Билет 19

Тормозные устройства

Тормоза применяют для поглощения инерции движения при необходимости остановки машины или механизма, для постепенного снижения скорости движения перед остановкой и удержания остановленной машины или механизма в неподвижном состоянии.

В грузоподъемных машинах тормоза используют также для удержания поднятого груза на весу и постепенного замедления скорости при его опускании.

Принцип работы тормоза основан на использовании силы трения, возникающей от воздействия тормозного усилия между поверхностями двух деталей, одна из которых жестко связана с затормаживаемым валом (тормозным шкивом, диском), а вторая (колодка, диск, лента) соединена с корпусом машины. Сила трения зависит от величины тормозного усилия, нормального к поверхности трения, и фрикционных свойств контактных поверхностей.

По направлению тормозного усилия относительно оси затормаживаемого вала тормоза могут быть радиальными (ленточные и колодочные), у которых тормозное усилие направлено по радиусу тормозного шкива, и осевыми (дисковые и конусные), у которых тормозное усилие направлено вдоль оси затормаживаемого вала.

По способу действия тормоза бывают нормально замкнутые (закрытые) и нормально открытые. Нормально замкнутые тормоза постоянно затянуты усилием, действующим на систему рычагов груза или пружины, и растормаживаются (при включении двигателя) с помощью вспомогательных устройств электромагнитом, гидротолкателем и др. Нормально открытые тормоза замыкаются для затормаживания после отключения двигателя машинистом с помощью промежуточных устройств (рычажных, пневматических и гидравлических).

По способу управления тормоза разделяют на автоматически действующие и управляемые. К автоматически действующим относятся тормоза: центробежные, винтовые грузоупорные, а также с некоторым допущением все нормально замкнутые, растормаживание которых осуществляется электромагнитами и гидротолкателями.

К управляемым тормозам относятся нормально открытые тормоза, замыкание которых осуществляется машинистом. Положительным качеством управляемых тормозов является то, что создаваемый ими тормозной момент и время торможения можно регулировать и, следовательно, обеспечивать плавное (постепенное) замедление скорости. Однако своевременность затормаживания находится в полной зависимости от внимания машиниста.

Механизмы подъема груза и изменения вылета крюка грузоподъемных машин с машинным приводом должны быть снабжены тормозами нормально замкнутого типа, размыкающимися при выключении привода.

Ленточные тормоза могут быть простыми, дифференциальными и суммирующими.

Дифференциальный ленточный тормоз применяют для уменьшения усилия на педали тормозного рычага. Отличается от простого ленточного тормоза тем, что оба конца его тормозной ленты прикрепляются к рычагу с двух сторон относительно оси качания. Натяжение набегающего конца ленты создает дополнительный момент на рычаге, совпадающий по направлению с моментом, создаваемым усилием натяжения ленты. Соотношение усилий набегающего и сбегающего зависит от угла обхвата шкива тормозной лентой, а также от коэффициента трения между материалами ленты (ее обкладки) и шкива.

У простого и дифференциального ленточного тормозов усилие на тормозном рычаге зависит от направления вращения тормозного шкива, поэтому их нецелесообразно применять в реверсивных механизмах. Они более пригодны для механизмов, у которых тормозной момент всегда направлен в одну сторону, например, для механизма подъема груза.

Суммирующий ленточный тормоз двухстороннего действия применяют для торможения механизмов с тормозным моментом, меняющим направления (механизмов поворота, передвижения).

У суммирующего тормоза «лента двумя концами прикреплена к рычагу по одну сторону оси качания на равном расстоянии, поэтому тормозной момент натяжения ленты будет одинаковым независимо от направления вращения тормозного шкива. Усилие, прикладываемое к педали суммирующего тормоза, требуется большее, чем при применении тормоза простого действия (при одинаковых условиях).

Тормозной момент, развиваемый тормозом, всегда должен быть больше фактического момента на валу тормозного шкива с учетом коэффициента запаса.

Недостатком ленточных тормозов с одной лентой является значительное радиальное направленное усилие, изгибающее вал. Для устранения этого недостатка устраивают ленточные тормоза с двумя лентами, усилия натяжения которых, направленные навстречу друг другу, уравновешиваются.

Колодочные тормоза с двумя колодками, расположенными с двух сторон шкива, имеют то преимущество, что не создают изгибающей нагрузки на вал тормозного шкива.

Дисковый тормоз состоит из нескольких дисков, сидящих на шлицах вала и вращающихся вместе с ним, между которыми размещены неподвижные диски, жестко связанные с неподвижным корпусом машины. Тормозной момент создается при сжатии вращающихся и неподвижных дисков между собой пружиной. Усилие сжатия дисков требуется тем меньшее, чем больше средний диаметр и число дисков (поверхностей трения) у тормоза.

Электромагнитные исполнительные элементы в системах автоматики применяются в качестве приводов РО (клапанов, заслонок и т.п.), гидрораспределителей, подвижных элементов объектов – тормозов, стрелок и др., а также в качестве управляемых муфт.

Электромагнитные приводы (электромагниты) могут быть переменного (одно- и трехфазные) и постоянного тока.

