Содержание материала

Глава II. ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩАЯ И ПУСКОЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА

§ 1. Классификация аппаратуры

К пускорегулирующей аппаратуре относятся устройства, с помощью которых производятся включение (выключение) напряжения и мощности, а также регулировка всевозможных энергетических режимов установки. Защитная аппаратура служит для защиты установки или ее отдельных элементов при различных аварийных режимах работы.
Управление электрическими устройствами с помощью пускорегулирующей коммутационной аппаратуры осуществляется вручную или дистанционно (автоматически).
Аппараты бывают контактные и бесконтактные. Первые включают или размыкают электрическую цепь с помощью главных контактов рубящего или нажимного действия. Изготовляются они обычно из твердотянутой меди. Для большей стойкости против возникающей при работе электрической дуги контакты некоторых аппаратов покрываются серебром.
Бесконтактные аппараты оказывают влияние на электрическую цепь без разрыва ее или замыкания. Происходит это за счет 112
изменения сопротивления цепи. Эти аппараты применяются главным образом в сложных схемах автоматики.
Аппаратура управления классифицируется также по устройству защиты от влияний окружающей среды на аппараты открытые, защищенные, закрытые, а также специальные. Кроме того, эта аппаратура классифицируется по напряжению.
Пусковая аппаратура подразделяется на аппаратуру с ручным управлением и электромагнитным. К аппаратуре с ручным приводом относятся: рубильники, переключатели, контроллеры, пакетные выключатели и переключатели.
Для более сложных схем управления и там, где целесообразна автоматизация управления, применяются аппараты с электромагнитным приводом, к которым, в частности, относятся магнитные пускатели и контакторы.


Рис. 61. Однополюсные рубильники:
а)     с обыкновенным контактным ножом;
б)     с дугогасительным контактным ножом.

§ 2. Пусковая аппаратура с ручным управлением (рубильники и переключатели)

Основным элементом рубильника, равно как и любого другого контактного аппарата, является контактная система, состоящая из неподвижных стоек и подвижных ножей, которые шарнирно крепятся к нижним стойкам. Кроме того, составными частями рубильника являются рукоятка и щиток из токонепроводящего материала, к которому присоединяются токопроводящие части рубильника. Рубильники бывают одно-, двух- и трехполюсными. Рукоятка может быть расположена как спереди рубильника, так и сбоку. На рис. 61 показаны некоторые типы однополюсных рубильников. При этом на рис. 61, б изображен рубильник, который имеет дугогасительный (отрывной) нож, ускоряющий гашение дуги при отключении.
Переключатели конструктивно отличаются от рубильников дополнительными неподвижными контактными стойками. На каждый полюс с противоположной стороны включения контактного ножа добавляется контактная стойка. Контактный нож оказывается расположенным между двумя неподвижными контактными стойками. Таким образом, если рубильником можно включать только одну электрическую цепь, то с помощью переключателя можно поочередно осуществлять включение одной или другой электрической цепи.

Пакетные выключатели и переключатели. С помощью этих аппаратов можно запускать в ход и останавливать электродвигатели небольших мощностей, осуществлять переключение со звезды на треугольник. Эти аппараты применяют также для целей сигнализации и других схем управления. Пакетные выключатели (рис. 62) бывают одно-, двух- и трехполюсными.
Универсальные переключатели применяются в сложных схемах, так как имеют много контактов (от 2 до 32). Основным элементом переключателя является контактная секция, состоящая из переключающего кулачкового и контактного устройства.


Рис. 62. Пакетный выключатель.

Универсальные переключатели используются для включения и отключения электродвигателей небольших мощностей, для реверса их, изменения числа пар полюсов многоскоростных асинхронных двигателей, для включения и отключения различных катушек, реле и т. д.
Контроллеры предназначены для переключения электрических цепей и создания схем торможения, реверсирования и др. Они бывают барабанные, кулачковые и плоские. Наилучшими качествами обладает контроллер кулачкового типа, состоящий из контактных элементов, расположенных в общем корпусе.
Наибольшее применение контроллеры находят для управления асинхронными двигателями с фазным ротором в тех случаях, когда он работает в повторнократковременном режиме при частых пусках, например, при управлении кранами.
Путевые (конечные) выключатели и переключатели применяются в схемах автоматики, а также в передвижных машинах и механизмах.
Эти аппараты бывают различных типов. На рис. 63 показаны выключатели штокового и рычажного типов. В выключателе штокового типа воздействие на контакты производится в результате поступательного движения штока. В выключателе рычажного типа переключение происходит в результате поворота рычага.

