Рубильники и переключатели реферат

Обновлено: 05.07.2024

Применяемая для управления аппаратура, то есть отключение, включение и переключение электроустановками, имеет название коммутационная аппаратура. К такой аппаратуре относятся магнитные пускатели, переключатели, выключатели, рубильники, автоматические выключатели, контакторы.
Использующую коммутационную аппаратуру при токовых перегрузках для отключения электроустановок, а также применяемую и при коротких замыканиях, называют защитной аппаратурой. К такой аппаратуре относятся реле защитного типа и, конечно же, различного вида предохранители.

Вложенные файлы: 1 файл

Общие сведения об электрических аппаратах.docx

Общие сведения об электрических аппаратах

Использующую коммутационную аппаратуру при токовых перегрузках для отключения электроустановок, а также применяемую и при коротких замыканиях, называют защитной аппаратурой. К такой аппаратуре относятся реле защитного типа и, конечно же, различного вида предохранители. Некоторые из аппаратов являются одновременно и защитными, и коммутационными аппаратами, например, магнитные пускатели и автоматические выключатели.

Коммутационные аппараты различают автоматические и не автоматические. Аппаратура ручного управления относится к не автоматическим коммутационным аппаратам, пакетные выключатели, рычажные, реостаты, пульты, переключатели, кнопочные, поворотные, рубильники. Пример этому пусковой реостат устанавливается для кратковременного прохождения по ним тока, а регулировочный реостат устанавливается для длительного прохождения по ним тока, их применяют для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей.

Контролеры допускают запускать электродвигатели в более широких пределах, по сравнению с реостатами и регулировать частоту их вращения. Контакторы реле и магнитные пускатели относятся к автоматическим коммутационным аппаратам. Действие и устройство различных электрических аппаратов полностью зависит от работы их назначения. Всё же можно определить ряд общих частей для разных электрических аппаратов. К ним относятся электрические контакты, катушки, магнитопроводы, пружины, кое-какие детали из электроизоляционных материалов.

При размыкании контактов возникает электрическая дуга, для её гашения имеются устройства во многих электрических аппаратах. Такие устройства нередко выполняются в виде шайб или камеры, сделанных из фибры. Под действием электрической дуги, фибра обладает свойством выделять газы, повергающие к ее быстрому гашению.

Следующие общие требования предъявляют к аппаратуре управления электроустановками:

безотказность обслуживания;
надежность действия;
простота изготовления, эксплуатации и монтажа;
достаточный срок службы;
малое потребление электрической энергии самими аппаратами;
небольшие габариты;
низкая стоимость.

Неавтоматические выключатели

Любая электрическая сеть комплектуется аппаратами управления и аппаратами защиты, которые обеспечивают включения, переключения и выключения электрических цепей в нормальных и аварийных режимах.
Аппараты управления (рубильники, выключатели, контакторы, магнитные пускатели и т. п.) устанавливают в цепи каждого токоприемника, а также в узловых пунктах сети, где повседневно потребители включаются под нагрузку. Исключением являются токоприемники малой мощности (с аппаратом защиты до 15 А) и переносные мощностью до 0,5 кВт, включаемые в сеть с помощью штепсельных розеток.
Аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т. п.) устанавливают в местах присоединения токоприемников, а также на вводах в здания и в местах, где снижаются сечения проводников (в направлении от источника питания к потребителям). Групповую осветительную или силовую сеть защищают предохранителями на групповых щитках, которые располагают в центре нагрузок и размещают в местах, доступных для обслуживания.

Неавтоматические выключатели.

Неавтоматические выключатели — это коммутационные аппараты, как правило, с ручным приводом, предназначенные для сравнительно редких включений и отключений электрических цепей, а также для переключения участка цепи с одного источника питания на другой. Некоторые виды выключателей используются также для редких пусков и остановов электродвигателей. К неавтоматическим выключателям относятся рубильники и переключатели, пакетные выключатели.

Рубильники и переключатели.

Рубильники применяют в цепях переменного и постоянного тока
в качестве входного аппарата, позволяющего отключить электроустановку или отдельные ее участки от сети питания. Рубильники подразделяют по следующим признакам:
по числу полюсов — одно-, двух- и трехполюсные;
по расположению зажимов для присоединения проводов или шин — с задним или передним присоединением;
по роду привода — с центральной или боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом;
по наличию разрывных контактов — с разрывными искрогасительными контактами и без них.
Рубильники без разрывных контактов имеют контактную систему, состоящую из неподвижно укрепленных пружинящих губок и плоских рубящих ножей. Последние жестко соединены изолирующей траверсой, на которой укреплена рукоятка привода. Такие рубильники применяют только в тех установках переменного тока напряжением до 220 В, в которых при отключении не возникает электрической дуги. В установках постоянного тока напряжением 220 В и переменного тока напряжением 380 В и выше их используют только для включения и отключения обесточенных цепей. При отключении токов нагрузки при указанных напряжениях рубильники снабжают съемными дугогасительными камерами в виде решеток со стальными пластинками.

У рубильников, имеющих разрывные искрогасительные контакты, в момент отключения сначала разрывается цепь на главных контактах, а затем разрываются искрогасительные контакты.
В настоящее время выпускаются рубильники единой серии (табл. 1) на токи 100—600 А. В обозначениях рубильников принято: РБ — рубильник с боковой рукояткой, РПБ — рубильник с боковым рычажным приводом, РПЦ — рубильник с центральным рычажным приводом. На рис. 28, а показан рубильник РБ, а на рис. 28, б — рубильник РПЦ.
Кроме рубильников единой серии выпускаются рубильники серии РО с центральной рукояткой на ток 100—400 А и серии РП с центральным рычажным приводом на ток 600 и 1000 А. В обозначениях рубильников серий РО и РП первая цифра указывает габарит, вторая — номинальный ток (например, РП-5-600).

Пакетные выключатели и переключатели.

Пакетные выключатели и переключатели применяются для редких включений и переключений электрических цепей под нагрузкой, а также для ручного включения, выключения и реверсирования короткозамкнутых асинхронных двигателей. • Пакетные выключатели, как правило, имеют клиновые контакты и контактные шайбы с пружинящими контактными губками. Контактные узлы находятся внутри невысоких изоляционных цилиндров, называемых пакетами и устанавливаемых один над другим; в каждом пакете располагается контактный узел одной коммутируемой цепи. Неподвижные контакты 7 пакетного выключателя (рис. 29), к которым присоединяются подводящие провода, устанавливаются в пазах наружного кольца пакета 2. В центре пакета проходит четырехгранный изолированный валик 9, на который насаживаются подвижные
контакты 10. При установке валика в определенное положение неподвижные контакты перемыкаются подвижным контактом. В крышке 4 пакетного выключателя установлены ось 6 с рукояткой 5 и механизмом, который служит для поворота контактного валика 9. Механизм состоит из заводной спиральной пружины с двумя поводками; один из поводков жестко связан с осью, а другой — с контактным валиком через фасонную шайбу, фиксирующую положение валика по отношению к упорам, выполненным в виде выступов на крышке.

