Електричні апарати (стр. 18 из 31)
Контролери застосовують в схемах керування двигунами постійного і змінного струму. Можуть комутувати, як силові кола двигунів, так і кола котушок керування апаратів (котушок керування контакторів).
Розрізняють контролери таких типів:
1) барабанного;
2) кулачкового;
3) плоского.
Застосовуються барабанні контролери для комутування силових кіл двигунів постійного струму до 45 кВт і змінного струму до 75 кВт.
Барабанний контролер показано на рис. 11.4.1– пружина;
2 – нерухомий контакт;
3,5,6 – рухомі контакти;
4 – вал.
Більш досконалим з точки зору зношення і комутації є кулачкові контролери, які дозволяють робити до 600 операцій за годину.
Шляхові і кінцеві вимикачі здійснюють комутацію кіл керування і автоматики на заданій ділянці шляху, по якій проходить керований механізм.
На рис. 11.5 показано кінцевий вимикач.В його склад входять:
4,1 – рубильник;
2 – важіль;
3 – деталь (коромисло);
5 – фасонний кулачок;
6 – контактний місток;
7 – нерухомий контакт.
Він відноситься до типу командоапаратів, що застосовуються, наприклад, для зупинки верстату, або зміни напрямку руху його різця.
Контакти 6-7 розмикають коло в момент дотикання рубильника 1 до обмежувача М.
12.1. Контактори та їх вибір
Контактори – це електричні апарати, призначені для комутації силових кіл; замикання і розмикання контакторів здійснюється під дією електромагнітного привода. Вони призначені на струми від 1 А до 4000 А. Для комутації менших струмів використовують реле. Номінальні напруги контакторів: 220, 440, 750 В – при постійному струмі; 380, 660 В при змінному струмі.
При більших напругах використовують вимикачі високої напруги.
Контактори поділяються на контактори постійного і змінного струму.
Контактори марки:
1) ДС – (для постійного струму) і, як правило, приводять в дію електромагнітом постійного струму;
2) АС – (для змінного струму). Їх електромагніти можуть працювати як на постійному, так і змінному струмі.
Є 5 груп ДС: ДС-1, ДС-2, ДС-3...
4 групи АС: АС-1, АС-2...АС...
ДС-1, АС-1 – це контактори призначені для комутації кіл, в яких сам процес комутації обмежений (в основному активне навантаження).
Для найскладніших умов роботи (пуск електродвигунів із коротко замкненим ротором) використовують контактори АС-4.
ДС-4 використовують для пуску електродвигунів із послідовним збуджуванням і їх вимикання при повільному обертанні.
Основні частини контактора:
1 – головні контакти із контактною системою;
2 – дугогасящий пристрій;
3 – електромагніт;
4 – система допоміжних контактів.
Головні контакти включені в силову схему (коло) двигуна.
Втягуюча котушка вмикається в коло керуваня. Послідовно вона включена разом з кнопками „пуск” і „стоп.” Паралельно до „пуску” включається контактна кнопка (12). Основними технічними даними контакторів є:
-
– номінальний струм головних контактів;-
– номінальна напруга кола, що комутується;-
– граничний струм, що вимикається;- допустима кількість вимикань в годину;
- власний час вмикання і вимикання.
На рис.12.1 показано умовнусхему дії контактора.
Контактор зображено в стані, коли він вимикає силове коло двигуна. В цьому випадку:
1) Напруга із котушки 16 і рухома частина осердя 15 під дією пружини 11, що створює силу Fв, знаходиться в нормальному стані.
2) Дуга Д між нормальними контактами гаситься в камері 5, що має ізоляційні перегородки 4. Ці перегородки розтягують дугу, збільшуючи її опір і довжину. Пластини 3 стоять на виході камери, що гасить полум’я. Вони зроблені із металу. Дугогасильна камера не дає іонізованим гарячим газам вийти за межі камери. Виходу дуги в камеру сприяє ввімкнена послідовно в коло головних контактів котушка 17 із осердям 1, яке підводить магнітне поле до зони горіння дуги. Взаємодія цього поля із струмом дуги приводить до появи сил, що втягують дугу в камеру. Матеріал камери 5 – асбоцемент, кераміка, асбодін і т. п.
3) При подачі напруги на зажими 13 відбувається вмикання контактора.
4) При вимиканні контактора пускова кнопка шунтується блок-контактами 12 контактора. Тому при відпусканні кнопки коло котушки 16 не буде розірвано, і контактор лишиться ввімкнутим. Пружина 8 створює „попередній” контакт (провалювання). Накладки 6 можуть бути виготовлені для покращення проходження струму із срібла.
