Электротехника.ур№44.
Тема программы: Электрические и электронные аппараты.
Тема урока: Аппаратура управления и защиты.
Цель и задачи урока: Дать понятие аппаратуры управления и защиты.
Развитие стремления познавать новое для успешного освоения выбранной специальности.
Воспитание трудолюбия.
План урока.
Аппаратура ручного управления.
Аппаратура автоматического управления.
Устройство пакетного выключателя.
Устройство и назначение рубильника.
Командоаппараты и контакторы.
Магнитные пускатели.
Содержание урока.
Составной частью электропривода является аппаратура управления и защиты электродвигателей, предназначенная для пуска и остановки двигателя, изменения частоты и направления вращения вала двигателя, а также обеспечения работы электродвигателя в заданных режимах в соответствии с требованиями технологического процесса и защиты его при отклонении режима работы от заданного.
Аппаратуру управления классифицируют по следующим признакам: по способу управления — с ручным, автоматическим и дистанционным управлением; роду тока —для постоянного и переменного тока; исполнению — открытое, защищенное пыле-брызгонепроницаемое, тропическое и т. п.
Аппаратура ручного управления приводится в действие обслуживающим персоналом. К ней относятся выключатели и переключатели, рубильники, пусковые резисторы, кнопочные станции, магнитные пускатели, автоматические выключатели. Ручное управление электроприводами применяют только в редко включаемых установках небольшой мощности, не требующих дистанционного управления.
Для автоматического управления электроприводом широко применяют релейно-контакторную аппаратуру, в состав которой входят контакторы, магнитные пускатели с кнопочными станциями, конечные и путевые выключатели, различные реле и т. п. Существуют бесконтактные способы управления электроприводами, основанные на применении тиристоров и симисторов.
Для управления электроустановками производственного назначения используют пакетные выключатели и переключатели. Их выпускают общего исполнения для открытой и скрытой установки в помещениях с нормальной средой и герметическими (полугерметическими) — для сырых помещений. Контакты у выключателей скользящие или рубящие. По исполнению выключатели и переключатели бывают перекидные, поворотные, кнопочные, клавишные и др.
Пакетные выключатели и переключатели предназначены для нечастых включений в цепях небольшой мощности (токи до 100 А при напряжении 220 В, 60 А —при 380 В). Их изготовляют открытого исполнения или с защитным кожухом. Они рассчитаны для установки на щитах, в распределительных ящиках, сухих помещениях.
Пакетный выключатель состоит из отдельных сложенных вместе пакетов 3 (рис. 28.2) и приводного механизма. Пакет является одним полюсом выключателя, в котором имеются два разрыва. Неподвижные контакты 5 выполнены в виде массивных пластин из латуни, подвижные б—в виде двух пружинящих губок, которые насажены на квадратный изолированный вал 4 выключателя с рукояткой и могут поворачиваться вместе с ним.
Движение подвижных контактов осуществляется с помощью приводного механизма 1. При вращении рукоятки 2 сначала заводится пружина, которая сообщает необходимую скорость контактам.
Пакетный выключатель:
1 — приводной механизм; 2— рукоятка выключателя;
3 — пакеты; 4— изолированный вал; 5— неподвижные
контакты; 6— подвижные контакты
Пакетные выключатели и переключатели обладают большими преимуществами по сравнению с другой аппаратурой управления: малыми габаритными размерами, удобством монтажа, вибро- и удароустойчивостью. Применяют их в непыльных помещениях с относительной влажностью воздуха до 80 % при температуре 40 °С.
Для включения и отключения электрических цепей напряжением до 500 В применяют также простейшие аппараты управления — рубильники.
Р 
убильник состоит из неподвижных врубных контактов 2 (рис. 28.3), глав ных ножей 6, закрепленных шарнирно в неподвижных контактах 7, дугогасительного устройства и привода. Рубильники монтируют на изоляционных плитах 7, включают центральной 5 и боковой 9 рукоятками или через систему рычагов. Важнейшая часть рубильника — контакты. Нажатие на них в рубильниках, рассчитанных на токи до 100 А, обеспечивают пружинящие губки, а на токи больше 100 А — стальные пружины. Рубильники имеют устройства, предохраняющие ножи и контакты от обгорания и быстро отключающие ^контакты. Одно из наиболее простых устройств — моментный нож 3, соединенный с главным ножом 6 и пружиной 4. Во включенном положении ток в основном протекает по главному ножу. При выключении из губок неподвижных контактов 2 сначала выходит главный нож, а моментный остается в контактах, и по нему протекает ток. Так как цепь не разрывается в момент выхода из контактов главного ножа, то дуга при этом не возникает.
При достаточно отведенном главном ноже пружина разжимается и благодаря упругости вытягивает с большой скоростью моментный нож из неподвижного врубного контакта. Возникающая при этом дуга быстро гасится и не вызывает обгорания контактов и ножа. Рубильники и переключатели выпускают на токи 100...500 А при напряжениях до 500 В постоянного тока и переменного частотой 50 Гц.