Основные характеристики электромагнитов (ЭМ):

· Ход якоря (рабочего органа);

· Тяговая характеристика – зависимость усилия тяги от перемещения якоря (сердечника);

· Время срабатывания.

В зависимости от хода якоря различают короткоходовые и длинноходовые электромагниты (рис. 6.3).

Рабочий ход короткоходовых ЭМ составляет 1–3 мм, а длинноходовых (соленоидов) – 100–200 мм. Тяговое усилие FT короткоходового ЭМ с ростом зазора δ между якорем и сердечником (см. рис. 6.3, б) уменьшается, а с ростом тока управления Iу в обмотке возрастает.

В длинноходовых ЭМ магнитопровод имеет цилиндрическую форму, подвижным элементом магнитной системы является сердечник.

Выбираемая конструкция ЭМ и его характеристики должны соответствовать требуемым знач6.4. Типовые схемы управления электроприводами с асинхронными двигателями

Управление пуском, реверсом и торможением асинхронных двигателей в большинстве случаев осуществляется в функции времени, скорости, тока или пути. Ниже приводится ряд типовых схем управления электроприводами с АД.

Схема управления нереверсивным короткозамкнутым асинхронным двигателем. Пуск двигателей малой и средней мощности обычно осуществляется прямым подключением обмоток статора к сети без ограничения токов. Для этой цели используются магнитные пускатели, которые составляют основу схемы управления.

Нереверсивный магнитный пускатель (рис. 6.12) включает в себя электромагнитный контактор КМ с двумя встроенными в него тепловыми реле защиты КК, кнопки управления SB1 (Пуск) и SB2 (останов, стоп АД).

Image3184.gif (3652 bytes)Рис. 6.12. Схема управления нереверсивным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск АД, отключение его от сети, а также защиту от коротких замыканий (предохранители FA).

Для пуска АД замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SB1.

Электрический ток потечет от фазы С через нормально замкнутую кнопку останова SB2, кнопку SB1, катушку контактора КМ, нормально замкнутые контакторы тепловых реле КК к фазе В.

Катушка контактора КМ, получив питание, притянет якорь магнитной системы и замкнет главные контакты в силовой цепи обмоток статора и вспомогательный контакт, который зашунтирует кнопку пуска SB1 и ее не нужно держать во включенном положении. Произойдет разгон АД по его естественной механической характеристике.

Для отключения АД нажимается кнопка остановки SB2, она разрывает цепь питания катушки контактора КМ. Под действием пружины якорь контактора отпадает и разрывает все замкнутые до этого контакты. Двигатель теряет питание сети и начинается процесс торможения АД выбегом под действием статического момента сопротивления на валу.

Также произойдет остановка двигателя в случае срабатывания одного из тепловых реле. В этом случае разорвется цепь питания катушки контактора КМ контактами тепловых реле КК.

Тепловое реле, установленное только в одну фазу, может не осуществить своих защитных функций. Например, если во время работы АД обесточится обмотка статора именно этой фазы, то двигатель будет работать с перегрузкой обмоток двух других фаз, в которых не предусмотрена установка тепловых реле. Поэтому тепловые реле необходимо устанавливать минимум в двух фазах.

Схема управления реверсивным короткозамкнутым асинхронным двигателем. Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два электромагнитных контактора КМ1 и КМ2, два тепловых реле защиты КК (рис. 6.13) и кнопки управления SB.

Схема обеспечивает прямой пуск и реверс АД, а также торможение противовключением при ручном управлении.

Пуск двигателя в условном направлении “Вперед” осуществляется нажатием кнопки SB1 при включенном автоматическом выключателе QF. Катушка контактора КМ1 получит питание через размыкающую кнопку остановки SB3, замыкающую кнопку SB1, размыкающие контакты КМ2 (они будут замкнуты при обесточенном состоянии катушки КМ2), размыкающие контакты тепловых реле КК.

Контактор КМ1 своими силовыми контактами подключит обмотки статора к сети в следующем порядке: фазу А к выводу С1, фазу В к С2, фазу С к С3.

Торможение осуществляется кнопкой остановки SB3. Контактор КМ1 теряет питание, обесточивает обмотки статора, для осуществления реверса нажимают кнопку SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на обмотки статора АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз: фаза А к выводу С3, фаза В к выводу С2, фаза С к выводу С1. Магнитное поле АД изменит свое направление вращения и начнется процесс реверса, который может состоять из двух этапов: торможения противовключением (если ротор вращается по инерции в направлении “Вперед”) и разбега в противоположную сторону.

Рис. 6.13. Схема управления реверсивным короткозамкнутым асинхронным двигателем

Если предположить, что при одновременном нажатии кнопок SB1 и SB2 замкнутся силовые контакты КМ1 и КМ2, то произойдет короткое замыкание токоподводящими проводами. Во избежание этого в схеме используется типовая электрическая блокировка. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепь катушки аппарата КМ2 и наоборот.

Кроме электрической блокировки может быть использована специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой.

Защиту от коротких замыканий обеспечивает автоматический выключатель QF. Его наличие исключает также возможность работы привода при обрыве одной фазы.

