Конспект лекций по дисциплине Электрические и электронные аппараты

динамического привода. В результате действия электродинамических сил на медный диск 7 он отталкивается от катушки и через систему рычагов 3

– 5 приводит в движение подвижный контакт выключателя 2. При быстром расхождении подвижного 2 и неподвижного 1 контактов выключателя между ними возникает электрическая дуга и наступает токоограничение аварийного тока.

Bыкпючатели автoматические серии А3700 предназначены для зaщиты элeктрических установок при коротких замыканиях, перегрузках и нeдoпустимых снижениях напряжения, для нечастых (до тpex включений в час) оперативных включений и отключений электрической цепи. Они применяются в цепях постоянного тока с номинальным напряжением до 440 В и в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц напряжением до 660 В.

Выключатели подразделяются:

по роду тока - для установки в цепях постоянного или переменного тока;

по номинальному току - 160, 250, 400, 630 А;

по числу полюсов - двухполюсные или трехполюсные (габаритные размеры двух- и трехполюсных выключателей одинаковы);

по номинальному напряжению главной цепи - 440 В (постоянного тока), 380 или 660 В (переменного тока);

по частоте переменного тока - 50 или 400 Гц;

по роду защиты и виду максимальных расцепителей тока:

токоограничивающие с электромагнитными и полупроводниковыми pacцепитeлями максимального тока, с электромагнитными и тепловыми расцепителями, с элeктpoмагнитными расцепителями максимального тока;

селективные с полупроводниковыми расцепителями максимального тока;

нетокоограничивающие с элeктpoмагнитными и тепловыми расцепителями, с электромагнитными расцепителями максимального тока;

без расцепителей максимального тока;

по способу монтажа - стационарные или выдвижные;

по способу присоединения внешних проводников главной цепи у стационарных выключателей - с передним присоединением (с передней стороны выключателя), с задним присоединением (с задней стороны выключателя), с комбинированным присоединением (заднее - к выводам неподвижных кoнтактов, переднее - к выводам подвижных контактов);

по наличию дополнительных сборочных единиц - независимого расцепителя, расцепителя нулевого напряжения, электромагнитного привода, вспомогательных контактов, выдвижного устройства.

103

В условном обозначении выключателей А3700 указывают порядковый номер разработки (37), величину выключателя (1 - для тока 160 А, 2 - для тока 250 А, 3 - для тока 400 А, 4 либо 9 - для тока 6З0 А), исполнение выключателя по числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей тока и по максимально-токовой защите.

Для тиристорных электроприводов используются автоматические выключатели токоограничивающие с электромагнитными расцепителями (двухпoлюсныe типов А3711Б, АЗ721Б, А3731Б, А3741Б или тpexпoлюсныe типов A3712Б, A3722Б, А3732Б, A3742Б), токоограничи-

вающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типов А3715Б, А3725Б, А37З5Б или трехполюсные типов А3716Б, А3726Б, А3736Б), нетокоограничивающие с электромагнитными и тепловыми расцепителями (двухполюсные типа А3795Н или трехполюсные типа А3796Н).

Если далее не требуется конкретное обозначение исполнения выключателя по величине, числу полюсов, виду установки максимальных расцепителей, то указанные выключатели обозначаются А3701Б, А3702Б,

А3705Б, АЗ706Б, АЗ790Н.

Для тиристорных электроприводов используются выключатели с независимыми расцепителями, расцепителями нулевого тока, электромагнитным приводом и вспомогательными контактами. Heзaвисимый расцепитель отключает выключатель при подаче на выводы его катушки напряжения постоянногo тока или однофазного переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Номинальное напряжение постоянного тока независимого расцепителя 110 В (допустимые колебания на выводах катушки 77-132 В) или 220 В (допустимые колебания 154-264 В); номинальное напряжение переменного тока 440 В (пределы номинального рабочего напряжения 110440 В, допустимые колебания на выводах катушки 77-528 В).

Полное время отключения выключателя при номинальном токе с момента подачи номинального напряжения на выводы катушки независимого расцепителя не более 0,04 с.

Расцепитель нулевого напряжения рассчитан на номинальные на-

пряжения 127, 220, 230, 240, 300, 380, 400, 415 и 660 В однoфазного пе-

ременного тока или 110 и 220 В постoянного тока.

К автоматическим выключателям относятся и устройства защитного отключения (УЗО), расцепитель которых срабатывает при определенном значении тока утечки. Например, для защиты от прикосновения к токоведущим деталям ток утечки УЗО равен 30 мА.

