§ 44. Электромагнитные приводы (соленоидные)
Рис. 115. Принципиальная схема электромагнитного привода:
1 — тяга; 2 — промежуточный рычаг; 3 — вал; 4 — главный рычаг; 5 — ось; 6 — защелка; 7 — упор; 8— катушка отключающего электромагнита; 9 и 12— сердечники; 10 — пружина; 11 — катушка включающего электромагнита; 13 — рычаг
Электромагнитные приводы позволяют осуществлять оперативное дистанционное и автоматическое управление выключателями. Их применяют также и для управления тяжелыми выключателями, требующими для своего включения больших усилий, что не может быть обеспечено ручными приводами.
Электромагнитные приводы выпускают для работы на постоянном токе напряжением 110 или 220 в, для получения которого в РУ устанавливают мощные аккумуляторные батареи.
Принципиальная схема электромагнитного привода приведена на рис. 115 (механизм свободного расцепления не показан).
Привод имеет две электромагнитные системы: включающую, состоящую из катушки 11 включающего электромагнита со стальным сердечником 12, и отключающую, состоящую из катушки 8 отключающего электромагнита со стальным сердечником 9.
Механизм привода состоит из вала 3 с двумя жестко закрепленными рычагами: главным рычагом 4 привода и промежуточным рычагом 2, который шарнирно соединен с тягой 1, связывающей механизм привода с механизмом выключателя. Запирающий механизм и устройство свободного расцепления привода условно объединены защелкой 6, поворачивающейся на оси 5. Защелка 6 оттягивается пружиной 10 в направлении движения часовой стрелки в крайнее правое положение, ограниченное упором 7. Сердечник 12 включающего соленоида снабжен рычагом 13 для ручного включения.
На схеме показаны привод и выключатель во включенном положении, при котором вал 3 привода под действием отключающих пружин выключателя (на рисунке не показаны) стремится повернуться в направлении движения часовой стрелки, но этому препятствует защелка 6, удерживающая рычаг 4, благодаря чему выключатель остается во включенном положении.
При протекании тока по катушке 8 в нее втягивается сердечник 9, который, ударяя по запорной защелке 6, поворачивает ее на оси в направлении движения против часовой стрелки, при этом рычаг 4 теряет опору, тяга 1 увлекает рычаг 2 вверх, поворачивая вал 3 вместе с рычагом 4 в направлении движения часовой стрелки, и выключатель отключается. Ручное отключение производят, действуя на сердечник 9 снизу вверх. В отключенном положении рычаг 4 ложится на шток сердечника 12 катушки 11. При протекании тока по катушке 11 в нее втягивается сердечник 12, который штоком будет поднимать рычаг 4 вверх до тех пор, пока тот не будет захвачен запорной защелкой 6. Рычаг 4, поднимаясь вверх, поворачивает вал 3, при этом рычаг 2 поворачивается вниз, увлекая за собой тягу 1, в результате чего происходит натяжение отключающих пружин выключателя и его включение. При ручном включении сердечник 12 поднимается вверх рычагом 13.
В приводах к мощным выключателям для ручного включения вместо рычага применяют специальные домкраты. Ручным включением пользуются только при опробованиях и наладке совместной работы привода с выключателем.
На рис. 116 приведена структурная схема управления приводом (полная электрическая схема управления рассмотрена в гл. XXII).
Рис. 116. Схема дистанционного управления выключателем посредством электромагнитного привода
Рис. 117. Общий вид электромагнитного привода ПС-10:
1 — кронштейн-плита; 2 и 4 — сигнально-блокировочные контакты; 3 — рычажный механизм; 5 — цилиндр; 6 — буферный горшок; 7 —рычаг ручного управления; 8 — отключающий электромагнит
Дистанционное управление выключателями осуществляется со щита управления данного РУ, где для этой цели устанавливают контактные ключи управления КУ. При помощи ключа управления включают ток в соответствующую катушку электромагнитного привода ПЭ. Ток в катушку отключающего электромагнита может быть также подан от реле защиты РЗ, чем осуществляется автоматическое отключение выключателя. Катушка отключающего электромагнита привода ПЭ потребляет ток небольшой величины (в пределах от 5 до 10 а), поэтому ее цепь замыкается непосредственно контактами ключа управления или контактами соответствующих реле.
