Styczniki elektromagnetyczne prądu stałego

Styczniki prądu stałego są przeznaczone do przełączania obwodów prądu stałego i są zwykle napędzane przez elektromagnes prądu stałego.

Ogólne wymagania techniczne dotyczące styczników i warunków ich pracy reguluje GOST 11206-77. Poniżej opisano kategorie zastosowań nowoczesnych styczników oraz podano parametry przełączanych przez nie obwodów w zależności od charakteru obciążenia.

Styczniki prądu stałego:

DS-1-aktywne lub niskoindukcyjne obciążenie.

Silniki prądu stałego z rozruchem DC-2 ze wzbudzeniem równoległym i ich wyłączeniem przy prędkości znamionowej.

DS-3-rozruch silników elektrycznych ze wzbudzeniem równoległym i ich wyłączenie w stanie spoczynku lub powolnych obrotów wirnika.

DS-4-rozruch silników elektrycznych ze wzbudzeniem szeregowym i ich wyłączenie przy prędkości znamionowej.

DS-5-rozruch silników elektrycznych ze wzbudzeniem szeregowym, wyłączenie silników stacjonarnych lub wolnoobrotowych, hamowanie przeciwprądowe.

Ogólne wymagania dotyczące styczników:

1. Wysoka wydajność i przerwa — nie mniej niż 10 Inom, aw niektórych przypadkach do 20 Inom;

2. Długotrwała praca przy wysokiej częstotliwości odcięcia;

3. Długi czas przełączania — do 3 milionów cykli, z uwzględnieniem przerw w prądach rozruchowych;

4. Wysoka wytrzymałość mechaniczna;

5. Wydajność projektowa, niska waga i wymiary;

6. Wysoka niezawodność działania.

Dla styczników istnieje również tryb komutacji rzadkich, charakteryzujący się cięższymi warunkami niż w komutacjach normalnych. Takie tryby występują dość rzadko (na przykład przy zwarciach).

Podstawowe dane techniczne styczników to prąd znamionowy styków głównych, graniczny prąd wyłączalny, napięcie znamionowe podłączonego obwodu, wytrzymałość mechaniczna i łączeniowa, dopuszczalna liczba rozruchów na godzinę oraz własny czas załączenia i wyłączenia. Zdolność stycznika, jak każdego urządzenia przełączającego, do zapewnienia działania przy dużej liczbie operacji charakteryzuje się odpornością na zużycie.

Rozróżnij odporność na zużycie mechaniczne i przełączanie. Trwałość mechaniczna styczników określana jest liczbą cykli włącz-wyłącz stycznika bez naprawy i wymiany jego zespołów i części. W tym przypadku prąd w obwodzie wynosi zero. Trwałość mechaniczna nowoczesnych styczników prądu stałego wynosi (10-20) 106 operacji.

Żywotność styczników zależy od tego, ile razy obwód jest włączany i wyłączany, po których konieczna jest wymiana styków. Nowoczesne styczniki powinny charakteryzować się trwałością przełączania rzędu (2-3) 106 operacji (niektóre obecnie produkowane styczniki mają trwałość przełączania równą 106 operacji lub mniej).

Samoistny czas zamykania stycznika składa się z czasu narastania strumienia w elektromagnesie stycznika do wartości strumienia rozruchowego oraz czasu ruchu twornika. Większość tego czasu spędza się na budowaniu strumienia magnetycznego. Dla styczników prądu stałego o prądzie znamionowym 100 A właściwy czas przełączania wynosi 0,14 s, dla styczników o prądzie 630 A wzrasta do 0,37 s.

Wewnętrzny czas otwarcia stycznika — czas od momentu wyłączenia elektromagnesu stycznika do otwarcia jego styków. Jest on określony przez czas zaniku strumienia od wartości stanu ustalonego do strumienia zanikającego. Czas od rozpoczęcia ruchu twornika do momentu otwarcia styków można pominąć. Dla styczników prądu stałego o prądzie znamionowym 100 A własny czas wyłączania wynosi 0,07, dla styczników o prądzie znamionowym 630 A — 0,23 s.

