Почему контакторы всегда перегорают? Защита от перегрузки и короткого замыкания должна осуществляться одновременно

Контакторы используются для замыкания и размыкания нагрузок, требующих таких операций в нормальном режиме использования, особенно для специфических задач, таких как уличное освещение среднего напряжения и промышленные электродвигатели.

Комбинация контактора среднего напряжения + предохранителя (F-C) может контролировать двигатели до 12 кВ. Однако средненапряженные контроллеры также подходят в качестве питателей для других типов нагрузок, особенно трансформаторов. Для таких нагрузок контакторы обычно модифицируются с добавлением механического защелкивания, чтобы контактор не открывался автоматически при падении напряжения в системе.

Механически запираемые контакторы по своей структуре практически такие же, как и контакторы, удерживаемые электромагнитно. Однако вместо того, чтобы полагаться на постоянно подключенную основную катушку для удержания контактора в замкнутом состоянии, механически запираемые контакторы используют механическое защелкивание для поддержания замкнутого состояния. По сути, механически запираемые контакторы имитируют выключатели среднего напряжения. Тем не менее, следует помнить, что между контакторами и выключателями существуют явные различия.

Рассмотрение цепей управления

После того как традиционный контактор, удерживаемый электромагнитно, закрывается, он остается закрытым, пока основная катушка находится под напряжением. Наиболее часто источником питания для цепи основной катушки является трансформатор управления, который является неотъемлемой частью всего контроллера. Поэтому, для нагрузок двигателей, когда напряжение системы падает, двигатель автоматически отключается, предотвращая повреждение двигателя.

В противоположность этому, механически запираемые контакторы остаются закрытыми при падении напряжения системы. Это особенно необходимо, когда нагрузка такого типа, которая должна автоматически восстанавливать питание при восстановлении напряжения системы, например, трансформаторы освещения.

Контакторы, удерживаемые электромагнитно, открываются, когда контакты в цепи управления основной катушки размыкаются. С другой стороны, механически запираемые контакторы разблокируются при замыкании контактов в цепи защелкивания, позволяя контактору открыться. Таким образом, управление, необходимое для механически запираемых контакторов, несколько похоже на управление выключателями среднего напряжения.

Для срабатывания механически запираемых контакторов требуется надежный источник питания управления. Предпочтительно использовать постоянный ток (аккумулятор), но если единственным источником питания управления является трансформатор управления, подключенный к первичному источнику напряжения, то устройство срабатывания с конденсатором переменного тока является подходящим.

Цепь замыкания должна использовать кнопки с кратковременным контактом, чтобы основная катушка была под напряжением только во время процесса замыкания. Аналогично, цепь срабатывания (освобождения защелки) должна использовать кнопки с кратковременным контактом. Для автоматического срабатывания защитных реле в цепь срабатывания (освобождения защелки) следует подключить нормально открытый контакт, а в цепь замыкания — нормально замкнутый контакт от защитного реле. Нормально замкнутый контакт реле в цепи замыкания предназначен для обеспечения разрядки цепи основной катушки при срабатывании. Также желательно включить функцию блокировки (86), либо через функцию 86 в некоторых многофункциональных микропроцессорных реле, либо через отдельное реле блокировки.

Важно, чтобы внешняя цепь управления пользователя не включала удерживающие контакты в цепи замыкания. Механически запираемые контакторы работают так же, как контакторы, удерживаемые электромагнитно, с добавлением механической защелки. Если цепь основной катушки постоянно под напряжением, контактор останется закрытым, даже если будет действовать механизм срабатывания защелки.

Источники расходятся в оценках времени, которое должно быть предоставлено между прерыванием короткого замыкания и последующим восстановлением питания. Большинство источников указывают, что между прерыванием дуги (при открытии) и замыканием контактов в последующей операции замыкания должно быть не менее шести циклов.

Рассмотрение коротких замыканий и перегрузок

Контакторы, используемые для питания трансформаторов, отличаются от контакторов, используемых для питания двигателей, только характеристиками ограничивающих предохранителей. Предохранители, используемые для защиты цепей двигателей, являются предохранителями класса M, чьи защитные характеристики подходят для требований применения двигателей. Для питателей трансформаторов предохранители должны быть класса T, спроектированные для обеспечения соответствующей защиты трансформаторов.

Контакторы без предохранителей имеют ограниченную способность прерывания. Поэтому контакторы всегда должны использоваться в сочетании с ограничивающими предохранителями. Комбинация контактора (который прерывает нормальный рабочий ток и умеренные токи перегрузки) и ограничивающего предохранителя (который прерывает токи, превышающие способности контактора) обеспечивает полную способность прерывания перегрузок и коротких замыканий.

Для защиты от умеренных токов перегрузки следует использовать реле перегрузки, чтобы избежать ненужного срабатывания предохранителей. Эта защита должна быть согласована с непрерывной способностью проводимости тока комбинации предохранитель-контактор. Поскольку предохранители генерируют значительное количество тепла, не редко предохранители выбираются немного большего размера, чем рекомендуется для непрерывного тока. Поэтому реле перегрузки обеспечивают защиту не только для трансформатора, но и для комбинации предохранитель-контактор. Это обоснованно, поскольку функция предохранителя состоит в обеспечении защиты от короткого замыкания, а не от перегрузки.

Защита от однофазных режимов

Современные устройства защиты от перегрузки двигателей обычно включают функцию автоматического отключения двигателя при потере одной фазы входного питания. Однако для не-двигательных питателей такая "защита от однофазных режимов" может быть не нужна или нежелательна. Например, конденсаторные или осветительные нагрузки обычно не повреждаются при однофазных условиях. Тем не менее, пользователи должны рассмотреть, является ли защита от однофазных режимов подходящей. Наиболее распространенный метод реализации этой функции — использование аксессуара для срабатывания предохранителя, который механически активируется поршнем ограничивающего предохранителя. С этим вариантом, когда любой один из первичных ограничивающих предохранителей срабатывает, индикаторный поршень на предохранителе активирует рычаг срабатывания, вызывая открытие контактора.

Другие соображения по применению

Механически запираемые контакторы имеют много общих характеристик применения с контакторами, удерживаемыми электромагнитно. В отличие от выключателей, контакторы предназначены для частых операций, с 200 000 электрических операций. Размер трансформатора, который можно питать от контактора, конечно, ограничен доступными предохранителями (особенно при 7,2 кВ) и непрерывной способностью проводимости контактора.

Контакторы спроектированы с низкими требованиями к энергии управления. Поэтому их скорости замыкания и размыкания могут быть относительно медленными. Типичное время замыкания составляет 40 мс для 400 А и 70 мс для 720 А, а время размыкания — 90 мс для 400 А и 35 мс для 720 А. Хотя эти времена намного длиннее, чем время работы выключателей, обычно они не требуют особого внимания в цепях управления или процедурах эксплуатации системы. Запираемые контакторы интегрированы в дизайн контроллеров среднего напряжения, исключая необходимость переходных секций и больших шкафов для выключателей. Поскольку механически запираемые контакторы используют предохранители для защиты от короткого замыкания, предохранители могут сработать при серьезных отказах. Если это происходит, время простоя, связанное с заменой предохранителей, больше, чем при использовании выключателей. Однако опыт показывает, что серьезные отказы относительно редки, поэтому это, вероятно, не будет большой проблемой.

Заключение

Контакторы используются для питания трансформаторов и других не-двигательных нагрузок уже десятилетия, и их использование значительно увеличилось в последние годы. Использование механически запираемых контакторов особенно целесообразно, когда трансформаторы питаются от контакторов среднего напряжения.