Kokie yra vakuuminių kontaktorių pagrindiniai našumo parametrai?

Kontaktorių charakteristikų dešifravimas aukštos apkrovos pramoniniams variklių valdymo sistemoms

A vakuumo jungiklis atlieka tam tikrą vaidmenį elektros energijos skirstyme – jis tvarko dažnus apkrovos jungimo veiksmus, kuriuos įprastas grandinės pertraukiklis atliktų per greitai susidėvėdamas mechaninę sistemą. Skirtingai nuo grandinės pertraukiklio, kuris yra sukurtas daugiausia trumpojo jungimo nutraukimui, kontaktorius yra suprojektuotas ilgaamžiškumui: milijonai elektrinių ciklų nominaliąja srove, dešimtys tūkstančių mechaninių ciklų bei galimybė jungti ir atjungti variklių paleidimo sroves tūkstančius kartų be kontaktų nusidėvėjimo.

Keturi parametrai, kurie apibrėžia vakuumo jungiklis taikymo srities charakteristikos apima vardinę veikimo srovę (Ie), vardinę veikimo įtampą (Ue), elektros išsilaikymą naudojimo kategorijoje ir mechaninį išsilaikymą. Visi šie parametrai tarpusavyje sąveikauja taip, kad nustatoma, ar kontaktorius patikimai tarnaus dešimtmetį arba sugenda pirmaisiais jo eksploatacijos metais.

Vardinė veikimo srovė ir naudojimo kategorijos

Kaip AC-3 ir AC-4 eksploatavimo režimai lemia kontaktorių matmenis

IEC 60947-4-1 standarte apibrėžiamos naudojimo kategorijos, kurios nurodo, kokioms apkrovoms kontaktorius turi būti pritaikytas. AC-3 kategorija apima variklių su trumpuoju jungimu paleidimą ir veikiant išjungimą – kontaktorius turi uždaryti srovę, kuri yra šešis kartus didesnė už vardinę variklio srovę, ir atjungti vardinę variklio srovę. AC-4 kategorija apima stabdymą priešinga kryptimi ir lėtą judėjimą, kai kontaktorius daug kartų turi uždaryti ir atjungti srovę, kuri yra šešis kartus didesnė už vardinę srovę.

A vakuumo jungiklis įvertintas 400 A AC-3 režimu gali valdyti 200 kW variklį 400 V įtampa. Tas pats jungiklis AC-4 režimu gali būti įvertintas tik 250 A, nes didesnė nutraukimo metu srovė greičiau dėvi kontaktus. Kai taikymo sąlygos apima dažną krypties keitimą arba „jogging“ (trumpalaikį paleidimą ir sustabdymą), reikia pasirinkti jungiklį pagal AC-4 režimą, kad išvengtumėte per mažo dydžio parinkimo. Vakuumo jungikliai, pvz., gamintojo „Hongxin Intelligent Technology“, aiškiai nurodo tiek AC-3, tiek AC-4 naudojimo reitingus, kad būtų galima tinkamai juos parinkti.

Elektros ilgaamžiškumas ir kontaktų tarnavimo trukmės kreivės

Kiekvienas jungiklis turi paskelbtą elektros ilgaamžiškumo kreivę, kurioje rodomas operacijų skaičius, kurį galima atlikti priklausomai nuo nutraukimo srovės. Nominaliąja eksploatacine srove (Ie) tipiškas pramoninis vakuumo jungiklis pasiekia 250 000–1 000 000 operacijų. Esant 25 % Ie – kas būdinga silpnai apkrautiems varikliams – ilgaamžiškumas gali siekti 3–5 milijonus operacijų.

Kontaktų ausis vyksta daugiausia per išjungimą, kai lankas perneša kontaktinės medžiagos iš vienos paviršiaus į kitą. Vakuumo pertraukikliai sumažina šį nusidėvėjimą, nes metalo garų lanko plazma didžiąja dalimi vėl susilieja atgal į kontaktų paviršius, o ne išsisklaido izoliuojančioje terpėje. Vis dėlto net vakuumo kontaktai turi ribotą storį, o ausies rodiklis – vizualus žymeklis arba elektrinio kontakto tarpo matavimas – yra vienintelis patikimas būdas įvertinti likusią tarnavimo trukmę.

Plieno gamyklos kontaktų keitimas Šiaurės Indijoje

Indijos Pindžabo valstijoje esančio armatūros ritinėjimo gamykloje kartotinai gedavo kontaktoriai, prijungti prie šiurkščiosios stovos variklio maitinimo grandinės. 315 kW variklis paleisdavo 40–50 kartų per pamainą – tai jau priskiriama AC-4 naudojimo kategorijai dėl dažno krypties keitimo tarp ritinėjimo eigų. Įprasti oro pertraukikliai tarnaudavo tik apie tris mėnesius, kol reikėdavo keisti kontaktų galiukus, todėl kiekvienas gedimas kainuodavo gamyklai maždaug 12 darbo valandų prastovos.

Malūno elektros komanda, konsultuodamasi su „Hongxin Intelligent Technology“ inžinieriais, pakeitė oro pertraukos kontaktorius 400 A vakuumo jungiklis vienetais, kurie yra pritaikyti AC-4 veiklos režimui ir turi 315 A nominaliąją srovę. Vakuumo išjungiklio konstrukcija visiškai pašalino atvirų lankų kontakto nusidėvėjimą. Po 18 mėnesių ir apytiksliai 35 000 veiksmų kontaktoriai, matuojant įmontuotu nusidėvėjimo matuokliu, parodė nepastebimą kontakto nusidėvėjimą. Gamybos veikimo laikas kasmet padidėjo maždaug 3 % – ne dėl kontaktorių kainos, o dėl pašalintos prastovos.

