Министерство образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт
Кафедра электротехники и...
18 downloads
205 Views
389KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт
Кафедра электротехники и электромеханики
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ Методические указания к выполнению лабораторных работ
Факультет
энергетический
Специальность 180200 - электрические и электронные аппараты Направление
551300 – электротехника, электромеханика, электротехнология
Санкт-Петербург 2000 1
Утверждено редакционно - издательским советом института УДК 621.3.04(076.5) Электрические аппараты управления: Методические указания к выполнению лабораторных работ- СПб.: СЗПИ , 2000 - 38с. Приведены описания и методические указания к выполнению 5 лабораторных работ, которые охватывают основные разделы курса «Электрические аппараты управления» и предназначены для более глубокого усвоения теории, развития навыков экспериментального исследования, получения представлений о технических параметрах и конструктивных особенностях объектов исследований, а также для ознакомления с метрологическими характеристиками средств измерения. Рассмотрено на заседании кафедры электротехники и электромеханики 3 декабря 1998 г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 7 декабря 1998 г. Р е ц е н з е н т ы:
кафедра электротехники и электромеханики СЗПИ (заведующий кафедрой В.И. Рябуха, канд. техн. наук, проф.); Ю.В. Куклев, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. АО "Электросила".
С о с т а в и т е л и:
В.Л. Беляев, канд. техн. наук, доц.; Б.Л. Лярский, канд.техн.наук, ст. преп.
© Северо-Западный заочный политехнический институт, 2000 2
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ Лабораторные работы данного сборника охватывают основные темы, изучаемые в курсе «Электрические аппараты управления», и выполняются в лаборатории электрических аппаратов кафедры теоретических основ электротехники. Для лучшей подготовки студентов к лабораторным работам в описании каждой работы приведены краткие теоретические сведения и указана литература, которую студенты должны изучить до выполнения лабораторных работ. Перед выполнением лабораторных работ студенты обязаны: прослушать курс лекций по данному предмету; уяснить физику явлений, изучаемых в лабораторных работах; ясно представлять себе ожидаемые результаты опытов и уметь их объяснить; изучить инструкцию по технике безопасности при выполнении работ в лаборатории электрических аппаратов. Особое внимание следует уделить метрологической подготовке и, прежде всего, методам и средствам измерения электрических и магнитных величин. Каждый студент, выполняя работу, должен вести необходимые записи и по окончании работы оформить отчет. Отчеты о лабораторных работах оформляются в соответствии с требованиями, указанными в описаниях работ. К следующей работе допускаются студенты, предъявившие оформленный отчет о предыдущей работе. ЛИТЕРАТУРА 1. Таев И.С. Электрические аппараты управления. - М.: Высш.школа, 1984. 2. Таев И.С. Электрические аппараты управления. - М.: Высш. школа, 1969. 3. Чунихин А.А. Электрические аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1988. Работа I. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТАКТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Практическое ознакомление с конструкцией и работой электромагнитного контактора постоянного тока, овладение навыками экспериментального определения его основных характеристик. II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Контактор представляет собой коммутационный электрический аппарат с дистанционным управлением, предназначенный для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Наиболее широкое применение получили электромагнитные контакторы, т.е. 3
имеющие электромагнитный привод. Контакторы постоянного тока, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока. Кратчайшее расстояние между контактными поверхностями подвижного и неподвижного контактов в их разомкнутом положении называется зазором контакта. Расстояние, на которое переместится из замкнутого положения подвижный контакт, если удалить неподвижный, называется провалом контакта. Величина провала выбирается из условий допустимого износа контактов и обеспечивает соприкосновение контактов, несмотря на их постепенный износ при работе. Во включенном положении его контакты должны быть сжаты такой силой, которая обеспечивает достаточно малое переходное сопротивление и, следовательно, выполнение условий допустимого нагрева контактов при длительном режиме работы, а также их электродинамическую стойкость при сквозных токах короткого замыкания. Основными характеристиками контактора являются механическая и тяговая. От оптимального согласования этих характеристик во многом зависит надежная и долговечная работа контактора. Для контактора с поворотной подвижной системой, рассматриваемого в данной работе, механическая характеристика - это зависимость момента, создаваемого силами сопротивления движения подвижной системы, от угла поворота якоря электромагнита, т.е. ММЕХ=f(α). Этот момент создается силами возвратной (отключающей) пружины, контактной пружины, массой неуравновешенных частей, а также силами трения. Статическая тяговая характеристика контактора поворотного типа - это зависимость величины тягового момента электромагнита от угла поворота якоря при неизменной величине приложенного напряжения на обмотке электромагнита, т.е. МЭМ=f(α). Моменты всех сил определяются относительно оси поворота якоря электромагнита. Типичные для контактора поворотного типа механическая и тяговая характеристики представлены на рис 1. График ММЕХ = f (α) представляет собой ломаную линию. В начале движения при α =αМАКС (что соответствует наибольшему зазору между якорем и сердечником электромагнита) противодействующий момент М1 создается усилие предварительного сжатия возвратной пружины, силами трения и силой тяжести неуравновешенных относительно оси якоря масс подвижной системы. На участке от αМАКС до αКАС. момент постепенно нарастает до значения М2 в результате сжатия возвратной пружины. При соприкосновении подвижного контакта с неподвижным (при α=αКАС) происходит скачкообразное увеличение противодействующего момента до величины М3 из-за предварительного начального сжатия контактной пружины. Величину изменения момента М3 – М2 можно рассчитать как произведение силы начального контактного нажатия на расстояние от точки приложения этой силы до оси поворота якоря. При дальнейшем повороте якоря до α=0 (что соответствует соприкосновению якоря с сердечником электромагнита) момент возрастает до значения М4 за счет дальнейшего сжатия контактной и возвратной пружин. 4
График тяговой характеристики МЭМ=f(α) представляет собой плавную кривую, резко возрастающую с уменьшением угла α. Каждому значению приложенного к обмотке электромагнита напряжение соответствует определенная тяговая характеристика. Чем больше напряжения (и соответственно МДС электромагнита), тем выше расположена характеристика на графике, и наоборот. Для полного включения контактора необходимо, чтобы тяговая характеристика на графике располагалась выше механической, т.е. чтобы при любом значении α соблюдалось неравенство МЭМ>ММЕХ. Контактор срабатывает только тогда, когда при αМАКС величина МЭМ становится больше ММЕХ и наоборот, если при α=0 значение МЭМ станет меньше ММЕХ, то контактор отключается. Остановка подвижной системы контактора в промежуточном положении недопустима как при срабатывании, так и при отключении. Наименьшее значение напряжения на катушке (тока в катушке), при котором начинается и полностью заканчивается втягивание якоря электромагнита, называется напряжением (током) втягивания. Наибольшее значение напряжения на катушке (тока в катушке), при котором начинается и полностью заканчивается отпадание якоря электромагнита, называется напряжением (током) отпадания. Важными параметрами контактора, характеризующими его быстродействие, являются собственные времена включения и отключения. Собственным временем включения называется интервал времени с момента подачи питания на катушку (т.е. подачи команды на включение) до момента соприкосновения замыкающего контакта. Собственным временем отключения называется интервал времени с момента прекращения питания катушки (т.е. подачи команды на отключение) до момента прекращения соприкосновения контактов. Сила притяжения электромагнита контактора может быть определена по формуле Масквелла 2 Bδ2 S δ = = Ф ,H, F эм 2 M 0 2 М 0 Sδ
где Вδ = Ф/Sδ - индукция в рабочем зазоре, Тл; Sδ - сечение воздушного зазора, м2; М0 = 4π ⋅ 10-7 Гн/м - магнитная постоянная воздуха. Магнитное сопротивление воздушного зазора определяется выражением
R мδ =
δ
,1/Гн, М 0 Sδ где δ - длина воздушного рабочего зазора, м. Магнитный поток определяется уравнением I Ф = W , Вб, R Mδ 5
(1)
электромагнита (2)
(3)
где
IW - магнитодвижущая сила, развиваемая электромагнитом, А. III. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
В данной работе исследуется контактор постоянного тока типа КП-500, внешний вид которого представлен на рис.2. Основными элементами контактора являются главные контакты, электромагнит и дугогасительное устройство. Главные контакты (неподвижный 2 и подвижный 3) осуществляют замыкание и размыкание силой электрической цепи. Для создания контактного натяжения служит пружина 4, предварительным сжатием которой и определяется величина силы начального контактного нажатия. Электромагнит служит для включения контактора и удержания контактов в замкнутом положении (при полном выборе провала). Он состоит из магнитной системы клапанного типа (якорь 6 и ярмо с сердечником 7) и втягивающей катушки 5. Дугогасительное устройство предназначено для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании главных контактов. Оно состоит из щелевой дугогасительной камеры (на рис. не показана) с магнитным дутьем, осуществляемым сериесной катушкой 1. Сила взаимодействия магнитного поля дутья с током дуги ускоряет ее перемещение с контактов в зону активного дугогашения. Схема электрических соединений, используемая при исследовании контактора, приведена на рис.3. Катушка К контактора получает питание от сети переменного тока через регулируемый автотрансформатор Т и выпрямитель UZ. Измерение напряжения на катушке и тока в ее цепи производится соответственно с помощью вольтметра и амперметра. Для измерения собственных времен включения и отключения контактора используется электросекундомер РТ. IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Ознакомиться с лабораторной установкой и порядком включения измерений. 2. Записать технические и метрологические характеристики основного оборудования и средств измерения, используемых в работе. 3. Определить при помощи линейки или штангенциркуля величины зазора и провала контактов. 4. Измерить с помощью динамометра величины начального и конечного нажатий на контакты и зафиксировать угол поворота якоря, соответствующий касанию контактов (αКАС ). Для измерения величины начального натяжения следует положить между подвижным контактом и его упором полоску тонкой бумаги и, оттянув динамометром контакт (с помощью специальной скобы) до освобождения бумаги, зафиксировать показание динамометра. Для измерения величины конечного натяжения необходимо включить контактор, подав на его катушку К напряжение 220 В посредством включения 6
S1и S3. При этом включатель S2 должен находиться в среднем положении. В этом случае полоска бумаги подкладывается между неподвижным и подвижным контактами. Затем, оттянув динамометром подвижный контакт до освобождения бумаги, следует зафиксировать показания динамометра. При всех этих измерениях усилие динамометра должно прикладываться к подвижному контакту в месте его соприкосновения с неподвижным, а направление этого усилия должно быть перпендикулярно плоскости подвижного контакта. Результаты измерений следует занести в таблицу по форме 1. Форма 1 Нажатие на контакт, Н Провал, мм Зазор, мм αКАС, °С начальное конечное
5.Определить механическую характеристику ММЕХ = f(α) . Для этого следует прикрепить динамометр к хвостовику якоря так, как указано на рис.4, и зафиксировать его показания для нескольких значений угла α, включая α =0, αКАС и αМАКС. При αмах=15 градусов следует заложить полоску бумаги между хвостовиком якоря и упором его в скобу магнитопровода. Оттянув динамометром хвостовик до освобождения бумаги, зафиксировать показания динамометра. При α=αКАС полоска бумаги закладывается сначала между контактами и натяжением динамометра зажимается в их зазоре. Ослабляя постепенно натяжение динамометра, следует зафиксировать его показание в момент освобождения бумаги. Это показание соответствует противодействующему усилию непосредственно перед касанием контактов. Затем полоска бумаги закладывается между подвижным контактом и его упором. Постепенно увеличивая натяжение динамометра, следует зафиксировать его показание в момент освобождения бумаги. Это показание соответствует появлению усилия начального контактного натяжения (скачок на механической характеристике при αКАС). При α=0 бумагу следует заложить между якорем и полюсом сердечника и зажать ее натяжением динамометра. Затем, ослабляя натяжение, надо зафиксировать показание динамометра в момент освобождения бумаги. Рекомендуется, кроме указанных выше значений, измерить величину усилий F1 при α ≈10° и α ≈2° 30′ . При этих измерениях бумага прокладывается между регулировочным винтом, специально вворачиваемым для этой цели в якорь, и полюсом сердечника. Для каждого измеренного значения усилия определяется соответствующее значение момента MМЕХ= F1l, где F1 - показание динамометра, l - плечо приложения усилия F1 относительно точки поворота якоря (на встречных призмах). Результаты измерений и расчета ММЕХ следует занести в таблицу по форме 2. 7
Форма 2 α , °С
Измерено F1 , Н F2 ,
Н
ММЕХ, Н⋅м
Вычислено М, Н⋅м МЭМ, Н⋅м
6.Определить тяговую характеристику контактора. При этом следует учитывать, что на подвижную систему контактора действует момент сил, равный разности тягового и противодействующего моментов: М=МЭМ – ММЕХ. Для измерения этого момента динамометр надо закрепить так, как показано на рис. 4,б. Зависимость М = F(α) определить, измеряя усилия F2 для тех же значений углов α, что и при определении механической характеристики. При этом для каждого измеренного значения F2 определяется величина М = F2⋅ l , где l - плечо приложения усилия F2 относительно точки поворота якоря. При α = αМАКС следует, удерживая избыточным натяжением динамометра подвижную систему контактора в отключенном положении, подать на его катушку напряжение 220 В. Для этого выключатель S2 надо поставить в среднее (нулевое) положение и включить выключатели S1 и S3. Затем, постепенно уменьшая натяжение динамометра, зафиксировать его показание при срабатывании электромагнита. Отключить выключатели S1 и S3. При других углах α, кроме α =0, их величины устанавливаются регулировочным винтом, ввернутым для этой цели в якорь. Постепенно увеличивая натяжение динамометра, следует зафиксировать его показания при отрыве якоря электромагнита. Напряжение на катушки всегда устанавливается равным 220В и снимается со схемы отключением выключателей S1 и S3 сразу же после проведения опыта. Результаты измерений усилий F2 и вычислений моментов М и МЭМ = М+ММЕХ следует занести в таблицу по форме 2.По данным этой таблицы необходимо построить на одном графике зависимости ММЕХ=F(α); M=F(α); МЭМ = F(α). 7. Определить величину коэффициента возврата контактора. Для этого, постепенно увеличивая ток в катушке контактора, надо зафиксировать его наименьшее значение Iсраб., при котором происходит четкое срабатывание контактора (без остановки в промежуточном положении). Затем, постепенно уменьшая ток в катушке, следует зафиксировать наибольшее значение IОТП, при котором происходит четкое отпадание якоря. Опыт необходимо проделать три раза и определить среднее арифметическое значение измеренных величин. Результаты измерений и вычислений следует занести в таблицу по форме 3.
8
Форма 3 Кв
IОТП, А № опыта IСРАБ, А 1 2 3 Среднее значение 8.Определить собственные времена замыкания tЗАМ и размыкания tРАЗМ контактора при напряжениях на катушке электромагнита, равных 240; 220; 200; 180; 160 В. Для этого при определении tЗАМ выключатель S2 надо поставить в верхнее (первое) положение, включить выключатель S1 и установить напряжение 240 В, включить выключатель S3. При этом напряжение одновременно подается на катушку К и электросекундомер РТ, который начнет отсчитывать время. В момент замыкания главных контактов К ими шунтируется двигатель секундомера и он останавливается, зафиксировав собственное время замыкания tЗАМ контактора. После этого следует отключить выключатель S3 и, дождавшись возвращения подвижной системы контактора в отключенное положение, повторить опыт включением выключателя S3 . При каждом напряжении опыт следует проделать три раза и найти среднее арифметическое значение tЗАМ. Полученные результаты заносятся в таблицу по форме 4. Форма 4 t ЗАМ, с UK, B 1 2 3 среднее значение 240 220 200 180 160 Для определения собственного времени размыкания tРАЗМ контактора включатель S2 надо поставить в нижние (второе) положение, установить напряжение 240 В, включить выключатель S3 . При этом подается питание на катушку К электромагнита и одновременно шунтируется двигатель электросекундомера. После включения выключатель S3 следует разомкнуть. При этом отключается катушка электромагнита и начинает работать электросекундомер. При размыкании главных контактов контактора К электросекундомер теряет питание и останавливается, зафиксировав собственное время размыкания контактора tРАЗМ. Для повторения опыта необходимо включить выключатель S3 и отключить его после того, как включится контактор. При каждом значении напряжения опыт следует проделать 3 раза и определить среднее арифметическое значение tРАЗМ. Полученные результаты необходимо занести в таблицу аналогичную таблице по форме 4. 9
По данным таблиц надлежит построить на одном графике зависимости tЗАМ= f (UК) и tРАЗМ= f (UК). 9. Рассчитать величины МЭМ для тех же значений углов α, что и в эксперименте. Для этого предварительно необходимо определить величины рабочего зазора δ, соответствующие этим значениям углов α, по уравнению δ = lЯ ⋅ tg α , м, где lЯ - расстояние от точки поворота якоря до центра сердечника электромагнита, м. Затем по уравнениям (1), (2) и (3) рассчитываются величины усилий МЭМ, соответствующие этим значениям зазора δ , и величины моментов МЭМ = FЭМ ⋅ lЯ, Н ⋅ м. 10. Построить на одном графике расчетную и опытную зависимости МЭМ = f(α) и сравнить их между собой. V. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1.Краткое описание лабораторной установки, эскиз контактора, схема электрических соединений. 2.Метрологические характеристики средств измерений. 3.Результаты опытов и расчетов, таблицы, графики. 4.Выводы по работе. VI. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Из каких основных элементов состоит конструкция контактора постоянного тока? Каково их значение? 2. Какие основные параметры характеризуют контактную систему контактора? Дайте им определение и поясните их функциональную значимость. 3. Что представляют собой механическая и тяговая характеристики контактора? Изобразите типичный вид этих характеристик на графике. Что понимается под согласованием этих характеристик? 4. Какие параметры контактора необходимо знать, чтобы определить величину его коэффициента возврата? 5. Какие параметры контактора характеризуют его быстродействие? Дайте им определение. 6. Где находят применение контакторы постоянного тока? Литература:
[1], с.75…95; 133…135; [2], c.120…265; [3], c.308…31.
10
РАБОТА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТАКТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА I.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Практическое ознакомление с конструкцией и электромагнитного контактора переменного тока, овладение экспериментального определения его основных характеристик.
работой навыками
II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Контакторы переменного тока используются для коммутации силовых цепей переменного тока. Преимущественной областью их применения является пуск и остановка асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором. Для контакторов переменного тока в полной мере верны рассмотренные в предыдущей работе определения зазора и провала контактов, начального и конечного контактных нажатий, напряжений втягивания и отпадания, собственных времен включения и отключения, механической и тяговой характеристик (а так же их вид и согласование). Вместе с тем контакторам переменного тока присущеи особенности конструктивного исполнения и функционирования электромагнитной и контактно-дугогасительной систем. Так, для уменьшения активных потерь от вихревых токов и гистерезиса магнитопровод электромагнитной системы выполняется шихтованным из тонких листов специальной электротехнической стали. Как известно из теории, силы притяжения электромагнита переменного тока изменяется от 0 до максимума с двойной частотой относительно частоты тока в катушке. При этом возникает вибрация якоря, которая приводит к сильному шумовому эффекту, быстрому механическому износу магнитной системы и к дополнительным потерям. Для устранения вибрации якоря часть полюса электромагнита охватывают короткозамкнутым витком из проводникового материала (медь, латунь, алюминий). В этом случае магнитный поток, проходящий через охваченную витком часть полюса, не будет совпадать по фазе с потоком в неохваченной части полюса. Поэтому соответствующие этим потокам тяговые усилия будут достигать своего нулевого значения не одновременно и, следовательно, результирующая сила притяжения якоря электромагнита в любой момент времени будет отлична от нуля. 11
В современных контакторах переменного тока применяется контактная система мостикового типа, обеспечивающая получение двойного разрыва цепи контактом. Благодаря этому в контакторах на номинальное напряжение до 380 В удается получить надежное гашение электрической дуги отключения в закрытых дугогасительных камерах без применения специальных дугогасительных устройств. Вместе с тем, мостиковый контакт требует удвоенного контактного напряжения (так как удваивается число контактов). Кроме того, отсутствие проскальзывания и переката у мостиковых контактов в процессе включения - отключения исключает применение в них медных контактов. Поэтому контактные накладки контакторов переменного тока выполняются из серебросодержащих контактных материалов, не требующих самозачистки в процессе включения - отключения. III. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ В данной работе исследуется контактор переменного тока типа КМ-2332 на номинальный ток 50А и номинальное напряжение 380В. Включающая катушка электромагнита контактора имеет номинальное напряжение 220 В. Конструктивная схема контактора представлена на рис.5. Основными его элементами являются главные контакты, электромагнитный привод и дугогасительная камера. Главные контакты (неподвижные 2 и подвижный 3) размещаются в закрытой дугогасительной камере, состоящей из крышки 1 и основания 12. Для создания контактного натяжения служит пружина 4. Главные контакты 2 и 3 имеют контактные накладки, выполненные из металлокерамики марки КМК - А 10М (85%серебра и 15% окиси кадмия). Электромагнитный привод состоит из Г - образного якоря 7 и Ш образного сердечника 10 с включающей катушкой 5. Якорь 7 шарнирно связан со скобой 6, несущей изоляционную контактную рейку 11 с установленными на ней контактодержателями подвижных контактов. Подвижная система контактора удерживается в исходном положении возвратными пружинами 8. Все перечисленные выше элементы контактора крепятся на основании 9. Схема электрических соединений, используемая при исследовании контактора, приведена на рис.6. Катушка К контактора получает питание от сети переменного тока через регулируемый автотрансформатор Т. Измерение напряжения на катушке и тока ее цепи производится соответственно с помощью вольтметра и многопредельного амперметра (или, как изображено на рис.6 двумя амперметрами с разными пределами измерения). IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1.Ознакомиться с лабораторной установкой и порядком включения средств измерений. 2.Записать технические и метрологические характеристики основного оборудования и средств измерений, используемых в работе. 12
3. С помощью линейки, укрепленной на основании контактора, измерить величины зазора и провала контактов. С помощью динамометра измерить начальное контактное натяжение на отдельном узле подвижного контакта, как это показано на рис.7 , где 1- мостиковый контакт, 2 - контактная пружина, 3контактодержатель, 4 - нить, 5 - динамометр. Для этого между контактодержателем 3 и контактом 1, предварительно сжав пружину 2, прокладывают полоску тонкой бумаги и возвращают пружину 2 в исходное положение. Затем увеличивают постепенно натяжение динамометра до тех пор, пока не освободится бумага, и фиксируют показание динамометра. Результаты измерений следует занести в таблицу по форме 5. Форма 5 Зазор контактов, мм Провал контактов, мм Начальное натяжение контактов, Н
4. Определить механическую характеристику FМЕХ = f (δ), т.е. зависимость противодействующих включению усилий FМЕХ от величины рабочего зазора δ между якорем и сердечником электромагнита, отсчитанного по линейке, расположенной на основании контактора. Для этого усилие динамометра должно быть приложено к центру якоря и направлено вверх (например, через нить, охватывающую концы оси, связывающей скобу 6 с якорем 7). Постепенно увеличивая натяжение динамометра, следует зафиксировать его показания при различных значениях δ. При значении δ=4 мм для построения вертикального участка (скачка) механической характеристики (аналогично изображенному на рис.1) следует определить два значения противодействующей силы FМЕХ: одно при соприкосновении контактов, а другое при наличии незначительного провала (не более 0,5 мм) контактов. Результаты измерений надо занести в таблицу по форме 6. Форма 6 6 4 2 0 δ, мм 12 10 8 FМЕХ,H 5. Определение напряжений и токов втягивания и отпадания контактора. Для этого необходимо при разомкнутом выключателе S2 подать питание на схему включением выключателя S1. Затем, постепенно повышая напряжение автотрансформатором Т и периодически замыкая выключатель S2, следует определить то минимальное напряжение, при котором контактор четко включается. Это напряжение и является напряжением втягивания UВТ. Затем удерживая подвижную систему контактора в исходном положении, при напряжении втягивания по амперметру А1 следует определить ток IВТ. Этот опыт необходимо производить быстро во избежание сильного нагревания катушки. Напряжение и ток отпадания определяют, плавно снижая напряжение на катушке. Показания вольтметра и амперметра А2 (предварительно расшунтировав его) фиксируют в момент отключения контактора. Результаты 13
измерений следует занести в таблицу по форме 7. В нее же следует внести величину коэффициента возврата КВ=UОТП/UВТ. Форма 7 IВТ, А UОТП, В IОТП, В КВ UВТ, В 6. Определение тяговой характеристики контактора при минимально допустимом напряжении на его включающей катушке (0,85⋅UНОМ). Для этого следует включением выключателя S1 подать питание на электрическую схему и установить с помощью автотрансформатора Т напряжение 0,85⋅UНОМ =0,85⋅220 = 187 В. Затем для определения тягового усилия при δ=0 следует включением выключателя S2 включить контактор. Приложив усилие динамометра к центру якоря (например, к оси, связывающей якорь со скобой) и направив его вниз, следует постепенно увеличивать натяжение динамометра и зафиксировать его показание в момент отрыва якоря от сердечника. После этого надо отключить выключатель S2. Для определения тягового усилия при δ=12 мм следует избыточным усилием динамометра удерживать контактор в исходном положении. Затем включить выключатель S2 и, постепенно уменьшая натяжение динамометра, зафиксировать его показание в момент, когда якорь начнет двигаться к сердечнику. Аналогично определяют тяговые усилия для δ=6 и 8 мм, но при этом между рейкой II (рис.5) и ее упором устанавливаются прокладки толщиной соответственно 6 и 4 мм. Опыты следует производить достаточно быстро во избежании перегрева включающей катушки контакторов . Результаты измерений надо занести в таблицу по форме 8. Форма 8 0 6 8 12 δ, мм F, Н Поскольку тяговые усилия определялись при наличии отключающих и контактных пружин, то полученные значения F=FЭМ-FМЕХ. Поэтому для определения тяговых усилий электромагнита следует к значениям F, занесенным в таблицу по форме 8, прибавить значения F мех, взятые для тех же величин δ из таблицы по форме 6, т.е. FЭМ=F+FМЕХ. В заключение следует на одном графике построить зависимости FМЕХ = f(δ) и FЭМ = f(δ). V. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Краткое описание лабораторной установки, эскиз контактора, схема электрических соединений. 2. Метрологические характеристики средств измерения. 3. Результаты опытов и расчетов, таблицы, график. 14
4. Выводы по работе. VI. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1.Из каких основных элементов состоят контакторы переменного тока? Каково назначение этих элементов? 2.В чем заключается и чем обусловлены особенности конструктивного исполнения электромагнитной системы контактора переменного тока? 3.Почему охват части полюса электромагнита переменного тока короткозамкнутым витком устраняет вибрацию якоря? 4.Почему в современных контакторах переменного тока применяются контакты мостикового типа? Из каких материалов выполняются контактные накладки мостиковых контактов? 5.Укажите основные области применения контакторов переменного тока. Литература: [1], с.75…95, 133…139; [2], с.120…265; [3], с.308…313, 318…326. РАБОТА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ I .ЦЕЛЬ РАБОТЫ Практическое ознакомление с конструкцией и работой автоматического выключателя серии А, овладение навыками экспериментального определения его основных характеристик. II . ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения (защиты) электрических цепей при аварийных режимах (короткое замыкание, недопустимая перегрузка, чрезмерное снижение или исчезновение напряжения питания, изменение направления мощности и т.п.), а также нечастых включений и отключений рабочих токов этих цепей. По быстродействию - собственному времени отключения -включатели подразделяются на нормальные (0,22с< tОТКЛ< 0,1c), с выдержкой времени на отключение (для обеспечения селективной защиты) и быстродействующие (tОТКЛ