- ГЛАВНЫЕ КОНТАКТЫ
Параметры выключателя и надежность его работы как коммутационного аппарата во многом определяются исполнением и четкостью действия контактной системы. С одной стороны, детали контактной системы, предназначенные для прохождения через них значительных токов, должны быть массивными и обладать хорошими электропроводностью и теплоотводом. По этим же условиям контакты должны быть пластичными и иметь возможно большую площадь соприкосновения. С другой стороны, контактная система должна быть легкой, особенно ее подвижные части, так как от их массы зависит скорость перемещения, а также мощность приводов включения и отключения.
Материал контактов по отношению к ударным механическим нагрузкам должен обладать достаточной прочностью и твердостью и иметь помимо этого высокую дугостойкость, малую окисляемость и коррозийность.
Выбор элементов контактной системы ведется по нагреву при длительном прохождении рабочего тока, а также по режиму короткого замыкания.
Нагрев при длительном прохождении тока.
Одной из важных характеристик контактов является их переходное сопротивление. Поэтому расчет элементов контактной системы по длительному рабочему току сводится главным образом к определению температуры нагрева контактов, исходя из потерь энергии в его сопротивлении. Дело в том, что переходное сопротивление контактов в значительной степени зависит от окисления поверхности. Медные контакты начинают окисляться при невысоких температурах, но до температур 20—40JC оксидная пленка имеет небольшую толщину и, как правило, разрушается от нажатия контактов в момент включения. Если температура повышается до 70°С, то и переходное сопротивление вследствие окисления возрастает особенно интенсивно и может увеличиться в несколько десятков раз. Наиболее хорошие характеристики переходного контакта имеет серебро, так как сопротивление его оксидной пленки мало отличается от сопротивления неокисленного металла. Однако серебро легко сгорает под действием электрической дуги, и, кроме того, согласно опытным данным спай серебра происходит при невысокой температуре, которая за счет тепловой диффузии металла может быть даже ниже, чем его температура плавления.
Материал контактов оказывает определенное влияние и на срез малых индуктивных токов в процессе отключения. Как правило, у контактов из более твердых металлов, например у вольфрамовых, средний ток среза выше, чем у более мягких (медных).
Работа контактной системы в условиях к. з. оценивается с двух позиций: а) контакты не должны свариваться при включении на к. з., чему способствует малое переходное сопротивление контактов в момент их смыкания, б) замкнутые контакты должны пропускать максимальные сквозные токи к. з. В замкнутом состоянии сваривание контактов может произойти главным образом из-за недостаточных усилий их взаимного нажатия, которые будут к тому же снижены за счет электродинамических сил отталкивания. Эти силы возникают в результате воздействия на контакты выключателя проходящего через него тока.
В конечном итоге надежность контактной системы в различных режимах работы выключателя определяется подбором материалов, конструкцией контактов и связей, а также усилиями, развиваемыми приводами. У электромагнитных выключателей контактная система в целом и ее детали выполнены с достаточным запасом надежности и прочности, но наличие большого количества крепежных соединений накладывает соответствующие требования на ее эксплуатацию. На эту особенность здесь и обращается основное внимание. Подобрать один материал, обладающий всеми предъявляемыми к контактным соединениям качествами, сложно. Поэтому, как и у многих других выключателей, у электромагнитных выключателей контактные соединения выполнены в виде системы дугогасительных и рабочих контактов. Для дугогасительных контактов в качестве материала принята металлокерамика, объединяющая высокую дугостойкость с относительно хорошей проводимостью. Металлокерамика изготавливается двумя способами: спеканием смеси порошков несплавляющихся между собой металлов под большим давлением или пропиткой пористого бруска вольфрама расплавленной медью. По второму способу, который сложнее, но дает лучшие результаты, изготовляется к и р и т, применяемый для дугогасительных контактов электромагнитных выключателей. Для рабочих контактов применяется электротехническая медь, покрытая серебром в местах основных контактных соединений.
Подвижный контакт (рис. 24, 25) представляет конструкцию из спаренных шин 3, на которых с помощью болтового соединения жестко закреплены дугогасительный 11 и рабочий 4 контакты. Дугогасительный контакт состоит из медного основания специальной формы, к которому припаян киритовый наконечник. Скоба рабочего контакта в торцевой части в месте соприкосновения с неподвижным контактом имеет серебряное покрытие. Подвижный контакт укрепляется на опорной изоляционной стойке или опорном изоляторе с помощью соединения (рис. 24, в), которое одновременно служит связующим контактным звеном между подвижным контактом и его шинным выводом.
Механическая подвижность и хорошая электропроводность переходного скользящего контакта в шарнирном соединении обеспечивается за счет давления между шинным выводом 17 и спаренными шинами контакта 3. Это давление достигается навинчиванием гаек 27 на шпильку 26 и сжатием пружины 28. Усилия пружины,
приложенные ко дну втулки, стремятся переместить ее влево, а втулка своим бортиком прижимает правую шину подвижного контакта к шинному выводу.