Рис. 29. Пакетный выключатель: а— общий вид: б — пакет (секция)
При повороте рукоятки 5 сначала натягивается заводная пружина, а затем освобождается фиксирующая шайба. Под действием пружины контактный валик с большой скоростью, не зависящей от скорости поворота рукоятки, поворачивается на заданный угол, определяющий переход одного контактного узла из включенного положения в отключенное и наоборот.
Возникающая при операциях пакетным выключателем электрическая дуга гасится углекислым газом, который выделяется из искрогасительной фибровой шайбы 8. Все элементы пакетного выключателя собираются на скобе 1 стяжными шпильками и закрепляются крышкой 4 с помощью гаек 3. Скоба имеет монтажные пазы для установки и монтажа пакетного выключателя.
Собирая пакеты с подвижными контактными шайбами разной конфигурации и располагая по-разному неподвижные контакты, можно получить различные схемы
выключателя. Наибольшее распространение имеют одно-, двух- и трехполюсные пакетные выключатели и трехполюсные переключатели на два направления.
В табл. 2 приведены данные о некоторых распространенных пакетных выключателях и переключателях. Кроме указанных в таблице, выпускаются также кулачковые пакетные выключатели с мостиковыми контактами серий ПКВ и ПКП. В отличие от выключателей серий ПВ и ПП контакты здесь мостиковые и управляются фигурными кулачками без моментного переключения.

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения цепей при возникновении в них недопустимых перегрузок и токов короткого замыкания, для нечастых отключений и включений цепей в нормальных режимах, для пуска и отключения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и защиты их от недопустимой перегрузки.
Наиболее распространены автоматические выключатели максимального тока (применяются также автоматические выключатели минимального напряжения), принцип действия которых состоит в следующем. Когда ток в обмотке 3, включенной в цепь последовательно (рис. 33), превысит заданное значение, сердечник 4 втягивается и освобождает защелку 5. Под действием пружины 2 контакты 1 цепи размыкаются.

Рис. 33. Принципиальная схема действия автоматического выключателя

Наибольшее применение получили выключатели серий АП50, АК5, А3700, АВ, АВМ, АБ25 и др. Автоматическое срабатывание выключателя обеспечивает расцепитель. Автоматические выключатели изготовляются нескольких типов — с электромагнитным, тепловым и комбинированным расцепителями. Как правило, автоматические выключатели имеют ручное включение. Однако выключатели серий АВ, АВМ и некоторые автоматические выключатели иностранного производства имеют также электромагнитный или электродвигательный привод.
Автоматические выключатели характеризуются следующими основными параметрами:
номинальным напряжением Uном.ав, соответствующим наибольшему номинальному напряжению сетей, в которых разрешается применять выключатель;
номинальным током Iном,ав — наибольшим током, на который рассчитаны токоведущие и контактные части выключателя, равным наибольшему из номинальных токов расцепителя;
номинальным током расцепителя Iном.элм, /ном,теп или Iном.комб — наибольшим током, на который рассчитан расцепитель, при длительной работе не вызывающим срабатывания расцепителя;
номинальным током уставки теплового расцепителя Iном,уст,теп — током, на который отрегулирован тепловой расцепитель и при котором последний не срабатывает. Он выбирается:
Iном,уст,теп= (0,6ч-1) Iном.теп — ДЛЯ выключателей с регулировкой тока уставки;
Iном,уст,теп == Iном.теп— для выключателей без регулировки тока уставки;
током срабатывания (уставки) расцепителя (/сР,элм, /ср.теп) — наименьшим током, при котором срабатывает расцепитель автоматического выключателя.
/ ср ,элм — (7-5-15) / ном.элм для выключателей с электромагнитным или комбинированным расцепителем;
/ср.теп = (1,25-5-1,45) / ном.теп — для выключателей с тепловым расцепителем без регулировки тока уставки; /ср,теп = (1,25-5-1,35) Iном.теп —для выключателей с тепловым расцепителем с регулировкой тока уставки;
предельным током отключения при данном напряжении / пр.ав — наибольшим значением тока КЗ сети, при котором гарантируется надежная работа автоматического выключателя.
Номинальные параметры выключателя приводятся в каталогах, а некоторые указываются на заводских табличках (щитках) автоматического выключателя.

Выключатели серии АП50 выпускаются в двухполюсном (АП50-2, АП50-2Т, АП50-2М, АП50-2МТ) и трехполюсном (АП50-3, АП50-ЗТ, АП50-ЗМ, АП50-ЗМТ) исполнениях. Цифра в обозначении выключателя после дефиса соответствует числу полюсов. Выключатели с тепловыми расцепителями работают с выдержкой времени, находящейся в обратной зависимости от силы тока, и имеют в обозначении букву Т, выключатели с электромагнитным расцепителем мгновенного действия — букву М, с комбинированным расцепителем — МТ; неавтоматические выключатели без расцепителя буквенного обозначения после дефиса не имеют

. Выключатели серии АП50 изготовляются в пластмассовом и в дополнительном силуминовом корпусах как без вспомогательных, так и со вспомогательными контактами в следующих сочетаниях: два замыкающих или два размыкающих, два замыкающих и два размыкающих. Выключатели АП50 в пластмассовом корпусе имеют защищенное исполнение, в силуминовом — пылеводозащищенное.
В автоматическом выключателе имеется механизм свободного расцепления, осуществляющий мгновенное размыкание контактов с постоянной скоростью, не зависящей от скорости движения кнопки отключения. Наличие этого механизма обеспечивает автоматическое отключение цепи при перегрузках и коротких замыканиях независимо от положения кнопок управления. Коммутационное положение контактов определяется по положению кнопки включения: кнопка утоплена — контакты замкнуты, кнопка выступает из крышки — контакты разомкнуты.

Предохранители

Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Преимущественно предохранители используются для защиты от токов короткого замыкания, а для защиты от токов перегрузки в большинстве случаев предпочтение отдается тепловым реле и автоматическим выключателям.
Основной элемент предохранителя - плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь.
По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком).
Наиболее распространенные материалы плавких вставок - медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).
В засыпных предохранителях наиболее распространенным наполнителем является кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiО2 не менее 99%. Наиболее лучшим наполнителем по своим дугогасящим свойствам является мел (СаСО3), который после перегорания вставки в отличие от песка не образует остаточных токопроводящих путей и пригоден для многократного использования. Но мел значительно дороже песка и это ограничивает его широкое применение. Для лучшего использования наполнителя как теплоотводящей и дугогасящей среды в засыпном предохранителе обычно размещены несколько параллельно соединенных вставок, суммарное сечение которых эквивалентно сечению одной вставки предохранителя на тот же рабочий ток.
Помимо перечисленных предохранителей традиционного исполнения в особую группу можно выделить жидкометаллические предохранители и предохранители инерционного типа. В жидкометаллическом предохранителе в качестве плавкого элемента применяется жидкий металл (галлий, олово и др.), которым заполняется канал расчетного по рабочему току сечения в герметизированном и вакуумированием патроне. Предохранитель электрически (последовательно) и механически связан с защитным аппаратом, например, автоматическим выключателем. При срабатывании такого предохранителя металл и жидкого состояния переходит в парообразное. Возникающее при этом в патроне давление через специальный шток воздействует на расцепитель автоматического выключателя, который и осуществляет отключение электрической цепи. Сразу же после этого пары металла вновь переходят в жидкое состояние (через 0,5-2 мс) и предохранитель готов к повторному срабатыванию. Инерционные предохранители от обычных отличаются наличием двух вставок разного сечения и исполнения, которые обеспечивают защиту потребителя (наиболее часто - асинхронные двигатели) как при значительных токах короткого замыкания, так и при сравнительно небольших токах перегрузки.
Следует подчеркнуть, что в настоящее время (и скорее всего в обозримом будущем эта тенденция сохранится) предохранитель чаще всего применяется либо как аппарат защиты от токов короткого замыкания, либо как аппарат защиты от предельно больших токов короткого замыкания при совместном действии с автоматическим выключателем.