Схема управления пуском и динамическим торможением асинхронных двигателей. Эта схема предусматривает прямой пуск и динамическое торможение в функции времени. Динамическое торможение является одним из вариантов генераторного режима АД независимо от сети переменного тока. Для его осуществления обмотки статора АД отключают от сети переменного трехфазного тока и подключают к источнику постоянного тока (рис. 6.14). Цепь фазного ротора при этом может быть замкнута накоротко или на добавочные резисторы.Рис. 6.14. Схема управления пуском и динамическим торможением асинхронного двигателя

Постоянный ток протекает по всем обмоткам статора или по части их, создает постоянное во времени магнитное поле. В обмотках вращающегося по инерции ротора будет наводиться ЭДС и потечет ток, который создаст свое неподвижное в пространстве магнитное поле. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД приведет к появлению тормозного момента и остановке ротора.

Преобразуемая при этом механическая энергия движущихся частей в электрическую рассеивается в виде тепла.

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1 (см. рис. 6.14).

После чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий обмотки статора к трехфазному источнику питания. Замыкающий блок-контакт КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание. В результате чего контакты этого реле замкнутся в цепи контактора торможения КМ1, но этот контактор не сработает, так как перед этим произойдет размыкание блок-контакта КМ.

Нажатием кнопки SB3 производится остановка АД. Катушка линейного контактора теряет питание и контакты КМ в цепи обмоток статора размыкаются, отключая двигатель от сети переменного тока.

Одновременно с этим замыкается размыкающий блок-контакт КМ в цепи катушки контактора торможения КМ1; последний включается и подает в обмотки статора постоянный ток от выпрямителя V через резистор RT и замыкающий блок контакт КМ1. АД переходит в режим динамического торможения.

С потерей питания катушки КМ, также размыкается замыкающий блок-контакт КМ в цепи реле времени КТ. Это реле, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через промежуток времени, соответствующий останову двигателя, реле КТ размыкает свои контакты в цепи катушки контактора КМ1. Обмотка статора отключается от источника постоянного тока и схема переходит в свое первоначальное состояние.

Задержкой срабатывания реле КТ и величиной регулируемого резистора Rт устанавливают время динамического торможения.

Схема управления реверсивным асинхронным двигателем с фазным ротором. Частоту вращения ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором можно регулировать, изменяя величину сопротивления в роторной цепи (см. подразд. 5.2).

Управлять такими электродвигателями возможно с помощью силовых и магнитных контроллеров (рис. 6.15). В настоящее время в подъемно-транспортных механизмах используются магнитные контроллеры, относящиеся к аппаратам дистанционного управления.

Рис. 6. 15. Схема управления трехфазным асинхронным двигателем с фазным ротором: а) силовая схема; б) схема управления

В первом положении командоконтроллера “Вперед” замыкается контакт S1.1, подавая питание на катушку. Контактор КМ1 подключает обмотки статора двигателя и тормозной электромагнит YB1 к сети. В цепь ротора электродвигателя при этом включено полное сопротивление пускорегулирующего реостата, и двигатель разгоняется по характеристике I (см. рис. 5.4) до установившейся частоты вращения nуст.I при заданном моменте сопротивления Мс.

Во втором положении замыкается контакт S1.3 командоконтроллера и включается контактор КМ3, который закорачивает часть сопротивлений реостата. Двигатель переходит на работу по характеристике II, разгоняется до частоты вращения nуст.II.

В третьем положении контроллера включается контактор КМ4, который закорачивает выводы обмотки ротора, и двигатель работает на естественной характеристике III с частотой вращения nуст.III.

Для выключения двигателя необходимо контроллер перевести в нулевое положение. Вращение “Назад” осуществляется постановкой рукоятки магнитного контроллера на позицию 1 “Назад”, при этом включается контактор КМ2. Происходит смена чередования фаз в обмотках статора и начинается обратное вращение ротора при полном включенном пускорегулирующем резисторе роторной цепи. Дальнейший процесс управления аналогичен описанному выше.

Особенностью работы двигателей подъемно-грузовых лебедок является спуск груза. В этом случае груз не только преодолевает силы трения, но и стремится ускорить вращение двигателя в направлении спуска. Скорость двигателя очень быстро достигает синхронной, после чего двигатель начинает работать как генератор под действием силы тяжести груза, т.е., тормозя механизм. Если сопротивление в цепи ротора двигателя полностью закороченно, то скорость опускания груза на 5–10 % больше синхронной частоты вращения. Увеличение роторного сопротивления приводит к увеличению скорости спуска (а не к уменьшению, как это бывает при подъеме).

Схема автоматического пуска и торможения противовключением асинхронного двигателя с фазным ротором. Пуск двигателя совершается нажатием кнопки SB1 (вперед) или SB2 (назад), тем самым подается питание на катушку контактора КМ1 (или КМ2). Рассмотрим работу схемы при срабатывании контактора КМ1 (рис. 6.16).

Обмотки статора подключаются к сети, включается блокировочное реле РБ. Катушка РП не притягивает свой якорь из-за малой ЭДС ротора и размыкающий контакт РП замкнут. Затем замыкающим контактом РБ собирается цепь катушки контактора КП, шунтирующего своими контактами ступень сопротивлений Rn в цепи ротора.

