МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА КОНТАКТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЕГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

В настоящее время одним из важных вопросов, связанных с преобразованием энергии из одного вида в другой, является эффективность преобразователей, одним из параметров которой является энергоэффектив-ность. В мире ведутся работы по снижению потребления энергии электромеханическими преобразователями (электрическими машинами, электромагнитами), что говорит об актуальности выбранной темы.

Контакторы с электромеханическим приводом [1,2] широко используются для управления реле, включающими электродвигатели и другие электрические аппараты. Они представляет собой ключ с электрическим управлением, используемый для переключения электрической цепи. Контактор обычно управляется цепью, которая имеет гораздо более низкий уровень мощности, чем коммутируемая цепь, например катушка электромагнита на 24 В, управляющая переключателем двигателя на 230 В.

Независимо от форм, типа контактора и его мощности, основная конст-рукция включает в себя следующие системы:

- Электромагнитную (магнипровод, катушка управления)

- Контактную (главные, вспомогательные и дублирующие контакты)

- Дугогасительную

- Механическую (возвратная пружина).

Электромагнитная система производит удаленное включение и выключение устройства. Она состоит их якоря, сердечника, катушки. Когда на катушку поступает напряжение, якорь притягивается к сердечнику, меняя при этом положение контактов, а контакты в свою очередь разрывают цепь.

В настоящее время известные компании по производству электрических аппаратов предлагают схожие по своей структуре варианты исполнения контакторов. Сравнивая между собой типовые конструкции контакторов различных производителей, можно сделать вывод о том, что во всех устройствах присутствует катушка управления, которая постоянно находится под напряжением при управлении контактором. Вследствие постоянной подачи напряжения на обмотку в ней рассеивается активная мощность, которая не совершает никакой полезной работы. Это, в свою очередь, влияет на энергоэффективность всей конструкции, снижая ее. Это является особенностью и недостатком электромагнитного привода переменного тока.

Задачу по снижению потребления мощности из сети катушкой контактора переменного тока можно решить 2 способами:

1. Уменьшить потребляемую мощность катушкой в ходе работы;

2. Полностью исключить потребление мощности из сети.

Уменьшение потребляемой мощности возможно осуществить за счет применения в приводе специальной электронной платы управления. В этом случае электромагнит становится форсированным. Для его срабатывания необходимо подать на обмотку повышенное напряжение, а затем снизить это напряжение до величины, которое обеспечивает удержание якоря в притянутом положении.

В настоящее время контакторы с универсальной катушкой AC/DC с электронным управлением OptiStart K-AF выпускает Курский электроаппаратный завод (КЭАЗ) [3]. Согласно данным производителя, потребление электроэнергии у контакторов OptiStart K-AF снизилось до 90 % в сравнении с классическими версиями.

Применение электронных схем для управления катушкой, несмотря на снижение энергопотребления, снизило надежность устройства в целом вследствие использования дополнительных элементов. Также применение подобной катушки не позволяет полностью обесточивать катушку после срабатывания контактора. Решить данную задачу помогают контакторы с электромагнитным приводом, дополненным защелками.

Различают приводы с механической и магнитной защелками. В качестве магнитной защелки выступает постоянный магнит. Привод с магнитной защелкой проще по конфигурации, чем привод с механической защелкой, поэтому в качестве конструкции модернизированного электромагнитного привода была принята система с магнитной защелкой.

Модернизация привода заключалась в замене элементов электромагнитного привода промышленно выпускаемого контактора. Взяв за базу имеющийся магнитопровод, были проведены работы по определению параметров постоянного магнита и пересчитаны параметры обмотки (диаметр провода и число витков). Проведенное математическое моделирование подтвердило работоспособность полученной конструкции.