Застосування та обслуговування акумуляторних контакторів | Комплексний аналіз типових випадків виправлення несправностей, оволодійте цим за одну статтю

1 Аналіз ключових компонентів перемикачів зі сполученням

Перемикач зі сполученням - це автоматичний електромагнітний вмикач, який використовується для тривалого та частого включення та відключення основних і керуючих коли переменного струму. Він має переваги, такі як автоматична робота, захист від низького напруги та відсутності напруги, можливість роботи з великими потужностями, високу стабільність та невелику потребу у технічному обслуговуванні. У електричних керуючих колах верстатів перемикачі зі сполученням використовуються головним чином для управління електродвигунами та іншими навантаженнями.

Ключові компоненти перемикача зі сполученням включають електромагнітну систему, систему контактів та пристрій гасіння дуги тощо. Він складається з конструктивних деталей, таких як головні контакти, рухомий залізний сердечник, катушка, нерухомий залізний сердечник та допоміжні контакти.

1.1 Електромагнітна система

Електромагнітна система перемикача зі сполученням складається з катушки, рухомого залізного сердечника, нерухомого залізного сердечника та короткозамкнутого кільце. Коли контрольна катушка підключається або відключається, вона виконує відповідно завдання затягування або відпускання, що забезпечує відкриття або замикання рухомих та нерухомих контактів, щоб досягти мети переключення кола.

Для зменшення втрат на вихрові та гістерезисні стрічки, залізний сердечник та якорь перемикача зі сполученням виробляються шаруванням E-подібних силиконових сталевих листів. Для збільшення площі теплообміну та запобігання перегорінню катушка виготовляється у вигляді товстого та маленького циліндру, намотаного на ізоляційну раму, з певною відстанню між нею та залізним сердечником, щоб уникнути перехресного з'єднання. E-подібний залізний сердечник залишає повітряну порожнину 0,1 - 0,2 мм на поверхні середнього циліндру, щоб зменшити вплив залишкового магнітного поля та запобігти застреванню якоря.

При роботі перемикача зі сполученням, змінний струм у катушці створює змінне магнітне поле у залізному сердечнику, що призводить до коливань якоря та виникнення шуму. На кожному кінці залізного сердечника та якоря надається канавка, у яку вставляється короткозамкнуте кільце з міді або нікель-хромового сплаву, щоб вирішити цю проблему. Після встановлення короткозамкнутого кільца, коли змінний струм проходить через обмотку, формуються магнітні потоки Φ₁ та Φ₂ з різними фазами, що забезпечує постійну притягальну силу між залізним сердечником та якорем, значно зменшуючи вібрації та шум.

1.2 Система контактів

Існує три типи контактів перемикача зі сполученням, а саме точковий, лінійний та поверхневий, як показано на наступному малюнку. Згідно з конструктивною формою, вони можуть бути поділені на мостові та пальцеві контакти. Мостові контакти включають мостові з точковим та поверхневим контактом, які підходять для різних ситуацій зі струмом. Пальцеві контакти зазвичай мають лінійний контакт, і їхня контактна площа - пряма лінія, що підходить для часто повторюваних операцій з великим струмом. Згідно з здатністю до включення та відключення, вони можуть бути поділені на головні та допоміжні контакти. Головні контакти підходять для основних коли з великим струмом, і зазвичай є 3 пари нормально-відкритих контактів. Допоміжні контакти підходять для керуючих коли з малим струмом, і зазвичай є 2 пари нормально-відкритих контактів та 2 пари нормально-замкнених контактів.

1.3 Пристрій гасіння дуги

У випадку великих струмів або високих напруг, при відключеннях перемикача зі сполученням необхідно, щоб відбувалася дуга, що призводить до спалювання контактів, пошкодження пристрою, впливу на його термін служби та навіть перешкоди для часу розриву кола; у крайньому випадку, це може призвести до пожежі. З точки зору безпеки, всі перемикачі зі сполученням зі здатністю понад 10 A повинні бути оснащені пристроєм гасіння дуги. Зазвичай використовуються методи гасіння дуги в перемикачах зі сполученням, такі як подвійне розривання електричної сили, довгі слоти та сітчасте гасіння.