Рис. 24. Контактная система электромагнитных выключателей нового исполнения.
- — шарнирный контакт; 2 — крепежный болт; 3 — шина подвижного контакта; 4 — скоба рабочего подвижного контакта; 5 — ламель неподвижного рабочего контакта; 6 — пружина; 7 — основание неподвижного контакта; 8 — крепежный изоляционный винт; 9 — изоляционная прокладка; 10— ламели дугогасительного контакта;
- — дугогасительный подвижной контакт; 12—трубка воздушного поддува; 13 — цилиндр воздушного поддува; 14 — поршень; 15 — рычаг; 16 — бронзовая втулка; 17 — шинный вывод; 18 — опорный изолятор; 19 — основание дугогасительных контактов; 20 — ограничительная скоба; 21 — гибкая связь; 22 — пружина; 23 — киртовые наконечники; 24 — фасонная втулка; 25 — шайба; 26—шпилька; 27—гайка; 28—пружина шарнира; 29 — изоляционная прокладка
Левая спаренная шина одновременно прижимается к соответствующему шинному выводу давлением па нее шайбы 25.
Шарнирное контактное соединение подвижного контакта регулируется так, чтобы был обеспечен зазор между втулкой и шайбой согласно (рис. 24, в) и чтобы контакт вместе с воздушным поддувом при отцепленной изоляционной тяге поворачивался от небольшого усилия руки.
Основной недостаток в конструкции подвижного контакта электромагнитных выключателей первых выпусков заключался в том, что рычаги 15, соединяющие изоляционные тяги с подвижным контактом, изготовлялись из алюминия, который не обладает достаточной механической прочностью. Кроме того, крепление этих рычагов к шинам контактов выполнялось болтами 2, диаметр которых на 0,5—1 мм был меньше диаметра отверстий. В результате после небольшого количества переключений крепления расшатывались и нарушалась правильная работа переключающего механизма. Из-за недостаточной механической прочности рычагов и значительны \ усилий, передаваемых от привода, деформировались отверстия в местах скрепления рычагов с изоляционными тягами.
Для ликвидации подобных явлений алюминиевые рычаги были заменены стальными, а диаметр крепежных болтов увеличен до плотной посадки болтов в рычагах и шинах подвижного контакта. У выключателей с очень большим количеством переключений для более жесткого крепления рекомендуется дополнительно стальные рычаги и подвижные контакты спрессовать двумя конусными шпильками. Для ликвидации ослабления крепления рычага в месте его сочленения с изоляционными тягами вставляется бронзовая втулка 16. На электромагнитных выключателях последних выпусков соединение изоляционной тяги с подвижным контактом выполняется через стальной рычаг к достаточно надежно.
Если у электромагнитного выключателя подвижный контакт устанавливается на опорном изоляторе 18, а не на изоляционной стойке, необходимо обращать внимание на крепление изолятора, так как изолятор может поворачиваться вокруг нижнего болта. При повороте изолятора нарушается соосность ножа подвижного контакта с неподвижным, вследствие чего дугогасительный контакт не займет правильного положения между пальцами неподвижного и даже может уйти в сторону. Для ликвидации подобных явлений следует под нижний болт опорного изолятора подложить металлическую пластинку, загнуть ее края на головку болта и крепежный угольник, т. е. надежно зафиксировать опорный изолятор.
Неподвижный контакт состоит из медных оснований 7 и 19, на которых укреплены ламели рабочего 5 и дугогасительного 10 контактов. Дугогасительные контакты состоят из четырех массивных медных пластин, присоединенных к основанию с помощью гибких связей 21. У некоторых выключателей последних выпусков медные пальцы дугогасительных контактов удлинены и их крепление к основанию выполняется только за счет нажатия пружин (без гибких связей). Контактное нажатие дугогасительных контактов осуществляется цилиндрическими регулируемыми пружинами 22, создающими во включенном положении усилия по 20±2 кгс на каждую контактную пластину. Ограничительные латунные скобы 20 располагаются таким образом, чтобы имелась возможность свободного перемещения дугогасительных контактов на 2— 3 мм в горизонтальной плоскости. Давление дугогасительных контактов измеряется попарно. Это значит, что динамометр прикрепляется одновременно к паре контактных пластин с одной и другой стороны. Отсчет производится в момент отхода пластин неподвижного дугогасительного контакта от ножа подвижного. Асбоцементная накладка 9 предохраняет контакты от появления на их основании опорных точек электрической дуги. Крепление накладки к неподвижному основанию выполняется двумя текстолитовыми винтами 8 неплотно, а с возможностью небольших ее перемещений в горизонтальной плоскости. Накладка должна закрывать неподвижный контакт и не мешать входу дугогасительных подвижных контактов между пластинами неподвижных контактов.
