7. Обмотки электромагнита контактора

Обмотки выполняются медным проводом, намотанным на каркас: прямоугольной формы для электромагнитов переменного тока и круглой формы для электромагнитов постоянного тока. В силу этого обмотки в технической литературе называются катушкой.

Величина тока в обмотке контактора магнитного пускателя (следовательно, и электромагнитная сила) обусловлена величиной напряжения приложенного к клеммным «зажимам» обмотки и полным сопротивлением обмотки – активным и индуктивным.

Экспериментально полное сопротивление контактора определяется методом амперметра-вольтметра в соответствии с законом Ома:

Z = U / I,

(3.1)

где I – ток катушки, U – напряжение, приложенное к зажимам катушки.

Индуктивное сопротивление обмотки контакторов переменного тока преобладает над активным сопротивлением и зависит от величины воздушного зазора между сердечником и якорем; приближенно может быть определено по выражению:

, Ом

(3.2)

где w – число витков катушки; S_δ – площадь сечения воздушного зазора, мм²; S_δ = (1,1 ÷ 2) · S, где S – площадь сечения полюса электромагнита; δ ‑ величина воздушного зазора, мм.

Во включенном состоянии (якорь притянут к сердечнику) величина зазора ничтожно мала и индуктивное сопротивление резко увеличивается.

При отпущенном якоре, т.е. при большом значении δ, индуктивное сопротивление имеет наименьшее значение. Соотношение между максимальным током в катушке в первый момент включения (при включении) и минимальным при длительной работе зависит от величины воздушного зазора и формы магнитной системы. Наибольшую кратность тока (10-15 имеют Ш-образные магнитные системы, так как обладают увеличенной по сравнениям с другими длиной пути магнитного потока в воздухе). Большое значение тока включения по сравнению с рабочим током обмотки ограничивает применение магнитных пускателей при большой частоте включения. Нагрев втягивающей обмотки магнитного пускателя переменного тока обусловлен не только потерями в самой обмотке, но и потерями в стали магнитной системы. Вследствие этого условия теплоотдачи для катушки с обмоткой электромагнита хуже, чем на постоянном токе. Для уменьшения нагрева сердечника и катушки с обмоткой поверхности соприкосновения катушки с сердечником выполняются минимальными, а сами катушки широкими и короткими. Магнитопроводы электромагнитов переменного тока всегда выполняются шихтованным, т.е набранными из пластин электротехнической стали электрически изолированными друг от друга, что снижает их нагрев от вихревых токов.

8. Характеристики пускателя как релейного элемента

Обмотки контакторов пускателей должны обеспечить четкое и надежное притяжение якоря к сердечнику при напряжении 85% от номинального значения U_н при нагретой обмотке и не должны перегреваться при напряжении 105% от номинального значения U_н. Отношение номинального напряжения катушки U_н к напряжению срабатывания U_ср называется коэффициентом запаса (K_зап):

Kзап = Uн / Uср.

(3.3)

Чем выше коэффициент запаса, тем быстрее и надежнее срабатывает контактор пускателя.

Напряжение возврата якоря, называемое напряжением отпускания, составляет примерно 30-60% от номинального значения U_н. Отношение напряжения отпускания U_ОТП к напряжению срабатывания U_ср, при котором происходит втягивание якоря, носит название коэффициента возврата (K_в):

Kв = Uотп / Uср.

(3.4)

Для аппаратов релейной защиты стремятся иметь K_в ближе к единице. Увеличение K_в может быть достигнуто увеличением натяжения контактной пружины и увеличением конечного зазора (за счет немагнитной прокладки).

Отношение напряжения отпускания U_отп к номинальному напряжению катушки U_н называется коэффициентом защиты минимального напряжения (K_защ):

Kзащ = Uотп / Uн,

(3.5)

Отношение мощности на выходе силовой цепи контактора P_вых к мощности на входе (мощности управляющей цепи) называется коэффициентом усиления (K_у):

,

(3.6)

где P_дв – максимальное значение номинальной активной мощности электродвигателя, которым может управлять контактор в силовой цепи; S_уд ‑ полная мощность, потребляемая обмоткой контактора в цепи управления для режима удержания якоря и коэффициент мощности cosφ в этом режиме.

Чем выше коэффициент усиления, тем более экономично происходит управление объектом. Обмотка контактора мощностью в несколько ватт способна управлять асинхронным электродвигателем значительной мощности P_дв в несколько десятков киловатт.

Время от момента включения цепи втягивающей катушки до момента первоначального касания контактов называется собственным временем включения магнитных пускателей. Время от момента снятия напряжения с втягивающей катушки до момента появления зазора между главными контактами называется собственным временем отключения магнитного пускателя.