104

Лекция № 15

Аппараты управления

Аппараты управления применяются в схемах автоматического управления электроприводами, установками, технологическими комплексами и для автоматизации производственных процессов. К ним относятся контроллеры, командоаппараты, кнопки управления, путевые выключатели, этажные переключатели и ряд других аппаратов.

Контроллеры

Контроллером называется электрический аппарат с ручным управлением, предназначенный для изменения схемы подключения электродвигателя к электропитанию.

По конструктивному исполнению контроллеры делятся на барабанные, кулачковые и плоские.

Основу барабанного контроллера составляет контактный элемент, показанный на рис. 15.1.

Рис. 15.1. Контактный элемент барабанного контроллера

На валу1 укреплен сегментодержатель 2 с подвижным контактом в виде сегмента 3. Сегментодержатель изолирован от вала изоляцией 4. Неподвижный контакт 5 расположен на рейке 6. При вращении 1 сегмент 3 набегает на неподвижный контакт 5, осуществляя замыкание цепи. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 7. Сегментодержатели соседних контактных элементов можно соединять между собой в различных комбинациях. Определенная последовательность замыкания различных контактных элементов обеспечивается различной длиной их сегментов.

105

Схема соединений сегментодержателей для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Схема соединения контроллера для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором

Контакты контроллера обозначены С1, Л1, С3, Л3, жирными горизонтальными линиями обозначены подвижные контакты – сегменты, косыми линиями – перемычки между сегментами. В положении “вперед” обмотка статора подключается к напряжению сети, а резисторы в цепях обмотки ротора включены полностью. По мере вращения барабана эти резисторы выводятся из цепи обмотки ротора.

Такие контроллеры применяются при редких включениях.

В кулачковом контроллере переменного тока (рис. 15.3) перекатывающийся подвижный контакт 1 имеет возможность вращаться отно-

сительно центра O2 , расположенного на контактном рычаге 2. Контакт-

ный рычаг 2 поворачивается относительно центра O1 .

Контакт 1 замыкается с неподвижным контактом 3 и соединяется с выходным контактом с помощью гибкой связи 4. Замыкание контактов 1, 3 и контактное нажатие создаются пружиной 5, воздействующей на контрольный рычаг через шток 6. При размыкании контактов кулачек 7 действует через ролик 8 на контактный рычаг. При этом сжимается пружина 5 и контакты 1, 3 размыкаются. Момент включения и отключения кон-

106

тактов зависит от профиля кулачковой шайбы 9, приводящей в действие контактные элементы. Малый износ контактов позволяет увеличить число включений в час до 600 при ПВ-60%.

Рис. 15.3. Кулачковый контроллер

В контроллер входят два комплекта контактных элементов I и II, расположенных по обе стороны кулачковой шайбы 9, что позволяет резко сократить осевую длину устройства. В контроллере имеется механизм для фиксации положения вала. Контроллеры переменного тока ввиду облегченного гашения дуги могут не иметь дугогасительных устройств. В них устанавливаются дугостойкие асбоцементные перегородки 10. Контроллеры постоянного тока имеют дугогасительное устройство, аналогичное применяемому в контакторах.

Выключение рассмотренного контролера происходит при воздействии на рукоятку и передаче этого воздействия через кулачковую шай-

107

бу, включение происходит с помощью силы пружины 5 при соответствующем положении рукоятки. Поэтому контакты удается развести даже в случае их сваривания.

На рис. 15.3 показана схема для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью кулачкового контролера. Контакты обозначены римскими цифрами, позиции вала аппарата арабскими. При пуске «вперёд» работают контактные элементы, расположенные справа.

Например, в позиции 3 замкнуты контакты I –IV. При этом статор подключен к сети, а в цепи ротора выведены первые ступени пусковых резисторов в двух фазах. В положении 5 все контакты замкнуты и ротор двигателя закорочен.

Плоские контроллеры

При большом числе контактов габариты и масса кулачковых и барабанных контроллеров резко возрастают. В этом случае, если число операций в час при регулировании и пуске невелико (10-12), применяются плоские контроллеры (рис.15.4). В плоском контроллере на плите из изоляционного материала располагаются неподвижные контакты, по которым скользит подвижный контакт мостикового типа, одновременно соприкасающийся с токосъёмной шиной.

Кoмандoаппараты

Командоаппаратом называется устройство, предназначенное для переключений в цепях управления силовых электрических аппаратов (например, контакторов). Командоаппараты могут иметь ручной привод (кнопки, ключи управления, командоконтроллеры) или приводиться в действие контролируемым механизмом (например, путевые и концевые выключатели).

