Электропневматические контакторы

Электропневматическим контактором называется аппарат, который для замыкания и размыкания электрических цепей под нагрузкой, имеет индивидуальный электропневматический привод. Эти аппараты применяются для замыкания или размыкания различных участков силовой цепи тяговых электродвигателей.

Они подразделяются на линейные, реостатные, уравнительные, ослабления поля.

Замыкание контактора осуществляется соприкосновением двух Г-образных контактов с притиранием, из которых один неподвижен, а другой выполнен подвижным.

Движение подвижного контакта осуществляется пневматическим приводом. Такой привод даёт достаточно большие давления на контакты при сравнительно небольших размерах. Значительное давление на контакты необходимо для уменьшения переходного сопротивления, т.к. вследствие больших рабочих токов контактора (порядка 350-500 а) возможен перегрев контактов. Подача сжатого воздуха в привод осуществляется при помощи стандартного электромагнитного вентиля включающего типа. Выключение контактора происходит под воздействием выключающей пружины, при выпуске воздуха из цилиндра привода. Действие контактора происходит в течение сотых долей секунды. При включении контакторам часто приходится разрывать значительный ток, поэтому они имеют систему дугогашения, работающую на принципе магнитного дутья. Поскольку при разрыве дуги возникают перенапряжения на элементах контактора, их изоляция выбирается со значительным запасом диэлектрической прочности.

Индивидуальным электропневматическим контактором электровоза ВЛ10у, является контактор типа ПК-06-11, ПК-21-26, ПК-41-46 и ПК-14-19.

Они работают при номинальном напряжении силовой цепи 3000 В, при длительных токах от 350-500 А,

Давление воздуха в цилиндрах 5 атм., минимальное давление 3,75 атм.

Номинальное напряжение включающих катушек +50 В.

Разрыв контактов 24-27 мм., провал 10-12 мм

Нажатие контактов: начальное 3,5-5 кг, конечное не менее 27 кг.

Контактор состоит из металлического изолированного стержня (стойка), на котором укреплены все остальные элементы, кронштейна, на котором укреплён дугогасительный рог и катушка магнитного дутья, неподвижного контакта, кронштейн подвижного контакта, пневматического привода, изоляционной включающей тяги, соединяющей поршень привода с рычагами подвижного контакта, дугогасительной камеры, электромагнитного вентиля, управляющего впуском воздуха в цилиндр привода контактора.

Стержень (стойка) выполняется прямоугольным для удобства крепления контактора. Снаружи на стержень напрессована составная изоляция, состоящая из миканита, кабельной бумаги и поверхностного слоя киперной ленты. Поверхность изоляции покрыта лаком №1201.

Кронштейн неподвижного контактора изготавливается из бронзы он имеет, в основании сквозное отверстие, которым надевается на держащую стойку. Кронштейн укрепляется при помощи двух фиксирующих болтов, под которые подкладывается стальная пластинка, предохраняющая изоляцию стойки от разрушения при нажатии болтов. В выступе кронштейна имеется прямоугольное гнездо для ножки Г -образного контакта.

Контакт укрепляется при помощи болта с пружинной шайбой. Дальнейшее продолжение выступа кронштейна превращается в дугогасительный рог неподвижного контакта. На верхнем конце рога предусмотрена проушина, в которую укрепляется откидной винт, служащий для закрепления верхнего конца дугогасительной камеры. В пространстве, образованным изгибом дугогасительного рога, располагается дугогасительная катушка с сердечником. Катушка имеет 5 витков, изготовлена из медной шины, намотанной на узкое ребро. Один конец катушки приклёпан к телу кронштейна, а другой выведен за заднюю сторону стойки. К этому концу укреплена контактная плита, к которой подключаются токоведущие кабели. Стальной сердечник изолирован от катушки фибровой втулкой. С боков сердечник соприкасается с полюсными железными шайбами. Полюсные шайбы изолированы от катушки фибровыми шайбами.

Кронштейн подвижного контакта укрепляется на стойке также, как и кронштейн неподвижного контакта. С лицевой стороны стойки кронштейн имеет вылет, на конце которого закреплён валик, служащий опорой для нижней части дугогасительной камеры. Здесь же укреплена контактная латунная пружинная скоба, в которую при постановки дугогасительной камеры должен плотно входить контактный выступ нижнего дугогасительного рога.

С задней стороны кронштейна имеется прилив, заканчивающийся контактной плоскостью, к которой крепится кабели силовой цепи. На этом же приливе шарнирно закрепляется поворотный рычаг подвижного контакта.