Рис. 6.16. Схема торможения противовключением асинхронного двигателя с фазным ротором: а) силовая схема; б) схема управления

С помощью механического маятникового реле времени РВ, пристраиваемого к контактору КП, осуществляется выдержка времени, необходимая для некоторого разгона двигателя, после чего включается контактор КУ, шунтирующий сопротивления Rg в цепи ротора, и двигатель выводится на естественную характеристику.

Таким образом, пуск двигателя совершается в одну ступень с резистором в роторе Rg. Ступень резистора Rn служит для ограничения тока при торможении.

Если требуется реверсирование двигателя, то необходимо нажать на кнопку противоположного направления вращения (в нашем примере на кнопку SB2), не воздействуя на кнопку SB3 (стоп). При этом отключаются контакторы КМ1 и КП. Последний – из-за размыкания контакторов КМ1 и РБ. Как только замкнется размыкающий контакт КМ1 в цепи катушки контактора КМ2, он включится, и двигатель переведется в режим торможения противовключением.

В приведенной на рис. 6.16 схеме реализуется управление торможением в функции угловой скорости (по величине ЭДС ротора, которая пропорциональна скольжению). Реле напряжения РП через выпрямитель V подключается к выводам обмотки ротора. Реле настраивается с помощью резистора Rр так, что при начале торможения, когда направления вращений магнитного поля статора и ротора противоположны (S=2), оно срабатывает, а при угловой скорости, близкой к нулю (S=1), когда напряжение на его катушке снижается почти вдвое, реле отпускает свой якорь. При пуске в обратную сторону реле РП не срабатывает, так как ЭДС ротора становится еще меньше, достигая нулевого значения при S=0.

После включения контактора КМ2, когда произойдет реверсирование магнитного поля статора, срабатывает реле РП и своим размыкающим контактором разорвет цепь катушки контактора КП, что обеспечит на период торможения введение всех резисторов в цепь ротора (Rg и Rn). Блокировочное реле РБ служит для создания временного разрыва в цепи катушки контактора КП, оно отключается одновременно с контактором КМ1, а включается только после замыкания контактов контактора КМ2. Когда контакты РБ сомкнутся, уже успеет сработать реле РП.

По окончании процесса торможения контакт РП закроется и контактор КП зашунтирует ступень сопротивления Rn. Затем произойдёт изменение направления вращения ротора, то есть пуск в противоположном направлении (назад).

Если остановку двигателя производить кнопкой SB3, то обмотки статора отключатся от сети, но электрического торможения не произойдет, двигатель остановится под действием статического момента сопротивления на валу.

Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени. Упрощенная принципиальная схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени [8] представлена на рис. 6.17. Пуск двигателя по этой схеме осуществляется в две пусковые ступени, при этом для большей надежности цепи управления подключены к сети постоянного тока.

Рис. 6.17. Упрощенная принципиальная схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени: а) силовая схема; б) схема управления

При подключении цепей управления к источнику напряжения сразу включаются реле РУ1 и РУ2 через размыкающие блок-контакты КМ и КУ1. Реле без выдержки времени отключают катушки контакторов КУ1 и КУ2 от источника питания. Затем после нажатия кнопки SB1 и включения контактора КМ статор двигателя подключается к сети, а роторная цепь его замкнута на полностью включенные резисторы R1 и R2, так как силовые контакты контакторов КУ1 и КУ2 разомкнуты; начинается пуск АД.

Размыкающий контакт КМ в цепи катушки реле времени РУ размыкается, оно обесточивается, начинает отсчитывать выдержку времени при пуске на первой пусковой ступени. После выдержки времени реле РУ1 своим контактом замыкает цепь питания катушки контактора КУ1. Этот контактор зашунтирует пусковой резистор R1 своими силовыми контактами и снимает питание с реле времени РУ2 вспомогательным контактом КУ1. Реле РУ2 начинает отсчитывать выдержку времени, по окончании которой размыкающий контакт РУ2 замыкается, подключая к источнику питания катушку КУ2, в результате чего зашунтируется вторая ступень пускового сопротивления R2 и АД будет выведен на естественную характеристику.

Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции тока. Схема, приведенная на рис. 6.18, обеспечивает пуск асинхронного двигателя с фазным ротором в одну ступень в функции тока и динамическое торможение в функции скорости и включает оборудование:

электромагнитные контакторы КМ1, КМ2, КМ3;

реле тока КА;

реле контроля скорости SR;

реле напряжения KV;

понижающий трансформатор Т;

выпрямитель VD;

предохранители FA1, FA2;

тепловые реле КК1, КК2.

Реле контроля скорости SR размыкает свои контакты в цепи катушки электромагнитного тормоза КМ3, когда частота вращения уменьшается до значения, близкого к нулю, а замыкает, когда начнется разгон АД.

