Рубильники и переключатели

Рубильники и переключатели применяют в сетях напряжением до 660 В. Их устанавливают на панелях распределительных щитов, в шкафах и ящиках. Они могут быть одно-, двух- и трехполюсными.

Кроме того, их подразделяют на рубильники с центральной (рис.3а) или боковой (рис.3б) рукоятками. Наиболее без­опасны для обслуживающего персонала рубильники с рычажным приводом (рис.3 в).

а)

б)

в)

7 6

Рис.3. Рубильники:

а — с центральной рукояткой; б — с боковой рукояткой; в — с рычажным приво­дом; / — основание; 2 — неподвижный контакт (стойка); 3 — моментный нож; 4 — пружина; 5 — рукоятка; 6 — вал; 7 — изоляционный валик; 8 — система ры­чагов; 9 — дугогасительная камера; 10 — дугогасительные пластины

Рубильник имеет два фиксированных положения: «включено» (верхнее положение рукоятки) и «отключено» (нижнее положе­ние рукоятки). Наиболее ответственной является операция отклю­чения рубильника, когда разрывается цепь электрического тока и между размыкающимися контактами возникает электрическая дуга. Обычно каждый полюс рубильника снабжается дугогасительным моментным ножом с пружиной, обеспечивающей мгновенное раз­ведение контактов, независимо от скорости перемещения рукоят­ки рубильника. В некоторых случаях рубильник комплектуют дуго-гасительной камерой.

Переключатели в отличие от рубильников имеют два комплек­та неподвижных контактов и, соответственно, три положения: «вперед», «назад» и нейтральное положение «выключено». Пере­ключатели применяют в схемах реверсирования двигателей, при пуске асинхронных двигателей методом переключения обмотки статора со «звезды» на «треугольник» и в других случаях, связан­ных с переключением проводов с одного элемента схемы, напри­мер обмотки двигателя, на другой, либо с изменением полярнос­ти подводимого напряжения или порядка следования фаз.

Пакетные выключатели и переключатели

По назначению аналогичны рубильникам, но имеют более компактную и закрытую конструкцию. Их применяют на напряжение до 660 В при токе до 400 А. Элементами такого выключателя являются «па­кеты», состоящие из системы неподвижных и подвижных контак­тных деталей и фибровых пластин, предназначенных для гашения электрической дуги (рис.4).

Рис.4. Пакетный выключатель:

1 — стяжная шпилька; 2 — рукоятка; 3 — валик для переключения подвижных дисков; 4 — корпус; 5— пакеты; б — основание; 7— винтовые контакты для под­ключения проводов; 8 — подвижные диски с контактами

Все пакеты разделены друг от друга изоляци­онными прокладками и собраны в корпусе двумя стяжными шпильками в единую конструкцию. Подвижный контактный узел перемещается с помощью валика с пластмассовой рукояткой. В положениях «вклю­чено» и «отключено» подвижный контактный узел пакетного выключателя фик­сируется посредством пружинного механизма, что предотвращает самопроизвольное перемещение подвижного узла.

Контроллеры

Контроллеры — это многоконтактные коммутирующие ус­тройства ручного управления, предназначенные для пуска, реверсирования, торможения и регулирования частоты вращения дви­гателей постоянного и переменного тока путем переключения их обмоток или включением в цепи этих обмоток резисторов.

б)

Рас­смотрим принцип работы аппарата на примере барабанного контроллера (рис.5а).

II' Г

а)

Рис.5. Контроллер барабанного типа: а — устройство;

б — схема включения

На валу 3, изготовленного из изоляционного матери­ала, закреплены медные сегменты 4 различной длины, смещен­ные относительно друг друга под различными углами. Эти сегмен­ты, исполняющие роль подвижных контактных деталей, определенным об­разом соединены между собой. Подвижная часть контроллера на­зывается барабаном. Напротив каждого сегмента расположены не­подвижные контактные детали в виде плоских металлических пластин 2, укрепленных на изоляционном основании 1. Каждая из этих плас­тин (пальцев) расположена строго на уровне соответствующего сегмента. Внешняя управляемая контроллером электрическая цепь присоединена к неподвижным контактным деталям.

С помощью рукоятки вал 3 можно поворачивать, при этом сегменты 4 в определенной последовательности приобретают кон­такт с пластинами 2 либо утрачивают его, в зависимости от взаимного углового смещения сегментов относительно друг друга. При этом во внешней цепи происходят переключения элемен­тов электрических устройств по заданной программе. Эта про­грамма задается длиной сегментов и углами их взаимного сме­щения.

На рис.5б представлена развернутая в плоскости схема контроллера (обведена штриховой линией) для управления дви­гателем постоянного тока последовательного возбуждения. Сег­менты изображены отрезками толстых линий, соединенных меж­ду собой определенным образом. Барабан контроллера имеет семь положений: одно нейтральное 0, положения I, II и III при по­вороте барабана по часовой стрелке (относительно нейтрально­го положения) и положения Г, 1Г и НГ при повороте барабана против часовой стрелки. При нейтральном положении барабана двигатель выключен. При положении барабана I происходит со­единение неподвижных контактов 9 — 8 — 7 — 6 — 5, а также 4 — 3. Электрический ток проходит от клеммы «плюс» через обмотку возбуждения ОВ, через катушку дугогашения S на контакт 1, через резисторы пускового реостата R_Up, через контакты 3 — 4, по обмотке якоря и через замкнутые клеммы 7 — 6 — 5 на клемму «минус». При этом начинается пуск двигателя. При повороте ба­рабана в положение II его сегменты замыкают клеммы 2 — 3 и шунтируют первую ступень пускового реостата. Пуск двигателя продолжается при уменьшенном сопротивлении пускового рео­стата. При повороте барабана в положение III замыкаются кон­такты 1 — 2, шунтируется вторая ступень пускового реостата, про­цесс пуска заканчивается и двигатель переходит в рабочий ре­жим.

