2.3. Катушки электрических аппаратов

Катушкой называется обмотка изолированного провода, намотанная на каркас или без каркаса, имеющая выводы для присоединения. Каркас изготовляется из картона или пластмассы. Катушки служат для создания магнитного потока, который создает движущие силы для работы аппаратов или индуктивное сопротивление, когда катушка является дросселем.

Катушки можно разделить на два вида: токовые, содержащие небольшое количество витков провода площадью сечения, соответствующей силе проходящего тока, и катушки напряжения, содержащие большое количество витков провода небольшого сечения.

Катушки применяются в электромагнитах пускателей и реле, расцепителей автоматических выключателей, электрических тормозов, в электроизмерительных приборах, в пуско-регулирующих аппаратах люминесцентных ламп в качестве дросселей, в блоках питания аппаратуры автоматики и радиоэлектроники также в виде дросселей.

Изоляция катушки подвергается перенапряжениям — скачкам напряжения при разрыве цепи ее обмотки, зависящим от скорости размыкания цепи, числа витков ее обмотки, магнитной системы аппарата. Эти перенапряжения могут передаваться на другие реле, вызывая их ложное срабатывание.

Перенапряжения также могут передаваться из внешней цепи при включении катушек других аппаратов.

Электрическая прочность изоляции катушки проверяется согласно гл. 5.

Катушки одинаковых размеров могут изготовляться на разное напряжение — переменное 36, 110, 220, 380, 660 В и постоянное 6, 12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440 В. Поэтому катушки новых аппаратов нужно проверять на соответствие напряжения, на которое они изготовлены, напряжению сети, что можно сделать по этикетке на общей изоляции обмотки катушки. То же делается и при замене вышедшей из строя катушки, при этом если на поверхности катушки нет этикетки, то можно измерить ее сопротивление и сравнить с такой же катушкой другого аппарата. При наладке нового аппарата или замене катушки перед ее укреплением на месте нужно проверить, не касаются ли подвижные детали электромагнита изоляции катушки, и если касаются, то нужно ее поставить так, чтобы не было касания, или отрегулировать ход подвижных деталей, и только после этого укреплять катушку.

Нужно проследить, чтобы не было воздушного зазора при касании якоря и сердечника электромагнита, так как при наличии воздушного зазора уменьшается индуктивное сопротивление обмотки, увеличивается ток, и катушка может перегреться и выйти из строя.

При присоединении катушки постоянного тока нужно соблюдать полярность, когда аппарат, например, поляризационное реле, реагирует на направление тока.

Перегрев катушки ведет к увеличению активного сопротивпения провода, уменьшению тока и силы, притягивающей сердечник электромагнита, что может вызвать ложное срабатывание реле, увеличение воздушного зазора между якорем

сердечником и еще больший перегрев катушки и сгорание изоляции ее обмотки. Поэтому нужно следить, чтобы катушки не нагревались от посторонних источников тепла, например, от резисторов, установленных рядом и особенно ниже катушки. Высокая температура катушки может быть обусловлена высокой температурой в помещении, где установлена аппаратура, высокой температурой в шкафу управления из-за выделения тепла аппаратами, перегревом аппарата, на котором установлена катушка. Перегрев катушки аппарата может быть также при его частом включении—отключении.

Высокая температура катушки также приводит к уменьшению сопротивления изоляции провода обмотки. При высокой температуре возможны обрывы провода при разном температурном расширении провода и каркаса катушки. Высокая температура ведет к ускорению процессов старения изоляции катушки.

Влага может проникать в катушку через общую изоляцию, изоляцию между слоями к проводу и способствовать уменьшению сопротивления изоляции провода. Это может вызвать замыкание между слоями намотки или между витками в слое. В результате замыкания может быть обрыв провода или шунтирование части витков, что будет способствовать перегреву катушки.

При низкой температуре влага может замерзать в катушке и способствовать выходу ее из строя.

Низкая температура также способствует уменьшению надежности катушки, так как при этом могут быть местные напряжения в проводах и изоляции в результате уменьшения объемов материалов при охлаждении.

На катушки влияют механические воздействия в виде вибрации и сотрясений, вызывая разрушающие механические напряжения в деталях катушки.

В результате воздействий на катушку, рассмотренных выше, в катушке могут быть нарушения цепи для тока из-за обрыва провода внутри катушки, обрывов выводов, окисления выводных зажимов, сгорание изоляции части витков или полное сгорание изоляции обмотки. В последнем случае говорят, что катушка сгорела.

Заменять катушку нужно при обрыве провода внутри катушки или замыкании витков с различными последствиями.

При проверке катушки после отказа полное сгорание ее изоляции видно сразу, так как обычно сгорает наружная изоляция катушки. Если наружная изоляция не сгорела, но катушка не работает, то, отогнув наружную изоляцию, можно увидеть сгоревшую изоляцию провода Проверку провода катушки на обрыв можно производить с помощью индикатора напряжения, омметра или мегаомметра.

При проверке катушки с помощью индикатора напряжения при исправной обмотке и наличии напряжения на одном выводе катушки оно должно быть и на другом выводе. Этот последний вывод должен быть отсоединен от сети для устранения ошибок при измерении.

Омметр, присоединенный к выводам катушки, при исправной катушке покажет ее сопротивление согласно паспорта, а при наличии замыкания витков покажет меньшее сопротивление, но если замыкание витков происходит только под действием напряжения, то омметр может и не показать изменение сопротивления.

Мегаомметр при исправной катушке покажет сопротивление ее обмотки при измерении в килоомах немногим более 0, но меньше 1 кОм, и при измерении в мегаомах — 0, так как сопротивление катушки измеряется в омах.