После включения автоматического выключателя нажимается кнопка пуска SB1. По известной схеме включается контактор КМ1, через силовые контакты которого статор АД подключается к сети. Бросок тока в цепи ротора, когда еще не замкнуты контакты КМ2, вызовет включение реле тока КА, последнее разорвет свои контакты в цепи катушки КM2. Таким образом, разбег начинается с пусковым сопротивлением R2g в цепи ротора.

Image3190.gif (6093 bytes)Рис. 6.18. Схема пуска АД в одну ступень в функции тока и динамического торможения в функции скоростиениям тягового усилия и хода рабочего органа. Аппараты для коммутации цепей управления: 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, подачи и т. д.), а также систем контроля, сигнализации и регистрации. Для всех этих операций используют включатели 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, используемые для коммутации цепей управления, — это по-существу такие же аппараты, как и для силовых цепей, но имеющие меньшие габаритные размеры.

Конструкции пакетных переключателей, предназначенных для цепей управления, позволяют 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°). Причем имеются переключатели с самовозвратом в исходное положение, т. е. без фиксации переключенного положения, что для ряда схем может быть необходимо. Особенность этих переключателей — запирающее (на ключ) устройство, что исключает бесконтрольное переключение. Конструктивно эти переключатели имеют однотипные пластмассовые секции (по числу пакетов) с контактными узлами, собранные на общем валу, и общий механизм фиксации. Подвижные контакты каждой секции перемещаются кулачками, установленными на общем валу.

Наиболее распространенными переключателями цепей управления являются аппараты серий ПКУ2 и ПКУЗ.

Номинальный (длительный) ток переключателей серии ПКУ2 — 6 А (при 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока), а для переключателей серии ПКУЗ —10 А (при 500 В переменного тока и 220 В постоянного тока). Коммутационная способность этих переключателей под нагрузкой определяется значениями рабочих напряжений и индуктивностью цепей (cosфи для переменного тока и постоянной времени для постоянного тока).

Конструктивная особенность переключателей серии ПКУЗ — наличие нескольких исполнений со встроенным замком, съемным ключом — рукояткой и устройством, запирающим рукоятку переключателя навесным замкомУниверсальные переключатели схем управления серий УП5100, УП5300 и другие аналогичных типов также выполняют наборными из контактных секций, коммутация которых производится кулачками, установленными па общем валу. Универсальность этих переключателей достигается за счет большого числа вариантов схем соединений (до 300) при числе коммутируемых цепей от 2 до 48 и положений 2—10 (фиксированных и нефиксированных под углом 45, 60, 90 и 180°). Номинальный ток этих переключателей 12 А при напряжении 500 В переменного или 440 В постоянного тока, т. е. по основным электрическим параметрам эти переключатели превосходят другие аналогичные аппараты.

На рис. 1 показан универсальный переключатель типа УП5300 на 12 секций. Универсальные переключатели выполняют открытыми, в кожухе, влагозащищенными и взрывозащищенными. Рассмотренные переключатели (пакетные, кулачковые и универсальные) коммутируют цепи управления с относительно большими токами (до 12 А), и поэтому они по габаритным размерам близки к аппаратам для коммутации силовых цепей. Сложность современных систем управления обусловливает применение большого числа различных переключателей, расположенных на панелях и пультах управления, поэтому габаритные размеры аппаратов становятся определяющим фактором при их выборе. Но широкое использование в схемах элементов автоматики требует применения таких переключателей, контакты которых обеспечивали бы надежное прохождение слабых токов (мили или микроамперы) при пониженных значениях напряжении (24, 12 В и ниже).

Рассмотренные выше переключатели, как правило, такими свойствами не обладают, так как их контакты имеют значительные переходные сопротивления. Этим требованиям удовлетворяет так называемая слаботочная аппаратура радиоэлектроники с биметаллическими пли серебряными контактами, обеспечивающими надежное прохождение слабых токов при пониженных напряжениях.

Промежуточное положение между пакетными переключателями управления общепромышленного исполнения и аппаратурой радиоэлектроники занимают переключатели серий ПУ, ПЕ и тумблеры. Эти переключатели предназначены, как правило, для фланцевого монтажа на панелях пультов управления (кольцо перед панелью и гайка за панелью). Они имеют два или три положения, замыкая до четырех цепей при различных комбинациях контактов.

На рис. 2, а показано устройство тумблера и наиболее распространенные схемы его использования в качестве двухпозиционного переключателя (рис. 2, б) или выключателя (рис. 2, в). Мостиковый контакт, выполненный в виде токопроводящего ролика 1, замыкает одну из двух пар неподвижных контактов 2, Переключение контактов тумблера осуществляется воздействием на рычаг 3, а ускорение срабатывания (мгновенное действие) обеспечивается цилиндрической пружиной 4. Номинальный ток тумблеров 1 и 2 А при напряжении 220 В, масса их не превышает 30 г.

Переключатели серий ПУ и ПЕПереключатели серий ПУ и ПЕ — аппараты с поворотным механизмом приводя на два или три положения. Интерес представляют переключатели с выемным ключом-рукояткой, так как их применение исключает возможность бесконтрольного управления. Номинальный ток переключателей 5 А при напряжении 220 В переменного тока и 1А при 110В постоянного тока. Такими переключателями, как правило, блокируют подачу напряжения в схему управления, запирают вводные аппараты, изменяют режимы и способы управления и т. п. При этом предусмотрена возможность запирания выключателя как в отключенном, так и в других его положениях.

