Электромагнитные реле и контакторы, страница 4

Тепловая защита осуществляется двумя биметаллическими тепловыми реле КА1 и КА2. Подвижной контакт такого реле крепится на термобиметаллической пластинке или спирали, состоящих из двух сваренных или спаянных полос металлов с различными коэффициентами теплового расширения. Для повышенной надежности тепловой защиты нагревательные элементы КА1 и КА2 включены в две фазы, а их одноименные размыкающие контакты в цепи обмотки соединены последовательно. При длительной перегрузке двигателя М пластины (спирали) КА1 и КА2 изгибаются в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения и при достаточном нагреве своими подвижными размыкающими контактами разрывают цепь обмотки КМ.

Блок-контакт КМ4 защищает двигатель от чрезмерно пониженного напряжения сети (нулевая защита): при определенном его значении ток в обмотке КМ снижается настолько, что размыкается блок-контакт КМ4, цепь управления разрывается и силовые контакты отключают двигатель. После срабатывания тепловой или нулевой защиты двигатель включают нажатием кнопки «Пуск».

Лучшие магнитные пускатели  выдерживают 10—15 млн включений без тока, до 2 млн  включений при  максимальной мощности и 2000—3000 включений в час. Принцип действия дугогасящего устройства постоянного тока основан на том, чтобы с помощью теплового и (или) магнитного дутья растянуть дугу, увеличить сопротивление дугового промежутка и создать условия гашения дуги. Тепловое дутье осуществляется потоком нагретого дугой 1 (рис. 7.6) воздуха, поднимающегося вверх в асбоцементной дугогасящей камере 2.

Электромагнит с сердечником 3, дугогасительной обмоткой 4, обтекаемой коммутируемым током, и полюсными наконечниками 5 в виде пластин создает магнитное поле, перпендикулярное к плоскости рисунка. Если ток дуги направлен слева направо, как показано стрелкой, а магнитное поле— "от нас" (см. крестики), то по правилу левой руки электродинамическая сила, возникающая от их взаимодействия,, будет действовать вверх. Дугогасительную катушку 4 включают последовательно с контактами. В цепях постоянного тока используют и постоянные магниты. Таким образом, совместное действие теплового и магнитного дутья растягивает дугу постоянного тока и гасит ее.

Дуга переменного тока гаснет дважды за период при переходе тока через нуль. Чтобы дуга не зажглась второй раз, ее разбивают на ряд коротких участков.

На несколько участков дугу разбивают с помощью ферромагнитных пластин деионной решетки 6 (справа изображена форма этих пластин). Набор последних, установленных поперек канала дуги, и образует деионную решетку. В вырезах ее пластин перемещается подвижный контакт и возникает дуга, которая, втягиваясь в решетку, разбивается на ряд коротких дуг. При первом же переходе через нуль дуга переменного тока гаснет.

Герконы (герметизированные магнитоуправляемые контакты). Герметизация традиционных реле создает более благоприятные условия для работы контактов, так как существенно уменьшается воздействие внешней среды, но не предохраняет от агрессивных летучих веществ, выделяющихся из деталей самих реле. Наиболее удачное решение видится в применении герметизированных магнитоуправляемых контактов, сокращенно называемых герконами. Они являются элементами повышенной надежности, широко применяемыми в безъякорных реле, концевых, путевых и координатных переключателях, датчиках положения и перемещения и др.

Герконы могут быть замыкающими, размыкающими или переключающими; сухими (с твердыми контактами) и жидко-металлическими [с контактами, смоченными ртутью, что позволяет достичь наибольшей коммутируемой мощности (до 250 Вт) и максимальной износоустойчивости (число включений 10⁸), избежать разрывов управляемой цепи при вибрации контактов, стабилизировать их переходные сопротивления, формировать сигналы с наносекундным фронтом и др.]; нейтральными и поляризованными, язычковыми, мембранными, с жестким подвижным контактным сердечником и возвратной пружиной и без нее.

Простейший геркон (рис. 7.7, а) состоит из двух пластин или стержней 3 из пермаллоя (иногда ковара), называемых контактными сердечниками и заваренных в стеклянную трубку 2 диаметром 2—5,5 мм, которая после изготовления геркона представляет  собой  герметизированный баллон длиной 7,5—50 мм. В нем или создается разрежение (10^-2—10^-4 Па), или: он заполняется инертными газами (азотом, аргоном, гелием, водородом, азотноводородной смесью и др.), причем давление внутри баллона или меньше атмосферного (0,35÷0,8)·10⁵ Па, или повышенное (до нескольких десятков мегапаскалей).

Перекрывающиеся поверхности 4 контактных сердечников с покрытием из золота, серебра, родия, палладия и других металлов и сплавов на основе золота (в высоковольтных герконах — из тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена и др.) представляют собой собственно контакты. Внешние выводы 1 служат для присоединения к управляемой электрической цепи.

Если поместить геркон в соленоид, то магнитный поток пройдет по пластинам 3, выйдет со стороны одного из выводов 1, пройдет двумя симметричными путями по воздуху и войдет в пластины со стороны другого вывода 1. В зазоре между пластинами создается тяговое усилие, притягивающее их: друг к другу и замыкающее контакты вследствие возникновения на них разноименных полюсов (N и S).

Если принять длину соленоида равной длине трубки ℓ, перекрытие пластин обозначить а, их ширину — b, то. получим

Таким образом, в рассматриваемом герконе пластины 3 выполняют функции участка магнитопровода, отключающих пружин, участка управляемой электрической цепи и контактов. Поэтому пластины 3 называют контактными сердечниками. Герконы с консольно закрепленными контактными сердечниками, изгибающимися под действием магнитного поля, называют язычковыми.

Такое совмещение нескольких функций контактными сердечниками в язычковых и мембранных герконах (в последних подвижный контактный сердечник выполняется в виде мембраны) возможно лишь при подборе материалов, обеспечивающих: достаточно низкое электрическое сопротивление замкнутых язычковых магнитоуправляемых контактов при необходимых для надежной работы контактном нажатии, устойчивости к вибрациям и ударным нагрузкам, небольшие индуктивность и емкость при коммутации токов высокой частоты.