Рис. 1. Контактор постоянного тока
Рис. 2. Общий вид контактора постоянного тока в выключенном положении
Контактор постоянного тока показан схематически на рис. 1, где 1 — катушка электромагнита, насаженная на железный сердечник, привернутый к железному угольнику 2; при прохождении тока по катушке 1 якорь 3 притягивается к сердечнику и замыкает главные контакты 4. Один из контактов (подвижный) снабжен пружиной 5.
Кроме главных контактов 4, контактор обыкновенно имеет еще вспомогательные контакты 6, называемые блокировочными, или блок-контактами. Они служат для того, чтобы работу одного контактора поставить в зависимость от работы другого, или, как говорят, сблокировать контакторы друг с другом. Такая блокировка осуществляется не только между контакторами, но и между контакторами и другими аппаратами.
Так, например, замыкание и размыкание блок-контактов контактора, происходящее вместе с замыканием или размыканием его главных контактов, можно использовать для подачи сигнала (светового или звукового) или для приведения в действие какого-либо другого аппарата, включенного в цепь, проходящую через блок-контакты.
На рис. 2 представлен общий вид контактора постоянного тока в выключенном положении, т. е. с якорем, оттянутым пружиной.
При прохождении тока по катушке 4 (по цепи управления) якорь 5 притягивается к сердечнику 3 и контакты 6 (подвижный) и 7 (неподвижный) замыкаются. Образующаяся при этом цепь главного тока показана на рис. 3 стрелками и пунктиром. Сердечник 3 привернут к железному угольнику, к которому крепятся направляющая пластина 12 и соединительная пластина 13, имеющая винт 14 для регулировки пружины 10.
При разрыве цепи управления якорь возвращается пружиной 10 в исходное положение: контакты 6—7 размыкаются и главная цепь тока прерывается. Перемещение якоря пружиной 10 ограничено шпилькой 11.
Искрогасительная катушка 15, включенная в цепь главного тока, образована несколькими витками медной шины. Катушка надета на железный сердечник 1, снабженный двумя башмаками 2, охватывающими с двух сторон искрогасительную камеру (на рисунке последняя не видна).
Рис. 3. Цепь главного тока
Башмаки 2 на рисунке подняты, чтобы были видны контакты 6—7. Во время нормальной работы контактора башмаки опущены и на них надета искрогасительная камера, которая представлена отдельно на рис. 4.
Рис. 4. Искрогасительная камера
Искрогасящее устройство в контакторе необходимо для ускорения разрыва (гашения) электрической дуги, образующейся между главными контактами при выключении контактора.
Магнитное поле, создаваемое искрогасительной катушкой, взаимодействуя с током электрической дуги, смещает последнюю в поперечном направлении, т. е. растягивает и разрывает («выдувает») ее.
Подвижный контакт 6 (см. рис. 2) имеет пружину 9, а неподвижный контакт 7 привинчен к стойке 8. Главные контакты делаются из красной меди. Они сконструированы таким образом, что при замыкании и размыкании подвижный контакт перекатывается по неподвижному (рис. 5).
Рис. 5. Подвижный контакт перекатывается по неподвижному
Рис. 6. Катушка контактора включается в сеть
Рис. 7. Таймтактор
Это предотвращает сваривание контактов и обеспечивает хорошее притирание и очистку контактных поверхностей от плохо проводящей ток пленки, всегда образующейся на контактах при работе контактора.
Катушка контактора (ее называют «втягивающей») включается в сеть, как указано на рис. 6 (схема контактора), при помощи управляющего реле, где НК — катушка, ГК — главные контакты контактора, а БК — контакты реле. Катушки контакторов обычно имеют весьма значительное сопротивление, потребляемый ею ток не превышает десятых долей ампера, поэтому применение контакторов не связано с большой затратой электроэнергии.
В зависимости от схемы управления электродвигателем применяются контакторы с нормально открытыми или нормально закрытыми главными контактами, с нормально открытыми и нормально закрытыми блок-контактами.
