Глава 5
Аппараты управления электродвигателями
Аппараты ручного и автоматического управления
Под управлением электродвигателем понимают его пуск, остановку, торможение, реверсирование и регулирование частоты вращения.
Рис. 16. Аппараты управления ручного
Управление электродвигателем может быть ручным, при котором включение и отключение электродвигателей осуществляется аппаратами ручного управления. Оно может быть автоматическим, в этом случае включение и отключение происходит аппаратами автоматического управления, получающими импульс от электрических или технологических реле (датчиков) тока, напряжения, уровня, давления, температуры. Применяется и полуавтоматическое управление, при котором часть операции (например, пуск) осуществляется аппаратами ручного управления, а часть (например, остановка) — аппаратами автоматического управления.
К аппаратам ручного управления относятся различнее рубильники, выключатели и переключатели.
Рубильником (рис. 16, а) называется простейший аппарат, служащий для создания видимого места разрыва электрической цепи. Он состоит из верхних и нижних контактных зажимов 1 для присоединения проводов электрической сети, контактных ножей 2 с рукояткой, прикрепленных на оси 4 к нижним зажимам, и контактных губок 3, прикрепленных к верхним зажимам. При повороте рукоятки контактных ножей вверх они входят в губки и замыкают электрическую цепь; при повороте вниз — размыкают. Рубильники изготовляют на напряжение до 500 В переменного тока и 400 В постоянного тока, на токи 100, 250, 400 и 600 А, одно-, двух- и трехполюсные, с центральной и боковой рукоятками, открытые и закрытые (в кожухе).
Рубильники с центральной рукояткой не имеют дугогасящих камер и служат для снятия напряжения без нагрузки; рубильники с боковой рукояткой снабжены дугогасящими камерами и допускают отключение нагрузок в пределах номинального тока.
Переключатели рубящие отличаются от рубильников тем, что имеют три ряда присоединительных контактных зажимов. К верхним и нижним прикреплены контактные губки, а к средним — контактные ножи. Переключатели рубящие используют для переключения фаз при изменении вращения (реверсирования) электродвигателя, ручного переключения на резервное питание, переключения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник.
Выключатели и переключатели пакетные (рис. 16, б, в) служат для нечастых замыканий и размыканий силовых цепей, цепей управления и сигнализации. Они представляют собой набор пакетов 5, насаженных на общий поворотный валик 2 с ручкой 1. Каждый пакет состоит из контактных ножей 4, контактов 3 для подключения проводов внешней сети и изолирующей искрогасительной шайбы. При повороте ручки на 90° контактные ножи замыкают или размыкают контакты и этим самым включают или отключают присоединенные к ним внешние цепи. Пакетные выключатели и переключатели изготовляют для работы в цепях напряжением 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока, одно-, двух- и трехполюсные, на номинальные токи от 10 до 400 А.
К аппаратам автоматического управления относятся аппараты, включающиеся или отключающиеся при получении внешнего импульса (например, от кнопочной станции, реле, датчика). Такими аппаратами являются контакторы и магнитные пускатели. К аппаратам автоматического управления относятся также аппараты, воздействующие тем или иным способом на работу системы автоматического управления — кнопочные станции, ключи управления, путевые и конечные выключатели, переключатели универсальные.
Контакторы применяют в схемах автоматического управления для дистанционного пуска, остановки и реверсирования электродвигателей, замыканий и размыкания пусковых и регулирующих сопротивлений, электрического торможения, гашения поля и блокировок.
Рис. 17. Контактор
Контакторы состоят из следующих основных элементов (рис. 17): электромагнита с неподвижным сердечником 1 и подвижным якорем 2; поворотного вала 3 с главными
контактами 6, дугогасительных камер 7 и вспомогательных контактов — размыкающих 4 и замыкающих 5. При подаче напряжения в обмотку электромагнита его сердечник притягивает подвижной якорь, при этом связанный с ним вал 3 поворачивается и замыкает главные контакты — электродвигатель включается. При прекращении подачи напряжения в обмотку электромагнита якорь под действием собственной массы отпадает и, поворачивая вал в обратную сторону, размыкает главные контакты — электродвигатель отключается от сети. Одновременно замыкаются или размыкаются вспомогательные контакты, делая соответствующие переключения в цепях блокировки и сигнализации. Контакторы изготовляют на напряжение 500 В переменного тока и 220 В постоянного тока, на номинальные токи 100, 160, 250, 400, 630 и 1000 А.
Пускатели магнитные — аппараты дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями, совмещающие в себе функции пуска, остановки и защиты от перегрузки и понижения напряжения (нулевая защита). Пускатели изготовляют нереверсивными и реверсивными.
