 |
Контакторы, магнитные пускатели и контроллеры
|
|
|
|
По существу контактор подобен реле, так как он представляет собой электромагнитный выключатель, приходящий в действие при замыкании или размыкании цепи оперативного тока. Но в отличие от реле контакторы рассчитываются на коммутирование больших токов, иногда при относительно высоком напряжении. Они применяются для управления мощными приемниками электроэнергии — крупными электродвигателями, нагревательными устройствами и т. п. Таким образом, контакторы являются реле прямого действия и их электромагниты должны иметь большие значения хода и силы тяги.
Управление контактором осуществляется посредством оперативного тока вспомогательной цепи, причем это управление может выполняться простым нажимом одной кнопки в цепи оперативного тока (кнопочное управление).
На рис. 17.13 показано устройство электромагнитного контактора постоянного тока. Под действием оперативного (вспомогательного) тока в катушке 1 контактора к ее сердечнику 2 притягивается стальной якорь 3; последний, поворачиваясь вокруг оси 4, замыкает главные контакты 5 в цепи рабочего тока. Пружина 6 обеспечивает хороший нажим подвижного контакта. Главная цепь присоединена к зажимам 7 цепи рабочего тока и содержит главные контакты, соединительный гибкий провод 8 и катушку магнитного дутья 9- Магнитным дутьем называется растягивание дуги между главными контактами под действием внешнего магнитного поля для ускорения ее гашения.
Рассматриваемый контактор помимо главной цепи замыкает также контакты 10 в цепи оперативного тока — так называемые вспомогательные контакты, служащие для выполнения вспомогательных операций управления. Контактор переменного тока входит как составная часть в магнитный пускатель. Последний представляет собой комплектное устройство управления, состоящее из одного или нескольких электромагнитных контакторов, тепловых реле и кнопок управления. На рис. 17.14 показана схема магнитного нереверсивного пускателя переменного тока. Управление пускателем осуществляется с помощью двух кнопок — Пуск и Стоп, находящихся вне ящика пускателя. При нажатии кнопки Пуск замыкается цепь оперативного тока — от провода фазы А сети через контакты 4 одного теплового реле 5, через катушку 1 контактора, через контакты 4 второго теплового реле 5, через контакты кнопок Пуск и Стоп к проводу С сети. Под действием оперативного тока снабженный катушкой 1 электромагнит трехполюсного контактора притянет подвижный якорь. С последним жестко соединены главные подвижные 2 (образующие двукратный разрыв цепи главного тока в каждой фазе) и вспомогательные 3 контакты в цепи оперативного тока. Двигатель будет пущен в ход, когда замкнутся все эти контакты.
|
|
|
Замыкание вспомогательных контактов 3 нужно для того, чтобы замкнуть цепь оперативного тока помимо контактов кнопки Пуск и, таким образом, предупредить размыкание оперативного тока, когда кнопка Пуск после нажатия возвратится в исходное положение.
При нажатии кнопки Стоп размыкается цепь оперативного тока через катушку 1 контактора, отпадает якорь, а главные контакты 2 под действием пружин размыкаются; двигатель останавливается.
Защита двигателя от перегрузок в магнитном пускателе обеспечивается двумя тепловыми реле 5 с биметаллическими элементами (см. рис. 17.6).
Вследствие значительной тепловой инерции тепловые реле не обеспечивают защиту от токов короткого замыкания, поэтому для защиты от внезапных коротких замыканий в цепи главного тока должны быть установлены плавкие предохранители 6.
Контроллеры представляют собой коммутационные аппараты, дающие возможность простым поворотом ручки или маховичка не только включать и выключать электрические цепи, но и производить сложные переключения элементов схемы управления электрических машин и аппаратов (например, пуск в ход, регулирование частоты вращения, реверсирование, торможение). Применение контроллера чрезвычайно упрощает работу обслуживающего персонала (водителя электровоза, рабочего у станка). Весьма наглядно устройство барабанного контроллера (рис. 17.15). На изолированном вращающемся валу 1 такого контроллера укреплены имеющие различную длину сегменты 2 (отрезки медных колец). Сегменты служат подвижными контактами, причем имеются отдельные сегменты на различные углы по отношению друг к другу. Некоторые сегменты электрически соединены между собой. Неподвижные контакты контроллера, так называемые контактные пальцы 3, укреплены на неподвижном изолированном основании 4. Каждому контактному пальцу соответствует определенный сегмент на вращающейся части.
|
|
|
Контактные пальцы изолированы друг от друга, и к ним подведены провода, соединяющие контроллер с управляемой установкой. При поворачивании вала 1 сегменты 2 в определенной последовательности соприкасаются с контактными кольцами 3, и таким путем осуществляются необходимые переключения в управляемых электрических цепях установки.
На рис. 17.16 показана развернутая на плоскости схема применения контроллера для управления двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением. Здесь неподвижные контактные пальцы (3 на рис. 17.15) изображены в виде вертикального ряда кружков 1—10.Штриховой прямоугольник Б заключает в себе развернутую на плоскость схему барабана контроллера; полоски изображают контактные сегменты барабана. Барабан контроллера имеет семь различных положений: /, //, ///, О, III', //', /'. В исходном положении барабана 0 двигатель выключен, так как все контактные пальцы касаются лишь изолированной поверхности барабана. Повороту барабана в положение 1 на схеме соответствует совмещение вертикальной линии I со столбцом контактных пальцев. В этих условиях цепь тока замкнута через последовательную обмотку возбуждения двигателя, катушку магнитного дутья S (служащую для гашения дуги между подвижными и неподвижными контактами контроллера), контактный палец 1, обе части пускового реостата r п, палец 3, два сегмента барабана, палец 4, щетку А в якорь двигателя Д, щетку В, палец 7, два сегмента барабана и палец 6.
|
|
|
Легко проследить, что поворотом барабана в положение II его сегменты закорачивают половину реостата rп. В положении III барабана реостат r п весь закорочен и, следовательно, на выводы двигателя подано полное напряжение сети.
Если повернуть барабан из положения 0 в противоположную сторону, т. е. в положение /, то направление тока в якоре изменится по отношению к его направлению при положениях I—III и якорь начнет вращаться в противоположном направлении.
 |
Если реостат r п рассчитан на длительную нагрузку рабочим током двигателя, то с помощью контроллера можно также регулировать частоту вращения двигателя. Барабанный контроллер может безотказно работать лишь при небольшом числе включений в час. Значительно лучше работает кулачковый контроллер (командоконтроллер). Основной его деталью является коммутирующее устройство кулачкового типа — кулачковый контакторный элемент. Схема подобного устройства, коммутирующего две цепи, показана на рис. 17.17. Здесь на управляющем валу 1 укреплены управляющие изоляционные кулачки 2. Две пружины 3 создают необходимое давление подвижных контактов 5 мостикового типа на неподвижные контакты 4, укрепленные на изолирующей плите 6. При повороте вала выступ кулачка давит на ролик 7 и при посредстве последнего отжимает подвижные контакты и размыкает управляемую цепь в двух местах. Когда же при повороте вала выступ кулачка отходит от ролика, пружина 5 поворачивает рычаг, несущий подвижные контакты, и цепь замыкается.
Вдоль вала контроллера может быть размещено значительное число таких контакторных элементов, что дает возможность одновременно регулировать работу многих цепей (например, 12 в контроллерах промышленных электровозов). Чтобы упростить понимание сложных схем управления, составляется контроллерная диаграмма, которая показывает последовательность включения контакторных элементов (рис.17.18). В ней по вертикали указаны номера контактов, а по горизонтали — положения вала контроллера и состояние контактов. Если при данном положении вала контакт замкнут, то против него стоит крестик, если он разомкнут, то в диаграмме против него остается пустое место.
|
|
|
В цепях управления электродвигателями, в особенности при автоматизации управления, существенное значение имеют выключатели, срабатывающие (отключающие, включающие и переключающие), когда приводимый двигателем механизм поворачивается или перемещается на определенное расстояние.
Концевой выключатель разрывает главную цепь или цепь управления двигателя в результате нажима управляющего упора (кулачка). Эти выключатели имеют особо важное значение в подъемных устройствах.
Путевые выключатели коммутируют электрические цепи под воздействием управляющих упоров (кулачков), когда контролируемый объект проходит определенные точки своего пути.
По существу это варианты кулачковых командоаппаратов, в ряде случаев существенно упрощенные.
Описанная здесь аппаратура представляет собой лишь относительно простые примеры подобных устройств. В настоящее время электротехническая аппаратура в большинстве своем узко специализирована, т. е. приспособлена к особенностям условий и требований отдельных отраслей промышленности (горного электрооборудования, электрооборудования металлорежущих станков, электрооборудования строительных площадок и т. д.). Подобное оборудование изучается в специальных курсах. Одна из задач нашей книги — подготовка учащихся к слушанию этих курсов.
|
|
|