§ 3. Контакторы и магнитные пускатели

Контактор — электромагнитный аппарат, включение и отключение которого производятся на расстоянии, для чего обычно используется кнопочная станция. 114
Контактор состоит из электромагнита, подвижного и неподвижного главных контактов, блоков-контактов и дугогасительного устройства. С помощью главных контактов производится включение электрических цепей. Блок- контакты осуществляют переключения в цепях блокировки, управления и т. д. Дугогасительные устройства служат для гашения дуги, которая может возникнуть при отключении контактором электрической цепи.
Применяются контакторы в сетях напряжением до 500 в при токах от 40 до 600 а. С помощью контакторов можно производить включение и отключение электродвигателей, трансформаторов и других электрических устройств.
Магнитные пускатели представляют собой разновидность контакторов переменного тока и служат для управления трехфазными электродвигателями переменного тока. К основным частям магнитного пускателя (рис. 94) относится и тепловое реле, защищающее двигатель от перегрузок. Кроме того, магнитные пускатели обеспечивают защиту электродвигателя при снижении напряжения в сети свыше 30— 40% от номинального или полном исчезновении напряжения в сети.
Включение и отключение магнитных пускателей производятся дистанционно с помощью кнопочной станции или, как их просто называют, кнопок. Кнопочная станция для простого (нереверсивного) магнитного пускателя состоит из двух кнопок «Стоп» и «Пуск», помещенных в одном корпусе (рис. 65 а). 

Путевые выключатели
Рис. 63. Путевые выключатели:
а) штокового типа; б) рычажного типа.


Рис. 64. Магнитный пускатель в разрезе: 1 — неподвижные контакты; 2 — подвижные контакты; 3 — неподвижная часть магнитопровода; 4 — обмотка; 5 — рама; 6 — подвижная часть магнитопровода.
Кнопочная станция для реверсивного магнитного пускателя состоит из трех кнопок: «Вперед», «Стоп», «Назад» (рис. 65, б).


Рис. 65. Кнопочная станция для магнитных пускателей:
а) для простого пускателя; б) для реверсивного.


Рис. 66. Магнитный пускатель серии МПК для управления асинхронным двигателем мощностью до 11 кВт при напряжении до 500 в.

Общий вид отдельных типов магнитных пускателей показан на рис. 66, 67. Схемы управления электродвигателями с помощью магнитных пускателей приводятся на рис. 68, 69. Включение простого магнитного пускателя производится нажатием кнопки «Пуск» (П). При этом ток проходит по катушке магнитной системы пускателя (Л), что вызывает включение главных контактов (Л). Одновременно включаются блок-контакты (Л), что обеспечивает протекание тока в сети после отклонения кнопки (П). При нажатии на кнопку «Стоп» (С) происходит разрыв электрической цепи, и магнитные контакты пускателя отключаются.
Схема управления двигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя представляет собой два спаренных между собой простых магнитных пускателя. Нажатие на кнопку «Вперед» (В) вызывает одновременное включение цепи катушки пускателя (В) и отключение катушки (Н). При нажатии на кнопку «Назад» (Н) производится включение пускателя (Н).
Реверсивный пускатель имеет блокировку, которая предохраняет от одновременного включения обоих пускателей.
В таблице 20 приводятся технические данные пускателей серии П.

§ 4. Предохранители

Предохранитель является простейшим аппаратом, предохраняющим электроустановку при коротких замыканиях, а также и при значительных перегрузках. Основными параметрами, характеризующими предохранитель, являются номинальное напряжение и ток.


Рис. 67. Реверсивный магнитный пускатель.


Рис. 68. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором при помощи магнитного пускателя.

Рис. 69. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя.

Номинальным напряжением предохранителя называется напряжение сети, при котором он может применяться.
Номинальный ток предохранителя подразделяется на номинальный ток плавкой вставки и патрона. Номинальным током плавкой вставки называется ток, который может протекать по ней длительное время. Но так как в патроне предохранителя могут использоваться различные плавкие вставки, то применяется еще понятие номинальный ток патрона, на который рассчитаны токоведущие части его и губки стоек при длительном протекании тока.

Технические данные магнитных пускателей серии II
Таблица 20

Предохранители трубчатого типа.
Рис. 70. Предохранители трубчатого типа.