Катушка включающего электромагнита потребляет ток большой величины (в пределах от нескольких десятков до сотен ампер), которая зависит от типа привода и выключателя, а также от величины напряжения постоянного тока. Цепь катушки включающего электромагнита замыкается и размыкается промежуточным контактом КП, который устанавливают около привода.
При включении выключателя ключом управления замыкается цепь катушки промежуточного контактора (потребляемый ток около 5—8 а); последний срабатывает и своими мощными контактами замыкает цепь катушки включающего электромагнита привода.
Как видно из схемы (см. рис. 115), подача тока в катушку отключающего или включающего электромагнита привода необходима только на время отключения или включения выключателя.
В целях своевременного отключения той или иной катушки привода и для предупреждения неправильной работы привода цепь управления каждой катушки проходит через специальные контакты, которые механически связаны с валом привода (на рис. 115 не показаны) и в конце операции автоматически отключают соответствующую катушку. Привод имеет также вспомогательные контакты для осуществления сигнализации о положении выключателя на щите управления.
Для управления выключателями внутренней установки применяют приводы серий ПС и ПЭ.
Рис. 118. Кинематика рычажного механизма привода ПС-10:
а — отключено; б — включено; в — начало отключения; 1 — ведущий стержень включающего электромагнита; 2 — запорная защелка; 3, 4, 5, 6, 7, 9 и 10 — звенья рычажного механизма; 8 — упор; 11 —электромагнит отключения
Для управления выключателями наружной установки эти же приводы встроены в металлические шкафы и обозначены ШПС и ШПЭ (привод соленоидный, или электромагнитный, в шкафу).
Приводы ПС-10 и ПЭ-11 применяют для управления выключателями ВМГ-133, ВМП-10 и некоторыми другими. Эти приводы предусмотрены для настенной установки.
Общий вид привода ПС-10 приведен на рис. 117.
Основанием привода служит чугунный кронштейн-плита 1. В верхней части привода расположены рычажный механизм 3, отключающий электромагнит 8 и сигнально-блокировочные контакты 2 и 4 (контакты 2 используются для цепей сигнализации, а контакты 4 — для цепей управления).
Рис. 119. Общий вид электромагнитного привода ПЭ-11:
1 — основание; 2 и 3 — сердечник и магнитопровод включающего электромагнита; 4 — сердечник и магнитопровод отключающего электромагнита; 5 — рукоятка ручного отключения; 6 — блок-контакты; 7 — вал; 8 — запорная защелка; 9 — зажимы для присоединения цепей управления и сигнализации
В нижней части привода расположен включающий электромагнит, заключенный в стальной цилиндр 5. Снизу он закрыт буферным горшком 6, на дне которого находятся резиновые амортизаторы, смягчающие удар от падающего после включения сердечника. На дне горшка имеется прорезь, в которой закреплен рычаг ручного управления 7.
Кинематика (движение) рычажного механизма привода и устройства свободного расцепления посредством «ломающихся» звеньев показана на рис. 118.
Четырехзвенник 3 — 4 — 5—6 служит для передачи движения ведущего стержня (штока) 1 включающего электромагнита к валу 4. Четырехзвенник 6—7—9—10 служит для расцепления механизма при отключении. В положениях «отключено» и «включено» (рис. 118, а и б) шарнир 9 лежит ниже линии центров шарниров 6 и 10, а звено 6—9 прижато к упору 8, благодаря чему весь четырехзвенник занимает «мертвое» положение.
Для включения выключателя кнопкой замыкают цепь электромагнита включения; при этом его ведущий стержень 1, поднимаясь вверх, упрется в стальной ролик шарнира 5 и все элементы четырехзвенника 3—4—5—6 начнут перемещаться вверх до тех пор, пока ролик шарнира 5 не будет подхвачен запорной защелкой 2 (см. рис. 118, б), которая удерживает всю систему во включенном положении. В процессе включения защелка 2, снабженная пружиной, отжимается роликом шарнира 5 влево.
Для отключения выключателя (рис. 118, в) кнопкой замыкают цепь электромагнита отключения //; при этом боек сердечника поднимает шарнир 9 выше линии центров шарниров 6 и 10, звенья 6—9 и 9—10 «сломаются», шарнир 6 сместится вправо, ролик шарнира 5 соскользнет с торца защелки 2, в результате чего механизм отключения выключателя освободится и приведет механизм привода в положение, изображенное на рис. 118, а.