Prąd znamionowy stycznika Inom to prąd, który może przepływać przez zamknięte styki główne bez przełączania przez 8 godzin, a wzrost temperatury poszczególnych części stycznika nie powinien przekraczać dopuszczalnej wartości (praca okresowo-ciągła).

Znamionowy prąd roboczy stycznika Inom.r jest dopuszczalnym prądem płynącym przez jego zamknięte styki główne w określonym zastosowaniu. Na przykład nominalny prąd roboczy Inom.r. stycznika przełączającego silników indukcyjnych z wirnikiem klatkowym jest wybierany z warunków włączenia sześciokrotności prądu rozruchowego silnika.

Napięcie znamionowe stycznika to najwyższe napięcie obwodu przełączanego, dla którego stycznik jest przeznaczony do pracy.

Trwałość łączeniowa styków głównych dla kategorii DS-2, DS-4 w normalnym trybie przełączania powinna wynosić co najmniej 0,1, a dla kategorii DS-3 co najmniej 0,02 trwałość mechaniczna.

Styki pomocnicze muszą przełączać obwody elektromagnesów prądu przemiennego, w których prąd rozruchowy może być wielokrotnie większy niż stacjonarny.

Stycznik prądu stałego składa się z następujących głównych elementów: układu styków, urządzenia do gaszenia łuku, elektromagnesu i układu styków pomocniczych. Przyłożenie napięcia do cewki elektromagnesu stycznika powoduje przyciąganie jego twornika. Ruchomy styk podłączony do twornika elektromagnesu zwiera lub przerywa obwód główny. Urządzenie do gaszenia łuku zapewnia szybkie wygaszenie łuku, co skutkuje niskim zużyciem styków. Układ pomocniczych styków niskoprądowych służy do koordynacji pracy stycznika z innymi urządzeniami.

Układ stykowy styczników prądu stałego. Ze względu na dużą liczbę operacji na godzinę oraz trudne warunki pracy, styki urządzenia podlegają największemu zużyciu elektrycznemu i mechanicznemu. Aby zmniejszyć zużycie, przeważają liniowe styki toczne.

Aby zapobiec wibracjom styku, sprężyna styku wytwarza ciśnienie wstępne równe około połowie końcowej siły styku. Na drgania duży wpływ ma sztywność styku stacjonarnego oraz odporność na drgania całego stycznika jako całości. Pod tym względem konstrukcja bardzo udana jest dla styczników serii KPV-600.

Stycznik prądu stałego serii KPV-600

Stały styk 1 jest trwale przymocowany do wspornika 2. Jeden koniec cewki gaszącej łuk 3 jest przymocowany do tego samego wspornika.Drugi koniec cewki wraz z drutem 4 jest mocno przymocowany do podstawy izolacyjnej wykonanej z tworzywa sztucznego 5. Ta ostatnia jest przymocowana do mocnego stalowego wspornika 6, który stanowi podstawę aparatu. Ruchomy styk 7 jest wykonany w postaci grubej płytki.

Dolny koniec płytki ma możliwość obracania się względem punktu obrotu 8. Dzięki temu płytka może być przewrócona przez kołyskę stałego styku 1. Przewód 9 jest połączony z ruchomym stykiem 7 za pomocą elastycznego przewodu ( łącznik) 10. Nacisk styku jest wytwarzany przez sprężynę 12.

Gdy styki się zużyją, krakers 1 jest wymieniany na nowy, a ruchoma płytka stykowa jest obracana o 180 ° i używana jest jej nieuszkodzona strona.

Aby zmniejszyć topienie głównych styków z łuku przy prądach powyżej 50 A, stycznik ma styki łukowe - rogi 2, 11. Pod działaniem pola magnetycznego urządzenia do gaszenia łuku punkty odniesienia łuku są szybko przesuwane do zacisku 2 podłączonego do styku stałego 1 oraz do tuby ochronnej styku ruchomego 11. Zwora wraca do pierwotnego położenia (po wyłączeniu magnesu) za pomocą sprężyny 13.

Głównym parametrem stycznika jest prąd znamionowy, który określa wymiary stycznika.