Предохранители бывают различных типов. Основными частями трубчатого предохранителя (рис. 70) являются контактные стойки, патрон, плавкая вставка. Плавкая вставка помещается в патрон. Патрон вставляется в губки контактных стоек, к которым подключаются провода сети. 

Рис. 71. Патрон предохранителя в разрезе:
а) оцинкованная штампованная плавкая вставка.

Плавкая вставка представляет собой проволоку или пластину из относительно легко поддающихся плавлению металлов: меди, свинца, серебра, цинка и некоторых сплавов. На рис. 71 показан патрон предохранителя в разрезе и отдельно цинковая штампованная плавкая вставка.
При перегорании плавкой вставки возникает дуга. Для гашения ее используются, в частности, патроны, заполненные кварцевым песком. 

Рис. 72. Предохранители, совмещенные с рубильником (пусковое устройство напряжением до 500 в)
Такие патроны применяются в предохранителях типа НПН и НПР.
В осветительных сетях применяются предохранители пробочного типа. Предохранители этого типа на большие токи применяются также и в силовых сетях с относительно небольшой установленной мощностью токоприемников.
Широкое применение получают предохранители, совмещенные с рубильником (рис. 72), которые как бы являются единым аппаратом. При отключении рукояткой рубильника цепь разрывается, и предохранители отсоединяются от контакта с электрической сетью, что очень удобно при эксплуатации.


Рис. 73. Бытовые автоматы.


Рис. 74. Автоматический выключатель:
1 — искрогасительная камера; 2 — подвижный контакт; 3 — неподвижный контакт; 4 — кнопка включения; 5 — кнопка отключения; 6 — крышка корпуса.

§ 5. Автоматические выключатели (автоматы)

В осветительных сетях вместо пробочных предохранителей могут применяться так называемые бытовые автоматы (рис. 73). В силовых цепях используются автоматы одно-, двух- и трехполюсные. На рис. 74 приведен трехполюсный автомат.
Включение автоматов производится вручную, а отключение — автоматически, в результате срабатывания находящегося в них теплового или электромагнитного расцепителя. Автоматы с тепловым расцепителем предназначены для защиты от перегрузки. В качестве теплового расцепителя служит биметаллическая пластинка. При прохождении по пластинке тока перегрузки она изгибается и приводит в действие расцепляющий механизм, который отключает автомат. Электромагнитный расцепитель состоит из катушки, сердечника и пружины. Автоматы с электромагнитным расцепителем служат для защиты от коротких замыканий. Ток короткого замыкания, проходя по катушке, вызывает втягивание внутрь ее сердечника, который сжимает пружину и приводит в действие расцепляющее устройство.
Автоматы могут иметь либо тепловой расцепитель, либо электромеханический, либо одновременно и тот и другой — комбинированный.
Наибольшее распространение получили автоматы максимального тока, т. е. те, которые осуществляют защиту при увеличении тока во время коротких замыканий и перегрузок. Имеются также автоматы с расцепителем минимального напряжения (нулевая защита). Они отключаются при снижении напряжения до недопустимых величин.
Конструкция автоматов очень компактная и удобная для монтажа и обслуживания. Корпус —  пластмассовый. Промышленность выпускает автоматы различных серий. Автоматы серии А3100 бывают двухполюсными и трехполюсными. Они имеют тепловые или комбинированные расцепители и снабжены устройством для гашения электрической дуги. Автоматы серии АП50— трехполюсные, могут быть с тепловыми, электромагнитными или комбинированными расцепителями. Они бывают также с расцепителем минимального напряжения или с расцепителем дистанционного отключения. Электромагнитные и тепловые расцепители с помощью специальных устройств могут быть отрегулированы на необходимую величину тока срабатывания автомата.
При выборе автоматов надо соблюдать несколько условий. Необходимо, чтобы номинальное напряжение автомата не было меньше напряжения сети, а номинальный ток автомата не был бы 122 меньше номинального тока защищаемого двигателя. Номинальный ток электромагнитного расцепителя не должен быть меньше номинального тока двигателя.
При выборе тока уставки электромагнитного расцепителя необходимо исходить из следующего:
а)   для защиты двигателя с короткозамкнутым ротором величина тока уставки должна быть не менее чем в 1,5—1,8 раза больше величины пускового тока
(38)
б)  для защиты двигателя с фазным ротором величина тока уставки должна быть не менее чем в 2,5—3 раза больше номинального тока двигателя
(39)