Электрооборудование

В контакторах с  защелкой, кроме электромагнитной системы  включения и подведения подвижной  системы под защелку, имеется  вторая электромагнитная система, осуществляющая отключение контактора, т. е. освобождение подвижной системы из-под защелки. Так как электромагнитные системы  работают здесь очень кратковременно, они могут выполняться малых  размеров, с большими перегрузками по току.

Вспомогательные контакты. Вспомогательные контакты производят переключения в цепях управления контактора, блокировки и сигнализации. Они рассчитываются на продолжительное проведение тока не более 20 А и отключение тока не более 5 А. Контакты выполняются как замыкающими, так и размыкающими, главным образом мостикового типа, но могут быть и рычажного типа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Контакторы переменного тока: а) поворотный типа ПАЕ; б) прямоходный типа ПМЕ: 1– входная клемма; 2 – катушка; 3 – сердечник; 4 – якорь; 5 – изоляционная камера; 6 – поворотный рычаг; 7 – возвратная пружина; 8 – контактная пружина; 9 – подвижный самоустанавливающийся контакт; 10 – выходная клемма; 11 – основание; 12 – неподвижные контакты; 13 – вспомогательный закрытый контакт; 14 – крышка; 15 – вспомогательный открытый контакт; 16 – клемма катушки.

 

Различные типы контакторов (табл. 61) имеют буквенные и цифровые обозначения: КП - контактор постоянного  тока, КТ - переменного тока. Цифры  в обозначении контактора переменного  тока означают: последняя цифра характеризует  величину контактора, вторая от конца  цифра — число нормально открытых главных контактов, третья от конца  цифра - наличие нормально закрытого  главного контакта, четвертая от конца  цифра - наличие защелкивающего механизма.

 

Например, КТ-4223 —  контактор переменного тока третьей  величины с двумя нормально открытыми  и одним нормально закрытым главными контактами с защелкивающим механизмом. В обозначении контакторов постоянного  тока последняя цифра характеризует  величину контактов. Вторая от конца  цифра обозначает исполнение главного контакта и наличие дугогашения  или отсутствие его. В серии КП-50 эта цифра означает: 0 - главный контакт н. о. с дугогашением; 1 - тоже, но без дугогашения; 2 - главный контакт н. з. с дугогашением; 3 - то же, но без дугогашения.

Рубильники и переключатели

Для ручного управления электродвигателями в цепях постоянного  и переменного тока напряжением  до 500 в, как указывалось, применяются  рубильники и переключатели.

Рубильники устанавливаются  на силовых щитах или на стене. В последнем случае рубильник  обязательно должен иметь защитный кожух. Применяются рубильники с  боковым и вентральным приводом. С боковым приводом рубильники обычно полностью закрыты кожухом.

Рубильники и переключатели широко используются в электротехнической аппаратуре и различаются между собой по значению номинального тока, по числу полюсов (одно-; двух-, трехполюсные и с большим числом полюсов), по наличию разрывных контактов (с разрывными контактами, без разрывных контактов). Для обеспечения требуемой скорости отключения, не зависящей от скорости движения руки оператора, рубильники кроме главных ножей могут иметь разрывные (моментные) ножи. Последние, кроме того, предохраняют главные ножи рубильника от разрушающего действия дуги. Иногда для этих же целей используются специальные дугогасительные решетки.

Дугогасительные решетки применяют в некоторых современных рубильниках и всех автоматах и контакторах для ограничения размеров дуги и отвода ионизированных газов, а также во избежание переброса дуги на соседние фазы.  Дугогасительная решетка позволяет сильно сократить размеры дуги и гасить ее в ограниченном объеме при малом световом и звуковом эффектах. Она выполнена из крупных медных пластин и специальных катушек, которые образуют радиальное магнитное поле, придающее дуге круговое движение по пластинам, что предохраняет их от оплавления дугой.

В дугогасительной решетке для гашения дуги используется околоэлектродное падение напряжения  u_Э, (в аппаратах постоянного тока) и околокатодная электрическая прочность (в аппаратах переменного тока).Устройство одного из рубильников с моментным дугогасительным ножом приведено на рис. 3

Рис.3. Рубильник с моментным дугогасительным ножом   1 — подвижный контактный нож;  2 — пружина;  3 — моментный нож;   4 — неподвижный контакт (губки);  5 - шарнирная стойка

 

 

 

 Управление рубильниками и переключателями  может производиться при помощи рукоятки или рычажного привода. В первом случае рубильники устанавливаются  на лицевой стороне щита, а во втором — сзади щита, причем управление ими производится рукояткой рычажного  привода, устанавливаемой на передней стороне щита.

Двух- или трехполюсный рубильник  без разрывных ножей с рукояткой  состоит из двух или трех ножей, связанных  между собой изолирующей траверсой  с рукояткой. Каждый нож шар-иирно  поворачивается в нижней контактной пружине. При включении ножи своей  верхней частью входят в верхнюю  контактную пружину, а при отключении они при помощи специального приспособления удерживаются в горизонтальном положении. 
 
Рубильник с разрывными ножами, кроме главных ножей, имеет дополнительные ножи, связанные с главными ножами при помощи пружин. В момент отключения из верхних контактных пружин выходят сначала главные ножи, затем под действием пружин быстро отключаются разрывные ножи. Появившаяся в месте разрыва электрическая дуга быстро гаснет, и ножи меньше обгорают. 
 
По условиям техники безопасности при напряжении 380 и 500В рубильники должны иметь защитный кожух или управляться рычажным приводом.

Рубильники с рукояткой  выпускаются следующих типов: РО-3 (на 100—400 А), РО-5 (на 600— 1000 А), РО-7 (на 1500 А). Переключатели с рукояткой  выпускаются таких типов: ПО-3 (на 100— 400 А) и ПО-5 (на 100—600 А). Рубильники и переключатели с рычажным приводом выпускаются типов РПО-3, РПО-5, ППО-3 и ППО-5 на токи 100—1000 а. 
 
На фиг. 387 показан переключатель с разрывными ножами,         

а на фиг. 388 — рубильник  с рычажным приводом. 
Кулачковые переключатели

В электрических кухонных плитах, жарочных и пекарских шкафах, мармитах и других аппаратах применяются  однофазные кулачковые переключатели  типа ТПКП (теплостойкий переключатель  кухонных плит). В электрических  кухонных плитах, жарочных и пекарских  шкафах, мармитах и других аппаратах  применяются однофазные кулачковые переключатели типа ТПКП (теплостойкий переключатель кухонных плит). Они  имеют четыре позиции (0, 1, 2, 3), соответствующие  отключенному положению, слабому, среднему и сильному ступеням нагрева. Конструкция  переключателя допускает поворот  ручки в обе стороны от нулевого положения.

 

На рис. 3, а изображен  общий вид теплостойкого переключателя  ТПКП.

Рис. 3. Кулачковый переключатель ТПКП: а) общий вид; б) электрическая схема: 1 – рукоятка; 2 – механизм быстрого переключения; 3 – корпус; 4 – клеммы неподвижных контактов; 5 – толкатель; 6 – контактная группа.

Он состоит из поворотной рукоятки укрепленной на шпинделе с  четырьмя кулачками, механизма быстрого переключения, корпуса, клемм неподвижных  контактов, толкателей и контактной группы.

При повороте шпинделя кулачки, выполненные из электроизоляционного материала, в определенной последовательности нажимают своими выступами на толкатели, которые обеспечивают размыкание контактов. Механизм быстрого расцепления обеспечивает быстрое замыкание и размыкание контактов не зависимо от скорости вращения рукоятка шпинделя.

Электрическая схема кулачкового  переключателя представлена на рис. 1.3, б. На схеме показано соответствующее  замыкание контактов переключателя  на каждой ступени. Так на 1-й ступени  обеспечивает последовательное соединение двух секций нагревателей состоящих из двух сопротивлений (1/4 часть мощности). На 2-й ступени – включение одной секции (1/2 часть мощности), на 3-й ступени – включение двух секций (полная мощность).

Кулачковые одно- и трехфазные выключатели двухпозиционные, соответствующие  отключенному и включенному положению. По устройству они аналогичны переключателям.

 
                                                     Пакетные выключатели

Для ручного включения и отключения электрических цепей постоянного тока напряжением до 250В и переменного тока напряжением до 380В применяются пакетные выключатели ПК (фиг. 389). Пакетный выключатель состоит из переключающего механизма и контактной группы; клеммы 2, 7 неподвижных контактов выступают из корпуса. Подвижные контакты 8 находятся внутри корпуса на втулке квадратного сечения, выполненной из изоляционного материала. Корпус набирается из изоляционных шайб, соединенных между собой стягивающими шпильками 4. Подвижные контакты поворачиваются рукояткой через пружинный механизм быстрого переключения 6.