Подвійний пристрій гасіння дуги розриває дугу на дві частини, і розтягує дугу через електричну силу самого контактного контуру, щоб реалізувати теплообмін та охолодження дуги та досягти мети її гасіння. Примірник гасіння дуги довгими слотами виготовлений з матеріалів, стійких до дуги, таких як глина, асбестоцемент тощо, з одним або кількома довгими слотами на внутрішній стороні, що може розширити контактну площу між дугою та стінкою камер гасіння дуги, і досягти ефекту гасіння дуги, стискаючи її. Коли контакти знаходяться у відокремленому стані, дуга подається у слоти за допомогою зовнішнього магнітного поля або електричної сили, і теплова енергія передається на стінку камери гасіння дуги, що дозволяє швидко погасити дугу.

На цій основі була запропонована нова конструкція сітчастого пристрою гасіння дуги. Металева сітка використовує гаряче цинкування або гальванізацію залізних листів у вигляді косої решітки, які вставляються в покривало гасіння дуги. Дуга, утворена розривом контакту, створює сильне магнітне поле, і наявність магнітного опору робить електричне поле в цій області нерівномірним, що притягує дугу в проміжки сітки, формуючи короткі дуги. Кожна сітка діє як електрод, розподіляючи загальний напад дуги на декілька частин, і напруга дуги між кожними частиною менша, ніж напруга запалювання. Одночасно сітка віддає тепло, щоб швидко погасити дугу, досягаючи ефекту гасіння [3-5].

1.4 Допоміжні компоненти

Допоміжні компоненти перемикача зі сполученням включають пружину відпору, амортизаційну пружину, пружину тиску контактів, механізм передачі, основу тощо. Пружина відпору відправляє якорь, щоб відпустити енергію після відключення живлення, щоб контакти повернулися до свого початкового стану. Амортизаційна пружина може знизити вплив сили. Пружина тиску контактів може значно збільшити тиск контактів та зменшити контактну опір. Робочі контакти приводяться в дію за допомогою якоря або пружини відпору, щоб керувати їх включенням або відключенням.

2 Надлежаще використання перемикачів зі сполученням

2.1 Принципи вибору перемикачів зі сполученням

Напруга головних контактів не повинна бути нижчою, ніж напруга керуючого кола. Струм головних контактів повинен задовольняти вимоги навантаження: для опорних навантажень він повинен дорівнювати номінальному струму; для двигунних навантажень він повинен бути трохи більшим, ніж номінальний струм. Напруга катушок втягування вибирається залежно від складності керуючого кола: для простих кол можна обрати 380 V або 220 V, а для складних - 36 V або 110 V. Кількість та тип контактів повинні відповідати базовим стандартам керуючого кола.

2.2 Встановлення та обслуговування перемикачів зі сполученням

Для попереднього встановлення необхідно перевірити, чи відповідають технічні дані перемикача (такі як номінальна напруга, струм, частота роботи тощо) стандартам, перевірити, чи немає пошкоджень на зовнішньому вигляді та чи є рух легким, і виміряти значення опору постійного струму та ізоляційного опору катушки. Позиція встановлення повинна бути вертикальною, з нахилом не більше 5°, а сторона з отворами для теплообміну повинна бути обернена вертикально. Під час встановлення та підключення необхідно запобігти випаданню деталей, таких як болти, шайби та клеми, що може призвести до застревання або короткого замикання перемикача зі сполученням.

Після встановлення необхідно перевірити правильність підключення. Без підключення головних контактів, необхідно кілька разів підключити та відключити перемикач, щоб перевірити рух головних контактів та чи є шум після втягування залізного сердечника. Він може бути введений в експлуатацію лише у випадку відсутності помилок. Не дозволяється підключати перемикач зі сполученням до джерела постійного струму, інакше катушка буде спалена.

3 Типові вади та методи обслуговування перемикачів зі сполученням

3.1 Вади головних контактів

3.1.1 Серйозне блискавлення при моменті з'єднання та роз'єднання рухомих та нерухомих головних контактів

При нормальній роботі навантаження блискавлення виникає при моменті з'єднання та роз'єднання контактів. Через високу температуру дуги на поверхні контактів утворюються нерегулярні малих ямки, що призводить до зменшення контактної площі, збільшення струму та серйозного блискавлення. Для ремонту пошкоджених контактів необхідно перевірити ступінь пошкодження поверхні контактів; контакт можна відновити, лише якщо його товщина становить більше 2/3 від початкової товщини. Під час ремонту контактів спочатку розташуйте мелку наждачну бумагу на горизонтальній поверхні, потім розташуйте пошкоджені контакти на наждачній бумагі, перевірте стан ремонту, поки всі пошкоджені точки не будуть відтерті, і нарешті усуньте залишки.

