3.7.6. Командоаппараты и неавтоматические выключатели
Путевые и конечные выключатели – осуществляют коммутацию цепей управления и автоматики на заданном участке пути, проходимом управляемым механизмом. Конечные выключатели устанавливаются, например, в механизмах подъемно-транспортных устройств, в суппортах металлорежущих станков (рис. 3.55).
Рис. 3.55. Конечный выключатель
На рис. 3.55 цифрами обозначено: 1, 4 – ролики, 2 – рычаг, 3 – фасонный кулачек, 5 – крепежная деталь, 6 – контактный мостик. У – упор механизма.
Контроллер – многопозиционный аппарат, предназначенный для управления электрическими машинами и трансформаторами путем коммутации непосредственно силовых цепей обмоток машин, трансформаторов, а также резисторов.
Рис. 3.56. Контактный элемент контроллера
На рис. 3.56 обозначено: 1 – фигурный диск, 2 – ролик, 3 – пружина прижимающая рычаг с роликом, 4 – контакты, 5 – пружина прижимающая контакты, 6 – поворотный вал.
С помощью контроллеров и командоконтроллеров могут осуществляться пуск, регулирование скорости, реверсирование и остановка двигателя.
Командоконтроллер – многопозиционный аппарат, управляющий катушками контакторов, главные контакты которых включены в силовые цепи электрических машин, трансформаторов и резисторов.
Пакетные выключатели – аппараты закрытого типа. Дуга возникает в ограниченном объеме, где за счет избыточного давления быстро гасится.
Кнопочные станции – предназначены для управления пускателями.
3.8. Бесконтактные аппараты
3.8.1. Особенности бесконтактных аппаратов
Возрастающие требования к надежности систем электрооборудования, особенно автономных систем (самолетные, судовые), определяют необходимость перехода от традиционной контактной аппаратуры к бесконтактным устройствам коммутации и защиты сетей постоянного и переменного тока.
При использовании полупроводниковых приборов для коммутации силовых цепей следует учитывать специфические свойства этих приборов, отличающие их от выключателей с металлическим контактом.
Первая особенность – повышенное падение напряжения на полупроводниковом контакте – от долей вольта до нескольких вольт. Это приводит к значительному выделению мощности и, следовательно, нагреву контакта. Поэтому полупроводниковые приборы требуют интенсивного охлаждения — воздушного или водяного.
В переходных режимах и, особенно, при аварийной ситуации, например при коротких замыканиях, возможны броски тока, во много раз превышающие номинальные значения. При внезапном увеличении тока, т.е. мощности потерь, теплота не успевает отводиться от кристалла к охладителю. Поэтому кристалл, в котором выделяется эта теплота, начинает нагреваться с большой скоростью. Так как допустимая температура нагрева кристалла невелика от 160 до 200 °C, то полупроводниковый прибор может выйти из строя.
Надежная работа полупроводникового коммутатора возможна лишь при условии, что внезапные броски тока будут либо ограничиваться, либо отключаться с достаточной скоростью, т.е. в бесконтактной системе естественно совмещать функции коммутации нагрузки с ее ограничением и защитой сети в одном и том же устройстве. Это оказывается возможным благодаря свойству присущему полупроводниковым приборам – быстродействию. Скорость включения лучших типов тиристоров порядка 10 мкс, транзисторов – до 0,5 мкс. Этого достаточно для отключения цепи раньше, чем ток короткого замыкания возрастет до недопустимого значения. Тем более, что скорость нарастания аварийных токов может быть снижена включением небольших реакторов в токовую цепь.
Вторая особенность полупроводниковых коммутирующих устройств – сохранение гальванической связи отключенной части цепи с источником вследствие несовершенства полупроводникового контакта, наличие токов утечки в режиме отключения. Этот недостаток устраняют, включая последовательно разъединитель – металлический контакт, который коммутирует цепь только в обесточенном состоянии.
Таким образом, коммутирующее устройство на полупроводниковых приборах обязательно должно дополняться специальной схемой контроля и защиты, а также разъединителем.