книги / Электрические аппараты. Общий курс

А П П А Р А Т Ы У П Р А В Л Е Н И Я

Г л ав а д е в я т а я

КОНТРОЛЛЕРЫ , КОМАНДОАППАРАТЫ И РЕОСТАТЫ

9-1. Общие сведения

К о н т р о л л е р о м называется многоступенчатый, многоцепной аппарат с ручным управлением, предназна­ ченный для изменения схемы главной цепи двигателя или цепи возбуждения. Кроме того, контроллеры также при­ меняются для изменения сопротивлений, включенных в эти цепи. По своему конструктивному исполнению кон­ троллеры делятся на барабанные, кулачковые и плоские.

К о м а н д о а п п а р а т о м называется устройство, предназначенное для переключений в цепях управления силовых электрических аппаратов (контакторов). Иногда они применяются для непосредственного пуска электри­ ческих машин малой мощности, для включения электро­ магнитов и другого оборудования. Командоаппараты могут иметь ручной привод (кнопки, ключи управления, командоконтроллеры) или могут приводиться в действие контролируемым механизмом (путевые выключатели).

Р е о с т а т является совокупностью резисторов и кон­ троллера, позволяющей изменять сопротивление, вводи­ мое в цепь.

9-2. Контроллеры

а) Барабанные контроллеры. На рис. 9-1 показан один контакт­ ный элемент контроллера. На валу 1 укреплен сегментодержатель 2 с подвижным контактом 3 (сегментом). Сегментодержатель изо­ лирован от вала бакелитизированной бумагой 4. Неподвижный кон­ такт 5 расположен на изолированной рейке 6. При вращении вала 1

сегмент 3 набегает на неподвижный контакт 5. Осуществляется за­ мыкание цепи. Необходимое нажатие контакта обеспечивается пру­ жиной 7. Вдоль вала расположено большое число контактных эле­ ментов. Сегментодержатели соседних элементов могут соединяться между собой, образуя необходимую электрическую схему. Последо­ вательность замыкания различных цепей достигается различной дли­ ной сегментов 3. Положение вала фиксируется с помощью звездочки и защелки (рис. 9-6).

Рис. 9-1. Контактный элемент барабанного контроллера.

Вследствие малой износоустойчивости контактов контроллер имеет ограниченное число включений в час (до 240). Поэтому он применяется при редких включениях.

б) Кулачковые контроллеры. Поперечный разрез кулачкового контроллера переменного тока изображен на рис. 9-2.

В контроллере используется перекатывающийся линейный кон­ такт. Сменный подвижный контакт 1 имеет возможность вращаться относительно центра 02, расположенного на контактном рычаге 2. Этот контакт соединяется с выходным зажимом с помощью гибкой

связи 4.

Замыкание контактов и необходимое нажатие создаются пружи­ ной 5, воздействующей на контактный рычаг через шток б. При размыкании контактов кулачок 7 действует на ролик 8. При этом сжимается пружина 5, а контакты 1 и 3 размыкаются. Момент вклю­ чения и отключения контактов зависит от профиля кулачковой шай­ бы 9, приводящей в действие контактные элементы. Благодаря пере­ катыванию контактов дуга, загорающаяся при размыкании, не воз­ действует на поверхность контакта, участвующую в проведении тока в полностью включенном состоянии (см. § 3-4). Малый износ кон­ тактов позволяет увеличить число включений в час до 600 при ПВ= 60%, Контактные элементы / и II расположены по обе стороны

ется развести даже в случае их сваривания. Недостатком этой систе­ мы является большой момент на валу, создаваемый включающими пружинами при значительном числе контактных элементов.

Возможны и другие ‘конструктивные оформления привода июнтактов. В одном из них контакты замыкаются под действием кулач­ ка и размыкаются под действием пружины, в другом и включение и отключение совершается кулачком [Л. 9-1]. Однако они приме­

няются редко.