Рабочие неподвижные контакты выключателей первых выпусков (рис. 25) имеют конструкцию, при которой контактные ламели 5 размещаются между латунными щеками 31 и с помощью пружин 6 прижимаются к нижней шпильке 30 и верхней полусфере (ограничительному контактному гнезду) основания контакта 32.
В период регулировки давления этих контактов отсчет по динамометру производится в момент, когда контактные ламели неподвижного контакта отойдут от нижней передней шпильки на 3,5 — 4 мм. Шпилька 30 контакта не имеет каких-либо фиксирующих ограничителей, поэтому при ее креплении нельзя допускать перетяжек, так как тогда щеки контакта будут препятствовать свободному перемещению контактных ламелей. В этом случае контактные ламели могут остаться в крайнем положении, которое они занимали в момент включения, из-за чего нарушится электрическое соединение рабочих контактов. Для ликвидации подобных явлений со шпилек были сняты крепежные гайки и шпильки стали выполнять только роль ограничителя хода контактных ламелей.
Рис. 25. Контактная система электромагнитного выключателя первого ИСПОЛНЕНИЯ.
а — общий вид; 6 — крепление ламелей неподвижного рабочего контакта. 30 — ограничительная шпилька; 31 — латунная щека; 32 — ограничительное контактное гнездо. Остальные обозначения см. на рис. 24.
Пружины, создающие контактное давление рабочих контактов, в выключателях этой конструкции не имеют регулировки. При необходимости изменения давления контактов требуется замена пружин. У выключателей последних выпусков (рис. 24) конструкция рабочих неподвижных контактов улучшена и контактное давление легко регулируется изменением затяжки пружин 6.
Необходимо обращать внимание на крепление основания неподвижного контакта к шинному выводу. Электромагнитные выключатели первых выпусков имели недостаток, состоявший в том, что крепящие болты выполнялись диаметром несколько меньшим диаметра отверстий в основании контакта и в шинном выводе. Вследствие этого в процессе работы весь неподвижный контакт мог смещаться. С увеличением диаметра болтов до плотной их посадки в отверстиях основания контактов и шин смещение контактов не наблюдается.
Регулировка контактной системы. Контактная система должна быть отрегулирована таким образом, чтобы было обеспечено одновременное замыкание контактов всех трех полюсов. При этом дугогасительные контакты должны замыкаться раньше рабочих и размыкаться позднее их. Зазор между главными контактами в момент размыкания дугогасительных должен быть не менее 12 мм. Расстояние между разомкнутыми контактами регулируется с помощью изменения длины изоляционных тяг 5 в оси шарнирного соединения их с валом привода 6 (см. ниже § 9, рис. 27, 29).
Основные нормы и требования по регулировке контактной системы электромагнитных выключателей приведены в приложении.
Главные контакты электромагнитных выключателей в процессе работы практически не изнашиваются. Капли и наплывы меди, образующиеся, как правило, только на дугогасительных контактах при отключении больших токов, следует счищать мелким напильником. Посеребренные контакты достаточно протирать замшей или тряпкой, смоченной в спирте или бензине. Во время ревизии контактов необходимо проверять состояние асбоцементной или фторопластовой прокладки 9 (рис. 24), закрывающей дугогасительный контакт сверху, а также состояние крепящих ее изоляционных винтов 8. Прокладка 9, как уже отмечалось, должна сверху полностью закрывать металлические части дугогасительного контакта, за исключением киритовых наконечников, и иметь свободное перемещение. Если вырез прокладки 9 расширился настолько, что из-под нее начинают выступать металлические детали, ее нужно заменить новой.
Оценка состояния контактных соединений выполняется путем измерения сопротивлений участков контура: шинный вывод неподвижного контакта — шинный вывод подвижного контакта (рис. 26). Измерение сопротивлений, как правило, производится специальным прибором, например микроомметром типа М-246, предназначенным для измерения малых сопротивлений или методом амперметра — вольтметра при постоянном токе 50—100 Л. При этом сопротивления участков контура не должны быть больше следующих значений: АЕ 100 мкОм; БД 25 мкОм (замкнуты рабочие и дугогасительные контакты); БД 30 мкОм (замкнуты только главные контакты); БД 50 мкОм (замкнуты только дугогасительные контакты); ДЕ 15 мкОм. В эксплуатации подобные измерения достаточно проводить после капитального ремонта или в случае определения причин перегрева каких-либо контактных частей
Рис. 26. Схема токоведущего контура электромагнитного выключателя.
Остальные вопросы по регулировке контактной системы, определению скоростных характеристик, оценке работы механизмов выключателя приведены ниже после рассмотрения переключающего устройства к привода.