Кнoпки управления используются для схем пуска, остановки и реверса электродвигателей путем замыкания и размыкания обмоток контакторов, которые коммутируют главную цепь, а также для управления самыми различными схемами автоматики. Один из вариантов кнопки управления показан на рис. 15.5.

При переменном токе электрическая дуга надежно гаснет при напряжении до 500 В и токе 3 A благодаря двум размыкающим контактам для одной коммутируемой цепи. При постоянном токе и напряжении 440 B отключаемый ток не превышает 0,15 А. При использовании кнопки для включения электромагнитов переменного тока её контакты в замкнутом положении должны надежно пропускать пусковые токи обмоток, которые могут достигать 60 А.

108

Схемы управления целесообразно проектировать так, чтобы отключение цепи производилось не кнопкой, а другим, более мощным аппаратом, имеющим вспомогательные контакты. Когда необходимо производить переключение нескольких цепей по определенной программе с большой частотой включений, применяются командоконтроллеры.

На рис. 15.6 показан нерегулируемый командоконтроллер постоянного тока, по принципу устройства аналогичный кулачковому контроллеру.

Рис. 15.6. Нерегулируемый кулачковый командоконроллер

С помощью мостикового контакта 1 в отключаемой цепи создаются два разрыва, что облегчает гашение дуги.

110

Кулачковый привод, большое расстояние контактов от центра вращения 0 рычага 2, большой междуконтактный промежуток позволяют получить высокую скорость расхождения контактов и увеличить ток отключения почти в 4 раза по сравнению с током отключения кнопочного элемента. Моменты замыкания и размыкания контактов зависят от профиля кулачка 3. Положение вала фиксируется с помощью рычажного фиксатора 4. С помощью командоконтроллера производится управление силовыми контакторами, которыми, в свою очередь, коммутируются силовые цепи.

При точной регулировке момента срабатывания применяются регулируемые кулачковые командоконтроллеры (рис. 15.7).

Рис. 15.7. Регулируемый кулачковый командоконтроллер

111

На валу 1 укрепляется диск 3 из изоляционного материала. По окружности диска расположены отверстия для крепления кулачков 2 и 7. При нажиме кулачка 7 на ролик 9 контактный рычаг 8 поворачивается относительно центра 0 против часовой стрелки и неподвижные контакты 4 и 5 замыкаются мостиком 6.

Контактный рычаг фиксируется во включенном положении защелкой 12, которая удерживается пружиной 13 в пазу нижней части рычага 8 (рис. 15.7,б).

Одновременно сжимается возвратная пружина 10. При дальнейшем вращении диска кулачёк 2 набегает на ролик 11 защелки 12 и выбивает последнюю. Под действием пружины 10 происходит размыкание контактов (рис. 15.7, г).

Достоинством механизма является независимость скорости размыкания контактов от частоты вращения вала.

Момент замыкания и размыкания контактов может регулироваться в широких пределах с большой точностью. При грубой регулировке кулачек устанавливается в различные положения на диске. Для точной регулировки предусмотрена овальная форма отверстия для крепления кулачка, что позволяет смещать его на ±10°30’ относительно центра отверстия.

В регулируемом командоконтроллере можно установить на каждом диске до трех включающих и трех выключающих кулачков. Число коммутируемых цепей может меняться от 4 до 12. Вращение вала осуществляется специальным исполнительным двигателем, что обеспечивает дистанционное управление командоконтроллером.

Для схем управления электроприводом, электрических аппаратов и разнообразных устройств автоматики широко применяются универсальные переключатели (УП), устройство которых такое же, как и командоконтроллеров, но с меньшим числом коммутируемых цепей и меньшими габаритами. Переключение контактов УП осуществляется вручную оператором. Рукоятка УП может иметь несколько фиксированных положений или возвращаться в исходное положение.

Путевой (позиционный) выключатель (переключатель) предназначен для размыкания слаботочных сигнальных цепей в зависимости от пространственного положения (позиции) рабочего органа управляемого электропривода. Частным случаем путевых являются конечные (концевые) выключатели, обеспечивающие коммутацию сигнальных цепей только в крайних положениях хода рабочего органа. Контактные путевые выключатели можно подразделить на кнопочные и рычажные. В кнопочном путевом выключателе контролируемый рабочий орган воздействует на шток кнопочного элемента (рис. 15.8). Размыкание и замыкание контактов происходит со скоростью перемещения контролируемого органа. При скорости штока 0,4 м/мин необходимо применять выключатели с повышенным быстродействием.

112