Меню

Номинальный ток в цепи электромагнитов

В пособии приведены основные методики расчета и выбора электрооборудования для различных станков

При выборе управляющих и тормозных электромагнитов необходимо прежде всего учитывать усилие Н, которое способен создать электромагнит. Это усилие должно быть известно по технологическим данным станка. Кроме этого необходимо учесть следующие факторы:

Каждый выпускаемый промышленностью электромагнитный механизм предназначен для определенной работы. Назначение электромагнита по паспорту должно совпадать с его функцией в схеме станка.

Постоянный или переменный. Большинство электромагнитов питаются постоянным током.

Рабочее напряжение электромагнита

Должно соответствовать напряжению цепей в которых установлен электромагнит.

Степень защиты, IP

Так как электромагнитный механизм, в большинстве случаев, устанавливается непосредственно на станке и работает в тяжелых условиях (попадание эмульсии, смазки) то степень защиты должна быть не менее IP44.

Класс износостойкости (количество срабатываний)

Этот параметр необходимо учитывать при большом числе включений и выключений электромагнита в процессе работы для определения его срока службы.

Выберем электромагнит YA1. Электромагнит в схеме станка предназначен для дистанционного управления исполнительными механизмами (в нашем случае электромагнит перемещает клапан гидравлической системы станка для осуществления быстрых перемещений стола) с номинальным усилием 29 Н. Так как напряжение цепей управления станка – 110 В переменного тока, то выберем электромагнит переменного тока на это напряжение. Всем условиям удовлетворяет электромагнит серии ЭМ33 переменного тока, однофазный (с номинальным усилием 29 Н), с продолжительностью включения ПВ = 15%, тянущий (по способу воздействия на исполнительный механизм), со степенью защиты IP20. Составим полное обозначение нужного нам электромагнита по каталогу: ЭМ33-5116-20У3.

После определения серии электромагнита по каталогу найдём номинальный ток, потребляемый электромагнитом во включенном состоянии (этот ток будет необходим для дальнейшего выбора аппаратов управления).

Для электромагнита серии ЭМ33-5116-20У3 с номинальным тяговым усилием 29 Н и напряжением питания 110 В согласно [4] номинальный ток равен 1,1 А, пусковой ток – 10,6 А. Номинальная активная мощность электромагнита – 30 Вт, пусковая мощность – 1190 ВА.

Аналогичным образом выбираются все остальные электромагниты и электромагнитные муфты. Если количество этих аппаратов более 2-х, то их параметры и характеристики сводятся в таблицу.

Выбор сигнальных ламп и ламп местного освещения

Выбор элементов сигнализации и местного освещения выполняется по условиям:

— величины рабочего напряжения (должно соответствовать напряжению цепей в которых установлена лампа);

— выполняемых функций (размер, цвет лампы, излучаемый световой поток);

— экономичности (минимальное потребление электрической энергии).

Выбор аппаратов ручного управления

К аппаратам управления относятся кнопки управления, выключатели, переключатели, конечные и путевые выключатели.

Выбор этих аппаратов производится:

1) по номинальному напряжению сети

где U ном – номинальное напряжение аппарата, В;

U ном.с .- номинальное напряжение сети, В;

2) по длительному расчетному току цепи

I ном I длит ; I откл I длит ,

где I ном – номинальный ток аппарата, А;

I откл – наибольший отключаемый аппаратом ток, А;

I длит – длительный расчетный ток цепи, А.

Длительный расчетный ток цепи:

I длит = S/ U ном.с , А,

где S — наибольшую суммарную мощность, потребляемую аппаратами при одновременной работе, ВА.

где S pi – мощность потребляемая каждым отдельным аппаратом во включенном состоянии (берется из каталога и паспортных данных аппарата). Необходимо учитывать, что суммируются мощности только тех аппаратов, которые работают одновременно. В данном случае необходимо придерживаться следующей последовательности:

— сначала необходимо учитывать только мощность потребляемую только теми аппаратами которые находятся в цепи, которую включает и отключает аппарат управления. В этом случае I длит будет для каждой цепи свой. По этому току выбираются отдельные аппараты управления (кнопки, переключатели, конечные выключатели и т. д.)

— изучив последовательность работы схемы станка, необходимо суммировать мощность всех аппаратов цепей управления (катушек магнитных пускателей, реле, лампочек, электромагнитов) в наиболее тяжелом режиме работы, т. Е. тогда когда включено наибольшее количество мощных аппаратов. После этого определяется расчетный ток I длит , который будет общим для всей цепи управления. По этому току производится расчет и выбор трансформатора и аппаратов защиты цепей управления.