Perjungimo dažnis ir ritės valdymas

Kontaktoriaus ritės konstrukcija nulemia, kaip greitai jis gali cikluoti. Standartinės nuolatinės srovės (DC) ritės su ekonomizerio grandinėmis leidžia veikti iki 1200 operacijų per valandą vidutiniame naudojimo režime. Aukšto greičio nuolatinės srovės (DC) ritės su elektroniniu valdymu padidina šį rodiklį iki 3000 operacijų per valandą – tai tinkama kondensatorių bankų perjungimui galios koeficiento korekcijos sistemose, kur svarbiau tvarkyti įsijungimo srovę nei absoliutinis nutraukimo greitis.

Raitos perdegimas išlieka dažna lauko gedimo priežastis. A vakuumo jungiklis raita traukimo metu suvartoja didelę pradinę srovę – paprastai 3–5 kartus didesnę už uždarytos padėties laikymo srovę – ir jei armatūra dėl purvo ar mechaninio kliūčių nepilnai užsidaro, raita lieka aukštos srovės režime ir per keletą minučių perdega. Elektroniniai raitų valdymo įrenginiai, kurie nustato armatūros padėtį ir tik patvirtinus visišką užsidarymą perjungia į laikymo srovės režimą, visiškai neleidžia šiam gedimui pasireikšti.

Dažniausiai užduodami klausimai

Koks skirtumas tarp jungimo ir nutraukimo gebos?

Jungimo geba – tai didžiausia viršūninė srovė, kurios kontaktorius gali uždaryti be kontaktų suvirimo – paprastai 10 kartų didesnė už nominalią darbinę srovę AC-3 veikos režimu. Nutraukimo geba – tai didžiausia srovė, kurią kontaktorius gali nutraukti. Vakuumo kontaktoriai paprastai turi didesnę jungimo gebą lyginant su nutraukimo geba, nes trumpojo jungimo uždarant kontaktai turi atlaikyti elektromagnetinės atstumties jėgas, nešoktelėdami atvirai.

Kaip vakuumo kontaktorius palyginti su oru izoliuotu kontaktoriumi?

Vakuumo kontaktoriai uždaro kontaktus hermetiškame vakuumo pertraukiklyje, visiškai pašalindami atvirą lanką. Tai užtikrina ilgesnį elektros tarnavimo laiką (3–5 kartus ilgesnį nei atitinkamų oro pertraukimo konstrukcijų), nulinį išorinio lanko žybsnio pavojų, be garso veikimą ir nereikalauja lanko griovelių priežiūros. Kompromisas – didesnė pradinė kaina ir didesnis fizinis dydis esant tokiai pačiai srovės reitingui. „Hongxin Intelligent Technology“ tiekia tiek vakuumo, tiek oro pertraukimo kontaktorių sprendimus.

Ar vakuumo kontaktoriai gali jungti nuolatinės srovės (DC) apkrovas?

Vakuumo kontaktoriai yra sukurti daugiausia kintamosios srovės (AC) jungimui, nes kintamosios srovės stipris natūraliai kiekvieno ciklo metu du kartus pasiekia nulį, kas palengvina lanko užgesinimą. Nuolatinėje srovėje (DC) natūralių srovės nulių nėra, todėl reikalingi specialūs nuolatinės srovės kontaktoriai su magnetiniais lanko išpučiamaisiais ritiniais arba hibridiniai puslaidininkiniai jungikliai. Naudojant kintamosios srovės (AC) reitinguotą vakuumo kontaktorių nuolatinės srovės (DC) grandinėje gali būti nepavykęs pertraukimas.

Kokia priežiūra reikalinga vakuumo kontaktoriams?

Metinė vakuumo sandarumo patikra, kontaktų nusidėvėjimo matavimai, ritės varžos tikrinimai ir mechaninio jungties tepimas sudaro pagrindinį techninės priežiūros protokolą. Vakuumo kontaktoriai neturi būti valomi nuo lankų gaubtų, kontaktų galai keičiami tik pasibaigus jų nustatytam elektriniam tarnavimo laikui, o izoliacinė medžiaga nereikalauja papildymo – tai reiškiamai sumažina techninės priežiūros darbo sąnaudas lyginant su oru izoliuotais atitinkamaisiais prietaisais.

Kaip pasirinkti tarp grandinės pertraukiklio ir kontaktoriaus?

Naudokite kontaktorių, kai taikymo atvejis reikalauja dažno įjungimo/išjungimo – variklių paleidimo daugiau nei 10 kartų per dieną, kondensatorių bankų jungimo ar šildytuvų valdymo. Naudokite grandinės pertraukiklį, kai pagrindinė funkcija yra gedimų apsauga, o jungimo/išjungimo veiksmai vyksta retai. Variklio paleidiklio kombinacijose kontaktorius atlieka operacinį jungimo/išjungimo veiksmą, o aukštesniame grandinės lygyje esantis saugiklis ar grandinės pertraukiklis užtikrina trumpojo jungimo apsaugą.

Kokios ritės įtampos parinktys yra prieinamos?

Standartinės ritės įtampos yra 24 V nuolatinės srovės, 48 V nuolatinės srovės, 110 V nuolatinės srovės, 220 V nuolatinės srovės, 110 V kintamosios srovės ir 230 V kintamosios srovės. Šiuolaikinėse sistemose dažniausiai naudojamos nuolatinės srovės ritės su elektroniniais ekonomizeriais, nes jos pašalina kintamosios srovės ūžimą, užtikrina platesnę įtampos toleranciją (±15 % prieš ±10 % kintamosios srovės atveju) ir leidžia kontaktoriui išlaikyti veikimą net iki 200 ms trukmės įtampos nuokrypių metu, nepersijungiant į išjungtą būseną.