6 Электрические аппараты
6.1 Классификация электрических аппаратов
В данной главе рассматриваются аппараты, служащие для включения и выключения электрических нагрузок таких, как двигатели, индукционные и тепловые печи и обогреватели, мощные лампы и др. К электрическим аппаратам относятся а) аппараты управления, которые в свою очередь подразделяются на аппараты ручного управления и аппараты дистанционного управления; б) аппараты защиты; в) контролирующие аппараты.
6.2 К аппаратам ручного управления относятся рубильники, кнопки управления, пакетные и универсальные выключатели и переключатели.
Рубильники бывают одно- двух -трехполюсными. Основная часть --ножевой разъединитель, состоящий из ножевого контакта, входящего при соединении в пружинные губки контактных стоек. Рубильники применяют для напряжений до 600В. Главное их назначение--создать видимый разрыв цепи при ремонтных и других работах со снятым напряжением.
Кнопки управления применяют самых различных конструкций. Большинство из них предназначены для работы в низковольтных цепях управления. Однако есть много случаев, когда управление осуществляется напряжением выше 100В. Поэтому выпускаются кнопки для напряжений до 660В переменного и 440В постоянного тока. Возможности кнопок очень разнообразны: без выдержки времени, с выдержкой времени, с самовозвратом, с фиксацией, с различным количеством контактных групп и т.д. Как и для всех контактов в кнопках могут быть нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты. Следует напомнить, что нормальным считается либо обесточенное состояние, либо состояние, когда на элемент не производится воздействие, для которого он предназначен.
Пакетные выключатели и переключатели собраны из отдельных пакетов, способных коммутировать ток, поданный на этот пакет. Все пакеты управляются поворотом одной рукоятки. Бывают одно- двух- трех и более полюсные пакетные выключатели. В пакетных переключателях имеется устройство ускоренного разрыв цепи. Кроме того, для предотвращения образования дуги место, освобожденное поворотным контактом, занимается изолятором (рис. 6.1).
Рисунок 6.1 Устройство контактов пакетного переключателя: 1—неподвижный контакт, 2—неподвижная галета, 3—поворотная галета, 4—поворотный контакт, 5—пружина.
К поворотным переключателям относятся галетные переключатели Они собираются из керамических галет, каждая из которых имеет систему контактов, позволяющих производить различные переключения. Рукоятка имеет большое количество позиций при повороте. Галетные переключатели позволяют производить достаточно сложные коммутации в одной или нескольких электрических цепях.
6.3 К аппаратам дистанционного управления относятся контакторы и пускатели. Контакторы (рис. 6.2) представляют собой электромагнит (чаще всего прямоходовой), на котором расположены главные и вспомогательные контакты коммутируемых цепей. Выпускаются контакторы на 220, 440, 750 В постоянного напряжения и 220,380, 660, 1140 В переменного напряжения.
Рисунок 6.2 Принцип действия контактора. 1—подвижный контакт, 2—неподвижный контакт, 3—якорь, 4—сердечник, 5—катушка.
Контакторы позволяют осуществить до 1400 включений в час. Контакторы большой мощности снабжены дугогасительной камерой.
Магнитные пускатели кроме силовых имеют большое количество вспомогательных контактов, что улучшает их эксплуатационные качества. Они позволяют осуществить нулевую защиту, которая заключается в том, что оборудование не должно самостоятельно включаться при появлении напряжения после его отсутствия.
6.4 Аппараты защиты предназначены для выключения нагрузки при коротком замыкании или длительной перегрузке. Плавкие предохранители служат для защиты от короткого замыкания. Они представляют собой стеклянную или керамическую трубку, в которую впаян медный, цинковый , алюминиевый или из другого металла проводник. При номинальном токе тепло от нагрева проводника отводится поверхностью предохранителя. При превышении тока в 1,5--2 раза теплоотвода недостаточно. Проводник перегорает. Проводник располагается в дугогасительной среде. Эта среда может быть различной, например, порошкообразной, в частности, состоять из мелкого сухого песка. Алюминиевые плавкие вставки применяются в целях экономии цветных металлов. Они обычно изготавливаются в виде пластин с узкими участками (рис 6.3).
Рисунок 6.3 Алюминиевая плавкая вставка
Короткое замыкание предотвращают и магнитные расцепители, представляющие собой электромагнит, по катушке которого протекает ток нагрузки. При большом увеличении тока якорь притягивается, воздействуя на рычажную систему, которая размыкает электрическую цепь так, что замкнуть ее можно, лишь нажав специальную кнопку. Достоинство такой системы в том, что устройство сохраняется в работоспособном состоянии .
Тепловые реле отключают нагрузку при длительном превышении током заданной величины. В качестве теплового элемента используется биметаллический элемент, который при перегрузке в 1,2…1,3 раза воздействует на расцепитель.
Автоматические выключатели служат для включения и выключения нагрузки. Рычажная система , служащая для быстрого разрыва цепи, не предназначена для частого включения (несколько раз в смену). В состав автоматических выключателей входят тепловые реле и магнитные расцепители. Токи срабатывания тепловых реле (уставку) можно в определенных пределах регулировать с помощью регулировочного эксцентрика, выведенного на лицевую сторону корпуса.
Существуют требования по защите нагрузок от короткого замыкания и перегрузок. Все электродвигатели должны быть защищены от короткого замыкания., а от перегрузок--все электродвигатели, работающие в длительном режиме. Если режим работы двигателя повторно-кратковременный или реверсивный, защиты от перегрузок может и не быть. Это связано с тем, что в таких режимах двигатели сами должны быть рассчитаны на перегрузку.
6.5 В заключение на рис. 6.4 приведена схема реверсивного пуска АД. В схеме используются следующие элементы.
ХА1—автоматический выключатель (или рубильник). Обычно в автоматических выключателях встроена тепловая и магнитная защита. В данном случае тепловые реле показаны отдельно в предположении, что в автомате их нет.
РТ—тепловое реле.
К1, К2—реверсивный магнитный пускатель. Номера контактов пускателя обозначены цифрой после точки.
ХВ1, ХВ2—нормально разомкнутые кнопки.
ХВ3—нормально замкнутая кнопка.
Учащемуся предлагается самостоятельно разобраться в работе схемы и ее элементов, найти аппараты ручного и дистанционного управления, определить, как работает нулевая защита.
Рисунок 6.4 Схема управления реверсивным АД
Вопросы для самопроверки
1 Почему большинство электрических аппаратов «неохотно» заменяют бесконтактными аппаратами?
2 Какими признаками обладают аппараты дистанционного управления?
3 Как осуществляется защита от КЗ ?
4 Как осуществляется защита от перегрузок?