Кількість вмикань в деяких контакторах досягає 800 – 1000 операцій за 5 хв., тобто 1 вмикання в секунду.
Власний час спрацювання коливається від 0.14 до 0.37 с.
контактора – це струм, який можна пропускати по замкнутих, головних контактах на протязі 8 год.
Контактори вибирають наступним чином:
1) переріз струмоведучої частини апарату при
; при цьому задається 
для даного типу ізоляції: 
;2) знаходять
. Допустима температура визначається вибором температури оточуючого середовища і матеріалом провідника;3) розраховується також термічна стійкість струмоведучих частин, для знайденого поперечного перерізу. Термічна стійкість визначається як
(див. тема контакти).
Для даного типу матеріалів контактів можна знайти силу натискання при заданому струмі.
(див. тема контакти).В ряді випадків заводи – виготовлювачі вказують допустимі струми комутації при різних режимах роботи.
12.2 Реле. Геркони
Реле – електричний апарат, в якому при плавній зміні керуючого (вхідного) параметра до певної наперед заданої величини відбувається скачком зміна вихідного параметра, при чому хоча б один із цих параметрів має бути електричним.Графічно характер релейного керування зображено на рис. 12.2.
Реле поділяються в залежності від вхідного параметра на реле:
1) струму;
2) напруги;
3) частоти;
4) фази;
5) часу;
6) потужності і т.д.
Найбільш розповсюджені – електромагнітні реле. В залежності від призначення сприймаючий елемент може бути різним.
Так, в струмовому реле, – це – електромагніт, в реле тиску – мембрана, в реле рівня – поплавок.
В електричних реле сприймаючий елемент може бути побудований на електромагнітному, індукційному, електродинамічному, магнітоелектричному, тепловому, електронно-іонному, резонансному та інших принципах.
Основними вимогами до реле є:
1) надійність у роботі;
2) точність і чутливість при роботі в умовах можливих коливань вхідних сигналів і змін параметрів оточуючого середовища;
3) можливість регулювання параметрів;
4) необхідна комутаційна і механічна зносостійкість;
5) мала маса і габарити;
6) просте виробництво і експлуатація.
Перерахуємо деякі основні типи реле:
I. Електромагнітні реле (реле постійного і змінного струму). При відносно малих габаритах вони мають відносно великі тягові зусилля. Це – реле захисту і керування. Реле використовується на потужності від одиниць до тисяч Вт. Потужність в колі керування коливається від долей до десятків Вт, або сотень вольт-ампер. Час спрацювання 1,2-20 мс. Витримка часу 1,2÷20 мс. Частота вмикання 1500-4000 на годину (тобто > 1-го вмикання/секунду при механічній зносостійкості до 20 млн. і комутаційній ~ декількох млн. Індукційні реле. Вони працюють на принципі взаємодії між індукованим струмом і змінним магнітним потоком. Застосовуються тільки на змінному струмі як реле захисту енергосистем.
II. Теплові реле можуть бути побудовані: а) на перетворенні теплових впливів в механічні переміщення. Переміщення і використовують в цьому випадку для приведення в дію виконавчих елементів; б) на безпосередньому перетворенні теплових дій в зміну електричних або магнітних характеристик. Це, наприклад, – позистори. При досягненні певної температури
, опір позистора скачком збільшується на декілька порядків. Теплові реле часто вбудовують в магнітні пускачі.III. Герконові реле. Це – реле із герметичними магнітокерованими контактами. Найменш надійним вузлом електромагнітних реле є контактна система. Електрична дуга, або іскра при розмиканні і замиканні контактів руйнує їх. Крім того, у звичайних реле контакти знаходяться в середовищі атмосферного повітря. Вони забруднюються, окислюються, руйнуються водяними парами і т.д. Це все понижує зносостійкість і надійність реле.
Вплив вказаних факторів на контакти послаблюється в герконах.
На рис. 12.3 представлена схема геркона.
1,6 – нерухомі контакти;2 – рухомий контакт;
3 – капсула;
4 – магнітопровід;
5 – котушка;
7 – постійний магніт.
Скляна капсула 3 охоплена магнітопроводом 4. Якщо на котушку 5 подати постійну напругу, то магнітний потік замкнеться через рухомий контакт 2, виготовлений із сплаву Fe-Ni. Біля лівого кінця потік Фу розділиться на два: один замикається через верхню частину магнітопровода, а другий через нижню. Між нерухомими контактами 1 і 6, виготовленими із магнітного матеріалу, розміщений постійний магніт; магнітний потік Ф0 (від нього) проходить через зазори
і 
правих кінців контактів 1 і 6. При вказаному напрямку потоків Ф0 і Фу їх сума через верхній зазор буде меншою (бо вони направлені один проти другого), чим через .