Системы автоматического и программного управления машинами требуют весьма сложных переключений, для которых необходимы многопозиционные и многоцепные переключатели (при числе цепей и положений до 20, а иногда и более). В качестве аппаратов используют переключатели устройств автоматики радиоэлектроники и приборостроения. Конструктивно такие аппараты выполняют в виде двух, четырех и более неподвижных секций, смонтированных на платах и подвижных контактов, закрепленных на общем валу и фиксируемых специальным пружинно-шариковым фиксатором в заданных позициях.

Ползунковый многоцепной переключатель серии ППНа рис. 3 показаны наиболее распространенные ползунковые переключатели серии ПП однопанельного исполнения на 35 цепей. Переключатели открытого исполнения предназначены для встроенного монтажа за панелью управления. Аналогичные щеточные переключатели, но закрытого щитового исполнения, имеют от 1 до 4 секций и число контактов в каждой секции от 4 до 24. Многоцепные щеточные переключатели обеспечивают надежную коммутацию цепей переменною тока напряжением до 380 В и постоянного тока напряжением до 220 В при токе нагрузки до 1 А. Радиотехнические галетные переключатели (серий ПГК и ПГГ) иногда использовали в схемах автоматизации машин. Эти переключатели имеют от 2 до 11 положений при числе секций (галет) от 1 до 4. Однако в настоящее время вместо них широко используют более совершенные и удобные клавишные и кнопочные переключатели. Такие переключатели представляют собой наборную панель из кнопок (или клавиш), смонтированных на общем каркасе и снабженных механизмом фиксации, который может быть независимым для каждой кнопки или взаимно сблокированным.

Каждая кнопка осуществляет коммутацию своих контактов (от 2 до 8 в различных комбинациях) и может быть с самовозвратом в исходное положение или с чередованием включенного и отключенного фиксированных положений. Некоторые исполнения переключателей снабжают специальной кнопкой возврата (сброса) включенных кнопок в исходное положение. В этом случае возможно включенное положение нескольких кнопок одновременно.

кнопка управленияОсобенностью этих переключателей является двухпозиционное положение (включено, отключено) каждой кнопки (пли клавиши). Необходимый режим или программа управления задается такими переключателями путем набора включенных и отключенных положений соответствующих кнопок (клавиш). Положение кнопок одновременно играет роль указателя. При этом используют также световые сигнализаторы (лампы или светодиоды) вмонтированные в корпус блока переключателя.

Закрытое исполнение в сочетании с использованием высококачественных материалов (биметаллов, сплавов серебра и т. п.) для контактов обеспечивают возможность получения малых переходных сопротивлений, что весьма важно при использовании этих аппаратов в низковольтных и слаботочных цепях автоматики и электроники.

кнопка управленияКнопки управления — это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель кнопки. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке), представляет собой кнопочную станцию. Все используемые в схемах автоматики кнопки управления различают по числу и типу контактов (от 1 до 4 замыкающих и размыкающих), форме толкателя (цилиндрический, прямоугольный и грибовидный), надписям и цветам толкателей, а также по способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т. д.). Кнопка управления: а - кнопка двухцепная типа КУ2, б - кнопка двухцепная грибовидная типа КУА1, в - кнопка двухблочная с сигнальной лампой, г - кнопка малогаборитная с пружинящими контактами типа К20

Независимо от конструкции и габаритных размеров кнопок все они имеют неподвижные контакты 1 и подвижные контакты 6, перемещаемые с помощью толкателя 3. Внешнюю цепь подсоединяют к кнопке с помощью винтовых зажимов 7. Корпус 2 кнопки фиксируют на панели управления гайками 4 и 5.

Кнопки управления общепромышленного применения серий КУ и КЕ имеют различные исполнения. На основе этих кнопок изготавливают кнопочные станции, содержащие от 1 до 12 кнопок различного исполнения, собранных на общей панели или в одном корпусе с соответствующей защитой.

Один.из.самых.важных.моментов,.который.необхо-

димо.учитывать.при.выборе.и.реализации.системы.

управления.пуском.и.разгоном.двигателя.–.это.без-

опасность.и.надежность..Основная.причина,.по.кото-

рой.электродвигатели.выходят.из.строя,.–.короткие.

замыкания,.которые.могут.возникнуть,.например,.

из-за.высокой.влажности,.наличия.загрязнений.

и.пыли.между.обмотками.или.из-за.перегрузки..

Возникающий.в.результате.неисправности.сверх-

ток.вызывает.повышение.температуры,.которое.

может.привести.к.необратимому.повреждению.

электродвигателя.и.к.его.возгоранию..Пуск.электро-

двигателя.представляет.собой.наиболее.критичную.

фазу.работы,.как.для.электродвигателя,..так.и.для.

системы.управления,.которая.должна.обеспечивать.

надлежащий.контроль.работы.электродвигателя,.а.

также.все.необходимые.виды.защиты.и.блокировки..