Если барабан повернуть в положение Г, то направление тока в якоре изменится и начнется пуск двигателя в противоположном направлении. В положении 1Г пуск продолжится, а в положении барабана ИГ двигатель выйдет на рабочий режим. Если пусковой реостат использовать в качестве регулировочного, применив в нем резисторы, рассчитанные на длительное протекание тока, то рас­сматриваемый контроллер можно использовать для регулирования частоты вращения двигателя.

Недостаток контроллера барабанного типа — ненадежность кон­тактных соединений. Поэтому практическое применение получи­ли контроллеры кулачкового типа, в которых вместо сколь­зящих контактов применен набор кулачковых элементов. На рис.6 показано два кулачковых элемента, каждый из которых коммути­рует свою электрическую цепь. На валу 1 контроллера расположе­ны кулачковые диски 2, которые через ролики 7 воздействуют на подвижные контактные узлы. Каждый такой узел имеет контактную деталь 3 (мостик).

3 4 5

Рис.6. Кулачковые элементы контроллера:

1 — вал; 2 ~ кулачковый диск; 3 — подвижный контакт; 4 — неподвижный кон­такт; 5 — изоляционная пластина неподвижных контактов; 6 — пружина; 7 — ро­лик; 8 — пружина для прижатия ролика к кулачковому диску

При определенном положении кулачкового диска мостик замыкается на неподвижные детали контакта 4, расположенные на изоляционном основании 5. Посредством пружины 6 обеспечива­ется необходимое контактное нажатие. Пружина 8 прижимает рычаг с роликом 7 к кулачку, обеспечивая замыкание или раз­мыкание контакта в строгом соответствии с формой и положе­нием кулачкового диска.

Аппараты аналогичных конструкций, но со слаботочными контактами называют командоконтроллерами. Они рассчитаны на применение в цепях управления переменного и постоянного тока с напряжением до 500 В.

Командоконтроллеры выполняют в двух вариантах: нерегулируемыми и регулируемыми. У нерегулируемых командоконтроллеров каждой позиции органа управления соответствует определенное состояние выходов, реализованное при соответствующей конструкции привода и кулачковых элементов. У регулируемых командоконтроллеров состояния выходов можно настраивать по отдельным позициям органа управления.

Командоконтроллеры серии КВО рассчитаны на коммутацию цепей управления с напряжением до 320 В постоянного тока и до 380 В переменного тока. Они имеют до 12 контактных элементов, управление которыми осуществляется от маховика или рукоятки. Допустимый длительный ток кулачковых элементов составляет 20 А. Допустимый ток включения 100 А. Допустимый ток отключения 10 А при напряжении 220 В в цепи с постоянной времени 0,05 с. Электрическая износоустойчивость 300000 циклов «включить-выключить» при частоте включений 600 в час.

Командоконтроллеры серии КН без выключателя управления применяются в электроприводах крановых механизмов. Они устанавливаются на подставках или подвешиваются на тросе.

Командоконтроллеры серии КТ с выключателем управления применяются для управления различными палубными механизмами судов. Их устанавливают на тумбе на открытой палубе.

Аппараты серий КН и КТ рассчитаны на применение в цепях управления переменного тока напряжением до 380 В и постоянного тока напряжением до 220 В. Они содержат до 12 кулачковых элементов. Количество рабочих позиций рукоятки до пяти в каждую сторону от нулевого положения. Каждая серия командоконтроллеров имеет несколько типов аппаратов, отличающихся таблицей замыканий.

Кнопки управления

Кнопки управления применяют в цепях управления элект­роприводами для включения электромагнитных и других устройств. Кнопки обычно имеют одну или две пары контактов. Управление кнопкой осуществляется нажатием на толкатель, который, со­вершая поступательное движение, замыкает или размыкает кон­такты (рис.7).

Рис.7. Кнопка управления:

/ — контакты неподвижные; 2 — кор­пус; 3 — толкатель; 4 и 5 — гайки креп­ления кнопки;

6 — контакты подвиж­ные; 7 — винтовые зажимы

Кнопки бывают с самовозвратом толкателя или без самовозврата. В последнем случае возврат толкателя кнопки возможен либо его вытягиванием, либо повторным его нажатием. Способ воздействия на толкатель кнопки влияет на ее размеры и расположение. Например, ножные кнопки находятся на полу, ла­донные и пальцевые — на панели или в другом удобном и безо­пасном месте.

Несколько кнопок, собранных в одном корпусе, образуют кно­почный пост управления («кнопочная станция»). Такие кнопоч­ные посты устанавливают на диспетчерском пульте для дистанци­онного управления электроприводом.