Контакторы и пускатели. Увеличение срока службы

Контакторы и пускатели являются одними из наиболее широко используемых электрических аппаратов управления. Так общий объем выпуска этих аппаратов с номинальными токами от 10 до 160 А на предприятиях бывшего СССР составил в 1991 году около 18 млн. шт., а в 2001 г – чуть менее 2,5 млн. шт. Учитывая большой срок службы контакторов и пускателей можно с уверенностью говорить, что в России в эксплуатации их находится несколько десятков миллионов штук.

Основная функция контакторов и пускателей заключается в коммутации электрических цепей, осуществляемой контактно-дугогасительной системой этих аппаратов. Ресурс работы ЭА определяется его механической и коммутационной износостойкостью. Механическая износостойкость ЭА определяется степенью износа движущихся частей и узлов, подвергающихся действиям удара при коммутации, и характеризуется количеством циклов включения-отключения (ВО) без тока, выполненных аппаратом без замены его частей.

Коммутационная износостойкость контакторов и пускателей определяется износом контактов под действием электрической дуги при коммутации цепи с током. Коммутационная износостойкость характеризуется количеством циклов ВО, осуществляемых до такой степени износа контактов, когда еще обеспечиваются необходимые условия контактирования, т.е. остается определенное количество контактного материала и обеспечивается заданный провал. Коммутационная износостойкость зависит от режима работы аппарата. Если аппарат работает при токах меньших номинального, то его коммутационная износостойкость увеличивается, приближаясь к механической износостойкости (рисунок 1). Для контакторов и пускателей определены следующие режимы работы (категории и области применения):

  • АС-1 – электропечи сопротивления, неиндуктивная или малоиндуктивная нагрузка;
  • АС-3 – прямой пуск электродвигателей с коротко-замкнутым ротором, отключение вращающихся двигателей;
  • АС-4 –пуск электродвигателей с коротко-замкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противовключением.
Контакторы и пускатели. Увеличение срока службы 1
Рисунок 1. Зависимость коммутационной износостойкости пускателей серии ПМА (1 – ПМА-3000, 2 – ПМА-4000, 3 – ПМА-5000, 4 – ПМА-6000) от величины нагрузки

Хотя, конечно же, нельзя считать, что контактор или пускатель будет работать только в одном определенном режиме работы, но такой искусственный подход позволяет оценивать и сравнивать между собой различные аппараты.
В таблице 2 приведены данные по коммутационной и механической износостойкости наиболее широко применяемых пускателей. Из нее видно, что механическая износостойкость контакторов и пускателей от 5 до 20 раз больше коммутационной для категории применения АС-3. Для категории применения АС-4 это отношение еще больше и может достигать 100.

контактор
Таблица 2. Износостойкость основных серий магнитных контакторов и пускателей

Т.к. механическая износостойкость ЭА определяется степенью износа движущихся частей и узлов, а коммутационная износом контактного материала, то во сколько раз механическая износостойкость аппарата больше коммутационной, столько же раз технически возможно выполнить замену его износившихся контактных узлов.

Стоимость комплекта контактных узлов контакторов и пускателей на токи до 63 А составляет порядка 50-60% от стоимости пускателя в целом. Для аппаратов больших величин (на большие токи) их доля в общей стоимости аппарата еще меньше – 20-25%. Следовательно, замена контактных узлов выгодна экономически.

В аппаратостроении используются различные контактные материалы: медь, серебро, алюминий, вольфрам, металлокерамические на основе серебра и другие, отличающиеся удельной электропроводностью, удельным износом, стойкостью к свариванию и рядом других параметров, определяющих области их применения. В таблице 3 приведены некоторые данные по применяемым контактным материалам для различных аппаратов.

Контакторы и пускатели. Увеличение срока службы 2
Таблица 3

Из таблицы 3 видно, что в реле и для контактов вспомогательной цепи контакторов и пускателей применяются контакты с относительно большим содержанием серебра. Это обусловлено необходимостью обеспечения надежного контакта при коммутации низких уровней токов (до 10 мА) и напряжений (до 5 В). В контакторах, предназначенных для тяжелых режимов работы и частой коммутации достаточно применения контактов на основе меди и ее сплавов. Однако это недопустимо для пускателей, которые могут длительное время, до нескольких месяцев, находиться во включенном состоянии, например, пускатели, управляющие двигателями насосов контура охлаждения атомных электростанций. Поэтому в пускателях применяются только металлокерамические контакты на основе серебра.


Анализ продукции некоторых производителей контактных узлов показал, что очень часто ими:

  • применяются контакты не соответствующих размеров;
  • применяется не соответствующий контактный материал, а зачастую вместо серебросодержащих контакт-деталей детали из меди;
  • нарушены требования по механической и термической обработке деталей;
  • нарушены требования по гальваническим покрытиям и технологии нанесения гальванопокрытий;
  • не обеспечиваются требования по прочности паяных или сварных соединений.

Изделия таких производителей имеют на порядок меньший ресурс по коммутационной износостойкости. Более того, вышеперечисленные факторы могут привести к аварийной ситуации: свариванию контактов в процессе коммутации, отрыву контакт-деталей, перегреву и преждевременному износу контактов и, как следствие к выходу из строя как аппарата, так и устройства в котором он установлен. Поэтому потребителям контактных узлов следует рекомендовать осмотрительность в выборе поставщиков.

На основе всего вышесказанного можно сделать следующие выводы:
1.Замена контактных узлов контакторов и пускателей технически обоснованна и экономически выгодна;
2.Замена контактных узлов позволяет увеличить срок службы контакторов и пускателей.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.ГОСТ 2491-82. Пускатели электромагнитные низковольтные. Общие технические условия.
2.ГОСТ 12434-83. Аппараты коммутационные низковольтные. Общие технические условия.

Авторы статьи:
Леонтьев А. Н.
заместитель заведующего отделом сильноточной контактной аппаратуры управления.В 1986 году окончил ЧГУ им.Ульянова по специальности «Электрические аппараты».Во ВНИИРе работает с 1986 года. C 2002 года работает в должности заместителя заведующего отделом. С 2001г. обучается в аспирантуре МЭИ (заочно).
Швейгерт Е. В.
заведующий группой общих и износных испытаний отдела сильноточной контактной аппаратуры управления. В 1996 году окончил Московский Государственный Технический университет г.Москва по специальности «Робототехнические системы и комплексы» Во ВНИИРе работает с 1997 года. C 2003 года работает в должности заведующего группой.С 2001г. обучается в аспирантуре МЭИ (заочно).

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Оцените статью*

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять