Тема 4 А ПП А Р А Т У Р А УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Аппаратура управления и защиты - составная часть электропривода. Электрические аппараты управления и защиты - это устройства, предназначенные для изменения, регулирования, контроля различных параметров электрических установок и цепей, а также для их защиты. В качестве аппаратов для включения, переключения и выключения цепей постоянного и переменного тока в сетях 127/220 и 220/380 В используются: рубильники, переключатели, пакетные выключатели, контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели. Пульты управления механизмами
Рубильники - простейшие аппараты для нечастых неавтоматических включений и отключений цепей напряжением до 1000 В ─ изготовляют одно-, двух- и трехполюсными. Рубильник имеет один или несколько подвижных ножей 1, шарнирно закрепленных в контактных стойках 6. Ножи связаны траверсой 3 из изоляционного материала. При включении рубильника ножи вводят в контактные губки 2. К губкам присоединены провода от внешней сети, а к контактным стойкам ножей — провода или жилы кабеля, идущие к подъемнику. Рубильником управляют (включают и отключают) с помощью рукоятки 4. Рубильник обязательно закрывают кожухом. У рубильника, предназначенного для отключения больших токов, рукоятка чаще располагается сбоку и соединяется с ножами через рычажную систему. Открытого исполнения, предназначенные для компоновки распределительных устройств станций и подстанций РУБИЛЬНИКИ по конструкции могут быть: Защищенного исполнения с защитными кожухами, предназначенные для отдельных электрических установок
предназначены для автоматического о т к л ю ч е н и я электрических цепей в случае нарушения нормальных условий работы (например, при перегрузке или коротком замыкании), а также для нечастого включения или выключения электрических цепей. Автоматические выключатели (автоматы) Автоматический выключатель состоит из основания с крышкой, коммутирующего устройства, дугогасительных камер, механизма управления и расцепителей максимального тока. На пластмассовом основании 1 под крышкой 2 смонтированы все части автомата. Коммутирующее устройство включает неподвижные 3 и подвижные 4 контакты. Неподвижные контакты укреплены на основании, а подвижные — на общей изолирующей траверсе 5. Дугогасительные камеры 18, расположенные над контактами каждого полюса, имеют две щеки из изоляционного материала и несколько металлических пластин, укрепленных между щеками. Автоматическийвыключатель(а) иположения (б, в) рычажнойсистемы: б- разомкнугое,в - замкнутое 1- основание. 2 - крышка, 3,4-контакты,5 -траверса, 6,9-рычаги,7-рукоятка, 8, 10 - пружины, 12 - тяга, 13 - пластина, 14 - термоэлемент, 15-якорь, 16 - катушка, 17 -винт, 18 -дугогасительнаякамера
Механизм управления состоит из рычажной системы, рабочих и вспомогательных пружин и приводной рукоятки 7. Коммутационное положение контактов определяется положением рукоятки: во а в т о м а т а вк л ю че нн о м положении она занимает крайнее верхнее положение, в выключенном — крайнее нижнее, в отключенном расцепителе — среднее. На рис. (а) автомат показан в отключенном положении после срабатывания расцепителя максимального тока. Для подготовки автомата к включению рукоятку 7 перемещают вниз, чтобы фигурный рычаг 6 повернулся и нижним концом вошел в зацепление с зубом рычага 11. Положение рычажной системы механизма управления для этого состояния показано на рис. (б). Автоматический выключатель(а) иположения (б, в) рычажнойсистемы: б- разомкнугое, в- замкнутое 1 - основание. 2 - крышка, 3,4 - контакты, 5 - траверса, 6,9 - рычаги, 7- рукоятка, 8, 10 - пружины, 12 - тяга, 13 - пластина, 14 - термоэлемент, 15 - якорь, 16 - катушка, 17 - винт, 18 - дугогасительнаякамера
Для включения автомата его рукоятку перемещают в крайнее в ер х н е е п о л о ж е н ие. П р и э т о м и з м е н я е т ся н а п ра в ле н и е де й с т в и я п р у жи н ы 8. Р ы ч а г и 9 п овор а ч и в а ю т с я друг относительно друга, перемещаются вверх от среднего положения (рис. б) и замыкают контакты 5 и 4 автомата. Автомат отключается при срабатывании расцепителей максимального тока. По принципу действия расцепители бывают: тепловые, электромагнитные, комбинированные, состоящие теплового и из последовательно э л е к т ро м а г н ит н о г о соединенных рас ц е п и т е ле й. Автоматический выключатель(а) иположения (б, в) рычажнойсистемы: б- разомкнугое, в- замкнутое 1 - основание. 2 - крышка, 3,4 - контакты, 5 - траверса, 6,9 - рычаги, 7- рукоятка, 8, 10 - пружины, 12 - тяга, 13 - пластина, 14 - термоэлемент, 15 - якорь, 16 - катушка, 17 - винт, 18 - дугогасительнаякамера
Тепловой расцепитель состоит из термоэлемента 14 и биме- таллической пластины 13, которая при нагревании изгибается (пластина нагревается от термоэлемента, если по нему проходит ток перегрузки). При изгибании пластины ее свободный конец перемещается вниз и, преодолевая усилие пружины 10, через тягу 12 поворачивает рычаг 11. Зуб рычага выходит из зацепления с фигурным рычагом 6. Под действием пружины 8 фигурный рычаг поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол и изменяет положение рычагов 9. П р и э т о м отключается а в т о м а т с в ы д е р ж к о й времени, о т с и л ы т о к а. ме н ь ше в р е ме ни н а хо д я щ е й ся в о б р а т н о й з а в и с им о с т и Следовательно, чем больше ток, тем требуется для отключения автомата. Автоматический выключатель(а) иположения (б, в) рычажнойсистемы: б- разомкнугое, в- замкнутое 1 - основание. 2 - крышка, 3,4 - контакты, 5 - траверса, 6,9 - рычаги, 7- рукоятка, 8, 10 - пружины, 12 - тяга, 13 - пластина, 14 - термоэлемент, 15 - якорь, 16 - катушка, 17 - винт, 18 - дугогасительнаякамера
Электромагнитный расцепитель состоит из катушки 16 и якоря 15. При возникновении тока короткого замыкания сердечник мгновенно втягивается в катушку. При этом рычаг 11 поворачивается, освобождает от зацепления с зубом фигурный рычаг и автомат отключается без выдержки времени. Автоматический выключатель(а) иположения (б, в) рычажнойсистемы: б- разомкнугое, в- замкнутое 1 - основание. 2 - крышка, 3,4 - контакты, 5 - траверса, 6,9 - рычаги, 7- рукоятка, 8, 10 - пружины, 12 - тяга, 13 - пластина, 14 - термоэлемент, 15 - якорь, 16 - катушка, 17 - винт, 18 - дугогасительнаякамера Автоматы включают в линию питания подъемника от внешней сети для защиты от перегрузки и токов короткого замыкания, а иногда автоматы применяют также для защиты цепей управления.
Контактором называется электрический аппарат для замыканий и размыканий электрических цепей, приводимый в действие с помощью электромагнита. В зависимости от рода тока КОНТАКТОР Контактор постоянного тока Контактор переменного тока По числу одновременно переключаемых цепей Однополюсные контакторы Многополюсные контакторы
т о к а состоит Т р е х п о л ю сный к о н т а к т о р п е р е м е нн о г о из трех основных частей: магнитной системы, системы главных контактов, системы блок-контактов. Магнитная система включает в себя неподвижную часть — ярмо 1, катушку 2 и подвижную часть — якорь 3. Ярмо и якорь контакторов переменного тока склепаны из тонких, пластин электротехнической стали. Система главных контактов состоит из неподвижных 9 и подвижных 10 контактов, к которым подводятся провода переключаемой цепи. Подвижные контакты укреплены на одном валу с якорем. Блок-контакты 6 и 7, также соединенные с валом якоря, служат для электрических переключений в цепях управления, в которые включена катушка контактора. Главные контакты делают массивными, рассчитанными на большой ток, а блок-контакты небольшими, так как ток в цепи управления обычно не превышает 5 А.
Магнитным пускателем называется малогабаритный контактор специального исполнения, предназначенный для пуска, остановки и реверсирования асинхронных короткозамкнутых двигателей, а также для коммутации (замыкания и размыкания) других электрических цепей. Магнитный пускатель рассчитан на меньшее число включений и меньший ток. В отличие от контактора он может иметь встроенный тепловой расцепитель, предохраняющий двигатель при перегрузке. Обозначение пускателей состоит из букв (ПМЕ, П, ПА) и трех цифр, которые означают: первая (0,1, 2 или 3) - величину (габарит) пускателя; вторая - исполнение по роду защиты и количеству замыкающих (3) и размыкающих (Р) контактов (1,4 и 7 - открытое исполнение с 43 + 2Р или 4Р; 2,5 и 8 - защищенное исполнение с 43 + 2Р или 4Р; 3,6 и 9 — пыленепроницаемое исполнение с 43 + 2Р или 4Р); третья - функции пускателя и наличие в нем реле (1 - нереверсивный без реле; 2 - нереверсивный с реле; 3 - реверсивный без реле; 4 - реверсивный с реле).
Реле управления РЕЛЕ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ Реле защиты П р ом е ж у то чные реле Реле м а к с и м а л ь но г о тока Тепловые т е м п е р а т у рные реле Реле в р е м е н и Реле м и н и м а л ь но г о тока
з а м ы к а н и я и размыкания ц епей управления при м е н я ю т дл я а в т о м а т и ч е ск о г о с заданной выдержкой времени. Реле времени Электромагнитная система реле устроена таким образом, что при включении катушки реле в сеть якорь реле притягивается к ярму, а при выключении катушки она автоматически закорачивается и магнитный поток в магнитной системе реле, сохраняющийся на некоторое время, удерживает якорь в притянутом состоянии. После п р у жи н а ослабления магнитного потока о т ры ва е т я к о р ь о т я р м а и в о з вр а т н ая р а з м ы к а е т коммутационные контакты. Время, в течение которого якорь находится в притянутом к ярму состоянии после отключения катушки от сети, называется временем выдержки. Это время зависит от типа реле, его регулировки и находится в пределах 0,2...3 с.
Промежуточное реле применяют в качестве вспомогательного аппарата, когда основной аппарат не обладает достаточным количеством контактов, основного аппарата недостаточно для размыкания или замыкания цепи. Промежуточные реле выпускают с катушками постоянного и переменного тока. Такие реле имеют от трех до шести контактов 1. Подвижные контакты реле - мостикового типа – укреп- лены на одном стержне с якорем 2. Когда катушка 4, находящаяся на ярме магнитной системы реле, включается в сеть, якорь притягивается к ярму и контакты срабатывают, т. е. замыкают или размыкают неподвижные контакты, находящиеся на корпусе реле, выполняя при этом необходимые переключения в схеме. Контакты реле рассчитаны на ток до 20 А.
Максимальное реле 1 – стержень, 2 – трубка, 3 – катушка, 4 – подвижный сердечник (якорь), 5 – флажок, 6 – шкала, 7 – регулировочный винт, 8 – скоба, 9 –изолирующая колодка, 10 – контакты, 11 – коромысло, 12 – ось, 13 – пружина. Устройство реле: На вертикально расположенной латунной трубке 2 снаружи надета катушка 3 из толстой изолированной проволоки, а внутри трубки, в ее нижней части, находится стальной цилиндрический стержень (якорь) 4. Катушка реле включается последовательно в фазу цепи двигателя. При протекании тока по катушке создается магнитное поле, возрастающее с увеличением тока. при его Максимальное реле или реле максимального тока служит для защиты электродвигателя от повреждения перегрузке или замыкания.
Основной элемент реле - биметаллическая пластинка 6, состоящая из двух металлов с различными коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластинки рабочим током, проходящим по расположенному рядом с ней нагревательному элементу 1, она изгибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом линейного расширения. Конец пластинки, поднимаясь, освобождает рычаг 3, который под действием пружины 4 поворачивается против часовой стрелки. Соединенная с рычагом тяга размыкает контакты реле, в результате чего отключается контактор или магнитный пускатель, с помощью которого двигатель был включен в сеть. В исходное положение реле возвращают вручную, нажатием на возвратное устройство 2, после того как биметаллическая пластинка остынет в течение 60...90 с. Реле срабатывает с выдержкой времени, находящейся в обратной зависимости от уды тока; чем больше ток в нагревателе, тем меньше времени требуется для нагрева биметаллической пластинки, а, следовательно, и для срабатывания реле. Тепловое реле 3 – рычаг, 4 – пружина, 5 – контакты, 6 – биметаллическая пластина. Тепловое реле служит для защиты электродвигателя от небольших, но длительных перегрузок, при которых ток двигателя на 10...20% превышает номинальный. Реле срабатывает при определенной температуре, зависящей от тока в цепи двигателя.
На подъемниках для предохранения силовых цепей электродвигателей применяют трубчатые предохранители, цепей освещения и сигнализации применяют пробочные (резьбовые) предохранители. Плавкие предохранители предназначены для защиты электрооборудования и электрических сетей от больших токов, способных их повредить. Эти токи могут возникать при коротких замыканиях и значительных перегрузках (на 50 % и более). Основной рабочий элемент предохранителей - проводник обычно низкой температуры плавления и определенной площади поперечного сечения. Через этот проводник проходит ток защищаемой цепи. При увеличении тока в цепи проводник нагревается этим током, расплавляется и размыкает предохраняемую цепь.
предохранительного щитка. Патроны предохранителей изготовляют из фибры, фарфора или стекла. Фибра при плавлении находящегося в патроне калиброванного проводника частично разлагается, образовавшиеся при этом газы обладают дугогасящим свойством. Патроны из других материалов с этой же целью заполняются сухим кварцевым песком. ТРУБЧАТЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ калиброванного проводника, находящегося пр е д о х ра н и т е л я е г о к о н т а к т н ы е н а к о н е ч н ик и в н у т р и п а т ро н а. входят в пружинящие При установке з аж и м ы Трубчатый предохранитель состоит из патрона (трубки) с укрепленными на его концах контактными наконечниками в вид е к о лп а ч к о в ил и н о жей, к к о т оры м при с о е ди н е ны к о н ц ы ле г к оплав к о г о Трубчатый предохранитель: 1 - фарфоровый корпус, 2 - предохранительная проволока, 3 - ножевой контакт.
Пробочные предохранители предохранители имеют легкоплавкий определенного сечения, но он находится в канале фарфорового корпуса предохранителя, который заканчивается резьбовой частью (цоколем) и торцовым контактом. Один конец легкоплавкого проводника плотно соединен (приварен или припаян) с резьбовой частью цоколя, а другой - с его торцовым контактом. Пробочные предохранители ввертывают в резьбовое гнездо предохранительной колодочки. При этом торцовый контакт предохранителя должен плотно примыкать к контакту, находящемуся в глубине гнезда. При неплотном примыкании между контактами возникает искрение и, как следствие, нагрев, контакты окисляются и в некоторых случаях нарушается электрическая цепь. Перегоревшие предохранители заменяют новыми с плавкой вставкой, рассчитанной на тот же ток.
Для управления механизмами применяют: кнопки управления; кнопочные станции; обычные и пакетные выключатели; универсальные переключатели. Кнопки управления служат для замыкания и размыкания ц епей, пи т а ю щи х контакторов, магнитных катушки а т ак же для включения звукового п у с к а т е л е й и р е ле, сигнала. К н о п к а с о с т ои т из с м о н т иро в а н н о г о на с т ер ж ня с стержне г о л ов к о й ( т о л к а т е ле м ), к о нт ак т н о г о м о с т и к а, и неподвижных контактов, укрепленных на корпусе кнопки. Толкатель удерживается в исходном положении возвратной пружиной. Кнопки имеют обычно замыкающие и размыкающие контакты, электрически не связанные один с другим. Контакты кнопок выдерживают ток до 5 А. Толкатели кнопок часто снабжаются надписями Пуск или Стоп. Кнопки Стоп обычно имеют красный цвет.
Комплект кнопок, встроенный в общий кожух, называется кнопочной станцией, или кнопочным постом. На грузовых подъемниках чаще применяют переносные кнопочные станции с пластмассовым кожухом. К кнопкам подводят ток напряжением не более 220 В. Кожух кнопок, если он металлический, заземляют. Пакетные выключатели применяют для включения цепей управления, освещения и нагревательных приборов. Пакетные выключатели состоят из двух основных частей: контактной системы и переключающего механизма. Контактную систему набирают из секций. Каждая секция представляет собой изолятор, в пазах которого находятся неподвижные контакты с зажимами для подсоединения проводов. Подвижные контакты выключателя - скользящие. Секции (до семи) объединяют в пакет и закрепляют между пластиной основания и крышкой выключателя стяжными шпильками. Пакетный выключатель включают и выключают, поворачивая центральный стержень за рукоятку. заводному пружинному устройству обеспечивает мгновенные размыкание перек л ю ч аю щ и й и замыкание Б ла г о д а р я механизм контактов ск ор о с ти по во р о т а р у к оя т ки, ч т о у м е н ь ш а е т и с к р е н и е в увеличивает срок их службы.
Аппараты управления должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдение за механизмом. Направление перемещения рукояток и рычагов должно по возможности соответствовать направлению движений механизмов. Условные обозначения направлений вызываемых движений должны быть указаны на аппаратах управления и сохраняться в течение срока их эксплуатации. При бесступенчатом регулировании должна быть обеспечена фиксация рукояток только в нулевом положении. Кнопочные аппараты, предназначенные для реверсивного пуска механизма, должны иметь электрическую блокировку, исключающую подачу напряжения на реверсивные при одновременном нажатии на обе кнопки. Аппараты для управления с пола должны иметь устройство для самовозврата в нулевое положение; при этом работа механизма возможна только при непрерывном нажатии на кнопку или удержании рукоятки в рабочем положении. Аппараты управления должны быть подвешены на стальном тросике такой длины, которая позволяла бы рабочему, управляющему механизмом, находиться на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. Аппарат управления должен быть расположен на высоте от 1000 до 1500 мм от пола.
максимальные, Для чего предназначены рубильники? Для чего предназначены автоматические выключатели? Для чего предназначены контакторы? Для чего предназначены магнитные пускатели? Для чего предназначены реле: времени, промежуточные, тепловые? Для чего предназначены предохранители? Назовите основной рабочий элемент предохранителя. Какие бывают предохранители? Перечислите аппараты ручного управления механизмами. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
