Изучение коммутационных аппаратов ручного управления

Цель работы

Целью работы является изучение назначения, технических характеристик, принципа действия и конструкции коммутационных аппаратов ручного управления, а также схемы его включения.

Общие сведения

Коммутационные аппараты ручного управления предназначены для переключения силовых цепей и цепей управления.

Наиболее простым аппаратом ручного управления для силовых цепей является рубильник. Их различают: по габаритным размерам - на номинальные токи от 100 до 630А; по схемам - однополюсные, двухполюсные и трехполюсные выключатели и переключатели; по конструктивному исполнению - с передним и задним присоединением, с центральной и боковой рукояткой привода, с дугогасительными камерами и вспомогательными контактами.

Для сложных схем переключения силовых цепей, например, обмоток многоскоростных асинхронных двигателей, используют барабанные и пакетно-кулачковые переключатели. Последние являются наиболее универсальными - количество положений от 2 до 5, число цепей до 48, номинальный ток от 10 до 63 А.

В качестве аппаратов для коммутации силовых цепей в современных установках нашли широкое применение автоматические воздушные выключатели. Эти аппараты выполняют ряд функций защиты и действуют автоматически.

Коммутация цепей управления - более частая операция, чем коммутация силовых цепей. Работа любой машины или установки начинается с выбора режима работы, способа управления, подключения необходимых приводов, вспомогательных устройств (смазки, охлаждения, смены инструмента и т.д.), а также систем контроля, сигнализации и регистрации.

Для всех этих операций используют выключатели и переключатели различных исполнений, расположенные на панелях, постах и пультах управления. Это одно- и многоцепные аппараты с двумя и более положениями. Коммутация цепей управления для включения и отключения релейно-контакторной аппаратуры осуществляется кнопками управления.

Пакетные переключатели используются как для коммутации цепей управления, так и для коммутации силовых цепей и различаются только габаритными размерами.

Конструкция пакетных переключателей позволяет получить разнообразные схемы соединений (до 220 вариантов) при числе коммутируемых цепей до 24 (12 пакетов) и количестве фиксированных положений от 2 до 8 (через 45, 60 или 90 градусов). Конструктивно эти переключатели имеют однотипные пластмассовые секции (по числу пакетов) с контактными узлами, собранный на общем валу, и общий механизм фиксации. Подвижные контакты каждой секции перемещаются кулачками, установленными на общем валу.

Наиболее распространенными и простыми аппаратами коммутации цепей управления являются кнопки управления - это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются, срабатывают при нажатии на толкатель кнопки. Комплекс кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке) представляет собой кнопочную станцию. Используемые в схемах автоматики кнопки управления различают по числу и типу контактов (от 1 до 4 замыкающих и размыкающих), форме толкателя (цилиндрический, прямоугольный или грибовидный), надписям и цветам толкателей, а также по способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т.д.).

Независимо от конструкции и габаритных размеров кнопок все они имеют неподвижные контакты и подвижные контакты, перемещаемые с помощью толкателя. Обычно внешнюю цепь присоединяют к кнопке с помощью винтовых зажимов, а корпус кнопки фиксируют на панели управления гайками. Такое устройство имеют кнопки двухцепные типа КУ2и другие.

На основе кнопок управления изготавливают кнопочные станции, содержащие от 2 до 12 кнопок различного исполнения, собранных на общей панели или в одном корпусе с соответствующей защитой.

Рубильники и переключатели - самые простые аппараты, используемые для ручного отключения электрических цепей напряжением до 500 В при токах до 1000 А.

Воздушные автоматические выключатели (автоматы) представляют собой аппараты, имеющие мощную контактную систему для отключения тока короткого замыкания и реле защиты, которые действуют на отключение автомата при возникновении короткого замыкания или перегрузки.

Принцип действия автомата показан на рисунке 4. Нож автомата удерживается во включенном положении защелкой 3. При протекании по электромагниту 7, представляющему собой реле прямого действия, тока, превышающего установку срабатывания, он притягивает якорь 6, преодолевая напряжение регулировочной пружины 5. Защелка 3, поворачиваясь вокруг оси 4, освобождает рычаг 2, вследствие чего происходит отключение автомата под действием отключающей пружины 8.

Рисунок 4- Принципиальная схема автоматического выключателя

Автоматы могут снабжаться приводами для дистанционного управления. Механизм привода выключателя дополняется устройством свободного расцепления, благодаря которому отключение автомата при действии его защитных реле расцепителей происходит даже в том случае, если рукоятка ручного включения длительно удерживается рукой во включенном положении.

Автоматы имеют две пары контактов рабочие, по которым нормально протекает ток , и параллельно включенные дугогасительные контакты. Для быстрого гашения дуги дугогасительные контакты автомата разрывают цепь в специальных дугогасительных камерах, представляющих собой стальную решетку.

При отключении автомата сначала размыкается его рабочие контакты, а потом дугогасительные 1 и 3 (рисунок 5а). Дуга, возникающая между контактами при отключении, под действием электродинамических сил и перемещения вверх нагретого воздуха затягивается в пространство между стальными пластинами 2. В результате образуется ряд последовательно горящих коротких дуг, которые интенсивно охлаждаются стальными пластинами и гаснут. Существуют также автоматы с дугогасительными решетками и растягивается, как показано на рисунке 5б. Гашению дуги в этом случае способствует значительное ее удлинение.

Автоматы с дугогасительными решетками способны разрывать ток короткого замыкания, в сколько десятков тысяч ампер.

Рисунок 5 - Схема работы дугогасительной решетки.