КОНТАКТОР ТРЕХПОЛЮСНЫЙ ВАКУУМНЫЙ КВК

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, и может быть использовано в электрооборудовании, которое эксплуатируется в различных, преимущественно горнорудной, отраслях промышленности.
Контактор предназначен для включения и отключения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым (фазным) ротором и других приемников электроэнергии с тяжелыми режимами работы, а также в системах дистанционного управления электроприводами взрывозащищенного и рудничного электрооборудования.
Известный контактор вакуумный HR-VS4/450 выполнен без кожуха и содержит в высоковольтной части три неподвижные дугостойкие вакуумные камеры, а в низковольтной - электромеханический привод с электромагнитом постоянного тока и главной отключающей пружиной. На держателе, вместе со вспомогательными контактами, закреплен блок питания контактора с выпрямителями и трансформатором удерживающей цепи. Имеется механическая связь между электромагнитом и подвижными контактами.
Известный контактор оснащен вспомогательными выключателями причем, у размыкающих контактов выключателя не гарантируется момент размыкания, по отношению к замыканию главных контактов. Один размыкающий контакт выключателя используется в цепи управления контактора. Коммутация вспомогательных цепей производится за счет механической связи с толкателями якоря [1].
Контакты вспомогательных выключателей замыкаются (размыкаются) за счет механической связи и перемещения якоря электромагнита при включении контактора. Данный контактор предназначен для эксплуатации при температуре окружающей среды от -20° до 40°C и относительной влажности не более 80% при 20°C.
Открытая конструкция контактов вспомогательных выключателей и износ размыкающего контакта влияет на надежность контактора. Кроме того, снижает эксплуатационные показатели контактора, и несовпадение во времени срабатывания контактов вспомогательных выключателей и включения главных контактов.
Известный контактор вакуумный КВ1-1,14-4,0/400, состоит из корпуса, в котором установлены дугогасительный узел, узел электромагнитного привода, рычаг в сборе с якорем и пластины с регулировочными винтами, блок-контакты вспомогательной цепи и управления, клеммная колодка, ограничитель перенапряжения, блок управления контактором [2]. Блок управления позволяет снизить энергопотребление контактора в режиме удержания по отношению к пусковому режиму, облегчая тепловой режим работы катушек.
Имеющийся опыт эксплуатации, а также приведенный в руководстве по эксплуатации на контактор перечень возможных неисправностей и способов их устранения, в т.ч., окисление, зачистка контактов в блок-контактах, отсутствие коммутации вспомогательных цепей, свидетельствует о том, что конструкция не обеспечивает защиту блок-контактов в агрессивной, токопроводящей среде с повышенной влажностью (98±2)% при (35±2)°C. Кроме того, к недостаткам относится высокая трудоемкость настройки зазора между регулировочными винтами рычага в сборе и штоками блок-контактов, который должен быть (1,0±0,2) мм, а ход якоря должен составлять (8,4±0,2) мм.
Вместе с тем, к основным недостаткам известного контактора, определенного в качестве прототипа, относится наличие механической связи между толкателями якоря и штоками блок-контактов, которые частично воспринимают воздействие механической нагрузки при включении, а именно: механический удар многократного действия с пиковым ускорением до 15g с последующей синусоидальной вибрацией.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в повышении эксплуатационной надежности и снижении трудоемкости обслуживания контакторов в тяжелых климатических условиях.
Задача решается за счет того, что в контакторе трехполюсном вакуумном, содержащем корпус с кронштейнами, в котором установлены три дугогасительные вакуумные камеры с токоподводами и подвижными выводами камер, электромагнитный привод с двумя катушками, рычаг в сборе с якорем и регулировочными винтами, выполненным с возможностью контакта с подвижной деталью, клеммную колодку и блок управления контактором, согласно полезной модели, предусмотрены закрепленные на одном из кронштейнов, датчик и исполнительный релейный элемент, при этом датчик выполнен в виде чувствительного элемента и постоянного магнита, которые разделены подвижной деталью, представляющей собой стальную пластину, расположенную соосно одному из регулировочных винтов рычага, а одноименные концы обмоток исполнительного релейного элемента соединены параллельно и одни концы подсоединены к положительному полюсу выпрямительного моста, другие концы - к отрицательному через выходные цепи чувствительного элемента.
