Вакуумные контакторы - надежные устройства для коммутации высоких напряжений. Они широко применяются в промышленности, энергетике, на транспорте. Правильный выбор вакуумного контактора - залог бесперебойной работы оборудования. Давайте разберемся, какие бывают вакуумные контакторы и как правильно их выбрать.
Назначение и принцип работы вакуумных контакторов
Вакуумные контакторы были изобретены в 1930-х годах. Их принцип работы основан на размещении контактов в вакуумированной камере. Благодаря вакууму при размыкании контактов не возникает электрической дуги, которая приводит к быстрому износу обычных контакторов. Это позволяет вакуумным контакторам выдерживать миллионы циклов включения/отключения.
Вакуумный контактор можно включать и отключать десятки раз в минуту в течение десятилетий без заметного износа контактов.
Вакуумные контакторы используются везде, где нужно часто коммутировать мощные электрические цепи:
- В промышленности для управления электродвигателями
- В нефтегазовой отрасли на буровых установках
- В горнодобывающей промышленности, например в угольных шахтах
- На транспорте - в тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог
- В электроэнергетике на подстанциях и в распределительных устройствах
По сравнению с традиционными электромагнитными контакторами вакуумные контакторы обладают рядом преимуществ:
- Более долгий срок службы за счет отсутствия износа контактов
- Компактные размеры и меньший вес
- Возможность работы в агрессивных средах и при сильной вибрации
- Повышенная надежность и безопасность
- Способность коммутировать большие токи и напряжения
Основными производителями вакуумных контакторов являются компании Сименс, АВВ, Eaton, Шнейдер Электрик, а также российские предприятия Тексэнерго и Уралэлектротяжмаш.
Конструкция вакуумных контакторов
Конструктивно вакуумный контактор состоит из следующих основных узлов:
- Вакуумная камера с подвижным и неподвижным контактами
- Привод с электромагнитом для перемещения подвижного контакта
- Катушка управления электромагнитом
- Вспомогательные контакты и блокировки
- Корпус с системой охлаждения
Материал контактов имеет большое значение. Чаще всего используются контакты из меди или ее сплавов, которые хорошо проводят ток. На рабочие поверхности контактов может наноситься серебро или другие металлы, устойчивые к эрозии.
Для вакуумной камеры важны механическая прочность, термостойкость и герметичность. Обычно камера изготавливается из нержавеющей стали, керамики, стекла.
Существуют вакуумные контакторы как с электромагнитным, так и с пружинным приводом. Электромагнитный привод позволяет управлять контактором дистанционно, а пружинный привод используется в автоматических выключателях.
Для охлаждения вакуумных контакторов большой мощности применяется жидкостное или воздушное охлаждение. Контакторы небольшой мощности могут иметь естественное воздушное охлаждение.
Рассмотрим также вспомогательные цепи вакуумных контакторов.
- Цепи управления - для подачи напряжения на катушку электромагнита
- Цепи сигнализации - датчики положения контактов
- Цепи блокировки - предотвращают ошибочные действия оператора
- Защитные цепи - реле максимального тока, контроля напряжения и др.
Корпус контактора может быть открытого или закрытого исполнения. Закрытый корпус обеспечивает защиту от внешних воздействий.
Параметры и характеристики вакуумных контакторов
Основными параметрами вакуумных контакторов являются:
- Номинальное напряжение
- Номинальный ток
- Номинальная мощность
- Частота коммутаций
- Механическая и электрическая износостойкость
- Категория применения
- Климатическое исполнение
- Степень защиты корпуса
- Габаритные размеры и вес
Номинальное напряжение вакуумных контакторов обычно составляет от 3 до 35 кВ. Можно встретить модели для напряжений вплоть до 110 кВ.
Номинальные токи вакуумных контакторов - от десятков до тысяч ампер. Например, контактор КВТ-1000 рассчитан на 1000 А.
Частота коммутаций показывает, сколько циклов включения/отключения в час выдерживает контактор. У хороших моделей этот показатель может достигать 1200 циклов в час.
Механическая износостойкость характеризует ресурс привода контактора и обычно составляет миллионы циклов. Электрическая износостойкость показывает ресурс контактов.
Категория применения определяет допустимые условия эксплуатации - температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря и т.д.
Климатическое исполнение разделяет контакторы на предназначенные для умеренного, холодного или тропического климата.
Степень защиты IP характеризует пылевлагозащиту корпуса. Например, IP54 означает защищенность от пыли и брызг воды.
Габариты и вес вакуумных контакторов зависят от их мощности. Например, контактор КВТ-1000 имеет габариты 620х620х790 мм и вес 250 кг.
Маркировка вакуумных контакторов
Маркировка позволяет определить основные параметры и характеристики вакуумного контактора. Рассмотрим структуру обозначений на примере маркировки КВТ-400-10У3:
- КВТ - серия вакуумных трехполюсных контакторов
- 400 - номинальный ток 400 А
- 10 - номинальное напряжение 10 кВ
- У3 - климатическое исполнение и категория размещения
Также в маркировке могут присутствовать дополнительные буквенно-цифровые обозначения конструктивных особенностей данной модели.
Установка и подключение вакуумных контакторов
При монтаже вакуумных контакторов необходимо соблюдать следующие правила:
- Устанавливать контактор вертикально в шкафу управления или КТП
- Обеспечить свободное пространство вокруг контактора для охлаждения и обслуживания
- Надежно закрепить контактор на монтажной панели
- Подвести кабели и шины к клеммным зажимам
- Выполнить защитное заземление
Подключение вакуумного контактора производится в соответствии со схемой производителя. Обычно сначала подключают силовые цепи, затем цепи управления и сигнализации.
Эксплуатация вакуумных контакторов
Для обеспечения длительной безаварийной работы вакуумных контакторов необходимо:
- Не превышать номинальные ток и напряжение
- Следить за температурным режимом контактора и шкафа
- Периодически проверять работу вспомогательных контактов и блокировок
- Своевременно очищать контактор от пыли
- Раз в год проводить измерение сопротивления изоляции
При возникновении неисправностей следует обращаться к квалифицированным специалистам. Самостоятельный ремонт вакуумных контакторов запрещен.
