При размыкании цепи тока между контактами возникает электрическая дуга. Ее температура достигает нескольких тысяч градусов. Из-за действия дуги поверхность контактов оплавляется, обгорает, делается неровной, бугристой. У контактов, значительно поврежденных дугой, соприкосновение происходит только в небольшом числе точек, выступающих над контактной поверхностью.
Через эту малую контактную поверхность проходит весь ток, рассчитанный на полную площадь контактной поверхности. Плотность тока в местах соприкосновения контактов становится недопустимой. Температура в этих точках может оказаться столь высокой, что контакты привариваются друг к другу.
Приваренные контакты при обесточивании катушки контактора не рассоединяются. Это может привести к аварии механизма и его электропривода. Кроме того, дуга увеличивает износ контактов, сокращается срок службы аппарата.
Применяемые дугогасительные устройства уменьшают длительность воздействия дуги на контакты, но полностью решить проблему не могут. На рис. 1, а представлена схема бестоковой коммутации. Это значит, что при включении электродвигателя сначала замыкаются контакты К3, К4 (или К5, К6) и контакты К7, K8 (или К9, К10) и только после этого открываются тиристоры Т1—Т4 и в цепи двигателя появляется ток.
При остановке двигателя первыми запираются тиристоры Т1— Т4, тока в цепи нет, и только после этого размыкаются остальные контакты главной цепи. Следовательно, в схеме коммутация всех контактов происходит при отсутствии тока через них и электрическая дуга не возникает. Роль коммутаторов тока берут на себя тиристоры Т1—Т4, которые открываются и закрываются без возникновения дуги.
Такой принцип коммутации особо целесообразен для электроприводов, работающих в режиме частых пусков и остановок (это электроприводы лебедок и кранов).
Рассмотрим принцип действия схемы (см. рис. 1) в сторону «Выбирать». В нулевом положении замкнуты контакты К7, К8, подсоединяющие тихоходную обмотку двигателя 1С1, 1С2, 1С3. После поворота рукоятки автоматического выключателя АВ питание поступает через контакт К11 на катушку АВ защелки автомата. Теперь рукоятку автомата можно отпустить — он удерживается во включенном состоянии защелкой АВ.
Рис. 1. Схема бестоковой коммутации
При переводе контроллера в первое положение «Выбирать» первыми замыкаются контакты К3, К4. В таблице замыканий контроллера (рис. 1, б) это показано положением П, что следует понимать как предварительное включение. Затем замыкаются контакты K1, К2, подающие питание на цепи управления тиристорами.
Работа тиристорного выключателя фазы А объясняется следующим образом. Когда контакт К1 разомкнут, питание на управляющие электроды У1, У2 не поступает — тиристоры T1, Т2 заперты, ток на электродвигатель не поступает. При замыкании контакта К1 в момент, когда на фазе А положительный потенциал, ток управления проходит по цепи: фаза А — выпрямитель В1 — резистор R — контакт К1 — выпрямитель В2 — управляющий электрод У1 — обмотки 1С1, 1С2 — фаза В. При наличии питания на электроде У1 открывается тиристор Т1 и через него поступает главный ток на обмотку 1С1 (открытое состояние тиристора соответствует замкнутому контакту).
Так как электродвигатель питается переменным током, то в следующий полупериод положительный потенциал будет на фазе В и отрицательный — на фазе А. В этом случае ток управления проходит: фаза В — обмотки 1С2, 1С1 — выпрямитель В3 — контакт К1 — резистор R — выпрямитель В4 — электрод управления У2 тиристора Т2 — фаза А.
Открывается тиристор Т2. Таким образом, и в первый и во второй периоды питания обмотки двигателя подключены к сети.
В первом положении контроллера замыкается также контакт К12, и если тиристоры сработали, то питание поступает на реле торможения РТ. Его контакты включают цепи питания тиристоров Т5—Т8, они открываются, и питание поступает на тормоз Тм.
Во втором положении контроллера размыкаются контакты К7, К8 и замыкаются К9, К10. Включается быстроходная обмотка.
При остановке электропривода первыми размыкаются контакты К1, К2, закрываются тиристоры Т1—Т4, а затем размыкаются без тока контакты К3, К4, К9, К10.
Схема симметрична, поэтому при работе в сторону «Травить» вместо контактов К3, К4 замыкаются контакты направления К5, К6, а остальная часть схемы работает без изменений.
При перегрузках срабатывает одно из тепловых реле РТ1 или РТ2, теряет питание катушка реле-защелки АВ и автомат АВ отключает электродвигатель.
Схемы бестоковой коммутации перспективны для механизмов грузоподъемных устройств.