Использование чувствительного элемента для коммутации цепей, на который не воздействуют механические и климатические факторы, одновременно с исполнительным релейным элементом, обеспечивает ресурс по числу коммутаций, устойчивость к внешним воздействиям, коммутационную способность контактных групп по току и напряжению, повышает эксплуатационную надежность контактора в целом, а также снижает трудоемкость его обслуживания.
На фиг. 1 приведен пример реализации предлагаемой конструкции контактора, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сзади; на фиг. 4 - электрическая схема контактора.
Контактор содержит корпус 1, к которому прикреплены кронштейны 2 (левый и правый), рычаг 3 в сборе с якорем и регулировочными винтами 4. На одном из кронштейнов 2 закреплен датчик 5, состоящий из чувствительного элемента 6 и постоянного магнита 7, между ними находится стальная пластина 8, толщиной 1,0…2,0 мм. Последняя расположена соосно одному из регулировочных винтов 4 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. Кроме того, на кронштейне установлен исполнительный релейный элемент, например, реле 9 и 10. К корпусу крепится блок 11 управления. На фигуре 2 показаны три дугогасительные камеры 12, клеммная колодка 13. На фигуре 3 показана возвратная пружина 14, катушки 15 и кронштейны 2 (левый и правый).
На фигуре 4 показаны выпрямительный мост 16, светодиодные индикаторы 17 и 18, ключ 19, блок 11, реле 9 с контактами 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 и реле 10 с контактом 10.1, рычаг 3, датчик 5, содержащий чувствительный элемент 6, постоянный магнит 7 и стальную пластину 8.
Предлагаемый контактор работает следующим образом.
В исходном состоянии контактор отключен, реле 9 и 10 обесточены, чувствительный элемент 6 - в исходном состоянии, т.е. контакт разомкнут, светодиодные индикаторы 17, 18 - отключены. Выходные цепи элементов электрической схемы подсоединены к клеммной колодке 13.
При замыкании ключа 19 напряжение включения подается к блоку 11, а выпрямленное - к катушкам 15 электромагнитного привода и к выпрямительному мосту 16, на выходе которого включается светодиодный индикатор 17.
Магнитный поток катушек 15 притягивает якорь рычага 3 в сборе. Рычаг 3 проворачивается на оси и сжимает возвратную пружину 14. Контакты главной цепи контактора замыкаются. Одновременно винт 4, перемещаясь в вертикальной плоскости, перемещает стальную пластину 8 на определенное расстояние. Чувствительный элемент 6, который определяет положение якоря контактора при его включении, срабатывает при включении якоря контактора, и напряжение поступает на обмотки реле 9 и 10, о чем свидетельствует индикатор 18.
Контактные группы реле 9 и 10 коммутируют цепь управления и вспомогательные цепи контактора. Замыкание контакта 9.4, подсоединенного к блоку 11, позволяет своевременно начать снижение мощности, подаваемой на электромагнитный привод контактора в режиме удержания.
Указанные реле 9, 10 выбирают с учетом того, что их рабочее напряжение соответствует напряжению включения контактора, а также исходя из требований к коммутационной способности их контактных групп, конструкции которых герметичны, пылебрызгозащищенные, УХЛ и которые при необходимости подсоединяют параллельно, например, два реле с разной коммутационной способностью контактов.
После отключения питания ключом 19, светодиодный индикатор 17 отключается. Практически одновременно возвратная пружина 14 отбрасывает рычаг 3 в исходное положение, размыкая главные цепи контактора. Регулировочный винт 4 перемещается вниз и стальная пластина 8 возвращается в исходное нижнее состояние, чувствительный элемент 6 размыкается, реле 9 и 10 отключаются. Контактор отключен.
В схеме контактора предусмотрено диагностирование на основе светодиодной индикации, в том числе детерминирование его алгоритма включения.
В предлагаемом контакторе предусмотрена возможность установки контакта на напряжение 1140 В для использования в электрических цепях блока контроля изоляции.
Использование в предложенном контакторе одновременно датчика и исполнительного релейного элемента, взамен ненадежных и практически открытых блок-контактов, позволяет свести к минимуму влияние последствий механического и климатических факторов, повышает эксплуатационную надежность и снижает трудоемкость его обслуживания.
Количество циклов срабатываний контактора (ВО, включение-отключение) - 500000 циклов в категории применения АС-4.
[1] Ostroj-Hansen 74641 г. Опава, Чехия, 2003 г.
[2] Руководство по эксплуатации ЛКВ 1.400 РЭ, ФГУП ПО «СЕВЕР» г. Новосибирск, 2005 г. - прототип.