Рис. 120. Общий вид привода ПЭ-2
Привод ПЭ-11 (рис. 119) устроен так же, как и привод ПС-10, но его конструкция более совершенна, а потребляемый ток почти на 40% меньше. Этот привод снабжен специальными блок-контактами для предупреждения «прыгания» при включениях на существующее в сети короткое замыкание.
Для управления тяжелыми выключателями с большими моментами включения (МГ-10, МГ-20, МГГ-10, МГ-110, МКП-35, МКП-110 и др.) применяют приводы ПС-30, ПС-31, ПЭ-2 (рис. 120), ПЭ-31 ПЭ-33 и некоторые другие. Эти приводы устанавливают на полу (или в шкафах). Основное отличие их друг от друга заключается в расположении механизмов, а также в величинах потребляемого тока и развиваемых усилий.
На рис. 121 изображены устройство и кинематика механизма привода ПС-30.
Механизм привода (рис. 121, а) расположен в корпусе, образованном двумя стальными плитами 1.
Он состоит из следующих элементов: приводного рычага 2, вращающегося на оси О3; серьги 5; рычага 11 на оси Ο5, которая имеет ролик 10; рычага 12, насаженного на ось O1; серьги 13 с роликом 17; рычага 14, насаженного на ось О7; запорной планки 16 и удерживающей упорной защелки 4 на оси Оси О1, О2, О3, О4 и О7 неподвижно закреплены в корпусе привода, оси О5 и О3 являются временно неподвижными.
При подаче тока во включающий электромагнит 5 внутрь его катушки втягивается сердечник 7, шток 6 которого, упираясь в ролик 10, поднимает его вверх (рис. 121, б). Усилие, воспринимаемое роликом, передается через рычаг 11 и серьгу 3 приводному рычагу 2.
Рычаг 11 вращается вокруг временно неподвижной оси О6. Когда шток 6 движется вверх, ось О5 ролика 10 отводит вправо защелку 4, которая в конце включения под действием своей пружины западает под ось Ο5. Таким образом механизм привода приводится во включенное положение (рис. 121, в). В конце включения цепь тока включающего электромагнита размыкается и сердечник 7 падает вниз на резиновый буфер, расположенный в основании 8 привода. Ручное включение при наладке и регулировке производят телескопическим домкратом 9, который вдвигается в основание привода и устанавливается под нижним торцом сердечника 7.
Отключение (рис. 121, а) происходит при протекании тока по катушке отключающего электромагнита 15.
Рис. 121. Схема устройства и кинематика механизма электромагнитного привода ПС-30:
а — отключено; б — процесс включения; в—включено; г—начало отключения; 1 —стальная плита; 2 — приводной рычаг; 3 — серьга; 4 — упорная защелка; 5 — включающий электромагнит; 6 — шток сердечника включающего электромагнита; 7 — сердечник; 8 — швеллерное основание; 9 — телескопический домкрат; 10 и 11— соответственно ролик и рычаг включения выключателя; 12, 13 и 14 — звенья; 15 — отключающий электромагнит; 16 — планка, 17— ролик отключающего устройства
Ручное отключение осуществляют специальным рычажком. Как при ручном, так и при дистанционном (или автоматическом) отключениях поднимается запорная планка 16. В первом случае планка 16 поднимается коленчатым валиком, на котором неподвижно установлен рычажок ручного отключения; во втором случае — бойком сердечника отключающего электромагнита 15.
В запертом положении механизма привода в планку 16 упирается ролик 17, сидящий на конце серьги 13. Ролик 17 под действием сил со стороны выключателя стремится переместиться вправо. При освобождении ролика запертое состояние звеньев 12, 13 и 14 нарушается и временно неподвижный центр, образованный осью О5, поворачивается против часовой стрелки вокруг оси О8. С осью связан рычаг 11, который также перемещается влево; ось О5 соскальзывает с удерживающей защелки 4 и механизм привода отключается под влиянием отключающих пружин выключателя.
В отключенном положении действие отключающих пружин выключателя на механизм привода прекращается и система звеньев 12, 13 и 14 под действием пружины возвращается в исходное положение.
При отключении выключателя блок-контакты автоматически размыкают цепь катушки отключающего электромагнита, поэтому запорная планка 16 к моменту складывания механизма также приходит в исходное положение под влиянием собственных пружин и запирает ролик 17 серьги 13. Таким образом, привод оказывается в положении, готовом для следующего включения (см. рис. 121, а).