К 
омандоаппараты служат для ручного переключения контрольных цепей катушек магнитных пускателей, контакторов, реле и т. д. Замыканием или размыканием электрической цепи оператор может дистанционно подать команду на пуск или остановку электрической машины. Наиболее простые командоаппараты —кнопки управления (рис. 28.4), применяемые для дистанционного управления электромагнитными аппаратами постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Несколько кнопок, установленных в общем кожухе, состоящем из основания и крышки, образуют кнопочный мост управления.
Контакторы дистанционного действия служат для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. В силовых цепях животноводческих электроустановок в основном используют контакторы переменного тока.
Контакторы состоят из главных и вспомогательных контактов, электромагнитного и дугогасительного устройств. Главные контакты рассчитаны на большое число включений и отключений силовой цепи в единицу времени (большая частота). Они бывают рычажные и мостовые. Электромагнитное устройство обеспечивает дистанционное управление контактором. Оно состоит из катушки и двух сердечников Ш- или Т-образной формы. Сердечники набирают из изолированных одна от другой пластин толщиной 0,35; 0,5; 1 мм. Для гашения дуги, возникающей при размыкании контактов, предусмотрено дугогасительное устройство. Вспомогательные контакты необходимы для переключения в цепях управления контактора, блокировки и сигнализации.
Контакторы чаще всего выполняют по прямоходовой схеме, в которой контакты связаны с якорем через бесшарнирную рычажную систему (рис. 28.5, а) или непосредственно (рис. 28.5, б). Прямоходовая схема из-за отсутствия шарнирных соединений характеризуется высокой износостойкостью. Для устранения взаимного влияния ударов в системе и повышения износостойкости деталей контакторов применяют поворотные схемы (рис. 28.5, в), в которых движение от электромагнита к контактам передается шарнирными рычагами.
Э 
лектромагнитный контактор переменного тока (рис. 28.6) состоит из закрепленных на изоляционной плите неподвижных главных контактов, блокировочных контактов, сердечника с обмоткой электромагнита. Магнитная система поворотная Ш-об-разная. Якорь 8 жестко связан с подвижной системой. Продолжение боковых пластин якоря образует рычаг, закрепленный на валу 2. На этом же валу установлены подвижные главные контакты 5 и траверса 3 для блокировочных контактов. Сердечник электромагнита установлен на амортизирующих пружинах.
Для пуска электродвигателя необходимо нажатием кнопки «Пуск» замкнуть контакты в цепи управления. Тогда электрический ток пойдет от одного фазного провода через контакты кнопок управления «Пуск» и «Стоп», обмотку электромагнита к другому фазному проводу. При прохождении тока по обмотке 7 сердечник намагничивается и притягивает якорь 8, вместе с которым поворачиваются вал 2 и подвижные главные контакты 5. При этом главные контакты замыкаются и к обмоткам статора электродвигателя поступает ток. Одновременно с замыканием главных контактов замыкаются верхние блокировочные контакты /, которые замыкают цепь обмотки электромагнита, минуя контакты кнопки управления «Пуск», что позволяет ее после включения отпускать.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп». При этом электрическая цепь размыкается, катушка электромагнита обесточивается, контакты размыкаются под действием собственной силы тяжести или пружин, обесточивается и обмотка статора электродвигателя.
Магнитный пускатель управляет асинхронными короткозамк-нутыми электродвигателями и защищает их от перегрева. Он состоит из контактора со встроенной тепловой защитой (тепловое реле) и кнопок управления. В магнитных пускателях применяют трехполюсные контакторы с контактной мостовой системой. Облегченный, коробчатый, самоустанавливающийся мост крепят в металлической обойме пластмассовой направляющей колодкой, что обеспечивает его высокую износостойкость.
Магнитные пускатели защищают электрическую установку от самопроизвольного повторного включения при восстановлении напряжения после аварийного снижения его до нуля или недопустимо низких значений. При отключении пускателя вследствие перебоев в электроснабжении размыкаются все его контакты, в том числе и вспомогательные. При появлении напряжения в сети пускатель не включается до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Пуск». То же происходит, когда напряжение в сети снижается до 50...60 % номинального. Если же электродвигатель включают рубильником, пакетным выключателем или контроллером, то при перерыве в электроснабжении и остановке двигателя схема не нарушается. При восстановлении напряжения двигатель самопроизвольно включается в сеть. Такой самопроизвольный пуск двигателя может послужить причиной аварии или несчастного случая.
Основные источники:
1. Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники. Издание второе, переработанное и дополненное. Москва «Высшая школа», 1985
2. Гольгин А.Ф., Ильяшенко Л.А. Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий, Москва «Высшая школа», 1986
3. Новиков П.Н., Толчеев О.В. Задачник по электротехнике, Москва, издательский центр «Академия», 2008
4. Ломоносов В.Ю., Поливанов К.М., Михайлов О.П. Электротехника, Москва, «Энергоатомиздат», 1990
5. Касаткин А.С. Основы электротехники, Москва «Высшая школа», 1986
Д.З. Изучите конспект и ответьте на вопросы:
Какая аппаратура относится к аппаратуре ручного управления?