 

При повороте рукоятки 5 вначале  заводится пружина механизма  быстрого переключения. Когда усилие, действующее от рукоятки на фигурную шайбу, возрастает до определенной величины, шайба очень быстро поворачивается на четверть оборота до следующего упора 3 в верхней крышке.

Упоры в крышке расположены  под углом 90°. Втулка квадратного  сечения, на которой укреплены подвижные  контакты, соединена с фигурной шайбой. Одновременно с быстрым поворотом  фигурной шайбы происходит поворот  подвижных контактов 8. Последние  укреплены в пластинах из фибры, которые выполняют роль направляющих и обеспечивают быстрое гашение  возникающей дуги.

Фибра под воздействием высокой  температуры выделяет большое количество газов. Давление их увеличивается, в  результате чего происходит движение газов через щели пакета. Свежий, неионизированный воздух, поступающий  внутрь выключателя, способствует быстрому гашению дуги.

Пакетные выключатели выпускаются на токи 10 и 25 А при напряжении 220 В в одно-, двух- и трехполюсном исполнениях. Последние применяются для включения трехфазных асинхронных двигателей (например, в универсальных приводах). В трехполюсном пакетном выключателе три подвижных контакта расположены между четырьмя изоляционными шайбами. Эти же пакетные выключатели могут применяться и при напряжении 380 В, но допустимая величина тока для них снижается соответственно до 6 и 15 А

При номинальных величинах  тока и напряжения и коэффициенте мощности 8,0 пакетные выключатели выдерживают 20 000 переключений. Частота переключений не должна превышать 300 в час.

Для удобства подключения  проводов неподвижные контакты расположены  не по образующей, а сдвинуты относительно друг друга. Клеммы одного контакта расположены  между одними и теми же шайбами  диаметрально противоположно. Провода  от приемника принято подключать к клеммам, расположенным по одну сторону шпилек, например к клеммам 2, а провода сети - по другую (к  клеммам 7).

Поворачивая рукоятку пакетного  выключателя на 90°, можно включать и отключать приемник. Из четырех  положений рукоятки пакетного выключателя  два соответствуют включенному  и два отключенному состоянию  приемника.

Схемы включения одно-, двух- и трехполюсного пакетных выключателей показаны на фиг. 390, а, б, в.

Реле

Реле - элемент автоматики, в котором при достижении входной величины х определенного значения выходная величина у изменяется скачком. Зависимость у = f(x) реле неоднозначна и имеет форму петли (рис. 1.6). При изменении входной величины от 0 до х₂ выходная величина у изменяется незначительно (или остается постоянной и равной у₁). При достижении входной величины х значения х₂, т.е. х = х₂, выходная величина изменяется скачком от значения у₁ до у₂. Впоследствии при увеличении х выходная величина изменяется незначительно или остается постоянной (имеет установившееся значение). Когда входная величина уменьшается до значения х₁ выходная величина сначала остается также неизменной и почти равной у₂. В тот момент, когда х = х₁ выходная величина скачком уменьшается до значения у_х и сохраняется приблизительно неизменной при уменьшении х до нуля.

Скачкообразное  изменение выходной величины у в момент, когда х = х₂, называется величиной срабатывания (например, ток срабатывания, напряжение срабатывания для электрических реле). Скачкообразное изменение выходной величины у в момент, когда х = х₁ называется величиной отпускания (ток отпускания, напряжение отпускания). Отношение величины х_х к величине срабатывания х₂ называется коэффициентом возврата, т.е. K_в = х₁/х₂. Так как обычно х₁ < х₂, то K_в < 1.

Существуют  различные типы реле, но основными  являются электромеханические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические и др.), в  которых изменение входной электрической  величины вызывает замыкание или  размыкание контактов. Бывают бесконтактные  магнитные реле и бесконтактные  реле электронного типа.

Электромагнитные  реле

Для построения электромагнитных реле обычно используют следующие электромеханические  системы: с втягивающимся якорем; с поворотным якорем; с поперечным движением якоря. Действие таких  реле основано на взаимодействии между  ферромагнитным якорем 2 и магнитным  полем обмотки 6, обтекаемой током /_р. Реле косвенного действия имеет контактную систему, которая состоит из неподвижной 3 и подвижной 4 частей. Подвижная часть связана с якорем реле. При отсутствии тока в обмотке 6 якорь удерживается в исходном положении противодействующей пружиной 5 с усилием F_n, при этом контакт реле разомкнут.