Contactoare electromagnetice de curent alternativ

Contactoare electromagnetice de curent alternativ

Aceste contactoare sunt destinate conectarii motoarelor care lucreaza in regim internmitent (conectari repetate de scurta durata), pentru conectarea reo­statelor de pornire si pentru diverse comutatii in retele de forta si iluminat de curent alternativ.

Au bobina de actionare alimentata in majoritatea cazurilor in curent alter­nativ si circuitul magnetic se executa din tole de 0,35  1 mm grosime, pentru limitarea curentilor turbionari. Pentru amortizarea vibratiilor armaturii datorita pulsatiei fortei de atractie polii miezului sunt partial ecranati cu spire in scurt­cir­cuit.

La contactoarele actionate cu electromagneti in curent alteranativ, inducti­vi­tatea bobinei variind invers proportional cu intrefierul, curentul absorbit de bo­bina in momentul anclansarii (cand inductivitatea are valoarea cea mai redusa) poate lua valorii de cca. 10- 15 ori mai mari decat in cazul cand armatura este com­plet atrasa la capat de sursa. Acest soc de curent se micsoreaza treptat, pe masura ce armatura se deplaseaza si atinge valoarea sa minima cand intrefierul d=0. Raportul dintre socul de curent si valoarea minima (de regim permanent) depinde de intrefierul initial si de forma ciucuitului magnetic. Contactoarele cu socuri mari de curent in momentul anclansarii nu pot fi utilizate la frecvente mari de conectare, de aceea bobinele de actionare se recomanda a fi alimentate in curent continuu.

Contactorele de curent alternativ este construiesc in doua variante, si anu­me: cu simpla misacre de translatie si cu dubla miscare de translatie.

Contactorul cu miscare simpla de translatie este reprezentat schematic in figura 2.1.

Conform figurii 2.1. organul motor este un electromagnet monofazat cu spira in scurtcircuit (reperele 1, 2, 3). Resorturile antagoniste 4 asigura starea de repaus. Pe calea de curent 5 sunt plasate elementul fix de contact si una din bor­ne. Calea de curent are doua locuri de rupere, in zone plasate intre placile fero­magnetice 6. Piesele mobile de contact sunt lipite de puntea 7. Resortul 8, asig­ura fota de apasare pe contacte si este plasat in caseta 9.

Camera de stingere are ca principiu efectul de electrod si nisa. Prin efectul de nisa, arcul dintre piesele de contact este introdus in camera de stingere si apoi este divizat intr-un numar de segmente egal cu numarul de intervale dintre pla­ci­le feromagnetice sub forma literei V. In acest mod apare efectul de electrod, adi­ca de divizare a tensiunii dintre anod si catod.

Figura 2.1 Elementele constructive ale contactorului cu miscare simpla de translatie

Figura 2.2. Diagrama fortei rezistente in functie de intrefier la contactorul cu miscare simpla de translatie.

Pentru determinarea numarului de segmenti ai camerei de stingere pornim de la expresia caderii de tensiune pe arcul electric.

Pentru un arc electric scurt, tensiunea de ardere este:

U_a=n·a_i (2.1)

unde n este numarul de intervale, a_i 25V - tensiunea pe interval, iar U_a este tensiunea arcului electric.

Ca urmare trebuie indeplinita conditia:

U_s<n·a_i (2.2)

unde U_s este tensiunea sursei.

Procesul de stingere este in realitate usurat de faptul ca in curent alternativ curentul trece prin valoarea 0 si, pe de alta parte, ingreunat de aparitia tensiunii de restabilire care are o amplitudine mai mare decat tensiunea sursei.

Pentru a se aprecia valoarea tensiunii de restabilire este necesar sa se cu­noasca momentul trecerii prin 0 a curentului deoarece in acest moment apare ten­siunea de restabilire.

Pentru ca intreruperea sa fie reusita este necesar ca tensiunea de refacere a rigiditatii electrice U_d sa fie mai mare decat tensiunea de restabilire U_r, adica:

U_d>U_r (2.3)

Numarul de intervale dintre placile feromagnetice se calculeaza cu relatia:

n_i=0,866·k_n·k_s·U_n/Ud_i (2.4)

in care s-a notat:

k_n - factorul de neuniformitate a repartizarii tensiunii de restabilire, k_n

k_s - coeficient de siguranta, k_s

Ud_i - tensiunea pe interval in functie de curentul limita intrerupt;

U_n - tensiunea nominala a retelei (intre faze).

Contactorul cu miscare dubla de translatie. Pentru intensitati mari ale curentului nominal (100 400A), masele in deplasare fiind mai mari, energia ci­netica corespunzatoare este importanta. In aceste cazuri este necesara micso­rarea vitezei de inchidere a contactelor, iar cinematica aparatului comporta o miscare de translatie dubla: a contactelor si a electromagnetului. Schema cinematica este prezentata in figura 2.2.

Figura 2.3. Cinematica contactorului cu miscare dubla de translatie

Conform figurii 2.3. un pol al aparatului este reprezentat prin conductoa­re­le 1, 2 pe care sunt plasate contactele fixe si bornele aparatului A, B. Pe puntea conductoare 3 sunt plasate contactele mobile. in caseta 4 se afla resortul pre­com­pri­mat 5. Electromag netul de actionare este figurat prin armatura mobila 7, bo­bi­na 8 si armatura fixa 9. Transmiterea miscarii de la armatura mobila 7 la pun­tea 3 cu contactele mobile se realizeaza cu sistemul de parghii 10, 11, 12. Re­sor­tul precomprimat 6 asigura forta necesara mentinerii contactorului deschis.

Figura 2.4. Diagrama fortei rezistente in functie de intrefier la contactorul cu miscare dubla de translatie.

Dupa cum se observa in figura 2.5. calea de curent este contorsionata in zona contactelor, in vederea formarii unei bucle la disparitia arcului electric si deci in vederea impingerii acestuia din urma in camera de stingere.

Figura 2.5. Calea de curent si camera de stingere cu efect de electrod si nisa

Aceasta camera este formata din placi feromagnetice cu nise simple sau cu nise multiple.

In executie normala, contactorul nu este aparat de protectie. Daca insa in serie cu polii principali se conecteaza un bloc de relee termice, contactorul inde­plineste si functia de protectie impotriva suprasarcinii.

Contactoarele de curent alternativ au viteza de actionare mult mai mare decat la cele de curent continuu, deoarece la inceputul miscarii curentul si fluxul cresc foarte rapid. In ipoteza unei variatii sinusoidale a fluxului acesta produce forta maxima dupa T/4 adica dupa un timp de 0,005 s (la 50 de Hz) de la conec­tarea bobinei. Durata conectarii depinde mai ales de masa echipajului mobil, re­zultand o temporizare proprie la inchidere intre 0,05 - 0,1 s si la deschidere intre 0,02-0,1 s.

In conformitate cu recomandarea CEI 158/1 si STAS 4479/74 fiecarei ca­tegorii de utilizare a contactoarelor de c.a. ii corespund conditii tehnice prin care se stabileste sarcina comutata (tabelul 2.1.). Standardele mai prevad si clasa de uzura prin care se precizeaza durata relativa de conectare si numarul de conec­tari pe ora.

Semnificatia, marimilor din tabel:

. I - curent stabilit masurat ca valoare efectiva;

. I_c - curent stabilit si intrerupt masurat ca valoare efectiva;

. I_e - curent de folosire;

. U - tensiune aplicata;

. U_r - tensiune de restabilire la frecventa industriala;

. U_e - tensiunea de folosire la frecventa industriala.

Tabelul 2.2.