Рубильники - назначение, виды, устройство, принцип действия

Рубильники являются простейшими аппаратами ручного управления, которые используются в цепях переменного тока при напряжении до 660 В и постоянного тока при напряжении до 440 В.

Рубильники и переключатели на силу тока от 100 до 1000 А применяются в распределительных устройствах электротехнических установок и служат для неавтоматического замыкания и размыкания электрических цепей.

Кроме рубильников к коммутационным аппаратам ручного управления относят пакетные выключатели и переключатели, универсальные переключатели, контроллеры. Эти аппараты служат для включения и отключения, а переключатели — для переключения электрических цепей постоянного и переменного тока при номинальной нагрузке.

Нагрузочная способность

Все рубильники и переключатели допускают длительную работу при температуре окружающего воздуха не выше 40

о С и нагрузке их номинальным переменным или постоянным током.

Классификация

Рубильники и переключатели классифицируются но следующим признакам:

1) по величине номинального тока — 100; 200; 400; 600; 1000 А;

2) по количеству полюсов — однополюсные, двухполюсные, трехполюсные:

3) по наличию разрывных контактов — с разрывными контактами, без разрывных контактов.

Независимо от наличия разрывных контактов одни и те же рубильники и переключатели пригодны для работы на постоянном и переменном токе. Но вследствие худших условий гашении дуги на постоянном токе рубильники и переключатели без разрывных контактов в сетях постоянного тока применяются только в качестве разъединителей;

4) по способу управления — с непосредственным управлением для монтажа с лицевой стороны распределительного устройства, с дистанционным управлением для монтажа с задней стороны распределительного устройства;

5) по способу присоединения проводов — с передним присоединением проводов, с задним присоединением проводов.

По количеству полюсов рубильники подразделяются на одно-, дух- и трехполюсные, по роду токауправления бывают с центральной и боковой рукоякоцй, по способу присоединения - с передней и задней стороны аппарата.

Рубильники и переключатели выпускают в одно-, двух- и трехполюсном исполнении с центральным или рычажным приводом для переднего или заднего присоединения проводов. Рубильники с центральной рукояткой служат в качестве разъединителя, т. е. отключают предварительно обесточенные электрические цепи, а с боковой рукояткой и рычажными приводами — отключают цепи под нагрузкой.

Принцип действия рубильника

Рубильником (переключателем) называется электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации электрических цепей.

Наиболее распространенные в настоящее время рубильники и переключатели рубящего типа на силу тока от 100 А и выше выполняются по принципу линейного соприкосновения подвижного контакта (ножа) с неподвижной контактной стойкой. Линейный контакт обеспечивает малое переходное сопротивление, разрыв больших токов и надежность в работе.

На рис. 1 показан принцип линейного контакта. Неподвижная контактная стойка 1 соприкасается по линии с подвижным контактным ножом 2, состоящим из двух полос с цилиндрическими выступами 3, которые обеспечивают соприкосновение со стойкой по линии. Концы полос ножа охватываются плоской пружиной 4.

Рис. 1. Линейный контакт

Общий вид двухполюсного рубильника изображен на рис. 2.

Рис. 2. Двухполюсный рубильник

Каждый полюс рубильника состоит из контактной стойки 1 с двумя губками, между которыми входит контактный нож 2, вращающийся на оси 3, закрепленной в нижних губках 4. Контактные ножи жестко соединены изолирующей траверсой 5, на которой укреплена изолированная ручка 6.

Процессы, происходящие при размыкании рубильника

Размыкание цепи рубильником вызывает изменение тока образование электрического поля между неподвижными и подвижными контактами. Напряженность этого поля пропорциональна напряжению сети и обратно пропорциональна расстоянию между контактами.

В первый момент отключения рубильника, когда расстояние между контактами мало, напряженность электрического поля может достигать значении порядка нескольких тысяч или даже десятков тысяч вольт на сантиметр, что, естественно, вызывает ионизацию воздушного промежутка.

Рис. 3. Силы, действующие на дугу при отключения рубильника

При достаточной степени ионизации произойдет пробой воздушного промежутка и образуется электрическая дуга. При постоянном токе дуга время, чем при переменном, так будет существовать более длительное как в последнем случае при переходе тока через нулевое значение в течение каждого полупериода дуга гаснет на очень короткий промежуток времени.

Кроме того, установлено, что дуга гаснет тем быстрей, чем больше отключаемый ток и короче ножи рубильника. Физически это объясняется тем, что при больших отключаемых токах силы взаимодействия между током, протекающим в токоведущих частях рубильника, и магнитным полем дуги ускоряют ее перемещение в воздухе и деионизацию.

Дуга будет испытывать тем большее растягивающее усилие, чем короче ножи рубильника, так как в этом случае увеличивается напряженность магнитного поля, действующего на дугу.

При отключении токов 75 А и менее силы, действующие на дугу, незначительны, и поэтому основное значение имеет наиболее быстрое растягивание дуги. Эти токи (75 А и менее) разрываются рубильниками (переключателями) на 100 - 400 А, поэтому последние, кроме главных ножей, имеют также разрывные (моментные ножи), обеспечивающие достаточную скорость отключения рубильника, не зависящую от скорости движения руки оператора, и предохранение главных контактов от разрушающего действия дуги.

Моментные ножи выполняются облегченной конструкции, так как они нагружены кратковременно - только в процессе отключения. Рубильники и переключатели на токи 600 А и выше изготовляются без моментных ножей.

Расшифровка обозначений рубильников

Буквенные обозначения рубильников : Р - рубильник; П - переключатель; вторая буква - П - переднее присоединение проводов; Б - с боковой рукояткой; Ц - с центральным рычажным механизмом. Цифры обозначают: первые (1, 2 и 3) - число полюсов, вторая - номинальный ток (1 - 100 А, 2 - 250 А, 4 - 400 А и 6 - 600 А).

Рубильники и переключатели с боковой рукояткой и с рычажным приводом выпускают как с дугогасительными камерами, так и без них. Рубильники с центральной рукояткой выпускают без дугогасительных камер с искрогасительными контактами. Плотность прилегания контактных поверхностей ножа и губок обеспечивается за счет пружинящих свойств материала губок (у рубильников до 100 А) и за счет стальных пружин (у рубильников более 200 А).

Для предохранения ножей от оплавления дугой при отключении рубильники на большие токи выполняют с искрогасительными или дугогасительными контактами. Искрогасительные контакты, которыми снабжены ножи, при отключении отходят от губок под действием своих пружин независимо от скорости движения рукоятки и привода рубильника.

Дугогасительные контакты рубильников расположены открыто или внутри дугогасительных камер. Они служат для обеспечения быстрого гашения электрической дуги и исключения переброса ее на соседние токопроводящие или заземленные конструкции распределительного устройства. Переключатели перекидные имеют такое же конструктивное устройство, что и рубильники, и служат для коммутации электрических цепей.

