На рис. 4.1. представлена конструкция магнитного пускателя серии ПМЕ.
Пускатель имеет три главных (силовых) замыкающих мостиковых контакта 4 и по два замыкающих 13 и размыкающих 14 блок-контакта. Магнитная система состоит из неподвижной 10 и подвижной (якоря) 8 Ш-образных частей. Нижний магнитопровод имеет короткозамкнутые витки 16 и катушку возбуждения 9.
Якорь закреплен в траверсе 7, которая имеет возможность перемещаться в верхней части корпуса 6 и находится в приподнятом состоянии под действием пружин 12. При подаче напряжения на катушку возбуждения якорь, преодолевая сопротивления этих пружин, опускается, «прилипая» к неподвижному магнитопроводу. Электрически изолированные от якоря, но конструктивно связанные с ним силовые контакты также перемещаются вниз и ложатся на токопроводы 1, замыкая их, т.е. создавая электрическую цепь. Ударная нагрузка амортизируется пружинами 5 и 15. Одновременно срабатывают и блок-контакты.
При отключении электроэнергии (снятие напряжения с катушки контактора) магнитный поток исчезает, и якорь под действием упомянутых выше пружин 12 поднимается вверх, размыкая силовые контакты. Блок-контакты также принимают свое первоначальное положение.
Лучшие магнитные пускатели выдерживают 10-15 млн. включений без тока, до 2 млн. включений при максимальной мощности и 2000-3000 включений в час.
Рис. 4.1. Магнитный пускатель типа ПМЕ (а) и его силовой
контакт (б): 1 – токопровод; 2 – крышка; 3 – серьга; 4 – контакт
силовой мостиковый; 5, 12 – пружина; 6 – верхняя часть корпуса;
7 – подвижная траверса; 8 – якорь; 9 – катушка возбуждения; 10 –
неподвижная часть электромагнита; 11 – токопровод катушки
возбуждения; 13 – блок-контакт замыкающий; 14 – блок-контакт
размыкающий; 15 – пружина листовая; 16 – короткозамкнутый
виток
ТЕПЛОВЫЕ РЕЛЕ
В большинстве случаев магнитные пускатели снабжаются (комплектуются) тепловыми реле, осуществляющими тепловую защиту электродвигателя в случаях его перегрузки по моменту или обрыву одной из фаз питающего напряжения.
Защита осуществляется двумя биметаллическими тепловыми реле с последовательно соединенными в цепи управления размыкающими контактами.
Основным элементом теплового реле является биметаллическая пластинка, изготовленная из двух жестко скрепленных между собой пластинок из металлов с различными коэффициентами линейного теплового расширения. При нагреве биметаллическая пластинка изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения. Нагрев осуществляется при прохождении тока электродвигателя через прикрепленную к ней шину силовой цепи 1, как это показано на pиc. 4.2.
Рис. 4.2. Конструктивная схема теплового реле
Все элементы реле укреплены на корпусе 9 из электроизоляционного материала. В нормальных условиях ток статора, проходя по шине 1, недостаточно нагревает укрепленную на ней биметаллическую пластину 2. При токах, превышающих номинальные, пластина нагревается сильнее и вследствие этого изгибается, как показано штриховой линией, отжимает защелку 5, а контакт 7 под действием пружины 8 размыкается, производя соответствующие переключения в схеме. Возврат реле в исходное положение производится нажатием кнопки 6 после охлаждения биметаллической пластинки (через 1-2 мин). Уставку теплового реле можно плавно изменять с помощью регулировочного винта с эксцентриком 3, перемещающим упор 4.
Тепловые реле достаточно инерционны и поэтому не могут обеспечить защиту электродвигателя от токов короткого замыкания. Вместе с тем они позволяют производить его отключение при обрыве одного из проводов питающей линии, т.к. в этом случае ток в двух неповрежденных фазах оказывается выше номинального. Этим объясняется включение теплового реле в две фазы силовой цепи электродвигателей переменного тока.
Для уменьшения влияния колебаний температуры окружающей среды в тепловых реле может быть применена температурная компенсация. Компенсатор представляет собой биметаллическую полоску, соединяющую основной биметаллический элемент с основанием реле. Коэффициенты линейного расширения и взаиморасположение обоих биметаллов подбираются таким образом, что при изменении температуры окружающей среды они изгибаются в разные стороны, и величина тока срабатывания не изменяется.
Для того чтобы тепловое реле срабатывало точно, необходимо совпадение тепловых характеристик электродвигателя и реле, т. е. равенство их постоянных нагрева и охлаждения. Добиться этого практически очень сложно по ряду причин: нагрев различных частей неодинаков, постоянные времени нагрева и охлаждения электродвигателей различны и изменяются при различных нагрузках и режимах работы. Кроме того, следует учитывать, что в конкретных условиях эксплуатации электродвигатель и тепловое реле размещаются в местах с разной температурой окружающей среды. Например, электродвигатель комбайна находится в лаве, а тепловое реле в пускателе, установленном на штреке. Поэтому добиться хорошей защиты от перегрузки с помощью тепловых реле затруднительно.
Удовлетворительные результаты можно получить лишь для электродвигателей, работающих в продолжительном режиме работы.
Тепловые реле характеризуются номинальным напряжением и током. Номинальное напряжение U ном.р – наибольшее из номинальных напряжений сетей, в которых допускается применять данное реле. Номинальный ток реле I ном.р – наибольший ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывания реле. Номинальный ток нагревателя I ном.нагр. наибольший ток, при длительном протекании которого через реле с данным нагревателем оно не срабатывает. Если реле имеет сменные нагреватели, то номинальный ток реле равен наибольшему из номинальных токов нагревателей, которые могут быть установлены в данном реле. Для реле с регулятором I ном.р и I ном.нагр соответствуют среднему (нулевому) положению регулятора. Номинальный ток уставки реле I ном.у – наибольший длительный ток, который при данной настройке реле не вызывает его срабатывания.
На рис. 4.3 приведена зависимость времени срабатывания реле t ср от кратности тока I нагр, проходящего через реле, по отношению к I ном.нагр Кривая 1 является нижней границей времени t ср для реле, нагретого предварительно до рабочей температуры, кривая 2 – верхней границей времени t ср для холодного реле. Как видно, при увеличении тока выше величины I ном.нагр время срабатывания становится тем меньше, чем больше величина I нагр.
Тепловое реле (сменный нагревательный элемент) выбирают исходя из условия I ном.р ≥ I ном.нагр ≈ I ном.дв.
Рис. 4.3. Характеристика теплового реле