На рис. 9-3 показана схема пуска асинхронного двигателя с фаз­ ным ротором с помощью кулачкового контроллера. Контакты обо­

На рис. 9-4 показан общий вид плоского контроллера для регу­ лирования возбуждения. Неподвижные контакты /, имеющие форму призмы, укреплены на изоляционной плите 2, являющейся основани­ ем контроллера. Расположение неподвижных контактов по линии дает возможность иметь большое число ступеней. При той же длине контроллера число ступеней может быть увеличено путем примене­ ния параллельного ряда контактов, сдвинутого относительно перво­

го ряда. При сдвиге на полшага число ступеней удваивается. Подвижный контакт выполнен в виде медной щетки. Щетка распо­ лагается в траверсе 3 и изолируется от нее. Нажатие создается ци­ линдрической пружиной. Передача тока с контактной щетки 4 на

Рис. 9-4. Плоский контроллер.

выходной зажим осуществляется с помощью токосъемной щетки и токосъемной шины 5. Контроллер рис. 9-4 может одновременно производить переключения в трех независимых цепях. Траверса пе­ ремещается с помощью двух винтов 6, приводимых в движение вспомогательцым двигателем 7. При наладочных работах перемеще­ ние траверсы вручную производится рукояткой 8. В конечных поло­ жениях траверса воздействует на конечные выключатели 9, которые останавливают двигатель. Для того чтобы иметь возможность точной

остановки контактов на желаемой позиции, скорость движения кон­ тактов берется малой: (5—7) -10—3 м/с, а двигатель должен иметь торможение. Плоский контроллер может иметь и ручной привод.

При размыкании между подвижным и неподвижным контактом появляется напряжение, равное падению напряжения на ступени. Для того чтобы не появлялась дуга, допустимое падение напряжения

износом контактов и не превосходит обычно 10—12. Если напряже­ ние на ступени равно 40—50 В, то применяется специальный кон­ тактор, который перемыкает соседние контакты во время перемеще­ ния щетки [Л. 9-1].

В случае, когда необходимо производить коммутацию цепи при токах 100 А и более с частотой включений в час 600 и выше, при­ меняется система, состоящая из контактора и командоаппарата.

9-3. Командоаппараты

а) Кнопки управления. Простейшим командоаппаратом является кнопка управления. Кнопка используется для различных схем пуска, остановки и реверса двигателей путем замыкания и размыкания це­ пей электромагнитов контакторов, которые коммутируют главную цепь.

Основной частью кнопки является кнопочный элемент, разрез

регулируемые кулачковые командоконтроллеры.

На рис. 9-6 представлен разрез командоконтроллера постоянно­ го тока. Принцип действия аналогичен принципу действия силового кулачкового контроллера. При отключении мостиковый контакт / создает два разрыва, что облегчает гашение дуги. Кулачковый при­

леры. Устройство и принцип действия -элемента такого контроллера показаны на рис. 9-7, а.

На стальном валу / укрепляется диск 3 из изоляционного мате­ риала. По окружности' диска располагаются отверстия, с помощью которых крепятся кулачки 2 и 7. При набегании кулачка 7 на ро-

Рис. 9-7. Регулируемый командоконтроллер.

лик 9 контактный рычаг 8 поворачивается против часовой стрелки и неподвижные контакты 4 и 5 замыкаются мостиком 6. Контактный рычаг удерживается во включенном положении защелкой 12, которая удерживается пружиной 13 в пазу хвоста рычага 8 (рис. 9-7,6).

Одновременно сжимается возвратная пружина 10. При дальнейшем вращении диска кулачок 2 набегает на ролик И защелки 12 и выби­

вает последнюю. Под действием пружины 10 происходит размыкание контактов (рис. 9-7, г).

Большим достоинством такого механизма является независи­ мость скорости размыкания контактов от скорости вращения вала выключателя. Это дает возможность использовать регулируемый командоконтроллер как путевой выключатель при малой скорости вращения вала.