Задняя часть поворотного рычага имеет вилкообразную форму, охватывая стойку. На передней стороне рычага сделаны приливы, в которых располагается шарнир держателя подвижного контакта. Несколько ниже на рычаге укреплён валик, которым рычаг соединяется с изоляционной тягой привода. Держатель подвижного контакта имеет трёх плечевую конструкцию и в своей центральной части шарнирно укреплён на поворотном рычаге. Одно плечо держателя имеет обработанное посадочное для укрепления контакта зажимным винтом. Нижняя сторона этого плеча упирается в скос поворотного рычага при включённом положении контактора. Второе плечо держателя служит для упора в него притирающей пружины. Третье плечо служит для упора держателя в поворотный рычаг при выключенном положении контактора (это ограничивает разжимание притирающей пружины). К этому же плечу подключаются гибкие шунты электрических соединений.

Гибкие шунты изготовлены из большого числа тонких медных проводов и потому обладают большой гибкостью, Они осуществляют электрическое соединение держателя подвижного контакта с контактной плоскостью нижнего кронштейна в месте подключения кабелей. Такое соединение необходимо для предохранения от прохождения силового тока через шарниры подвижной системы, что могло бы вызвать приварку шарнирных валиков и порчу контактора. Чтобы при работе контактора гибкие шунты не провисали вниз, к поворотному рычагу сбоку укрепляются поддерживающие скобы.

Притирающая пружина, расположенная между одним плечом держателя подвижного контакта и упором поворотного рычага, находится в предварительно сжатом состоянии.

Дугогасительная камера применяется трёх щелевого типа. Она представляет собой коробку, собранную из асбоцементных листов. Камера внутри при помощи двух продольных перегородок разделена на три параллельные щели. Снаружи коробки к ней прикреплены два стальных листа, играющих роль полюсных наконечников для сердечника дугогасительной системы. Поверх этих листов прикрепляется наружное текстолитовое покрытие камер.

В нижней части камеры укреплён нижний дугогасительный рог контактора. Он имеет внизу шарнирный крюк и контактный выступ.

При укреплении камеры на контакторе шарнирный крюк надевается на валик вылета кронштейна подвижного контакта, затем камера поворачивается так, чтобы контактный выступ рога плотно вошёл в контактную пружинную скобу на кронштейне подвижного контакта. И наконец, верхняя часть камеры укрепляется зажатием прорезной скобы при помощи поворотного винта, укреплённого на роге кронштейна неподвижного контакта.

Пневматический привод контактора состоит из литого, чугунного цилиндра с приливом, имеющим вилкообразную скобу, при помощи которой он укрепляется на стойке. В цилиндре размещается поршень, на который действует сильная выключающая пружина. Шток поршня выходит вверх, где соединяется с нижним концом изоляционной тяги, при помощи резьбового зашплинтованного крепления.

Уплотнение поршня представляет собой про жированную кожаную манжету, плотность прилегания которой к стенкам обеспечивается постановкой пружинных металлических звёздообразных шайб.

На крышке установлен стандартный вентиль включающего типа, через который осуществляется подача воздуха в цилиндр и выпуск воздуха при выключении. Некоторые контакторы в зависимости от их положения в схеме электровоза дополняются блокировочной системой, связанной с движением штока поршня.

Работа контактора производится следующим образом, при подачи +50 В на катушку вентиля, он возбуждается и через него проходит сжатый воздух в нижнюю часть цилиндра, что вызывает движение поршня вверх, дополнительно сжимая выключающую пружину. Шток поршня через изоляционную тягу вызывает движение поворотного рычага подвижного контакта до замыкания подвижного с неподвижным. Замыкание контактов разделяется на две стадии: сначала происходит соединение вспомогательных поверхностей, затем за счёт дополнительного сжатия притирающей пружины происходит перекатывание подвижного контакта по неподвижному с одновременным не большим скольжением, обеспечивающим зачистку контактных поверхностей, и наконец, осуществляется полное соприкосновение основных поверхностей контактов.

При выключении контактора воздух через вентиль выпускается из цилиндра. Под действием выключающей пружины поршень идёт вниз и с помощью изоляционной тяги вызывает размыкание контактов. Размыкание контактов происходит не сразу. Вначале под действием разжимающейся притирающей пружины происходит обратное перекатывание подвижного контакта по неподвижному и остаётся соприкосновение между ними в зоне вспомогательных поверхностей. Затем, когда третье плечо держателя подвижного контакта дойдёт до кромки поворотного рычага, начнётся отход подвижного контакта от неподвижного. При этом между контактами возникает электрическая дуга.

Проходящий по дугогасительной катушке ток создаёт магнитный поток, пронизывающий пространство дугогасительной камеры. Взаимодействие тока, проходящего по дуге, с магнитным потоком вызывает выбрасывание дуги в камеру. При этом концы дуги переходят на дугогасительные рога. В камере дуга, разделённая перегородками на три, охлаждается о стенки и гаснет.

Этот принцип размыкания контактов и работа системы дугогашения обеспечивает сравнительно малую изнашиваемость основных поверхностей контактов, т.к. дуга образуется лишь между вспомогательными поверхностями их.

Контакторы типа ПК-14-19 дугасительной камеры не имеют, т.к. они работают при включении в цепь ослабления поля второй группы, где им никогда не приходится гасить значительной дуги.