Мощность потребляемую катушками магнитных пускателей и промежуточных реле можно принять с учетом определенных допущений согласно таблице 8.

Мощность, потребляемая катушками магнитных пускателей и реле

Источник

Контакторы постоянного и переменного тока

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Контактор представляет собой электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется чаще всего под воздействием электромагнитного привода. Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока. Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного, так и постоянного тока. В настоящее время частота коммутаций в схемах электропривода достигает 3600 в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и отключении происходит износ контактов. Поэтому принимаются меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и к устранению вибраций контактов. Общие технические требования к контакторам и условия их работы регламентированы ГОСТ 11206—77. Ниже описываются категории применения современных контакторов и приводятся параметры коммутируемых ими цепей в зависимости от характера нагрузки. а) Контакторы переменного тока АС-1 — активная или малоиндуктивная нагрузка. АС-2 — пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением. АС-3 — пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке. АС-4 — пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением. б) Контакторы постоянного тока ДС-1 — активная или малоиндуктивная нагрузка. ДС-2 — пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения. ДС-3 — пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора. ДС-4 — пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения. ДС-5 — пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком. * Для контакторов существует еще режим редких коммутаций, характеризуемый более тяжелыми условиями, чем при нормальных коммутациях [ток включения достигает Ю/ном]. Такие режимы возникают довольно редко (например при КЗ). Основными техническими данными контакторов являются номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение коммутируемой цепи, механическая и коммутационная износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения и отключения. Способность контактора, как и любого коммутационного аппарата, обеспечить работу при большом числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость. Механическая износостойкость определяется числом циклов включение-отключение контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. Механическая износостойкость современных контакторов составляет (Ю-г-20) • 106 операций. Коммутационная износостойкость определяется таким числом включений и отключений цепи с током, после которого требуется замена контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость порядка (2-^3)-!06 операций (некоторые выпускаемые в настоящее время контакторы имеют коммутационную износостойкость 106 операций и менее). Собственное время включения состоит из времени нарастания потока в электромагните контактора до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть этого времени тратится на нарастание магнитного потока. Для контакторов постоянного тока с номинальным током 100 А собственное время включения составляет 0,14 с, для контакторов с током 630 А оно увеличивается до 0,37 с. Собственное время отключения-—время с момента обесточивания электромагнита контактора до момента размыкания его контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до потока отпускания. Временем с начала движения якоря до момента размыкания контактов можно пренебречь. В контакторах постоянного тока с номинальным током 100 А собственное время отключения составляет 0,07, в контакторах с номинальным током 630 А —0,23 с. Номинальный ток контактора /ном представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутаций, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого (прерывисто-продолжительный режим работы). Номинальный рабочий ток контактора Люм.р — это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения. Так, например, номинальный рабочий ток /110м,р контактора для коммутации асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором выбирается из условий включения шестикратного пускового тока двигателя. Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор. Коммутационная износостойкость главных контактов для категорий ДС-2, ДС-4 и АС-3 в режиме нормальных коммутаций должна быть не менее 0,1, а для категорий ДС-3 и АС-4 не менее 0,02 механической износостойкости. Вспомогательные контакты должны коммутировать цепи электромагнитов переменного тока, у которых пусковой ток может во много раз превышать установившийся. Характеристика категорий применения для этих контактов приведена в табл. 8.3. Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему, дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов. При подаче напряжения на обмотку электромагнита контактора его якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем электромагнита, замыкает или размыкает главную цепь. Дугогасительное устройство обеспечивает быстрое гашение дуги, благодаря чему достигается малый износ контактов. Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройствами.

Читайте также:  Глухариного тока это существительное

КОНТАКТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
а) Контактная система. С целью уменьшения износа для контакторов применяются преимущественно линейные перекатывающиеся контакты. Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного контактного нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта и стойкость к вибрациям всего контактора в целом. На рис. 8.1 показана конструкция контактора серии КПВ-600. Неподвижный контакт /• жестко прикреплен к скобе 2, к которой присоединен один конец дугогасительной катушки 3. Второй конец дугогасительной катушки с выводом 4 закреплен в пластмассовом основании 5. Последнее крепится к прочной стальной скобе 6. Подвижный контакт 7 выполнен в виде толстой пластины, нижний конец которой может поворачиваться относительно точки опоры 8. Благодаря этому контакт 7 может перекатываться и скользить по поверхности неподвижного контакта /. Вывод 9 соединяется с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. Контактное нажатие создается пружиной 12.

Рис. 8.1. Контактор постоянного тока серии КПВ-600.
При износе контакт / заменяется новым, а пластина подвижного контакта переворачивается на 180° и используется ее неповрежденная сторона. Для уменьшения оплавления контактов дугой при токах более 50 А контактор имеет дугогасительные контакты — рога 2, 11. Под действием магнитного поля опорные точки дуги 14 быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом /, и на защитный рог подвижного контакта 11. Возврат якоря в начальное положение (после отключения электромагнита) производится пружиной 13. В контакторах КПВ-600, как и во многих других, вывод подвижного контакта электрически соединен с корпусом. Как при включенном, так и при отключенном состоянии контактора его конструктивные детали могут находиться под напряжением, и соприкосновение с ними опасно для жизни. Контакторы серии КПВ имеют два исполнения контактной системы: с замыкающим и размыкающим главными контактами. В первом исполнении замыкание главных контактов производится при подаче напряжения на обмотку электромагнита, а размыкание — под действием возвратной пружины. Во втором исполнении контакты замыкаются под действием пружины, а размыкание контактов происходит при подаче напряжения на обмотку электромагнита. В обесточенном состоянии обмотки контакты замкнуты. При номинальном токе контактор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении этого времени его необходимо несколько раз отключить и включить для зачистки контактов от оксида меди. После этого аппарат снова пригоден для работы. Номинальный ток контакторов, расположенных в шкафах, понижается примерно на 10 % из-за ухудшения охлаждения. В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения во включенном состоянии превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20%. В таком режиме из-за окисления меди контактов растет их переходное сопротивление, что может привести к повышению температуры выше допустимой. В контакторах с небольшим числом включений или предназначенных для длительного нахождения во включенном состоянии, на рабочую поверхность контактов напаивается серебряная пластина. Это позволяет сохранить допустимый ток контактора, равный номинальному, и в режиме продолжительного включения. Если контактор наряду с режимом продолжительного включения используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных .накладок нецелесообразно из-за малой механической прочности серебра. Необходимо отметить, что если при отключении в повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (отключается нагрузка с большой постоянной времени Т =

Читайте также:  Индуктивность в цепи переменного тока влияние

L/R), то температура контактов может резко увеличиться за счет их нагрева дугой. В этом случае нагрев контактов в продолжительном режиме работы может быть меньше, чем в повторно-кратковременном режиме. Как правило, контактная система имеет один полюс.


Рис. 8.3. Характеристика противодействующих усилий контактора КПВ-600 .
Рис. 8.2. Схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 для реверса асинхронного двигателя.
Для реверса асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяются контакторы типа КТПВ-600 со сдвоенными полюсами. В этих контакторах подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. На рис. 8.2 показана схема включения главных контактов контактора КТПВ-600 (обведены штриховой линией) для реверса асинхронного двигателя. Для пуска, останова и реверса двигателя используются три контактора такого же типа. При неполадках и отказе одного контактора подается напряжение только на одну фазу двигателя, что не приводит к его включению. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора привел бы к возникновению тяжелого режима двухфазного питания двигателя. Контакторы с двухполюсной контактной системой очень удобны для закорачивания сопротивлений в цепи ротора асинхронного двигателя. В контакторах типа КМВ-521, предназначенных для включения и отключения мощных электромагнитов постоянного тока масляных выключателей, также применяется двухполюсная контактная система. Такая система, включенная в оба провода сети постоянного тока, обеспечивает надежное отключение индуктивной нагрузки, так как в отключаемую цепь вводятся два дуговых промежутка. б) Дугогасительное устройство. В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с электромагнитным дутьем с катушкой тока 3 и полюсами 15 (см. рис. 8.1). Следует отметить, что при отключении малых постоянных токов (5—10 А) и большой индуктивности нагрузки наблюдается длительное горение дуги. По опытным данным ток, надежно отключаемый контактором, составляет 20—25 % номинального тока. Современные контакторы серии МК обеспечивают отключение тока до 1 А при постоянной времени цепи до 100 мс. в) Электромагнит. В контакторах постоянного тока (рис. 8.1) распространены электромагниты клапанного типа 20. С целью повышения механической износостойкости применяется вращение якоря 17 на призме 19. Компоновка электромагнита и контактной системы, показанная на рис. 8.1, применение специальной пружины 16, прижимающей якорь к призме, позволяют обеспечить износостойкость узла вращения у контакторов КПВ-600 до 20-10° при допустимом числе включений 1200 в час. По мере износа зазор между скобой якоря 18 и призмой 19 автоматически выбирается под воздействием пружины 16. Подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения. В контакторе серии КПВ-600 якорь электромагнита уравновешивается деталями, несущими подвижный контакт и воспринимающими воздействие возвратной пружины. Катушка электромагнита наматывается на тонкостенную изолированную стальную гильзу, которая обеспечивает достаточную жесткость и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритов контактора. При включении электромагнита преодолеваются усилия возвратной и контактной пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики этих пружин при минимально допустимом напряжении на катушке (0,85 % UR0VL) и нагретом се состоянии. Включение должно происходить при все время нарастающей скорости движения якоря. Скорость якоря не должна снижаться и в момент замыкания главных контактов. Характеристика противодействующих усилий, приведенных к якорю электромагнита, для контактора КПВ-600 приведена на рис. 8.3, где

