­тушки 0,1—2,0Вт. Достоинствами герконов являются высокое быстродействие, износоустойчивость (до 10⁹ срабатываний), малые габариты, невысокая стоимость.

а —схема; б — графики изменения магнитного потока; в —условные обозначения (КТ — катушка, КТ΄΄ — замыкающий контакт с выдержкой времени при замыкании; КТ΄- замыкающий контакт с выдержкой времени при размыкании; КТ΄΄΄ - размыкающий контакт с выдержкой времени при замыкании) Рисунок 3 - Электромагнитное реле времени

По ходу многих технологических процессов часто требуются временные задержки (выдержки времени) между технологиче­скими операциями. Для требуемого в этих случаях отсчета вре­мени используются реле времени различных типов: электромагнитные, тепловые, пневматические, полупроводниковые, двига­тельные, реле с часовым механизмом и т. п. Наибольшее применение в схемах электропривода находят электромагнитные реле времени постоянного тока. Выдержка времени обеспечива­ется благодаря замедлению отпадания якоря реле после отклю­чения его катушки. Для замедления отпадания якоря на магните-провод 2 (рис. 3, а) насажена массивная металлическая гильза 3. После отключения катушки 1 действовавший в сердечнике магнитный поток Ф_н спадает по кривой 1 (рис. 3,б). Этот из­меняющийся поток наводит э.д.с. в короткозамкнутом витке (гильзе). В нем появляется ток, который создает дополнитель­ный магнитный поток (кривая 3), препятствующий (по правилу Ленца) исчезновению основного магнитного потока. Результи­рующий магнитный поток в сердечнике (кривая 2) спадает бо­лее замедленно. Отпадание якоря 6 (после отключения ка­тушки) происходит при снижении ее магнитного потока до величины Ф_от, при которой электромагнитная сила притяжения станет меньше отрывающего усилия пружины 4. Как видно из рис. 4, выдержка времени реле при наличии короткозамкнутого витка увеличивается и достигает величины t_в. Для грубого регулирования выдержки времени между якорем и сердечником крепят тонкую (0,1—0,5 мм) немагнитную прокладку 7, с помощью которой изменяется индуктивность магнитной цепи реле, а следовательно, и выдержка времени. При наличии про­кладки номинальный магнитный поток снижается, и выдержка времени уменьшается. Более тонкое регулирование выдержки времени осуществляется винтом 5. При уменьшении натяжения пружины 4 увеличивается выдержка времени, так как умень­шается величина Ф_от.

Аппаратура защиты

Аппаратура этого вида служит для защиты электроустановок от повреждения при аварийных режимах, недопустимых пере­грузках и т. п. Сюда относятся максимальные токовые реле, автоматы, тепловые реле, температурные реле, плавкие предо­хранители.

1 — нагревательный элемент; 2 — биметал­лическая пластина; 3 — кнопка; 4 —ры­чаг; 5 — пружина; 6 — контакты Рисунок 4 - Схема теплового реле и условное обозначе­ние и контакта (а) и нагревательного элемента (б)

Тепловые реле служат для защиты электродвигателя от недопустимого перегрева при длительных перегрузках (сравнительно небольших по величине). Правильно выбран­ное и отрегулированное тепло­вое реле срабатывает при пе­регрузке двигателя по току на 20 % за время 20 мин и не срабатывает при пуске двига­теля или значительных, но кратковременных перегрузках. Ток защищаемого двигателя проходит через нагревательный эле­мент 1 (рис. 4), внутри которого или рядом с ним расположена биметаллическая пластина 2. Реле настроено таким образом, что при перегрузке биметаллическая пластина, нагревшись, изо­гнется; рычаг 4, выйдя из зацепления с пластинкой, повернется под действием пружины 5. Размыкающий контакт реле 6 пре­рвет цепь управления двигателя и последний отключится. Би­металлическая пластинка теплового реле нагревается относи­тельно медленно, поэтому при коротких замыканиях оно может недостаточно надежно защитить двигатель. Для надежной за­щиты двигателя часто последовательно с тепловым реле вклю­чают плавкий предохранитель. Обычно в трехфазную силовую цепь двигателя включают два однополосных реле или одно двухполюсное — с двумя нагревательными элементами, вклю­ченными в разные фазы. Серийно изготовляемые тепловые реле рассчитаны на номинальный ток 0,1—200 А.