В некоторых конструкциях рубильники совмещают с предохранителями или используют предохранители в качестве ножей. Такая конструкция, позволяющая выполнять функции коммутации и защиты, называют блоком предохранитель-выключатель (БПВ).

В целях безопасности для обслуживающего персонала рубильники заключаются в металлический защитный кожух

Выключатели-разъединители (рубильники) ВР32-31, ВР32-35, ВР32-37, ВР32-39 предназначены для включения, пропускания и отключения переменного тока номинальным напряжением до 660 В номинальной частоты 50 и 60 Гц и постоянного тока номинальным напряжением до 440В в устройствах распределения электрической энергии.

Рубильник ВР-32 на одно направление трехполюсный с боковой рукояткой

Рубильник ВР-32 на два направления трехполюсный с боковой смещенной рукояткой

Классификация выключателей-разъединителей ВР:

По степени защиты рукоятки: IР00, IР32.

По наличию вспомогательных контактов: без вспомогательных контактов; со вспомогательными контактами.

По виду рукоятки ручного привода: без рукоятки; боковая рукоятка; передняя смещенная рукоятка; боковая смещенная рукоятка.

По расположению плоскости присоединения внешних зажимов контактных выводов: 1 — параллельно плоскости монтажа; 2 — перпендикулярно плоскости монтажа; 3 — комбинированное: ввод параллельно, вывод перпендикулярно плоскости монтажа; 4 — комбинированное: ввод перпендикулярно, вывод параллельно плоскости монтажа.

По числу полюсов и числу направлений: однополюсный выключатель-разъед инитель на одно направление; двухполюсный выключатель-разъединитель на одно направление; трехполюсный выключатель-разъединитель на одно направление; однополюсный выключатель-разъединитель на два направления; двухполюсный выключатель-разъединитель на два направления; трехполюсный выключатель-разъединитель на два направления.

Основные технические характеристики рубильников ВР-32:

номинальные рабочие напряжения для главной цепи:

условный тепловой ток на открытом воздухе (Jth)

100, 250, 400 и 630 А

условный тепловой ток в оболочке (Jth)

80, 200, 315 и 500 А

номинальная частота переменного тока

на токи 100 и 250 А:

25000 циклов "ВО"

на токи 400 и 630 А:

16000 циклов "ВО"

Мощность, потребляемая аппаратом на один полюс

Блоки предохранители – выключатель

Для уменьшения габаритных размеров распредустройства выпускаются блоки предохранитель – выключатель (БПВ), обеспечивающие отключение номинальных токов и защиту цепей от токовых перегрузок и коротких замыканий. В БВП при вращении рукоятки траверса с установленным на ней предохранителем перемещается и контакты аппарата размыкаются.

Наличие двух разрывов на полюс обеспечивает отключение номинальных токов до 350 А при переменном U до 550 В. Для отключения номинального постоянного тока 350 А при U до 440 В разрывы снабжаются дугогасительными деионными решетками.

Съем патрона с перегоревшей вставкой возможен только в отключенном положении БПВ после освобождения специальной защелки. Электрическая износостойкость аппарата 2500, механическая 500 циклов.

Сведения по монтажу

Рубильники, служащие для отключения под нагрузкой, должны монтироваться в вертикальном положении. Шины и провода следует присоединять к неподвижным контактам рубильника, т. е. так, чтобы при отключенном положении рубильника его подвижные ножи не были под напряжением.

Шины и провода, присоединяемые к рубильникам, должны иметь сечение, соответствующее номинальному току рубильника и укрепляться так, чтобы механические нагрузки от них не передавались на клеммы. Шины и провода должны быть плотно зажаты в клеммах рубильников для обеспеченна надежного контакта и предотвращения перегрева последнего.

Контактные гайки у рубильников и переключателей при присоединении шин и проводов следует затягивать плавно, без рывков. При этом после первой затяжки следует ослабить гайку, а потом снова плавно затянуть ее до отказа.

Гайки должны навертываться без заеданий, их резьбу рекомендуется смазывать техническим вазелином.

Поверхность контактных ножей рубильников во избежание заеданий их в контактных стойках надлежит смазывать небольшим слоем касторового масла. Загустевшую смазку рубильников и переключателей при их чистке удаляют чистым бензином.

Металлические нетоковедущие части рубильников с рычажным приводом, монтируемым на лицевой стороне шита, должны быть заземлены.

Добро Пожаловать на Aim.Uz

Referatlar to'plami

Barcha fanlardan o'zbek tilida referatlar mega to'plami, arxiv mutlaqo bepul.

Рубильники, переключатели и предохранители.

План:

1. Общие сведения.

2. Конструкция рубильников.

3.Пакетные выключатели и переключатели.

1.Общие сведения.

Рубильник предназначен для ручного включения и отключения цепей с постоянным напряжением до 440 В и переменным 500 В.

Общий вид рубильника с центральной рукояткой изображен на рис. 1. Подвижный контакт – нож 1 вращается в шарнирной стойке 2. При вращении рукоятки по часовой стрелке между ножом и контактом неподвижной стойки 3 загорается дуга.

Рубильники должны обеспечивать надежное отсоединение установки от напряжения с тем, чтобы можно было безопасно производить ее ремонт. Поэтому расстояние между контактными стойками берется не менее 0,05 м.

На процесс гашения дуги оказывают влияние также тепловые потоки воздуха, создаваемые дугой. Гашение дуги получается более успешным в том случае, когда растяжение дуги за счет конвективного движения воздуха совпадает с направлением действия электродинамических сил (рубильник устанавливается так, чтобы кривизна дуги была обращена вверх).

Рубильники и переключатели с центральной рукояткой (рис.1) разрешается применять только для отключения цепи без тока. Отключение цепей с током разрешается в том случае, когда дуга не может воздействовть на руку.

Критический ток рубильника меньше его номинального тока продолжительного режима. Для рубильников и переключателей с боковой рукояткой или с рычажным приводом отношение отключаемого тока к номинальному составляет 0,2 при постоянном напряжении 220 В и 0,3 для переменного напряжения 380 В. При постоянном напряжении 440 В и переменном 500 В указанные аппараты предназначены только для отключения обесточенных цепей.

Для увеличения отключающей способности рубильник снабжается дугогасительной камерой в виде дугогасительной решетки.

2.Конструкция рубильников.

Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях. На рис.2 изображен трехполюсный рубильник с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой. Ножи всех трех полюсов соединены изоляционным валиком, на который действует тяга рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на лицевой стенке шкафа распредустройства, а сам рубильник располагается на стальных рейках внутри шкафа. Такая конструкция обеспечивает полную безопасность оператора.

Качество рубильников и переключателей в значительной степени определяется работой контактного соединения между ножом и контактными стойками. В современных аппаратах преимущественное применение получил линейный контакт, который позволяет получить при одинаковой силе трения в контакте гораздо меньшее переходное сопротивление, чем плоский. Контактное нажатие должно производиться не за счет упругих свойств контактных стоек, а с помощью стальных пружин.

Рис.2 Рубильник с рычажным приводом и дугогасительной камерой

В рубильнике рис.1 нажатие в стойке 3 создается с помощью пружины в виде разрезанного кольца, концы которого действуют на эластичные губки. Нажатие губок в шарнирной стойке 2 осуществляется пружинами в виде выпуклых шайб 5. При токе, большем 100 А, устанавливается несколько параллельных контактных пар.

