Аппаратура автоматического управления применяется в схемах пуска двигателей в ход, регулирования скорости вращения, торможения и отключения двигателей. Кроме того, эти аппараты обеспечивают определенную последовательность работы других аппаратов автоматической схемы.
Из большого разнообразия реле, применяемых в автоматических схемах, рассмотрим устройство и работу электромагнитных реле (рис. 1).
Рис. 1. Электромагнитное реле
На сердечнике 1 из мягкой стали расположена катушка 2, по которой проходит ток. Если реле включено в схеме параллельно, то обмотка катушки реле выполняется из большого числа витков тонкой проволоки. Реле, включаемое последовательно, имеет катушку, состоящую из малого числа витков проволоки большого сечения. Против полюсов сердечника расположен якорь 5, который может поворачиваться вокруг оси 4. На якоре располагаются мостики с контактами К. Повороту якоря препятствует пружина 5. При прохождении тока по виткам катушки создается магнитное поле, линии которого стремятся подтянуть якорь к полюсам сердечника. Как только величина тока превысит определенное установленное значение, якорь, преодолевая силу сопротивления пружины, притягивается к сердечнику и контакты реле замыкаются.
Ток срабатывания реле можно регулировать изменением натяжения пружины. Электромагнитные реле применяются в качестве реле управления и защиты (реле тока и напряжения).
Для дистанционного и автоматического управления электродвигателями применяются контакторы. В зависимости от рода тока контакторы бывают постоянного и переменного тока.
Схема контактора постоянного тока представлена на рис. 2. Силовая цепь, замыкаемая контактором, проходит через контакты 1 и 2, укрепленные на изолирующем основании 3, контакты самого контактора 4 и 5 и гибкую токоведущую связь 6. Замыкание контактора осуществляется электромагнитом 7, обмотка которого питается от вспомогательной цепи управления. При замыкании цепи управления электромагнит притягивает якорь 8, который замыкает контакты контактора.
Рис. 2. Схема контактора постоянного тока
Контактор удерживается во включенном положении до тех пор, пока замкнута цепь обмотки электромагнита. Контакторы постоянного тока КП строятся с одним, двумя и тремя главными контактами, работающими в цепях постоянного тока напряжением 220, 440 и 660 В. Номинальные токи, на которые рассчитаны главные контакты, бывают от 20 до 250 А. Катушки элетромагнитов контакторов КП рассчитаны на напряжения 48, 110 и 220 В.
Кроме главных контактов, служащих для замыкания и размыкания силовых цепей, контакторы снабжаются блок-контактами для цепей сигнализации и других целей.
Контакторы КП допускают до 240-1200 включений в час.
Общий вид контактора КТ показана на рис. 3. Включающие катушки контакторов КТ изготовляются на напряжения 127, 220, 380 и 500 В при частоте 50 Гц. Контакторы КТ допускают до 120 включений в час.
Рис. 3. Общий вид контактора КТ-6053:
1 – втулка; 2 – стойка; 3 – рейка; 4 – блок-контакт; 5 – замыкающие главные контакты с дугогасительным устройством; 6 – защелкивающий механизм; 7 – неподвижная часть электромагнита с втягивающей катушкой; 8 – якорь электромагнита; 9 – вал; 10 – замыкающие подвижные главные контакты; 11, 12 – блок-контакты защелкивающего механизма
В электрических цепях постоянного и переменного тока напряжением до 500 В применяются автоматические воздушные выключатели или просто автоматы.
Назначение автоматов заключается в размыкании электрических цепей при перегрузке или коротких замыканиях.
В цепях переменного тока применяются автоматы серии А-2000, в цепях постоянного тока - автоматы - АВ-45-1. Отдельные типы автоматов отличаются один от другого номинальным током. Автоматы бывают одно-, двух- и трехполюсные, с ручным и дистанционным управлением.
Выключатели серии А3300 применяются в сетях постоянного и переменного тока.
Они предназначены для автоматического отключения контролируемых ими цепей при токах короткого замыкания и токах перегрузки, в также для нечастых коммутаций этих цепей.
Автоматы выпускаются двух- и трехполюсные на номинальные токи до 600 А.
Основными узлами автоматов являются - контактная система, дугогасительное устройство, механизм свободного расцепления, максимальный и тепловой расцепители, корпус.
Контактная система каждого полюса автомата на токи до 200 А состоит из одной пары контактов 6, 7. Автоматы на большие токи имеют отдельно главные и дугогасительные контакты. Контакты автоматов выполняются из металлокерамики, нажатие их обеспечивается пружинами.
Дугогасительное устройство представляет собой съемную камеру 11 со стальной деионной решеткой 12.
Механизм свободного расцепления 16 выполнен в виде системы рычагов с пружиной. Он обеспечивает мгновенное замыкание и размыкание контактов, не зависящее от скорости движения рукоятки 15, а также мгновенное размыкание контактов при срабатывании расцепителя.
О коммутационном положении автомата можно судить по положению рукоятки 15: после включения и отключения автомата воздействием на рукоятку последняя занимает соответственно верхнее и нижнее положение, а после отключения расцепителем – промежуточное.
Рис. 4.. Автоматический выключатель серии А3300:
1, 4 – шины теплових элементов; 2 – биметаллические пластины; 3 – гибкий проводник; 5 – контактодержатель; 6, 7 – подвижный контакт; 7 – неподвижный контакт; 8 – медные шины; 9 – пластмассовое основание; 10, 26 – выводы; 11 – дугогасительная камера; 12 - стальне пластины; 13 – медное основание главных подвижных контактов; 14 – крышка; 15 – рукоятка включения; 16 – механизм свободного расцепления; 17 – рычаг; 18 – максимальный расцепитель; 19 – собачка; 20 – удерживающая рейка; 21 – регулировочные винты; 22 – якорь расцепителя; 23 – возвратная пружина; 24 – токовая катушка; 25 – сердечник расцепителя
Комбинированный расцепитель состоит из двух элементов: электромагнитного 18 и теплового 2. Первый представляет собой электромагнитное реле и служит для отключения токов короткого замыкания с временем срабатывания выключателя tср= 0,012…0,05 сек, а второй – тепловое реле и служит для отключения токов перегрузки с обратно зависимой от токов выдержкой времени. Максимальные расцепители являются сменными и устанавливаются в каждый полюс выключателя.
При срабатывании электромагнитный и тепловой расцепитель поворачивает удерживающую рейку 20, которая освобождает рычаг 17 механизма свободного расцепления, что приводит к отключению выключателя.