Cechą charakterystyczną styczników KPV-600 i wielu innych typów jest elektryczne połączenie styku ruchomego wyjścia z korpusem stycznika.

W pozycji włączonej stycznika obwód magnetyczny jest zasilany. Nawet w pozycji wyłączonej na obwodzie magnetycznym i innych częściach może pozostać napięcie. Dlatego kontakt z obwodem magnetycznym stycznika zagraża życiu !!!

Styczniki serii KPV mają styki rozwierne.Zamykanie odbywa się dzięki działaniu sprężyny, a otwieranie dzięki sile wytwarzanej przez elektromagnes.

Prąd znamionowy stycznika nazywany prądem pracy przerywano-ciągłej. W tym trybie pracy stycznik pozostaje włączony nie dłużej niż 8 h. Po upływie tego czasu urządzenie należy kilkakrotnie włączać i wyłączać (w celu oczyszczenia styków z tlenku miedzi). Następnie urządzenie włącza się ponownie.

Jeśli stycznik jest umieszczony w szafce, prąd znamionowy jest zmniejszony o około 10% z powodu pogorszenia warunków chłodzenia. V

praca ciągła, gdy czas trwania ciągłego przełączania jest dłuższy niż 8 godzin, dopuszczalny prąd stycznika zmniejsza się o około 20%. W tym trybie na skutek utleniania miedzianych styków rezystancja styku wzrasta, co może prowadzić do wzrostu temperatury powyżej dopuszczalnej wartości.

Jeśli stycznik ma niewielką liczbę przełączników lub jest zwykle przeznaczony do ciągłego przełączania, wówczas na powierzchni roboczej styków przylutowana jest srebrna płytka. Srebrna okładzina utrzymuje dopuszczalny prąd stycznika równy prądowi znamionowemu nawet w ciągłej pracy.

Jeżeli stycznik wraz z trybem przełączania ciągłego jest używany w trybie przełączania przerywanego, stosowanie srebrnych okładzin staje się niepraktyczne, ponieważ ze względu na małą wytrzymałość mechaniczną srebra styki szybko się zużywają.

Zgodnie z zaleceniami zakładu dopuszczalny prąd przerywający dla stycznika KPV-600 określa wzór:

, gdzie n to liczba uruchomień na godzinę.

Należy zauważyć, że jeśli łuk pali się przez długi czas z okresowym wyłączaniem (wyłączanie dużego obciążenia indukcyjnego), temperatura styków może gwałtownie wzrosnąć z powodu nagrzewania się styków przez łuk. W takim przypadku nagrzewanie styków podczas pracy ciągłej może być mniejsze niż podczas pracy przerywanej. Z reguły układ styków ma jeden biegun.

Służy do odwracania kierunku obrotów silników asynchronicznych przy dużej częstotliwości rozruchów na godzinę (do 1200) układ podwójnych styków... W tych stycznikach z magnesami trwałymi typu KTPV-500 ruchome styki są odizolowane od obudowy, co czyni obsługę bezpieczniejszą urządzenie.

Rysunek pokazuje obwód do przełączania styczników do odwracania silników asynchronicznych. W porównaniu z obwodem ze stycznikami jednobiegunowymi ten schemat ma wielką zaletę. W przypadku uszkodzeń i awarii jednego stycznika napięcie podawane jest tylko na jeden zacisk silnika. W przypadku styczników jednobiegunowych awaria jednego stycznika spowoduje intensywne dwufazowe zasilanie silnika.

Schemat połączeń głównych styków stycznika KTPV-500 do cofania silnika asynchronicznego.

Styczniki z dwubiegunowym układem styków są bardzo wygodne w zastosowaniu do rezystancji zwarciowych w obwodzie wirnika silnika indukcyjnego.

W stycznikach typu KMV-521 zastosowano również układ dwubiegunowy. Styczniki te przeznaczone są do włączania i wyłączania elektromagnesów dużej mocy napędów prądu stałego do wyłączników olejowych... Obecność dwubiegunowego układu styków zawartego w dwóch przewodach sieci prądu stałego zapewnia niezawodne wyłączanie obciążenia indukcyjnego.