Контакты называются нормально открытыми (н. о.), если они разомкнуты при отсутствии тока в катушке контактора, и нормально закрытыми (н. з.), если при отсутствии тока в катушке контактора они замкнуты.
У контакторов с выдержкой времени (таймтакторов) переключение главных контактов происходит не сразу после включения управляющей цепи, а с некоторой выдержкой времени.
Для этого таймтакторы снабжены двумя намагничивающими катушками: втягивающей 2 и удерживающей 1, расположенными по обе стороны от оси вращения якоря и принадлежащими двум магнитным системам I и II, оказывающим на якорь противоположные действия, что схематически показано на рис. 7. Катушка I, притягивая к себе нижнюю часть якоря, стремится разомкнуть главные контакты контактора, а катушка 2, притягивая к себе верхнюю часть якоря, стремится, наоборот, замкнуть их. Обе катушки присоединяются к сети параллельно.
Главные контакты контактора с выдержкой времени могут замкнуться лишь тогда, когда действие магнитной системы II окажется сильнее действия магнитной системы I, т. е. когда притягивающим действием катушки 2 будет преодолено задерживающее действие катушки 1 (и пружины, держащей контакты разомкнутыми).
Если мы замкнем цепь удерживающей катушки 1 накоротко, т. е. выведем ее из цепи, то в силу явления самоиндукции ток в замкнутой накоротко катушке 1 исчезает не сразу, а по истечении некоторого промежутка времени. По истечении этого времени магнитный поток катушки 1 исчезнет и задерживающее действие ее прекратится. Только после этого катушка 2 сможет притянуть якорь и произвести замыкание главных контактов.
Если схема управления электродвигателем предусматривает выведение катушки 1 из цепи не путем замыкания катушки накоротко, а путем разрыва ее цепи, то в этом случае для обеспечения выдержки времени на сердечник катушки 1 надевают медную гильзу.
При спадании тока (и магнитного потока), протекающего по катушке 1, в медной гильзе, рассматриваемой в качестве одного замкнутого витка провода, индуктируется ток. Согласно правилу Ленца этот ток будет противодействовать вызвавшей его причине, т. е. будет противодействовать спаданию магнитного потока в сердечнике электромагнита.
Следовательно, устранение действия магнитной системы I на некоторое время задержится и главные контакты замкнутся не сразу.
Контактор с выдержкой времени, как и простой контактор, также имеет блок-контакты.
Контакторы переменного тока значительно отличаются от контакторов постоянного тока. Они, как правило, изготавливаются трехполюсными. Магнитопровод этих контакторов состоит из Ш-образного сердечника и такого же якоря. Сердечник, так же как и якорь, выполняется не сплошным, а набирается из тонких листов трансформаторной стали, покрытых изоляционным лаком.
У контакторов переменного тока дугогасительных катушек не делают. Для скорейшего гашения дуги применяют дугогасительные камеры с решетками, подобные камерам автоматических выключателей. Существенной особенностью этих контакторов является наличие на их магнитопроводе короткозамкнутого витка из медной проволоки.
При периодическом изменении величины переменного тока по синусоиде в момент перемены направления тока в катушке магнитный поток ее уменьшается до нуля. В этот момент якорь стремится оторваться от сердечника катушки, но из-за быстроты процесса изменения тока он отпасть не успевает и возникает вибрация подвижной системы, сопровождающаяся сильным гудением контактора.
Во время спадания тока при наличии короткозамкнутого витка в нем индуктируется ток самоиндукции, препятствующий спаданию магнитного потока. Поэтому при переходе основного тока катушки через нулевое значение магнитный поток ее нулю не равен и якорь контактора удерживается в притянутом положении.
Индуктивное сопротивление катушек, включенных в цепь переменного тока с железом, зависит от величины воздушного зазора между сердечником и якорем. Чем больше зазор, тем меньше сопротивление. Если якорь контактора неплотно прилегает к сердечнику вследствие загрязнения соприкасающихся поверхностей, то катушка может сильно нагреться и выйти из строя. Поэтому за чистотой и состоянием соприкасающихся поверхностей магнитопровода контакторов переменного тока должно быть обеспечено постоянное наблюдение.