Необходимо.правильного.подобрать.пусковые.и.

коммутационные.аппараты.с.учетом.их.типоразмера..

Первый.шаг,.который.следует.предпринять.в.этом.

направлении,.–.определить.стандарт,.требованиям.

которого.должна.соответствовать.применяемая.в.

системе.управления.аппаратура..В.данном.случае.–.

это.ГОСТ.Р.50030.4.1-2002.(МЭК.60947-4-1-2000).

«Аппаратура распределения и управления низ-

ковольтная. Часть 4-1. Контакторы и пускатели»,.

который.распространяется.на.контакторы.перемен-

ного.и.постоянного.тока.и.пускатели.переменного.

тока,.главные.контакты.которых.предназначены.для.

коммутации.цепей.с.номинальным.напряжением.не.

более.1000.В.переменного.или.1500.В.постоянного.

тока.

2.1.Основные.термины.и.определения..

В.данном.разделе.приведены.некоторые.термины.

и.определения.из.стандарта.ГОСТ.Р.50030.4.1.(МЭК.

60947-4-1),.которые.позволяют.глубже.понять.назна-

чение.и.функции.основных.электрических.аппаратов,.

применяемых.для.управления.электродвигателями.

Пускатели переменного тока

Аппараты.переменного.тока,.предназначенные.для.

пуска.и.разгона.двигателя.до.номинальной.скорости,.

обеспечения.непрерывной.работы.двигателя,.отклю-

чения.питания.и.защиты.двигателя.и.подключенных.

цепей.от.рабочих.перегрузок..Реле.перегрузки.для.

пускателей,.в.том.числе.полупроводниковые,.должны.

отвечать.требованиям.настоящего.стандарта.

Пускатели прямого действия

Пускатели,.одноступенчато.подающие.сетевое.

напряжение.на.зажимы.двигателя.и.предназначен-

ные.для.его.пуска.и.разгона.до.номинальной.скоро-

сти..Кроме.того,.они.должны.обеспечивать.коммута-

цию.и.защиту.в.соответствии.с.общим.определением.

Дополнительно.в.стандарте.приводятся.два.термина,.

касающиеся.реверсирования.направления.вращения.

двигателя.

Реверсивные пускатели

Пускатели,.предназначенные.для.изменения.направ-

ления.вращения.двигателя.путем.переключения.его.

питающих.соединений.без.обязательного.останова.

двигателя.

Пускатели с двумя направлениями вращения

Пускатель,.предназначенный.для.изменения.направ-

ления.вращения.двигателя.путем.переключения.его.

питающих.соединений.только.во.время.останова.

двигателя.

Пускатели переменного тока на пониженном

напряжении

Пускатели.переменного.тока,.предназначенные.для.

пуска.и.разгона.двигателя.до.номинальной.скоро-

сти.путем.подачи.сетевого.напряжения.на.зажимы.

двигателя.двумя.или.более.ступенями.или.путем.

постепенного.повышения.напряжения.на.зажимах.

Кроме.того,.они.должны.обеспечивать.коммутацию.

и.защиту.в.соответствии.с.общим.определением..

Для.управления.последовательными.коммутациями.

ступеней.могут.использоваться.контакторные.реле.

с.выдержкой.времени.или.аналогичные.устройства..

Наиболее.распространенный.тип.пускателей.перемен-

ного.тока.на.пониженном.напряжении.–.это.пускатели.

со.схемой.звезда.–.треугольник,.определение.которых.

также.приведено.в.рассматриваемом.стандарте.

Пускатели со схемой звезда – треугольник

Пускатели.со.схемой.звезда.–.треугольник,.предна-

значенные.для.пуска.трехфазного.двигателя.таким.

образом,.что.в.пусковом.положении.обмотки.статора.

соединяются.звездой,.а.в.рабочем.положении.–.тре-

угольником..Кроме.того,.они.должны.обеспечивать.

коммутацию.и.защиту.в.соответствии.с.общим.

определением.

Пускатели.со.схемой.звезда.–.треугольник,.удовлет-

воряющие.данному.стандарту,.не.предназначены.

для.быстрого.реверсирования.двигателя.и.поэтому.

не.могут.применяться.в.качестве.аппаратов.с.кате-

горией.применения.АС-4.

Данный.стандарт.распространяется.и.на.другие.типы.

пускателей.(автотрансформаторные.и.реостатные.

статорные.пускатели).и.содержит.соответствующие.

термины.и.определения.

Пускатели,.описываемые.в.этом.стандарте,.как.пра-

вило,.не.предназначены.для.отключения.тока.корот-

кого.замыкания..Поэтому.соответствующая.защита.

от.короткого.замыкания.должна.быть.реализована.

в.системе.управления..

После.определения.пускателей.в.соответствии.

с.выполняемыми.функциями.приведена.дополни-

2 Защита и коммутация асинхронного

двигателя Трехфазные.асинхронные двигатели: общие сведения и координация аппаратов AББ 7

2 Защита и коммутация асинхронного двигателя

тельная.классификация.по.рабочим.характеристикам.