Момент замыкания и размыкания контактов может регулиро­ ваться в широких пределах с большой точностью. Грубая регулиров­ ка момента работы контактов достигается путем установки кулачка в различные положения на диске (точность установки 18°). Для более точной регулировки кулачок имеет овальное отверстие для крепления, которое позволяет смещать кулачок на 10°30' в обе сто­ роны относительно центра отверстия для крепления кулачка. Точ­ ность работы аппарата ±25'.

Регулируемый командоконтроллер позволяет установить на каж­ дом диске до трех включающих и трех выключающих кулачков. Чис­ ло контролируемых цепей может меняться от 4 до 12. Большое число управляемых цепей создает возможность управления очень сложными схемами автоматики электропривода.

Привод командоконтроллера осуществляется специальным серво­

вой выключатель предназначен для замыкания или размыкания кон­ тактов цепи с неболошим током в зависимости от положения рабоче­ го органа управляемой машины или аппарата. Конечные выключа­ тели являются частным случаем путевых, поскольку конечный вы­ ключатель служит для коммутации цепей в крайних положениях органа управляемой машины.

Путевые выключатели в зависимости от способа привода кон­

шины воздействует на шток кнопочного элемента (рис. 9-5). Особен­ ностью этого выключателя является размыкание и замыкание кон­ тактов с такой же скоростью, что и скорость контролируемого органа. При небольшой величине тока гашение дуги происходит за счет ме­ ханического растяжения, и при малом растворе контактов она вооб­ ще может не погаснуть. Поэтому при скорости движения штока меньше 0,4 м/мин необходимо применять выключатели с быстродей­ ствующими контактами, обеспечивающие необходимую скорость раз­ мыкания при любой скорости контролируемого органа.

В том случае, когда требуется остановить машину или сделать соответствующие переключения с высокой точностью (0,3—0,7) • 10~3 м, применяются микропереключатели. Схематический разрез такого ап­ парата дан на рис. 9-8. Переключатель имеет один замыкающий и один размыкающий контакты с общей точкой.

Неподвижные контакты 1 и 2 укреплены в пластмассовом кор­ пусе 7. Подвижный контакт 3 укреплен на конце специальной пру­ жины. Пружина состоит из двух частей: плоской 4 и фигурной 5. В указанном положении пружина создает давление на верхний кон­ такт 2. При нажатии на головку происходят деформация пружины и переброс контакта в крайнее нижнее положение. Переход контакта

из верхнего положения в нижнее совершается очень быстро (0,01— 0,02 с), что обеспечивает надежное отключени цепи. Ход головки составляет десятые доли миллиметра. Микровыключатели серии BKM-ВЗГ отключают ток 2,5 А при постоянном напряжении 220 В и переменном 380 В.

Если необходимо обеспечить надежную работу переключателя при больших ходах и больших токах, применяются рычажные пере­

ключатели.

Принцип действия одного из таких переключателей показан на рис. 9-9. Контролируемый орган воздействует на ролик 1, укреп­

фиксировано защелкой 6. При воздействии на ролик 1 рычаг 2 пово­ рачивается против часовой стрелки. Ролик 12 поворачивает тарелку 11 и связанные с ней контакты 8 и 9. При этом контакты 7 и 8 раз­ мыкаются, а 9 и 10 замыкаются.

Замыкание и размыкание контактов происходит с большой ско­ ростью, не зависящей от' скорости движения ролика 1. Это дает возможность отключать токи до 6 А при напряжении до 220 В по­ стоянного тока. Возврат выключателя в исходное положение после того, как прекратится воздействие на ролик 1, производится пру­ жиной 5.

При необходимости производить переключение большого числа цепей с большой точностью в качестве путевого выключателя при­ меняется регулируемый командоконтроллер. Его вал связывается с управляющим валом либо непосредственно, либо через редуктор, согласующий скорости вращения управляющего вала и кулачко­ вой шайбы.