Разновидности путевых и конечных выключателей
Для электроприводов применяют также путевые и конечные выключатели, действующие без механической связи с контролируемым объектом. Например, выключатели на герконах (см. п. 3.8) реагируют на магнитное поле, созданное магнитным элементом, установленным на перемещающемся объекте. В некоторых выключателях используются индуктивные, индукционные, оптические или иные датчики положения (см. п. 9.2). Например, путевой выключатель ВПФ-11-01 на оптронных элементах реагирует на изменение светового потока, перекрываемого экраном объекта, когда экран (объект) перемещается между излучателем и светоприемником выключателя.
В путевом выключателе типа БВК-24 используется индуктивный датчик, выполненный на двух ферритовых магнитопроводах с обмотками [10]. Исполнительным элементом является электромагнитное реле. Управление датчиком осуществляется c помощью алюминиевой пластины, закрепленной на контролируемом объекте. Когда пластина входит в зазор между магнитопроводами, изменяется магнитная связь между обмотками индуктивного датчика, что приводит к возникновению генераторного режима работы полупроводникового усилителя и протеканию тока, достаточного для включения реле. При выходе пластины из зазора между магнитопроводами датчика генераторный режим работы усилителя прекращается и реле отключается.
Контроллеры
Назначение и особенности конструкции
Контроллер представляет собой многопозиционный коммутирующий аппарат с ручным управлением, предназначенный для изменения схемы подключения электродвигателя к питанию от источника электрической энергии, а также для изменения величины сопротивления резисторов, включенных в электрическую цепь. Контроллер (например, типа КВ) позволяет управлять электродвигателями мощностью до 30 кВт путем непосредственной коммутации силовых цепей.
С помощью контроллера создается канал связи человека-оператора с силовыми электрическими цепями (рис. 8.9).
| Рис. 8.9. Схема взаимодействия контроллера с элементами человеко-машинной системы |
| Контрол- лер |
| Электрические цепи питания электродвигателя |
| Человек- оператор |
Контроллер может быть представлен структурной схемой, как на рис. 8.1б. В состав контроллера входят: контактная система (КС) и механический привод с органом управления (ОрУ) и механической передачей (МП). Контроллер воздействует на электрические цепи, изменяя сопротивленя RK1, RK2,…, RKN своих контактов, включенных в цепи. Количество коммутирующих контактов N в контактной системе контроллера до 18 (14 главных и 4 вспомогательных для серии КВ). Главные контакты могут быть рассчитаны на кратковременные токи до 600 А. Для гашения электрической дуги на главных контактах в контактной системе предусматриваются дугогасительные устройства. Вспомогательные контакты без дугогашения рассчитаны на токи до 10 А.
По конструкции контроллеры похожи на командоконтроллеры (см. п. 8.3.3), но имеют большие габариты из-за более мощной контактной системы и механической передачи. Механические части контроллера заключены в оболочку, которая позволяет закреплять его на горизонтальной или на вертикальной поверхности. Орган ручного управления обычно выполнен в виде рычажной рукоятки или маховика (штурвала). Количество фиксированных положений органа управления до 10. Соответствие между положением органа управления и состоянием (разомкнутым или замкнутым) коммутирующих контактов определяется таблицей замыканий.
Применение контроллера для управления
Электродвигателем
Вариант применения контроллера QA для пуска и регулирования частоты вращения двигателя М показан на рис. 8.10а. Состояние контактов QA1, …, QA5 контроллера для каждой позиции ОрУ определено таблицей замыканий на рис. 8.10б.
| б) |
| а) |
| в) |
| Рис. 8.10. Фрагмент электрической схемы с контактами контроллера (а), таблица замыканий (б), изобразительная модель верхней части корпуса 1 контроллера с рукояткой управления 2 (в) |
| QA2 QA3 QA4 R1 R2 R3 QA5 |
| QA1 М |
| Контакт № позиции ОРУ контрол- лера 0 1 2 3 4 QA1 QA2 QA3 QA4 QA5 |
| 1 2 |
| F |
В соответствии с таблицей замыканий (рис. 8.10б) двигатель отключен, если рукоятка управления (рис. 8.10в) находится в положении «0». Включение двигателя в работу и изменение его скорости вращения осуществляется при изменении положения рукоятки управления под действием мускульного усилия F. Импульсными усилиями F человек-оператор поворачивает рукоятку, последовательно проходя фиксированные позиции 1, 2, 3, 4 при пуске двигателя (ограничивается пусковой ток) и в обратном направлении от позиции 4 до 0 при остановке двигателя. В определенной позиции рукоятка оставляется неподвижной для продолжительной работы двигателя с требуемой скоростью вращения.
Резисторы R1, R2, R3 не входят в состав контроллера и представляют собой отдельные конструктивные единицы, которые обычно относят к разновидностям электрических аппаратов. Выпускаются резисторы различных конструкций (в виде спирали из проволоки или ленты, навитой на цилиндрическую оправку, в виде так называемых полей и др.). Сопротивления пусковых резисторов выбираются так, чтобы броски пускового тока были ограничены по условиям безопасности для двигателя и для питающей сети.
Реостаты
Виды реостатов
«Металлический реостат» представляет собой электрический аппарат ручного управления, состоящий из секционного металлического резистора с отводами от секций и переключающего устройства, которым можно изменять величину сопротивления, подключая к электрической цепи комбинации из различного числа секций. В электроприводах применяют металлические реостаты со ступенчатым или с плавным изменением сопротивления при перемещении скользящего электрического контакта.
Кроме металлических реостатов есть реостаты жидкостные (сопротивление создает вода) и угольные (сопротивление создает уголь или графит).
По назначению различают следующие виды реостатов [3]:
• пусковые – для пуска электрических двигателей постоянного и переменного тока;
• пускорегулировочные – для пуска и регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока;
• регулировочные – для регулирования тока и напряжения;
• возбуждения – для регулирования напряжения генераторов постоянного и переменного тока и регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока;
• нагрузочные – для нагрузки генераторов или их первичных двигателей.
Во многих случаях реостат является комплектным аппаратом, в состав которого кроме резисторов входит контроллер и другие аппараты. Например, для пуска двигателей постоянного тока (при мощности до 42 кВт) применяются реостаты серий РП и РЗП. Эти реостаты помимо резисторов и контроллера содержат включающий контактор, используемый для защиты от понижения напряжения, и максимальное реле для защиты от сверхтоков. Резисторы выполнены на фарфоровых каркасах или в виде рамочных элементов. Контроллер, малогабаритный контактор и максимальное реле установлены на общей панели. Кожух защищает реостат от попадания капель воды, но не препятствует свободному протоку воздуха (для охлаждения).