Переключатель в отличие от рубильника имеет две системы неподвижных контактов и три коммутационных положения. В среднем положении ножей цепи разомкнуты. Специальное устройство фиксирует ножи в этом положении.

3.Пакетные выключатели и переключатели.

Пакетные выключатели и переключатели являются многоступенчатыми аппаратами, предназначенными для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью. Пакетные переключатели применяются как аппараты распределительных устройств и в слаботочных цепях автоматики. Они используются также для пуска двигателей, реверса, переключения схемы соединения обмоток двигателя со звезды на треугольник.

Рис.3. Пакетный выключатель серии ПВМ

Выключатель ПВМ (рис. 3) состоит из отдельных связанных вместе пакетов 5 и приводного механизма 4. Пакет образует один полюс выключателя. Каждый полюс имеет два разрыва. Неподвижные контакты 1 выполнены в виде массивных пластин из латуни. Подвижный контакт 2 насажен на квадратный изолированный вал выключателя и имеет вращательное движение. Нажатие контактов создается за чет упругих свойств губок подвижного контакта 2.

К подвижному контакту прикреплены две щечки 3 из фибровых пластин. Расстояние между щечками немного больше толщины неподвижного контакта, что позволяет подвижному контакту свободно вращаться внутри пакета.

Движение подвижного контакта создается с помощью приводного механизма. При вращении рукоятки сначала заводится пружина, а затем эта пружина сообщает необходимую скорость контакту.

При расхождении контактов дуга загорается в двух разрывах, что обеспечивает надежное гашение дуги переменного тока за счет околокатодной электрической прочности. Дуга гаснет при первом прохождении переменного тока через нуль.

Гашение дуги постоянного тока обеспечивается благодаря тому, что образующаяся дуга горит в пространстве между фибровыми щечками. Дуга, соприкасаясь со стенками из фибры, выделяет газ. Поскольку внутренняя полость пакета достаточно герметична, внутри пакета повышается давление. Это ведет к подъему вольт-амперной характеристики и успешному гашению дуги.

Пакетные выключатели и переключатели обладают большими преимуществами по сравнению с рубильниками. Они имеют малые габариты,0 удобны в монтаже. Дуга гасится в замкнутом объеме, без выброса пламени и газов. Контактная система позволяет управлять одновременно большим количеством цепей. Эти выключатели коммутируют номинальные токи. Имеют высокую вибро- и ударостойкость. 4. 4.

4.Предохранители

Предохранители – это аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания.

Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка ,включаемая в рассечку защищаемой цепи, и дугогасительное устройство, гасящее дугу, возникающую после плавления вставки.

К предохранителям предъявляются следующие требования.

1. Время-токовая характеристика предохранителя должна проходить ниже характеристики защищаемого объекта, причем возможно ближе к ней.

2. При коротком замыкании предохранители должны работать селективно.

3. Характеристики предохранителя должны быть стабильными. Разброс параметров из-за производственных отклонений не должен нарушать защитные свойства предохранителя.

4. В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.

5. Замена сгоревшего предохранителя или плавкой вставки не должна требовать много времени.

4.1. Нагрев плавкой вставки при длительной нагрузке.

Основной характеристикой предохранителя является зависимость времени плавления вставки от протекающего тока.

При небольших перегрузках (1,5÷2) I _н нагрев предохранителя протекает медленно. Большая часть тепла отдается окружающей среде. Сложные условия теплоотдачи затрудняют расчет плавящего тока.

Ток, при котором плавкая вставка сгорает при достижении ею установившейся температуры, называется пограничным током I _погр .

В связи с тем, что время плавления при пограничном токе велико (более 1 ч) и температура плавления материалов вставки составляет много сотен градусов Цельсия, все детали предохранителя нагреваются до высоких температур.

В связи с этим принимаются меры к снижению температуры плавления вставки, что наиболее просто достигается применением легкоплавких металлов, таких как свинец, цинк и сплавы.

Применение легкоплавких металлов не дает удовлетворительного решения. В настоящее время широкое распространение получили медные и серебряные плавкие вставки с металлургическим эффектом.

На тонкую проволоку наносится шарик олова. При нагреве вставки сначала плавится олово, имеющее низкую температуру плавления (232°С). В месте контакта олова с медной проволокой начинается растворение меди и уменьшение сечения медной вставки. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке. Процесс длится до тех пор, пока расплавится медная проволока в точке, где расположен оловянный шарик. Возникшая при этом дуга расплавляет проволоку на всей длине. Применение оловянного шарика снижает среднюю температуру вставки в момент плавления до 280°С.

Стабильность время-токовой характеристики в значительной степени зависит от окисления плавкой вставки.

У легкоплавких материалов эксплуатационная температура ближе к температуре плавления. То же можно сказать про вставки, использующие металлургический эффект. Применение легкоплавких металлов и металлургического эффекта позволяет снизить это отношение до 1,2 – 1,4.

Время-токовые характеристики со вставкой постоянного сечения из легкоплавкого металла довольно хорошо согласуются с характеристикой силового трансформатора и других подобных объектов. Это объясняется низкой температурой плавления, стойкостью против коррозии и малой теплопроводностью материала вставки.

4.2.Нагрев плавкой вставки при коротком замыкании.

Если ток, проходящий через вставку, в 36 – 4 раза больше номинального, то практически процесс нагрева идет адиабатически, т.е. все тепло, выделяемое плавкой вставкой, идет на ее нагрев.

Время нагрева вставки до температуры плавления равно: t _пл = A = A ∕

где А - постоянная, определяемая только свойствами материала и от размера вставки не зависящая;

q – поперечное сечение вставки;

- плотность тока во вставке.

После того, как температура плавкой вставки достигла температуры плавления, для перехода вставки из твердого состояния в жидкое ей необходимо сообщить тепло, равное скрытой теплоте плавления.

По мере того, как часть плавкой вставки из твердого состояния перейдет в жидкое, ее удельное сопротивление резко увеличится. Время перехода из твердого состояния в жидкое :

где - удельное сопротивление материала при температуре плавления;

- удельное сопротивление жидкого металла;

L – скрытая теплота плавления на единицу массы.

Время дуги зависит от конструкции предохранителя. Полное время отключения цепи предохранителем равно: t _р = t _пл + t _перех + t _дуги.

Для предохранителя со вставкой на воздухе это время можно подсчитать по фомуле:

Таким образом, предохранитель может отключить поврежденную цепь с токоограничением. При этом облегчаются условия гашения дуги для самого предохранителя, так как отключается не установившейся ток короткого замыкания, а ток, определяемый временем плавления вставки.

С током номинального тока возрастает, естественно, и минимальное сечение вставки, которое должно пропустить этот ток. Увеличение этого сечения приводит к возрастанию длительности плавления вставки и уменьшению эффекта токоограничения. Хороший отвод тепла от вставки при номинальном режиме позволяет выбрать уменьшенное сечение вставки и повысить эффект токоограниченгия.

4.3.Конструкция предохранителей низкого напряжения.

а)Предохранители с гашением дуги в закрытом объеме. Предохранитель типа ПР-2 изображен на рис 1. Плавкая вставка

3 изготавливается из цинка путем штамповки. Применение легкоплавкого материала – цинка, стойкого против коррозии, и выбранная форма вставки позволяют получить благоприятную защитную характеристику. Плавкая вставка 3 присоединяется к ножевидным контактам 5 с помощью болтов с шайбами.

