Технология получения контактных соединений

Коммутационная аппаратура помогает обеспечивать удобство и безопасность эксплуатации практически всего электрооборудования, как в бытовой, так и в промышленной сети. Кнопки пуска и обычные клавишные модели выключателей позволяют обеспечивать подачу электроэнергии к нужному потребителю. Однако силовое электрооборудование существенно отличается от линейных потребителей, из-за скачка пускового тока и сам прибор, и коммутатор подвергаются существенному воздействию токовой нагрузки. Поэтому для электрических машин, крупных промышленных предприятий и специального оборудования применяется электромагнитный пускатель. Конструктивно электромагнитный пускатель представляет собой электромеханическое устройство, в котором при подаче напряжения на рабочий элемент возникает физическое перемещение контактной группы из одной позиции в другую. Вариант простейшего устройства электромагнитного пускателя приведен на рисунке ниже:

Как видите, данный образец состоит из:
подвижных контактов – предназначены для перемещения в пространстве, обеспечивая разрыв в магнитном пускателе;
неподвижных контактов – осуществляют токосъем для передачи электроэнергии от внешней сети к трехфазному двигателю;
контактных пружин – предназначены для возвратного сбрасывания блока контактов в исходное положение при отключении пускателя;
магнитопровода из электромагнитной стали – состоят из подвижного и неподвижного сердечника служит для передачи силовых линий магнитной индукции от катушки электромагнита до стали подвижных контактов.
соленоида — предназначена для формирования магнитного потока внутри витков за счет протекания электрического тока, как правило, имеет отдельные выводы для питания.

Как видите на рисунке, принцип действия условно можно разобрать на двух положениях. В изначальном состоянии электромагнитный пускатель обесточен, в трехфазной электрической цепи отсутствует ток по причине наличия разрыва. Но, как только на катушку будет подано напряжение, в ее цепи сразу начнет протекать электроток, мощный электромагнит создает достаточный поток для преодоления сердечником воздушного промежутка. В результате перемещения контакты замыкаются, и к электрическому двигателю подается напряжение, происходит запуск электрической машины.

Работа продолжается до тех пор, пока не будет нажат кнопка стоп, выключатель или оператор в любой другой способ не прекратит подачу питания на катушку электромагнитного пускателя. После этого силовые контакты сразу разомкнуться и питание потребителя будет прекращено. Также отключение может происходить в случае перегрузки или при возникновении аварийного режима в питаемом оборудовании от срабатывания тепловой или электромагнитной защиты.

В зависимости от конструктивных особенностей и выполняемых функций электромагнитные пускатели подразделяются на несколько категорий.
По типу питаемой нагрузки:
ПМЛ – применяется для трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором или печного отопления;
ПМА – используется для подключения асинхронных электрических машин;
КМИ – применяется для пуска трехфазной нагрузки, имеет схожие характеристики с первым вариантом, но существенно более широкий функционал;
ПМЕ – используется для реверсивного пуска электрических машин асинхронного типа.

По номиналу, при котором могут размыкаться и замыкаться силовые контакты электромагнитные пускатели подразделяются на четыре категории:
Первой – для нагрузки в пределах от 10 до 16А;
Второй – питаемые нагрузку до 25А;
Третей – для электрических машин с номиналом до 40А;
Четвертый – для включения и отключения трехфазных двигателей на 63А.

Таким же образом электромагнитные пускатели могут разделяться на категории 24В, 220В, 380В, 660В и т.д. Напряжение соответствует питающему номиналу, чтобы фактическое значение было не выше допустимого для конкретного коммутатора.

В зависимости от места размещения выделяют разную категорию защищенности пускателя от проникновения пыли и влаги, которая маркируется буквами IP и двумя цифрами. На практике, чем больше числовое значение, тем выше устойчивость к факторам.
Различают такие типы:
Открытого – для монтажа исключительно в шкафы, ящики и т.д.;
Защищенного – в помещениях с минимальным количеством пыли и низкой вероятностью проникновения влаги;
Пыле- влагозащищенного – могут монтироваться для размыкания и замыкания силовых цепей на улице.

По коммутационной износостойкости различают три категории:
А – самая высокая устойчивость контактов к изнашиванию при подключении магнитных устройств;
Б – средняя изнашиваемость;
В – низкий уровень износоустойчивости.

Автоматический выключатель — это контактное коммутационное устройство, способное к включению, проведению и отключению электрических токов при нормальных условиях электрической цепи, а также способное к включению, проведению в течение установленного времени и автоматическому отключению электрических токов при установленных анормальных условиях электрической цепи, например при коротком замыкании.
Автоматический выключатель замыкает и размыкает одну или несколько подключенных к нему электрических цепей с помощью своих главных контактов. Под замыканием понимают оперирование, в результате которого автоматический выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое; под размыканием – из замкнутого положения в разомкнутое. Замкнутое положение автоматического выключателя обеспечивает предопределенную непрерывность его главной цепи, разомкнутое положение – предопределенный зазор между разомкнутыми контактами главной цепи автоматического выключателя.
Рассмотрим более подробно устройство однополюсного автоматического выключателя:

Главная цепь объединяет все проводящие части автоматического выключателя, включенные в электрическую цепь, которую он предназначен замыкать и размыкать.
На рисунке обозначено:
1 – орган управления;
2 – выводы;
3 – главный контакт;
4 – дугогасительная камера;
5 – тепловой расцепитель перегрузки (разновидность расцепителя сверхтока);
6 – электромагнитный расцепитель короткого замыкания

Цепь управления автоматического выключателя предназначена для осуществления его замыкания и размыкания или выполнения обоих оперирований. Эта цепь включает в себя проводящие части автоматического выключателя, применяемые для его управления, за исключением тех частей, которые входят в состав главной цепи автоматического выключателя.

Вспомогательная цепь объединяет все проводящие части автоматического выключателя, предназначенные для включения в электрическую цепь, используемую, например, для дистанционной индикации его коммутационного положения. К этой цепи не относят проводящие части автоматического выключателя, которые входят в состав его главной цепи и цепи управления.
Для оснащения автоматического выключателя цепью управления и вспомогательной цепью к нему следует прикрепить одно или несколько дополнительных устройств, таких, например, как блок-контакт, независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения.

Блок-контакт представляет собой выключатель с одним или несколькими контактами управления и (или) вспомогательными контактами, который механически приводится в действие автоматическим выключателем. Для автоматических выключателей выпускают блок-контакт положения (БКП), предназначенный для указания коммутационного положения автоматического выключателя, и блок-контакт срабатывания (БКС), предназначенный для указания срабатывания автоматического выключателя.
При замыкании главных контактов автоматического выключателя замыкающие контакты БКП замыкаются, а размыкающие контакты – размыкаются. При размыкании автоматическим выключателем своих главных контактов из-за появления в его главной цепи сверхтока, под воздействием независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения, а также при ручном управлении автоматическим выключателем замыкающие контакты БКП размыкаются, а размыкающие контакты – замыкаются. Применение блок-контактов положения во вспомогательных цепях автоматических выключателей позволяет выполнить в электроустановке здания систему сигнализации и контроля их коммутационного положения. Кроме того, БКП могут быть использованы в цепях управления других коммутационных устройств, которые применяют в одной электроустановке здания.
При замыкании главных контактов автоматического выключателя замыкающие контакты БКС замыкаются, а размыкающие контакты БКС размыкаются. В исходное положение контакты БКС возвращаются в двух случаях: при размыкании автоматическим выключателем своих главных контактов из-за появления в его главной цепи сверхтока и при отключении автоматического выключателя с помощью независимого расцепителя или расцепителя минимального напряжения. При ручном отключении автоматического выключателя контакты БКС не меняют своего коммутационного положения. Блок-контакты срабатывания, как правило, используют во вспомогательных цепях для сигнализации об отключении автоматическим выключателем сверхтока, но их можно применять и в цепях управления других коммутационных устройств, установленных в электроустановке здания.

Независимый расцепитель и расцепитель минимального напряжения применяют для управления автоматическим выключателем.
Главная цепь автоматического выключателя состоит из одного, двух, трех или четырех полюсов. Под полюсом понимают часть автоматического выключателя, связанную исключительно с одним электрически независимым проводящим путем его главной цепи, оснащенную контактами, предназначенными замыкать и размыкать главную цепь, исключая те части, которые обеспечивают средства для монтажа и совместного оперирования всеми полюсами.
Наиболее широкое применение в электроустановках зданий получили однополюсные автоматические выключатели, предназначенные для использования в однофазных двухпроводных электрических цепях, и трехполюсные автоматические выключатели, которые используют в трехфазных трехпроводных и четырехпроводных электрических цепях. В однофазных двухпроводных и трехфазных четырехпроводных электрических цепях применят также соответственно двухполюсные и четырехполюсные автоматические выключатели.
Для выполнения функции по защите от сверхтока автоматический выключатель оснащают защищенными полюсами. Оставшийся полюс автоматического выключателя, если таковой имеется, может быть незащищенным полюсом или коммутирующим нейтральным полюсом.

Защищенный полюс оснащен расцепителем сверхтока. Незащищенный полюс не имеет расцепителя сверхтока, но во всем остальном он способен к той же самой работе, как защищенный полюс того же самого автоматического выключателя. Коммутирующий нейтральный полюс предназначен коммутировать электрическую цепь нейтрального проводника, но не предназначен иметь коммутационную способность при коротком замыкании.
В главной цепи каждого полюса автоматического выключателя имеются главные контакты. Главный контакт представляет собой контакт, включенный в главную цепь автоматического выключателя и предназначенный для проведения в замкнутом положении электрического тока, протекающего в его главной цепи.
При размыкании главной цепи автоматического выключателя, по которой протекает электрический ток (особенно – сверхток), возможно возникновение электрических дуг между разъединяемыми частями главных контактов. Поэтому автоматические выключатели оснащают дуговыми контактами, на которых предполагается возникновение электрической дуги.

Дуговой контакт обычно является главным контактом. Он имеет специальную конструкцию проводящих частей, которая обеспечивает перемещение электрической дуги в дугогасительную камеру, где она разбивается металлическими пластинами на несколько частей и интенсивно гасится.
В многополюсном автоматическом выключателе подвижные контакты всех полюсов (за исключением коммутирующего нейтрального полюса) должны замыкать и размыкать главную цепь практически одновременно как при автоматическом, так и при ручном оперировании. Контакты коммутирующего нейтрального полюса должны размыкаться позже, а замыкаться раньше контактов остальных полюсов автоматического выключателя.
В цепи управления автоматического выключателя имеются контакты управления, которые механически приводятся в действие этим же автоматическим выключателем. Вспомогательные контакты, если их используют, входят в состав вспомогательной цепи автоматического выключателя и механически приводятся в действие этим же автоматическим выключателем. Каждый автоматический выключатель оснащают одним или несколькими расцепителями, которые предназначены для инициирования:
автоматического размыкания главных контактов в случае появления сверхтока в главной цепи автоматического выключателя;
автоматического размыкания автоматического выключателя при снижении напряжения или изменении других характеристик подключенных к нему электрических цепей и электрооборудования;
дистанционного отключения автоматического выключателя.

Расцепитель представляет собой устройство, механически связанное с автоматическим выключателем или встроенное в него, которое освобождает удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя и инициирует его автоматическое размыкание. Для выполнения автоматическими выключателями функций по защите от сверхтока их оснащают расцепителями сверхтока. Автоматические выключатели могут быть оснащены независимыми расцепителями и расцепителями минимального напряжения.
Независимый расцепитель представляет собой расцепитель, возбуждаемый источником напряжения. Он предназначен для дистанционного управления автоматическим выключателем. Его используют в тех случаях, когда существует потребность в дистанционном отключении каких-то электрических цепей с помощью автоматических выключателей.
После подачи напряжения на цепь управления независимого расцепителя его электромагнитный механизм воздействует на удерживающее приспособление автоматического выключателя, инициируя размыкание контактов его главной цепи. Управляющий сигнал для независимого расцепителя может быть сформирован вручную, например, посредством кнопочного выключателя с замыкающим контактом. Сигнал управления также может быть сгенерирован каким-либо коммутационным или электронным устройством по факту выполнения каких-то предопределенных условий, например, таймером при наступлении установленного часа.
Включение автоматического выключателя после осуществления его дистанционного отключения с помощью независимого расцепителя производят вручную.

Расцепитель минимального напряжения представляет собой расцепитель, инициирующий размыкание автоматического выключателя с выдержкой времени или без нее, когда напряжение на выводах расцепителя снижается ниже предопределенного значения. Основным его назначением является побуждение автоматического выключателя к отключению электрооборудования при недопустимом для него снижении напряжения. Расцепитель минимального напряжения обычно вызывает отключение автоматического выключателя при снижении напряжения в своей цепи управления до 75% от его номинального значения (например, равного 230 В переменного тока) и менее, а также препятствует включению автоматического выключателя, если напряжение в этой цепи меньше 85% от номинального напряжения.
Каждый автоматический включатель имеет механизм свободного расцепления, который обеспечивает размыкание главных контактов в момент включения автоматического выключателя, если в его главной цепи начинает протекать ток перегрузки или ток короткого замыкания.
Этот механизм позволяет осуществлять отключение автоматическим выключателем сверхтока в тот момент, когда выполняют его ручное управление. Например, при ручном оперировании автоматическим выключателем на включение электрической цепи, в которой имеется короткое замыкание, по замыканию главных контактов через главную цепь автоматического выключателя начнет протекать ток короткого замыкания. Под его воздействием расцепитель сверхтока освободит удерживающее приспособление в механизме автоматического выключателя. Главные контакты автоматического выключателя станут автоматически размыкаться, несмотря на то, что в рассматриваемый промежуток времени еще продолжается ручное управление на их замыкание.
В каждом автоматическом выключателе предусмотрена индикация его коммутационного положения, которая позволяет определить, в каком положении (замкнутом или разомкнутом) находятся его главные контакты. С этой целью автоматический выключатель может быть оснащен индикатором положения. В противном случае коммутационное положение автоматического выключателя указывает орган управления, который должен иметь два четко различающихся состояния покоя, соответствующих замкнутому и разомкнутому положению его главных контактов.
При автоматическом срабатывании автоматического выключателя из-за появления сверхтока в его главной цепи орган управления автоматического выключателя может занимать отдельное, третье положение. Орган управления вертикально установленного автоматического выключателя обычно перемещается вверх-вниз. При его перемещении вверх главные контакты автоматического выключателя замыкаются, а при перемещении органа управления вниз они размыкаются. Замкнутое положение автоматического выключателя обозначают знаком I (вертикальной чертой), разомкнутое положение – знаком О (окружностью).
Для электрического присоединения автоматического выключателя к проводникам внешних электрических цепей используют выводы, которые могут быть выводами резьбового типа и выводами безрезьбового типа. Обычно автоматические выключатели оснащают резьбовыми выводами: столбчатыми, винтовыми, штифтовыми, пластинчатыми, реже – выводами для наконечников. Наиболее распространенным видом выводов у современных автоматических выключателей является столбчатый вывод, в отверстие или полость которого вставляют проводник и зажимают его одним или несколькими винтами. Некоторые фирмы начинают производить автоматические выключатели, оснащенные выводами безрезьбового типа.