Типовые элементы и устройства систем автоматическогоуправления (стр. 12 )

2.5 Рубильники

Рубильники – это простейшие коммутационные аппараты, которые в основном предназначаются для неавтоматического нечастого замыкания и размыкания силовых электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и тока до 5000 А, и имеет 1 – 3 полюса.

Рубильники состоят из подвижных ножей и неподвижных контактов. Подвижные контактные ножи в нижней своей части прикреплены шарнирно к контактным стойкам, а в средней – связаны общей траверсой из изолирующего материала. Верхние концы контактных ножей входят в неподвижные контакты, выполненные в виде двух пружинящих губок. В рубильниках, рассчитанных на малую силу тока, контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств материала губок, а на силу тока 100 А и выше – стальными пружинами.

При размыкании контактов возникает электрическая дуга. Для ее быстрого гашения аппараты снабжают дугогасительными контактами и дугасительными камерами.

Дугогасительные контакты, включаясь последними, предохраняют главные ножи от обгорания. В рубильниках с дугогасительной камерой дуга разделяется на несколько частей, охлаждается и гаснет.

По роду привода рубильники бывают: с центральной или боковой рукояткой, с боковым или центральным рычажным приводом. По защищенности: открытые – компоновки распределительных устройств станций и подстанций (для помещений не пригодны); защищенные (с защитными кожухами) – для отдельных электрических установок.

По способу подключения проводов рубильники могут быть с передним или задним присоединением.

Рубильники, как указывалось выше, могут иметь дугогасительные камеры. Предельный ток, который можно отключить рубильником (Iпо) без дугогасительных камер Iпо 0,3 Iном. руб. (при U = 380 В). При U > 380 В отключать цепь под током рубильником без дугогасительных камер вообще не разрешается. При наличии дугогасительных камер Iпо Iном. руб. (при U = 380 В) и Iпо 0,5 Iном. руб. (при U = 500 В).

Рубильники имеют следующую маркировку: Р, РБ, РПБ, РПУ. Первая буква в маркировке типа означает: Р – рубильник, П – переключатель; вторая: Б - боковая рукоятка, П – наличие привода; третья Б – боковой привод, Ц – центральный привод; первая после буквенного обозначения цифра определяет число полюсов, вторая – условное значение номинального тока (1 – 100 А, 2 – 200 А, 4 – 400 А). Например, обозначения РБ34, ПБ32 означают: первое – рубильник с боковой рукояткой, трехполюсный, на номинальный ток 400 А, второе – переключатель, с боковой рукояткой, трехполюсный, на 250 А.

Рубильники для электроустановок выбирают по номинальному напряжению Uном. руб. Uном. с.; максимальной силе тока выключения Iном. Iдлит. и по степени защиты от влияния внешней среды. В сухих помещениях рубильники устанавливают в шкафах и ящиках защищенного исполнения. На рисунке 2.9 показан трехполюсной рубильник с боковой рукояткой (защитный кожух снят), а на рисунке 2.10 - с рычажным центральным приводом, в этом случае рубильник устанавливается позади панели распределительного щита, что делает управление им удобнее и безопаснее.

Выпускают также аппараты, предназначенные для выполнения функций, как рубильника, так и предохранителя. Применяют их для ручного включения и отключения цепей под нагрузкой, а также для защиты цепей при перегрузках и ко-

ротких замыканиях. Блок предохранитель-выключатель представляет собой выключатель (рубильник), вместо ножей которого встроены предохранители. Предохранитель-выключатель позволяет значительно уменьшить размеры распределительных щитов. В этих аппаратах применяют, как правило, предохранители ПН-2. Наиболее часто используют предохранители-выключатели типа ППВ и блоки предохранителей-выключателей БПВ.

1 – изоляционное основание; 2 – неподвижный контакт; 3 – рукоятка; 4 – неподвижный контакт; 5 – вывод.

Рисунок 2.9 – Рубильник с боковой рукояткой типа РБ

1 – панель щита; 2 – панель рубильника; 3 – тяга.

Рисунок 2.10 – Рубильник с рычажным приводом

2.6 Контроллеры

Контроллеры – это многоконтактные коммутирующие устройства ручного управления, предназначенные для пуска, реверса, торможения и регулирования частоты вращения двигателей постоянного и переменного тока путем переключения их обмоток или включением в цепи этих обмоток резисторов. Рассмотрим принцип работы на примере барабанного контроллера, рисунок 2.11, а. На валу 3, изготовленного из изоляционного материала, закреплены медные сегменты 4 различной длины, смещенные относительно друг друга под различными углами. Эти сегменты, выполняющие роль подвижных контактов, определенным образом соединены между собой. Подвижная часть контроллера называется барабаном. Напротив каждого сегмента расположены неподвижные контакты в виде плоских металлических пластин 2, укрепленных на изоляционном основании 1. Каждая из этих пластин (пальцев) расположена строго на уровне соответствующего сегмента. Внешняя управляемая контроллером электрическая цепь присоединена к неподвижным контактам.

а – устройство; б – схема включения

Рисунок 2.11 - Контроллер барабанного типа

Посредством рукоятки вал 3 можно поворачивать, при этом сегменты 4 в определенной последовательности приобретают контакт с пластинами 2 либо утрачивают его, в зависимости от взаимного углового смещения сегментов относительно друг друга. При этом во внешней цепи происходят переключения элементов электрических устройств по заданной программе. Эта программа задается длиной сегментов и углами их взаимного смещения.

На рисунке 2.11, б представлена развернутая в плоскости схема контроллера (обведенная штриховой линией) для управления двигателем постоянного тока последовательного возбуждения. Сегменты изображены отрезками толстых линий, соединенных между собой определенным образом. Барабан контроллера имеет семь положений: одно нейтральное 0, положение I, II и III при повороте барабана по часовой стрелке (относительно нейтрального положения) и положения I', II' и III' при повороте барабана против часовой стрелки. При нейтральном положении барабана двигатель выключен. При положении барабана I происходит соединение неподвижных контактов 9 – 8 – 7 – 6 – 5, а также 4 – 3. Электрический ток проходит от клеммы «плюс» через обмотку возбуждения ОВ, через катушку дугогашения S на контакт 1, через резисторы пускового реостата Rпр, через контакты 3 – 4, по обмотке якоря и через замкнутые клеммы 7 – 6 – 5 на клемму «мину». При этом начинается пуск двигателя. При повороте барабана в положения II его сегменты замыкают клеммы 2 – 3 и шунтируют первую ступень пускового реостата. Пуск двигателя продолжается при уменьшенном сопротивлении пускового реостата. При повороте барабана в положение III замыкаются контакты 1 – 2, шунтируется вторая ступень пускового реостата, процесс пуска заканчивается и двигатель переходит в рабочий режим.

Если барабан повернуть в положение I', то направление тока в якоре изменится и начнется пуск двигателя в противоположном направлении. В положении II' пуск продолжится, в положении барабана III' двигатель выйдет на рабочий режим. Если пусковой реостат использовать в качестве регулировочного, применив в нем резисторы, рассчитанные на длительное протекание тока, то рассматриваемый контроллер можно использовать для регулирования частоты вращения двигателя.

Недостаток контроллера барабанного типа – ненадежность контактных соединений. Поэтому практически применение получили командоконтроллеры кулачкового типа, в которых вместо скользящих контактов применен набор кулачковых элементов. На рисунке 2.12 два кулачковых элемента, каждый из которых коммутирует свою электрическую цепь. На валу 1 контроллера расположены кулачковые диски 2, которые через ролик 7 воздействуют на подвижные контакты 3.

1 – вал; 2 – кулачковый диск; 3 – подвижный контакт; 4 – неподвижный контакт; 5 – изоляционная пластина неподвижных контактов; 6 – пружина; 7 – ролик; 8 – пружина для прижатия ролика к кулачковому диску

Рисунок 2.12 - Кулачковые элементы командоконтроллера

При определенном положении кулачковых дисков эти контакты замыкаются на неподвижные контакты 4, расположенные на изоляционном основании 5. посредством пружины 6 обеспечивается необходимое усилие сжатия контактов. Пружина 8 прижимает рычаг с роликом 7 к кулачкам, обеспечивая замыкание или размыкание контактов в строгом соответствии с формой и положением кулачковых дисков 2. Кулачковые диски командоконтроллеров можно настроить на требуемую последовательность команд и таким образом задать необходимую программу работы управления механизмом. Число коммутируемых цепей в командоконтроллере может достигать 12.

Контрольные вопросы:

Назначение кнопок управления и кнопочных постов? Поясните устройство кнопок управления и кнопочных постов. Основное назначение путевых и коечных выключателей. Поясните устройство и принцип действия нажимных и рычажных конечных выключателей. Особенности использования микропереключателей в системах автоматического управления. Поясните устройство и принцип действия пакетного выключателя. Поясните назначение рубильников и область их применения. Какой рубильник наиболее безопасен в обслуживании? Каково назначение и устройство контроллера?

Глава 3. Устройства защиты

3.1 Тепловые реле

Для защиты электродвигателей от длительной перегрузки и связанного с этим недопустимого перегрева служат тепловые реле. Их основным элементом является биметаллическая пластинка из металлов с различными коэффициентами теплового расширения. При нагревании проходящим током такая пластинка деформируется в сторону металла с большим коэффициентом линейного расширения, вызывая срабатывание реле. Электротепловые реле бывают  двухполюсными (ТРН), и техполюсными  (РТЛ РТТ). Реле типа ТРН используются с пускателями ПМЕ и ПМ, а реле РТЛ, РТТ – с пускателями ПМЛ.