Источник

Номинальный ток.

Максимально возможный тепловой нагрев электрических проводников (включая их изоляцию), которые под нагрузкой должны надежно работать на протяжении неограниченно долгого времени, взят за основу выбора величины номинального тока.

Поддерживается тепловой баланс при номинальном токе:

— от температурного воздействия электрических зарядов нагревом проводников;

— охлаждением за счет отвода в окружающую среду части тепла.

Номинальный ток.

При этом влияние на прочностные и механические характеристики металла, не должно оказывать тепло Q1, а на измерение диэлектрических и химических свойств слоя изоляции — Q2.

Через какой-то промежуток времени, даже если номинальный ток немного превысит норму, для охлаждения изоляции и токовода потребуется снимать напряжение с электрооборудования. В противном же случае произойдет нарушение электротехнических свойств и возникнет деформация металла или пробой диэлектрического слоя.

Под работу при определенном значении номинального тока проектируется, рассчитывается и изготавливается любой вид электрического оборудования.

Не только в заводской технической документации указывается его величина, но также на корпусе либо шильдиках электрооборудования.

Номинальный ток.

Величины номинального тока 2,5 и 10 ампер четко видны на показанной картинке, которые при изготовлении электрической вилки выполнены методом штамповки.

Целый ряд значений номинальных токов введен в действие ГОСТом 6827-76 с целью стандартизации оборудования, при этих значениях осуществлять работу должны практически все электроустановки.

Номинальный ток.

Выбор защитного устройства по номинальному току.

Поскольку возможность длительной работы электрооборудования без любого рода повреждений определяет номинальный ток, то по нему настраиваются на срабатывание по его превышению все защитные устройства.

Читайте также:  Расчет тока в линии конденсаторной установки

Очень часто на практике можно встретить ситуации, когда в схеме питания возникает перегрузка на непродолжительное время по различным причинам.

Температура слоя изоляции и металла проводника при этом не успевает достигнуть того предела, когда произойдет нарушение их электротехнических свойств.

Номинальный ток.

Выделена зона перегруза по этим причинам в отдельную область, которая не только величиной ограничивается, но также продолжительностью действия. Когда будут достигнуты критические температурные значения металла проводника и слоя изоляции, для охлаждения электроустановки с нее должно сниматься напряжение.

Защиты от перегруза, которые работают по термическому принципу выполняют эти функции:

Эти устройства воспринимают тепловую нагрузку и с определенной выдержкой времени настраиваются на ее отключение. Чуть выше тока перегрузки лежит уставка защит, выполняющих «мгновенную» отсечку нагрузки. На самом деле понятие «мгновенная» определяет действие за минимально возможный промежуток времени, за время чуть меньшее чем 0,02 секунды, выполняется отсечка защит для самых быстрых современных токовых защит.

Чаще всего в обычном режиме питания рабочий ток меньше номинального по своей величине.

В приведенном примере случай разобран для схем переменного тока. Для работы защит нет принципиального отличия соотношений между номинальным, рабочим током и выбором уставок в цепях постоянного напряжения.

Настройка автоматического выключателя для работы по номинальному току.

Наибольшее распространение в защитах бытовых электросетей и промышленных устройств получили автоматические выключатели, совмещающие в своей конструкции:

— работающие с выдержкой времени тепловые расцепители;

— отключающую очень быстро аварийный режим токовую отсечку.

Изготавливаются при этом автоматические выключатели на номинальный ток и напряжение, для работы в конкретных условиях определенной схемы по их величине выбираются защитные устройства.

Чтобы это выполнить определяются стандартами для разных конструкций автоматов 4 типа времятоковых характеристик. Обозначаются они латинскими буквами А, В, С, D и для гарантированного отключения аварий созданы с кратностью тока номинального режима от 1,3 до 14.

По времятоковой характеристике автоматический выключатель подбирается под определенный тип нагрузки, с учетом температуры окружающей его среды, например:

— цепи, имеющие большую перегрузочную способность;

— схемы с умеренными пусковыми токами и смешанными нагрузками.

Номинальный ток.

Из трех зон может состоять время токовая характеристика, показывается на рисунке, или же из двух зон (без средней).

На корпусе автомата можно увидеть обозначение номинального тока. На рисунке показывается выключатель, обозначена на котором величина 100 ампер. Означает это, что произойдет его срабатывание (отключение) не от номинального тока (100 А), а от его превышения.

Если предположить, что отсечка автомата настроена на кратность 3,5, то номинальный ток величиной 100х3,5=350 ампер и больше будет без выдержки времени ею остановлен.

Когда же на кратность 1,25 настроен тепловой расцепитель, то отключение произойдет через какое-то время (например, один час) при достижении значения 100х1,25=125 ампер, а схема будет этот период работать с перегрузом.

Необходимо учитывать, что другие факторы, связанные с поддержанием температурного режима защиты, также влияют на время отключения автомата (условия окружающей среды; от посторонних источников возможности нагрева или охлаждения; степень заполнения аппаратурой распределительного щитка).

Источник



Номинальный ток электрической цепи: что это такое, особенности

Номинальный ток электрической цепи — это наибольший электрический ток, который электрическая цепь способна проводить в продолжительном режиме [1].

Харечко Ю.В. проведя большой анализ нормативной документации заключил следующее [1]:

« В МЭС, стандартах и других документах МЭК нет определения термина «номинальный ток электрической цепи». Однако стандарт МЭК 60050‑826 определил, а стандарт МЭК 60364‑1 разъяснил близкий по смыслу термин «расчетный ток (электрической цепи)» («design current (of an electric circuit)»). Аналогичные определения и пояснения к этому термину приведены в ГОСТ Р МЭК 60050-826-2009, подготовленном на основе стандарта МЭК 60050‑826, и в ГОСТ 30331.1, разработанном на основе стандарта МЭК 60364‑1. »

Ю.В. Харечко сделал вывод, что в нормативной документации правильнее использовать термин номинальный ток электрической цепи, а не расчетный ток электрической цепи [2]:

« В национальной нормативной документации термин «расчетный ток электрической цепи» целесообразно заменить термином «номинальный ток электрической цепи». Это, во-первых, обеспечит хорошее согласование с термином «номинальный ток», который является характеристикой каждого элемента электрической цепи. Во-вторых, позволит лучше понять суть термина «сверхток», когда его применяют по отношению к электрической цепи, обычно состоящей из нескольких единиц электрооборудования, каждая из которых имеет собственный номинальный ток. »

Особенности.

Номинальный ток электрической цепи так же, как допустимый длительный ток проводника, представляет собой наибольший электрический ток, который электрическая цепь способна проводить в продолжительном режиме.

Электрическая цепь электроустановки здания состоит из нескольких элементов, каждый из которых имеет собственный номинальный ток. Поэтому номинальный ток электрической цепи является производным от номинальных токов ее элементов. Логично предположить, что его величина не может превышать наименьший номинальный ток какого-то ее элемента или наименьшую сумму номинальных токов элементов электрической цепи, соединенных параллельно.

Например, конечная электрическая цепь штепсельных розеток (не считая подключенного к ним электрооборудования) состоит из медных проводников сечением 2,5 мм 2 , имеющих изоляцию из поливинилхлорида, и штепсельных розеток. Согласно данным таблицы B.52.2 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 [2], допустимый длительный ток указанных проводников в зависимости от способа выполнения электропроводки может быть равен от 18,5 до 27 А.

Согласно данным таблицы 1 ГОСТ 30988.1-2020 [3], номинальный ток штепсельных розеток обычно равен 16 А. Номинальный ток рассматриваемой электрической цепи следует принять равным наименьшему номинальному току – 16 А. Поэтому конечную электрическую цепь штепсельных розеток необходимо защитить от перегрузки автоматическим выключателем или плавким предохранителем, номинальный ток которого не превышает 16 А.

Источник