3.1.2 Плавлення, спалювання та прилипання рухомих та нерухомих головних контактів

Основні причини плавлення, спалювання та прилипання рухомих та нерухомих головних контактів включають коротке замикання навантаження, коротке замикання головного кола або зменшення опору навантаження. Серед них, одночасне виникнення короткого замикання та короткого замикання головного кола є ключовим фактором. Згідно з потребами роботи, частота роботи перемикача зі сполученням від низької до високої; при частому з'єднанні та роз'єднанні контактів, поверхнева температура зростає, і під дією дуги, рухомі та нерухомі головні контакти врешті-решт плавляться, спалюються та прилипають.

Зазвичай існують два способи вирішення: по-перше, замінити перемикач зі сполученням на перемикач з вищою напругою та струмом; по-друге, відремонтувати перемикач зі сполученням: замінити контакти такої ж специфікації, очистити вуглецеві депозити навколо рухомих та нерухомих контактів тощо, та під'єднати RC-пристрої гасіння дуги паралельно кожній з 3 пар головних контактів.

3.2 Вади допоміжних контактів

3.2.1 Занадто висока контактна опір рухомих та нерухомих допоміжних контактів

Занадто висока контактна опір рухомих та нерухомих допоміжних контактів призведе до збільшення опору керуючого кола та зменшення напруги. Існує дві основні причини цього явища: по-перше, велика кількість масляних плям та пилу, що зібралася на контактних поверхнях; по-друге, утворення оксидного шару на контактній поверхні. Згідно з механізмом захисту від низької напруги перемикача зі сполученням, коли напруга на катушці перемикача зі сполученням нижча за 85% номінальної напруги, керуюче коло припиняє роботу. Рішення полягає в тому, щоб витягнути контакти, протерти їх чистою марлею, а потім легко обробити контактну поверхню мелкою наждачною бумагою.

3.2.2 Серйозне блискавлення при моменті з'єднання та роз'єднання рухомих та нерухомих допоміжних контактів

Основні причини цієї вади можуть бути коротким замиканням контролюваного кола або зменшенням опору енергової компоненти в керуючому колі тощо.

3.3 Вади катушок

3.3.1 Відкритий контур катушки

Відкритий контур катушки перемикача зі сполученням призведе до того, що керуюче коло не буде працювати. Це явище є досить рідкісним, і зазвичай виникає через проблеми якості перемикача або неправильне встановлення під час збірки.

3.3.2 Коротке замикання катушки

Коротке замикання катушки перемикача зі сполученням призведе до того, що плавкий предохранитель короткого замикання в керуючому колі спалахне. Типова ситуація короткого замикання катушки - це те, що напруга переменного струму, яка прикладена до катушки, не становить 0,85-1,05 номінальної напруги; довготривала робота катушки при низькій або високій напрузі може призвести до короткого замикання. Пошкоджену катушку перемикача зі сполученням необхідно замінити; при заміні катушки слід звернути увагу на розмір катушки, номінальну напругу та специфікацію перемикача зі сполученням.

3.4 Вади контактних поверхонь рухомих та нерухомих залізних сердечників

3.4.1 Прилипання контактних поверхонь рухомих та нерухомих залізних сердечників

Основною причиною цієї вади є наявність масляних плям на контактних поверхнях рухомих та нерухомих залізних сердечників. Після натискання кнопки запуску двигун працює нормально, але при натисканні кнопки зупинки, катушка перемикача зі сполученням втрачає живлення, контакти не повертаються до свого початкового стану, і двигун продовжує працювати. Після того, як рука відійшла від кнопки зупинки, катушка залишається під напругою, і двигун продовжує працювати. Метод вирішення полягає в очищенні контактних поверхонь рухомих та нерухомих залізних сердечників.

3.4.2 Гучний шум від залізного сердечника

Основні причини гучного шуму від залізного сердечника - це розрив короткозамкнутого кільця або велика кількість ржавчини на контактних поверхнях рухомих та нерухомих залізних сердечників. У випадку великої кількості ржавчини, контактну поверхню можна обробити мелкою наждачною бумагою. Якщо короткозамкнуте кільце пошкоджене, зазвичай замінюють залізний сердечник, щоб виправити ваду.

4 Висновок

Правильне використання, діагностика вад та навички обслуговування перемикачів зі сполученням є важливими для стабільної роботи електричних керуючих систем. Для поліпшення ефективності роботи перемикачів зі сполученням та продовження їхнього терміну служби, типові вади слід виправляти своєчасно, щоб знизити кількість відмов під час виробництва.