и.категориям.применения,.учитывающая.возможно-

сти.использования.пускателей.совместно.с.устрой-

ством.защиты.от.короткого.замыкания..Указываются.

способы.крепления.и.электромонтажа..

Сначала.определяется. типично.используемое.

устройство.защиты,.т.е..автоматический.выключа-

тель,.который.в.соответствии.со.стандартом.ГОСТ.Р.

50030.2.(МЭК.60947-2).«Аппаратура распределения и

управления низковольтная. Часть 2. Автоматические

выключатели» представляет собой:

контактный коммутационный аппарат, способный

включать, проводить и отключать токи при нор-

мальных условиях цепи, включать и проводить токи

в течение определенного времени и отключать их при

определенных аномальных условиях цепи, например

при коротком замыкании.

Затем.определяются.и.классифицируются.устрой-

ства.коммутации.и.защиты.

Комбинированный пускатель

Комбинация.пускателя.и.аппарата.защиты.от.корот-

кого.замыкания,.смонтированных.и.соединенных.в.

предусмотренной.для.этого.оболочке..Функции.комму-

тационного.аппарата.и.аппарата.защиты.от.короткого.

замыкания.могут.выполнять.комбинация.с.плавкими.

предохранителями,.выключатель.с.плавкими.предо-

хранителями.или.автоматический.выключатель,.при-

годный.или.непригодный.для.разъединения.

Защищенный пускатель

Комбинация.пускателя.и.аппарата. защиты.от.

коротких.замыканий.в.оболочке.или.без.нее,.смон-

тированных.и.соединенных.согласно.инструкции.

изготовителя.пускателя.

Коммутационный.аппарат.с.ручным.управлением.

и.аппарат.защиты.от.коротких.замыканий.могут.

представлять.собой.единый.аппарат.и.оснащаться.

дополнительно.защитой.от.перегрузки..Определе-

ние.«пускатель».подразумевает.коммутационный.

аппарат,.например,.контактор,.плюс.устройство.

защиты.от.перегрузки,.например.тепловое.реле..Рас-

смотрим.теперь,.как.в.стандарте.ГОСТ.Р.50030.4.1.

(МЭК.60947-4-1).определяются.эти.два.устройства,.

входящие.в.состав.пускателя.

Контактор механический

Механический.коммутационный.аппарат.с.одним.

положением.покоя,.оперируемый.не.вручную,.спо-

собный.включать,.проводить.и.отключать.токи.в.нор-

мальных.условиях.цепи,.в.том.числе.при.перегрузках.

Тепловое реле

Тепловое.реле.предназначено.для.защиты.дви-

гателя.от.перегрева.при.длительном.протекании.

недопустимо.больших.токов.перегрузки.затяжного.

пуска,.вызванного.недопустимо.большим.снижением.

напряжения,.ассиметрией.питающего.напряжения.

Стандарт.устанавливает.различные.области.приме-

нения.для.контакторов.и.пускателей,.основываясь.

на.понятии.«категория.применения»..

Категория применения

Вводятся.различные.категории.применения,.которые.

характеризуются.областью.применения.согласно.

таблице.1..Каждая.категория.применения.опреде-

ляет.для.контакторов.минимально.необходимые.

эксплуатационные. характеристики.(например,.

область.применения.или.номинальную.отключающую.

способность).в.соответствии.со.значениями.тока,.

напряжения,.коэффициента.мощности.или.постоян-

ной.времени.и.условиями.испытаний,.предписанных.

стандартами.

тальных.данных.и.характеристик.продукции,.которые.

не.приводятся.в.техническом.каталоге.или.каталоге.

продукции..По.этой.причине.изготовитель.обычно.

предоставляет.проектировщикам.таблицы.с.данными.

по.координации.с.описанием.компонентов,.которые.

должны.использоваться.для.обеспечения.характери-

стик,.предписанных.требованиями.по.координации..

Использование.какого-либо.компонента.пускателя.

(контактора.или.устройства.защиты.от.перегрузки).

или.устройства.защиты.от.короткого.замыкания,.

не.соответствующего.предписаниям.изготовителя,.

может.привести.к.нарушению.координации.

Координация.определяется.по.номинальному.току.

двигателя,.напряжению.и.току.короткого.замыкания.

цепи..Аппараты,.участвующие.в.пуске.двигателя.

(автоматический.выключатель.плюс.контактор.плюс.

тепловое.реле),.классифицируются.на.аппараты,.

предназначенные.для.«нормального».или.«тяжелого».

пуска,.а.также.классифицируют.по.координации.типа.

1.и.типа.2..Что.касается.первой.классификации,.то.

можно.утверждать,.что.различие.между.нормаль-

ными.или.тяжелыми.условиями.пуска.связано.со.

временем.пуска.и.характеристикой.срабатывания.

тепловой.защиты..Координация.типа.1.и.2.разли-

чается.тем.как.будут.защищены.коммутационный.

аппарат.(контактор).и.аппарат.защиты.от.перегрузки.

(внешнее.тепловое.реле).в.условиях.короткого.замы-

кания..Далее.приводится.дополнительная.информа-

ция.о.различных.способах.пуска.двигателя.

Поиск по сайту: