Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 15 из 32)

а) б)

Рис.4-10

Автоматический выключатель

Широкое распространение в станкостроении получили автоматические выключатели

(рис. 4-11). Такой выключатель можно включать и отключать вручную. При возникновении недопустимо больших токов выключатель отключается автоматически посредством тепловых или токовых расцепителей. Когда рукоятка 8, укрепленная на рычаге 5. повернута вокруг оси А б положение «Включено», растянутая пружина 6 удерживает рычаги 4 и 10 в положении, указанном на рисунке. При этом рычаг 14 через шарнир С давит на планку 3, скрепленную с плоской пружиной 2, и удерживает подвижный контакт 1 во включенном положении.

Если рукоятку 8 повернуть в положение «Отключено», то под действием растянутой пружины 6 шарниров переместится вниз, а рычаги 4 и 10 повернутся вокруг шарниров С и Е. Рабочие контакты при этом размыкаются. Размыкание и замыкание контактов происходят очень быстро под действием растянутой пружины 6 и не зависят от скорости поворота рукоятки 8. Когда сила тока, протекающего через нагревательный элемент % теплового

расцепителя, недопустимо возрастает, биметаллическая

пластина 15 изгибается вправо, валик 12

Рис. 4-11

поворачивается, и защелка 11, прижатая пружиной к выступу валика освобождает скобу 7, поворачивающуюся вокруг оси 9. При этом скоба 7 и шарнир Е смещаются вправо. Под действием пружины шарнир В смещается вверх, и рабочий контакт 1 размыкается. То же самое происходит при втягивании якоря в катушку 13 бокового максимального расцепителя.

Если после отключения и остывания биметаллической пластинки 15 рукоятку повернуть в положение «Отключено», то скоба 7. защелка 11и валик 12 вернутся в исходное положение.

Взамен рукоятки для механического управления автоматическими выключателями часто используют две кнопки, одна из которых при нажатии включает аппарат, а другая - отключает. Отечественная промышленность выпускает однополюсные автоматические выключатели для переменного тока, трехполюсные для трехфазного тока и двухполюсные для постоянного тока. Трехполосный автоматический выключатель может быть снабжен тремя тепловыми расцепителями. При небольшой продолжительной перегрузке они отключают аппарат через 3060 мин (в обратной зависимости от силы тока). При больших перегрузках тепловые расцепители срабатывают в течение нескольких секунд.

Аппарат может быть снабжен тремя электромагнитными расцепителями максимальной силы тока. Их катушки включены последовательно с нагревателями тепловых реле. Электромагнитные расцепители практически мгновенно отключают аппарат при силе тока, превышающей номинальную в 6-10 раз. Силу этого тока можно регулировать. Для защиты электродвигателей применяют автоматические выключатели с расцепителями максимальной силы тока, которые снабжены гидравлическим замедлителем. Такой замедлитель не дает выключателю отключаться под действием пускового тока электродвигателя. Применяют также автоматические выключатели только с токовыми и только с тепловыми расцепителями. Автоматический выключатель может одновременно заменить вводный выключатель, предохранители и тепловые реле. Применение автоматических выключателей обеспечивает при срабатывании защиты отключение всех трех фаз. Изготовляют автоматические выключатели также и с расцепителями минимального напряжения. Они обеспечивают нулевую защиту установки. Автоматические выключатели выполняют в корпусах из пластмассы, алюминия, чугуна.

4.9 КОНТАКТОРЫ И МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Контакторы предназначены для коммутации силовых цепей электродвигателей и других мощных потребителей. В зависимости от рода коммутируемого тока главной цепи различают контакторы постоянного и переменного тока. Они имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения, электромагнитный привод и вспомогательные контакты.

Как правило, род тока в цепи управления, которая питает электромагнитный привод, совпадает с родом тока главной цепи. Однако известны случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Схема контактора постоянного тока показана на рис. 4.12. Контактный узел рычажного типа состоит из неподвижного 1 и подвижного 3 контактов. Контакт 3 шарнирно закреплен на рычаге 4, связанном с якорем электромагнита 6, и прижат к нему нажимной пружиной 5. Подвод тока к подвижному контакту осуществляется гибкой медной лентой 10.

Рис. 4-12

Электромагнитный привод клапанного типа состоит из электромагнита (сердечника 8 с катушкой 9) и возвратной пружины 7.

Сердечник снабжен полюсным наконечником, необходимым для увеличения поверхности якоря, участвующей в создании электромагнитной силы притяжения. Конструкция контактора обеспечивает замыкание контактов с проскальзыванием и перекатыванием.

Для интенсивного гашения электрической дуги контакторы постоянного тока снабжают дугогасительными камерами. На рис. 4.13 изображена дугогасительная камера с узкой щелью и магнитным дутьем. Щелевая камера образована двумя стенками 1, выполненными из изоляционного материала. Зазор между ними сужен до узкой щели. Ее ширина несколько меньше диаметра электрической дуги.

Магнитное дутье необходимо для создания электродинамических сил гашения электрической дуги.

Рис.4-13 - Дугогасительная камера с узкой щелью и магнитным дутьем.

При этом в результате взаимодействия электрического и тока дуги с магнитным полем появляется сила F, под действием которой дуга растягивается и перемещается в узкую щель, где она гаснет за счет усиленного отвода тепла стенками камеры. Система магнитного дутья состоит из катушки 4, включенной последовательно с главными контактами, и снабженной сердечником 3. Для подвода магнитного потока в область горения электрической дуги используют ферромагнитные щечки 2.

Иногда применяют щелевые камеры с зигзагообразной щелью, обеспечивающие улучшенный теплоотвод.

При последовательном включении контакта и катушки магнитного дутья электродинамические силы не изменяют своего направления при любом направлении тока 1 в главной цепи. Это позволяет использовать магнитное дутье не только в цепях постоянного, но и в цепях переменного тока.

Для гашения дуги применяют также камеры с дугогасительной решеткой (см. рис. 4-13). Дугогасительная решетка представляет собой пакет тонких металлических пластин 2. Под действием электродинамических сил, создаваемых системой магнитного дутья, электрическая дуга попадает на решетку и рвется на ряд коротких дуг. Пластины интенсивно отводят тепло от дуги и гасят ее, но пластины дугогасительной решетки обладают значительной термической инерционностью — при большой частоте включений они перегреваются и эффективность дугогашения падает.

Мощные контакторы переменного тока имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения — магнитным дутьем и дугогасительной камерой с узкой щелью или дугогасительной решеткой, как и контакторы постоянного тока. Конструктивное отличие заключается в том, что контакторы переменного тока выполняют многополюсными; обычно они имеют три главных замыкающих контакта. Все три контактных узла работают от общего электромагнитного привода клапанного типа, который поворачивает вал контактора с установленными на нем подвижными контактами. На том же валу устанавливают вспомогательные контакты мостикового типа. Контакторы имеют достаточно большие габаритные размеры. Их применяют для управления электродвигателями значительной мощности.

Для увеличения срока службы конструкция контакторов допускает смену контактов.

Существуют комбинированные контакторы переменного тока, в которых параллельно главным замыкающим контактам включают два тиристора. Во включенном положении ток проходит через главные контакты, поскольку тиристоры находятся в закрытом состоянии и ток не проводят. При размыкании контактов схема управления открывает тиристоры, которые шунтируют цепь главных контактов и разгружают их от тока отключения, препятствуя возникновению электрической дуги. Поскольку тиристоры работают в кратковременном режиме, их номинальная мощность невелика, и они не нуждаются в радиаторах охлаждения.

Наша промышленность выпускает комбинированные контакторы типа КТ64 и КТ65 на номинальные токи, превышающие 100 А, выполненные на базе широко распространенных контакторов КТ6000 и снабженные дополнительным полупроводниковым блоком.

Коммутационная износостойкость комбинированных контакторов в режиме нормальных коммутаций составляет не менее 5 млн. циклов, а коммутационная износостойкость полупроводниковых блоков примерно в 6 раз выше. Это позволяет многократно использовать их в системах управления.

Для управления электродвигателями переменного тока небольшой мощности применяют прямоходовые контакторы с мостиковыми контактными узлами. Двукратный разрыв цепи и облегченные условия гашения дуги переменного тока позволяют обойтись без специальных дугогасительных камер, что существенно уменьшает габаритные размеры контакторов.