Нереверсивные пускатели состоят из одного контактора и тепловых реле максимального тока защиты от перегрузки; реверсивные — из двух контакторов (вперед — назад) и реле максимального тока. Защита от понижения напряжения осуществляется тем, что при понижении или исчезновении напряжения пускатель отключается, так как обмотка электромагнита теряет питание, его якорь отпадает и контакты размыкаются. В случае необходимости магнитный пускатель снабжается блоком задержки отключения, который удерживает контакты пускателя во включенном состоянии в течение 4— 6 с. Если за это время напряжение в сети восстановится, электродвигатель будет продолжать работать, так как контакты пускателя оставались включенными; если напряжение не восстановится, контакты пускателя отпадут и электродвигатель отключится от сети. Магнитные пускатели включаются подачей напряжения в обмотку электромагнита (кнопочной станцией, контактами реле), отключаются при снятии напряжения. Магнитные пускатели изготовляют на напряжение до 500 В, серии ПМЕ и ПАЕ, в оболочке со степенью защиты ΙΡ00, IP30, IP52, IP64 и серии ПМ700, взрывозащищенные, с масляным заполнением. В сетях напряжением 380 В пускатели ПМЕ предназначаются для управления электродвигателями мощностью 1,1; 4 и 10 кВт, а пускатели ПАЕ — электродвигателями мощностью 17, 30, 55 и 75 кВт. В качестве реле максимального тока в пускателях ПМЕ используют тепловые реле ТРН; в пускателях ПАЕ — тепловые реле ТРП. Пускатели ПМ700 в сетях напряжением 380 В предназначаются для управления электродвигателями мощностью 12,8; 54,5 и 100 кВт.
Пускатели тиристорные (бесконтактные) предназначены для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями напряжением 380 В. Тиристорные пускатели изготовляют нереверсивные на ток 40 А для электродвигателей мощностью до 20 кВт и реверсивные на ток 16 А для электродвигателей мощностью до 8 кВт. Пускатель снабжен максимально-токовой защитой от перегрузок с регулировкой тока уставки. На рис. 18 изображена схема реверсивного пускателя с тиристорами ТВ, включающими электродвигатель в сторону «вперед», и ТН, включающими электродвигатель в сторону «назад». Тиристоры включены встречно-параллельно по два в каждую фазу.
Рис. 18. Схема тиристорного пускателя
Рис. 19. Кнопочные станции и ключи управления
При нажатии кнопки КнВ «вперед» происходит отпирание тиристоров ТВ и электродвигатель включается; при нажатии кнопки «назад» КнН отпираются тиристоры ТН и электродвигатель изменяет направление вращения. При нажатии кнопки «стоп» КнС тиристоры запираются и электродвигатель останавливается.
Кнопочные станции и ключи управления применяют в схемах автоматического управления для дистанционной подачи импульса на включение и отключение цепей управления аппаратов с электромагнитными обмотками (контакторов, магнитных пускателей). Кнопочные станции и ключи управления представляют собой контактные устройства с одной, двумя или тремя кнопками или одним — двумя поворотными ключами. Нажатием кнопок или поворотом ключа осуществляют замыкание или размыкание контактов и, следовательно, включение или отключение присоединенных к ним цепей управления. На рис. 19, а изображена кнопочная станция КУ-122 общего применения на два кнопочных элемента (Пуск и Стоп); на рис. 19,б — взрывозащищенная кнопочная станция КУ-90-ВЗГ на три кнопочных элемента (Вперед, Назад и Стоп); на рис. 19,в — взрывозащищенный ключ управления с масляным заполнением с двумя кнопочными элементами (Пуск и Стоп).
Конечные и путевые выключатели применяют в схемах управления электроприводами кранов и задвижек. Конечные и путевые выключатели с масляным заполнением (рис. 20) снабжены отверстием для ввода проводов 1, баком 2 для масла и поворотным рычагом 3 или линейкой. При достижении механизмом конечной или заданной промежуточной точки поворотный рычаг упирается в установленный в этом месте ограничитель и воздействует на находящееся внутри выключателя контактное устройство цепи управления электродвигателем. На путевых выключателях в случае надобности устанавливают датчики положения (сельсины), сигнализирующие на пункт управления о месте остановки механизма.
Рис. 20. Конечный выключатель с масляным заполнением ВК-700/2
Рис. 21. Универсальный переключатель УП-5000
Переключатели универсальные УП-5000 (рис. 21) применяют в цепях управления электромагнитными аппаратами (контакторами, автоматами), магнитными станциями для переключения полюсов многоскоростных электродвигателей малой мощности (до 4 кВт), в качестве вольтметровых и амперметровых переключателей, переключателей режима работы электропривода и других элементов автоматики. Универсальные переключатели состоят из отдельных контактных секций 3, изолированных одна от другой пластмассовыми перегородками и насаженных на общий вал 2 с поворотной ручкой 1. Замыкание и размыкание контактов осуществляется кулачковыми шайбами при повороте вала ручкой. Переключатели различаются по числу секций, диаграмме замыканий контактов и углу поворота рукоятки. Переключатели изготовляют с числом секций от 2 до 20, с самовозвратом рукоятки в первоначальное положение 0° без фиксации, с фиксацией рукоятки в положениях через 90° и 45°, с замком и съемной рукояткой, которая может сниматься после поворота на 90°, либо при нахождении в нулевом положении.