Вставка располагается в герметичном трубчатом патроне, который состоит из фибрового цилиндра 1, латунной обоймы 2 и латунного колпачка 4. Предохранители на токи от 15 до 60 А имеют упрощенную конструкцию контактной системы (рис.1, а).

Рис. 1. Предохранитель типа ПР-2.

Процесс гашения дуги происходит следующим образом. При отключении сгорают суженые сечения плавкой вставки и возникает дуга. Под действием высокой температуры дуги стенки патрона, выполненные из фибры, выделяют газ, в результате чего давление в патроне за доли полупериода поднимается до 4 – 8 МПа. За счет увеличения давления поднимается вольт-амперная характеристика дуги, что способствует ее быстрому гашению.

б)Предохранители с мелкозернистым наполнителем. Эти предохранители обладают более совершенными характеристиками, чем предохранители ПР-2. Разрез такого предохранителя типа ПН-2 показан на рис.2.

Рис. 2 Предохранитель типа ПН-2.

Корпус предохранителя 1 изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки 2 и наполнитель – кварцевый песок 3. Снаружи корпус имеет форму квадрата. Плавкие вставки привариваются к диску 4, который крепится к пластинам 5, связанным с ножевым контактом 9. Пластины 5 закрепляются на корпусе с помощью винтов, которые ввинчиваются в отверстия с резьбой.

Плавкая вставка выполняется из медной ленты толщиной 0,1 – 0,2 мм. Для получения эффекта токоограничения вставка имеет суженные сечения 8. Разбивка плавкой вставки на несколько параллельных ветвей – ленточек позволяет более полно использовать объем наполнителя.

Для снижения температуры плавления вставки на суженные участки наносятся оловянные шарики 7.

При коротком замыкании вставка сгорает и образуется дуга, которая горит в канале, образованным песчинками. Кварцевые песчинки имеют высокую теплопроводность и хорошо развитую охлаждающую поверхность.

4.4.Выбор предохранителей.

а) Выбор по условиям длительной эксплуатации и условиям пуска. В процессе длительной эксплуатации температура нагрева предохранителя не должна превосходить допустимых для него значений. В этом случае обеспечивается стабильность характеристик предохранителя. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы патрон и плавкая вставка выбирались на номинальный ток, равный или несколько больший, чем номинальный ток установки.

Предохранитель не должен отключать установку при перегрузках, которые являются эксплуатационными.

Предохранитель должен не только выдерживать пусковые токи, но в нем не должно происходить старения плавкой вставки под действием этих токов. Экспериментально установлено, что старение плавкой вставки не происходит, если через протекает в течение данного времени ток, равный половине плавящего тока.

Для тяжелых условий пуска, когда двигатель медленно разворачивается, или в повторно-кратковременном режиме, когда пуски происходят с большой частотой, вставки выбирают с еще большим запасом: I_B = (0.5÷0.6) I _п . В случае, если предохранитель стоит на линии, питающей несколько двигателей, плавкую вставку рекомендуется выбирать по формуле

I_B = 0,4( I_p + I п )

где I_p – расчетный номинальный ток линии;

I _п - пусковой ток одного двигателя.

При выборе плавкой вставки всегда необходимо брать вставку наименьшего сечения, не дающую ложных отключений при эксплуатационных перегрузках и, с другой стороны, обеспечивающую безопасность работы обслуживающего персонала и пожаробезопасность.

б) Выбор предохранителей по условию селективности отключения. Предохранитель должен отключать поврежденную линию по возможности селективно. Между источником энергии и потребителем обычно устанавливается несколько предохранителей (рис.3).

Рис.3. К расчету селективности предохранителей.

Для того, чтобы обеспечить селективную работу предохранителей, полное время работы предохранителя 2 должно быть меньше времени нагрева предохранителя 1 до температуры плавления его вставки, т.е. t _пл1 ≥ t_p ₂

Условие селективности для предохранителей этого типа

Необходимо отметить, что расчет, рассмотренный нами, носит приближенный характер, так как необходимо учитывать конкретные характеристики данной конструкции предохранителей и отклонение реальных характеристик от номинальных из-за производственных допусков.

4.5.Высоковольтные предохранители.

а) Назначение высоковольтных предохранителей и требования, предъявляемые к ним. Высоковольтные предохранители часто применяются для защиты трансформаторов напряжения от коротких замыканий. Нормальный ток, текущий через предохранитель, не превышает доли ампера. При повреждении трансформатора через предохранитель проходит ток короткого замыкания в сети. В предохранителях, предназначенных для работы с трансформатором напряжения, время плавления вставки равно 1 мин. при токе 1,25-2,5 А.

В связи с высоким значением восстанавливающегося напряжения процесс гашения дуги утяжеляется. Это накладывает отпечаток на размеры и конструкцию высоковольтных предохранителей. Наибольшее распространение получили предохранители с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа.

б) Предохранители с мелкозернистым наполнителем.

Разрезы двух типов предохранителей на напряжение 6-10 кВ приведены на рис.4, а. Фарфоровый цилиндр 1 с обеих сторон армирован латунными колпаками 2, которые являются контактами предохранителя. Песок 7 в предохранитель засыпается через отверстие в колпаке, которое после зарядки предохранителей закрывается крышкой 3, припаянной к колпачку. В предохранителе на небольшой ток (до 7,5 А) плавкая вставка 5 наматывается на керамический ребристый каркас 4. Этот каркас позволяет увеличить длину плавкой вставки, увеличить эффект токоограничения и, следовательно, повысить мощность отключения. Однако при перегрузках, меньших 3 I _н , возможно образование каналов из материала каркаса и расплавившейся проволоки, по которому проходит ток. В результате наступает тепловое разрушение предохранителя. Поэтому предохранитель с каркасом следует применять только для защиты от коротких замыканий.

в) Стреляющие предохранители (ПСН). При напряжениях выше 35 кВ. для открытых установок наибольшее применение получили стреляющие предохранители. Основной частью предохранителя, изображенного на рис 5. является газогенерирующая трубка 1. Внутри трубки расположен гибкий проводник 2, который с одной стороны соединяется с плавкой вставкой 3, с другой – контактным наконечником, на которой действует рычаг, вращаемый пружиной.

Вторым своим концом плавкая вставка присоединена к металлическому колпаку – контакту 5. Плавкая вставка состоит из двух релейных проволочек: стальной 3 и медной 6. Стальная воспринимает силу пружины которая стремится вытащить гибкий проводник из трубки. Основная часть тока проходит по медной проволоке, имеющей меньшее активное сопротивление.

г) Выбор предохранителей. При определении номинального тока вставки необходимо исходить из условия максимально длительной перегрузки.

Очень часто обмотка высшего напряжения силового трансформатора присоединяется через предохранитель. При передаче напряжения на трансформатор возникают пики намагничивающего тока. Выбор по номинальному току предохранитель должен быть проверен на прохождении начального намагничивающего тока при времени 1 с.

В заключении необходимо проверить селективность работы предохранителя с выключателем.

