Stejnosměrné elektromagnetické stykače

Stejnosměrné stykače jsou určeny ke spínání stejnosměrných obvodů a jsou obvykle poháněny stejnosměrným elektromagnetem.

Všeobecné technické požadavky na stykače a jejich provozní podmínky upravuje GOST 11206-77. Níže jsou popsány kategorie použití moderních stykačů a uvedeny parametry jimi spínaných obvodů v závislosti na charakteru zátěže.

DC stykače:

DS-1-aktivní nebo nízká indukční zátěž.

DC-2-startovací DC motory s paralelním buzením a jejich vypínáním při jmenovitých otáčkách.

DS-3-rozběh elektromotorů s paralelním buzením a jejich vypínání ve stacionárním stavu nebo pomalé otáčení rotoru.

DS-4-rozběh elektromotorů se sériovým buzením a jejich vypínání při jmenovitých otáčkách.

DS-5-rozběh elektromotorů se sériovým buzením, vypínání stacionárních nebo pomalu se točících motorů, brzdění protiproudem.

Všeobecné požadavky na stykače:

1. Vysoká produktivita a přerušení – ne méně než 10 Inom a v některých případech až 20 Inom;

2. Dlouhodobý provoz při vysoké mezní frekvenci;

3. Vysoká doba spínání — až 3 miliony cyklů, s přihlédnutím k přerušením startovacích proudů;

4. Vysoká mechanická odolnost;

5. Konstrukční výkon, nízká hmotnost a rozměry;

6. Vysoká provozní spolehlivost.

U stykačů existuje také režim vzácných komutací, vyznačujících se těžšími podmínkami než u normálních komutací. Takové režimy se vyskytují poměrně zřídka (například při zkratech).

Hlavní technické údaje stykačů jsou jmenovitý proud hlavních kontaktů, omezovací vypínací proud, jmenovité napětí připojeného obvodu, mechanická a spínací výdrž, přípustný počet zapnutí za hodinu a vlastní doba zapnutí a vypnutí. Schopnost stykače, jako každého spínacího zařízení, zajistit provoz s velkým počtem operací se vyznačuje odolností proti opotřebení.

Rozlišujte mezi mechanickou a spínací odolností proti opotřebení. Mechanická životnost stykačů je dána počtem cyklů sepnutí a vypnutí stykače bez opravy a výměny jeho sestav a dílů. V tomto případě je proud v obvodu nulový. Mechanická životnost moderních stejnosměrných stykačů je (10-20) 106 operací.

Životnost spínání stykačů je dána počtem zapnutí a vypnutí obvodu, po kterém je potřeba kontakty vyměnit. Moderní stykače by měly mít spínací výdrž řádově (2-3) 106 sepnutí (některé stykače, které se v současnosti vyrábí, mají spínací výdrž 106 sepnutí nebo méně).

Vlastní doba sepnutí stykače se skládá z doby náběhu toku v elektromagnetu stykače na hodnotu rozběhového toku a doby chodu kotvy. Většinu tohoto času stráví budováním magnetického toku. U stejnosměrných stykačů se jmenovitým proudem 100 A je vlastní spínací doba 0,14 s, u stykačů s proudem 630 A se zvyšuje na 0,37 s.

Vlastní doba otevření stykače — doba od okamžiku vypnutí elektromagnetu stykače do otevření jeho kontaktů. Je určena dobou doznívání toku z hodnoty ustáleného stavu do doznívajícího toku. Dobu od začátku pohybu kotvy do okamžiku rozepnutí kontaktů lze zanedbat. Pro stejnosměrné stykače se jmenovitým proudem 100 A je vlastní vypínací doba 0,07, pro stykače se jmenovitým proudem 630 A — 0,23 s.

Jmenovitý proud stykače Inom je proud, který může procházet sepnutými hlavními kontakty po dobu 8 hodin bez sepnutí a oteplení různých částí stykače by nemělo překročit přípustnou hodnotu (periodicky-kontinuální provoz).

Jmenovitý provozní proud stykače Inom.r je přípustný proud přes jeho sepnuté hlavní kontakty v konkrétní aplikaci. Takže například jmenovitý provozní proud Inom.r. spínacího stykače asynchronních motorů s rotorem nakrátko se volí ze zapínacích podmínek šestinásobek rozběhového proudu motoru.

Jmenovité napětí stykače je nejvyšší napětí spínaného obvodu, pro které je stykač navržen.

Spínací životnost hlavních kontaktů pro kategorie DS-2, DS-4 v normálním spínacím režimu by měla být minimálně 0,1 a pro kategorie DS-3 minimálně 0,02 mechanická odolnost.

Pomocné kontakty musí spínat obvody střídavých elektromagnetů, ve kterých může být zapínací proud mnohonásobně vyšší než stacionární.

Stejnosměrný stykač má tyto hlavní součásti: kontaktní systém, zhášecí zařízení oblouku, elektromagnet a pomocný kontaktní systém. Při přivedení napětí na cívku elektromagnetu stykače se přitáhne jeho kotva. Pohyblivý kontakt připojený ke kotvě elektromagnetu vytváří nebo přerušuje hlavní obvod. Zařízení pro zhášení oblouku zajišťuje rychlé zhášení oblouku, což má za následek nízké opotřebení kontaktů. Systém pomocných slaboproudých kontaktů slouží ke koordinaci činnosti stykače s ostatními zařízeními.

Kontaktní systém stejnosměrných stykačů. Kontakty zařízení jsou vystaveny největšímu elektrickému a mechanickému opotřebení kvůli velkému počtu operací za hodinu a drsným pracovním podmínkám. Pro snížení opotřebení převažují lineární valivé kontakty.

Aby se zabránilo kontaktním vibracím, kontaktní pružina vytváří předtlak rovnající se přibližně polovině konečné kontaktní síly. Vibrace jsou silně ovlivněny tuhostí stacionárního kontaktu a odolností vůči vibracím celého stykače jako celku. V tomto ohledu je konstrukce velmi zdařilá stykač řady KPV-600.

Zařízení DC stykače řady KPV-600

Pevný kontakt 1 je pevně připevněn k držáku 2. Jeden konec zhášecí cívky 3 oblouku je připevněn ke stejnému držáku.Druhý konec cívky spolu s drátem 4 je pevně připevněn k izolační základně vyrobené z plastu 5. Tento je připevněn k pevné ocelové konzole 6, která je základem zařízení. Pohyblivý kontakt 7 je vyroben ve formě tlusté desky.

Spodní konec destičky má schopnost otáčet se vzhledem k otočnému bodu 8. Proto lze destičku převrátit přes kolébku pevného kontaktu 1. Vývod 9 je připojen k pohyblivému kontaktu 7 pomocí ohebného drátu ( odkaz) 10. Přítlačný tlak vytváří pružina 12.

Při opotřebení kontaktů se cracker 1 vymění za nový a pohyblivá kontaktní deska se otočí o 180° a její nepoškozená strana se použije v provozu.

Pro snížení tavení hlavních kontaktů z oblouku při proudech nad 50 A má stykač obloukové kontakty — houkačky 2, 11. Působením magnetického pole zhášecího zařízení oblouku se referenční body oblouku rychle posunou ke svorce 2 připojené k pevnému kontaktu 1 a k ochrannému klaksonu pohyblivého kontaktu 11. Kotva je pružinou 13 vrácena do původní polohy (po vypnutí magnetu).

Hlavním parametrem stykače je jmenovitý proud, který určuje rozměry stykače.

Charakteristickým znakem stykačů KPV-600 a mnoha dalších typů je elektrické připojení pohyblivého kontaktu výstupu k tělu stykače.

V zapnuté poloze stykače je magnetický obvod pod napětím. I ve vypnuté poloze může na magnetickém obvodu a dalších částech zůstat napětí. Kontakt s magnetickým obvodem stykače je proto životu nebezpečný !!!

Stykače řady KPV mají konstrukci NC kontaktů.Zavírání se děje působením pružiny a otevírání silou vyvinutou elektromagnetem.

Jmenovitý proud stykače nazývaný proud přerušovaného nepřetržitého provozu. V tomto provozním režimu zůstává stykač zapnutý maximálně 8 hod. Po uplynutí tohoto intervalu je nutné zařízení několikrát zapnout a vypnout (pro vyčištění kontaktů od oxidu mědi). Poté se zařízení znovu zapne.

Pokud je stykač umístěn ve skříni, sníží se jmenovitý proud asi o 10 % kvůli zhoršení podmínek chlazení. PROTI

nepřetržitý provoz, při trvání nepřetržitého spínání více než 8 hodin se přípustný proud stykače sníží asi o 20 %. V tomto režimu se vlivem oxidace měděných kontaktů zvyšuje přechodový odpor, což může vést ke zvýšení teploty nad přípustnou hodnotu.

Pokud má stykač malý počet spínačů nebo je obvykle určen pro nepřetržité spínání, pak je na pracovní ploše kontaktů připájena stříbrná deska. Stříbrné obložení udržuje dovolený proud stykače rovný jmenovitému proudu i při trvalém provozu.

Pokud je stykač spolu s režimem kontinuálního spínání použit v režimu přerušovaného spínání, stává se použití stříbrných obložení nepraktické, protože díky nízké mechanické pevnosti stříbra dochází k rychlému opotřebení kontaktů.

Podle doporučení závodu je přípustný vypínací proud pro stykač KPV-600 určen vzorcem:

, kde n je počet spuštění za hodinu.

Je třeba poznamenat, že pokud oblouk hoří dlouhou dobu s periodickým vypínáním (vypínání velké indukční zátěže), může se teplota kontaktů prudce zvýšit v důsledku zahřívání kontaktů obloukem. V tomto případě může být ohřev kontaktů při nepřetržitém provozu menší než při přerušovaném provozu. Kontaktní systém má zpravidla jeden pól.

Používá se k reverzaci asynchronních motorů při vysoké spouštěcí frekvenci za hodinu (až 1200) systém s dvojitým kontaktem... U těchto stykačů typu KTPV-500 s permanentním magnetem jsou pohyblivé kontakty izolovány od pouzdra, což umožňuje bezpečnější servis zařízení.

Na obrázku je znázorněno zapojení pro spínání stykačů pro reverzační asynchronní motory. Ve srovnání s obvodem s jednopólovými stykači má toto schéma velkou výhodu. V případě poruchy a výpadku jednoho stykače je napětí přivedeno pouze na jednu svorku motoru. U jednopólových stykačů bude mít porucha jednoho stykače za následek silné napájení dvoufázového motoru.

Schéma zapojení hlavních kontaktů stykače KTPV-500 pro reverzaci asynchronního motoru.

Stykače s dvoupólovým kontaktním systémem jsou velmi vhodné pro použití pro zkratové odpory v obvodu rotoru asynchronního motoru.

Ve stykačích typu KMV-521 je také použit dvoupólový systém. Tyto stykače jsou určeny pro zapínání a vypínání výkonných elektromagnetů stejnosměrných pohonů pro olejové jističe... Přítomnost dvoupólového kontaktního systému obsaženého ve dvou vodičích stejnosměrné sítě zajišťuje spolehlivé vypínání indukční zátěže.