Коммутационные элементы предназначены для включения, отключения и переключения электрических цепей. Под коммутацией обычно понимают выполнение этих трех операций. Различают коммутационные элементы ручного и автоматического управления. Коммутационные элементы ручного управления срабатывают при непосредственном механическом воздействии на их органы управления. Автоматические коммутационные элементы срабатывают под воздействием электромагнитных сил на их приводные органы. Основной частью таких элементов обычно является электромагнит, входным сигналом для них служит электрический ток или напряжение. Автоматические коммутационные элементы используются в системах автоматики и при дистанционном управлении различными механизмами и устройствами. Они рассматриваются в последующих главах данного раздела.

В этой главе рассмотрены коммутационные элементы с механическим приводом. Используются они, как правило, для местного управления и для подачи сигналов о достижении каких-либо промежуточных и конечных положений. По своему назначению коммутационные элементы подразделяют на два вида: для коммутации силовых цепей (обмоток электродвигателей, мощных электромагнитов, трансформаторов, нагревателей и других потребителей) и для коммутации цепей управления (обмоток релейно-контактной аппаратуры, устройств контроля, регулирования и сигнализации). Такое разделение обусловлено различными значениями токов и напряжений в коммутируемых цепях, что, в свою очередь, влияет на конструктивное исполнение и габаритные размеры. Изучение коммутационных элементов для силовых цепей не входит в нашу задачу. Отметим только, что наибольшее распространение для этих целей получили рубильники и переключатели рубящего типа, обеспечивающие быстрое размыкание и имеющие специальные устройства для гашения электрической дуги.

Все коммутационные элементы, используемые в цепях управления, обязательно имеют следующие узлы: неподвижные контакты, подвижные контакты и орган управления. Кроме того, они могут иметь элементы фиксации, монтажа и настройки, дугогашения и т. п. Необходимые коммутационные элементы выбирают по допустимым значениям тока и напряжения. Но наиболее важной для практики характеристикой коммутационных элементов является их надежность, т. е. сохранение работоспособности при большом числе срабатываний.

Коммутационные элементы различают по числу коммутируемых цепей (одноцепные и многоцепные) и по числу фиксированных положений, причем имеются коммутационные элементы с самовозвратом в исходное положение, т. е. без фиксации переключенного положения, что может быть необходимо для ряда схем управления.

К коммутационным элементам с механическим приводом относятся кнопки управления, микропереключатели, тумблеры, клавишные, поворотные, рычажные и кулачковые переключатели, а также концевые и путевые выключатели.

Кнопки управления и тумблеры

Кнопки управления — это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель кнопки. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели, 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 и грибовидный), способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т. д.).

Независимо от конструкции и габаритных размеров кнопок (рис.1, а, б) все они имеют неподвижные контакты 1 и подвижные контакты 6, перемещаемые с помощью толкателя 3. Внешняя цепь подсоединяется к кнопке с помощью винтовых зажимов 7. Корпус 2 кнопки фиксируется на панели управления гайками 4 и 5.

Рис. 1. Конструкции кнопок управления

Электрические параметры наиболее распространенных кнопок приведены в табл.1. Кнопки управления общепромышленного применения серий КУ и КЕ имеют различные исполнения и формы толкателей.

Таблица 1. Электрические параметры кнопок управления различных типов

Номинальное напряжение, В: переменного тока

Для коммутации цепей электроники выпускаются специальные кнопки (например, типа ВК14-1). Малогабаритные кнопки управлениявыполняют на основе микровыключателя типа МП, который используют в качестве исполнительного контактного элемента в тумблерах типа MT1 и МТП. Долговечность и надежность кнопок управления оценивают коммутационной износостойкостью, которую выражают в гарантированном числе циклов включений-отключений под нагрузкой. Этот параметр различен для разных кнопок и условий эксплуатации. Например, для кнопок типа ВК14-21 с медными контактами он составляет 0,25 * 10 6 циклов, с биметаллическими контактами — 2,5 * 10 б , с серебряными контактами — 4 * 10'' циклов. Механическая износостойкость всегда превышает коммутационную. В последнее время все большее распространение получили кнопки управления с прямоугольной формой толкателя — их называют клавишами.

На основе кнопок управления изготовляют кнопочные станции, содержащие до 12 кнопок различного исполнения, собранных на общей панели или в одном корпусе. Такие коммутационные устрой ства называют кнопочными или клавишными переключателями (рис.2).

Рис.2. Кнопочный переключатели

Переключатель представляет собой наборную панель из кнопок 1 (или клавиш), смонтированных на общем каркасе 2 и снабженных механизмом фиксации, который может быть независимым для каждой кнопки (клавиши) или взаимно сблокированным. Кнопки могут также иметь самовозврат в исходное положение или чередование включенного и отключенного фиксированных положений. Каждая кнопка или клавиша осуществляет коммутацию одной или нескольких цепей. Некоторые типы переключателей снабжают специальной кнопкой возврата (сброса) включенных кнопок в исходное положение. В этом случае возможно включенное положение нескольких кнопок одновременно. Особенностью этих переключателей является двухпозиционное положение (включено, отключено) каждой кнопки или клавиши. Необходимый режим или программа управления задается путем набора включенных и отключенных положений соответствующих кнопок (клавиш). При этом положение кнопок или клавиш (поднятое или утопленное) играет роль указателя. Для этой цели используют также световые сигнализаторы 3 (лампы или светодиоды), вмонтированные в корпус блока переключателя (рис.2). Закрытое исполнение и использование высококачественных материалов (биметаллов, сплавов серебра и т. п.) для контактов обеспечивают малые переходные сопротивления, что весьма важно при установке этих переключателей в низковольтных и слаботочных цепях автоматики и электроники.

Для более мощных цепей автоматики применяют тумблеры, используемые в качестве выключателей, а также двух- и трехпозиционных переключателей. На рис.3 показано устройство двухпозиционного тумблера. Мостиковый контакт, выполненный в виде токопроводящего ролика /, замыкает одну из двух пар неподвижных контактов 2. Переключение контактов тумблера осуществляется воздействием на рычаг 3, а ускорение срабатывания (мгновенное действие) обеспечивается пружиной 4. Номинальный ток тумблера I и 2 А при напряжении 220 В, масса их не превышает 30 г.

Рис.3. Двухпозиционный тумблер

Для коммутации нескольких цепей при нескольких фиксированных положениях для выбора различных режимов работы используются пакетные переключатели. Такой переключатель (рис.4, а) состоит из ряда слоев — пакетов 3 (показан отдельно на рис.4, б), внутри которых находятся подвижный 5 и неподвижный 4 контакты. Подвижный контакт 5 закреплен на оси 2, вращающейся с помощью рукоятки 1 и имеющей ряд фиксированных положений, и которых замыкаются неподвижные контакты одного из пакетов. Выводы 6 неподвижных контактов закреплены в корпусе переключателя. Недостаток таких пакетных переключателей — низкая надежность скользящих контактов.

Пакетные переключатели кулачкового типа, в которых электрическая цепь замыкается неподвижными контактами, более надежны. Подвижными у них являются диэлектрические кулачки, которые и замыкают контакты в зависимости от профиля кулачка и положения оси. Конструкции пакетных переключателей, предназначенных для цепей управления, позволяют получить десятки и сотни вариантом разнообразных схем соединений при числе коммутируемых цепей до 24 (12 пакетов) и количестве фиксированных положений до X (через 45, 60 или 90°).

Рис.4. Пакетный переключатель

Имеются переключатели и без фиксации переключаемого положения — с самовозвратом в исходное положение. Особенность этих переключателей — наличие запирающего (на ключ) устройства, что, исключает бесконтрольное переключение.

Наиболее распространенными переключателями цепей управленияявляются аппараты серий ПКУ2 и ПКУЗ. Номинальный (длительно допустимый) ток переключателей серии ПКУ2 — 6 А при напряжении 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока, а для переключателей серии ПКУЗ — 10 А при 500 В переменного тока. Как видно по техническим параметрам, такие переключатели пригодны и для непосредственного включения и отключения довольно мощных потребителей электроэнергии, например электродвигателей мощностью в несколько киловатт.

Меньшими габаритами обладают переключатели серий ПУ и ПЭ, имеющие поворотные механизмы привода на два или три положения. Среди них имеется исполнение с выемным ключом-рукояткой. Такими переключателями, как правило, блокируют подачу напряжения в схему управления, изменяют режимы и способы управления. При этом предусмотрена возможность запирания переключателя как в отключенном, так и в других его положениях. Номинальный ток переключателей серий ПУ и ПЕ — 5 А при напряжении 220 В переменного тока и 1 А при 110 В постоянного тока.

Системы автоматического и программного управления требуют весьма сложных переключений, для которых необходимы многопозиционные и многоцепные переключатели (при числе цепей и положений порой в несколько десятков). Конструктивно такие коммутационные элементы выполнены 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.

На рис.5 показаны наиболее распространенные ползунковые переключатели серии ПП однопанельного исполнения на 35 цепей. Переключатели в открытом исполнении предназначены для встроенного монтажа за панелью управления. Аналогичные щеточные переключатели, но закрытого исполнения, имеют от 1 до 4 секций причисле контактов в каждой секции от 4 до 24. Они обеспечивают Надежную коммутацию при токе нагрузки до 1 А цепей переменного (напряжением 380 В) и постоянного (напряжением 220 В) тока.

В радиоэлектронной аппаратуре используются аналогичные пакетным переключатели — так называемые галетные. Они имеют от 2 до 11 положений при числе секций (галет) от 1 до 4. На рис.6 показан переключатель серии ПГС на 10 положений.

Рис.5. Ползунковый переключатель

Рис.6. Галетный переключатель

В последнее время в автоматике все шире используются достижения микроэлектроники, например большие интегральные схемы Для коммутации в цепях, содержащих подобные элементы, необходимы переключатели, контакты которых обеспечивали бы надежное прохождение очень слабых токов (милли- или микроамперы) при пониженных значениях напряжений (до 5 В).

Путевые и конечные выключатели

Путевые и конечные выключатели представляют собой коммутационные элементы, кинематически связанные с рабочей машиной и срабатывающие в зависимости от перемещения подвижной части рабочей машины. Путевые выключатели срабатывают в определенных промежуточных точках на пути перемещения, конечные выключатели срабатывают в крайних точках: в начале и конце пути. Особенно широко путевые и конечные выключатели используются в схемах автоматизированного электропривода различных производственных механизмов. С их помощью происходят автоматическое управление приводом на отдельных участках пути и автоматическое отключение в крайних положениях механизма.

В зависимости от устройства, осуществляющего замыкание или размыкание контактов, путевые и конечные выключатели можно подразделить на кнопочные (нажимные), рычажные, шпиндельные и вращающиеся. Переключение контактов в этих выключателях осуществляется следующим образом. В кнопочных — нажатием рабочего органа механизма на шток, с которым связаны контакты выключателя. В рычажных — воздействием рабочего органа механизма на рычаг, с которым связаны контакты. В шпиндельных — перемещением гайки по винту, связанному через передачи с валом механизма. Во вращающихся — переключающими кулачковыми шайбами, связанными с валом механизма.

В штоковых выключателях скорость переключения контактов определяется скоростью перемещения производственного механизма. При малой скорости взаимное перемещение подвижных и неподвижных контактов происходит медленно, что приводит к длительному горению дуги, возникающей между размыкающимися контактами, и их быстрому разрушению из-за оплавления и усиленного окисления. Для нормальной работы такого выключателя скорость перемещения механизма должна быть не менее 0,5 м/мин. А для обеспечения мгновенного переключения контактов используются специальные пружинные механизмы, освобождающиеся с помощью спусковых механизмов (собачек). Пружины также используются для обеспечения необходимой силы контактного нажатия. На рис.7 показано устройство простого конечного выключателя.

Рис.7. Конечный микровыключатель с мгновенным переключением контактов

Закрепляется он таким образом, чтобы упор на подвижной части производственного механизма находился напротив штока 4. При нажатии упора на шток 4 последний давит на пружину 3. При достижении определенной силы нажатия пружина 3 перебрасывается влево, размыкая контакт 2 и замыкая контакт /. При этом ток пойдет по другой цепи управления. Внешние соединения выключателя выполняются с помощью пайки к выводам: 5 — неподвижный контакт (общий); 6— размыкающийся контакт 2; 7 — замыкающийся контакт 1. Плоская пружина 3 выполнена и i трех частей. Средняя часть длиннее крайних, поэтому она всегда находится в изогнутом состоянии и стремится прижимать контакты в их крайних положениях (/ или 2). Переключатель способен работать в цепях с напряжением до 380 В при токе до 3 А. Перемещение штока составляет 0,5—0,7 мм, необходимое усилие для срабатывания не более 5—7 Н. Время срабатывания 0,01—0,02 с при частоте включений до двух раз в минуту.

На рис.8 показан конечный выключатель типа ВК-111 с мостиковыми контактами. Переключение контактов производится нажатием на шток 1, а возврат контактов в исходное положение осуществляется пружиной 2. Использование мостикового контакта 3 уменьшает вероятность возникновения дуги, поскольку цепь разрывается в двух точках. Такие выключатели могут работать при токе включения до 20 А и длительном токе 6 А. Износоустойчивость выключателей — 10 б срабатываний. Допустимая частота — 600 включений в час.

Рис.8. Конечный выключатель типа

Рис.9. Путевой выключатель моментного

ВК- 111с мостиковыми контактами

На рис. 9 показан выключатель с малым временем срабатывания (моментного действия). Контакты подобных выключателей переключаются с постоянной скоростью при определенном положении производственного механизма независимо от скорости движения. Поэтому их применяют при малых скоростях (до 0,5 м/мин) или при необходимости повышенной точности срабатывания (до 0,05 мм).

При нажатии упора на ролик / рычаг 2 поворачивается и давит на набор спиральных пружин 3, мгновенно действующих на поводок 4. Поводок поворачивается, и ролик 10, сжимая пружину 11, движется по планке 9, занимая положение правее от оси поворота планки 9. При этом собачка 6 отводится и контактный мостик под действием пружины 11 и ролика 10 перебрасывается в другое положение, размыкая контакт 7 и замыкая контакт 8. После отхода упора от ролика 1 поводок 4 и контактный мостик возвращаются в исходное положение под действием пружины 5.

В некоторых случаях используются многопозиционные трех- и пятиконктактные датчики, последовательно управляющие несколькими управляющими цепями. Конструкции таких датчиков сложнее, и они значительно дороже двухконтактных.

Рассмотренные путевые и конечные выключатели имеют сравнительно низкую надежность, связанную с повышенным износом контактной пары. Более высокая надежность обеспечивается при использовании бесконтактных датчиков (например, индуктивного или фотоэлектрического типов), мгновенность срабатывания которых обеспечивается с помощью электронных схем.

Читайте также: