6.3. Универсальные переключатели, командоконтроллеры
Универсальные переключатели предназначены для ручной коммутации цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Применяются для переключения цепей управления серводвигателями и цепей контрольно-измерительных приборов, применяются в качестве переключателей полюсов многоскоростных асинхронных электродвигателей малой мощности.
Переключатели различных типов или серий отличаются друг от друга количеством коммутирующих контактов (от 2 до 24) и фиксированных положений рукоятки (от 2 до 9), а также диаграммами (таблицами) замыканий контактов.
В переключателе предусматривается орган управления (ОрУ) в виде рукоятки (пример на рис. 6.4а) или в ином исполнении. Орган управления преобразует мускульное усилие человека в момент силы, который воздействует через механические передачи (МП) на коммутирующие контакты контактной системы (КС) аппарата (рис. 6.1б, см. также [1] п. 3).
На рис. 6.4а обозначены пять фиксированных позиций (0…4) рукоятки, в каждой из которых она может находиться неограниченное время, если к рукоятке не прикладывается мускульное усилие. Каждой позиции рукоятки соответствует определенная комбинация из разомкнутых и замкнутых контактов контактной системы переключателя. Это может быть отражено на электрической схеме аппарата, например, так, как показано на рис. 6.4б, или в таблице замыканий, как на рис. 6.4в (количество контактов в этом примере N =4). Точками на пунктирных линиях схемы (рис. 6.4б) обозначают, что цепь замкнута контактом в соответствующей позиции ОрУ. Точку ставят непосредственно под линией электрической цепи, которая замкнута контактом. Так в позиции 0 все контакты разомкнуты. В позиции 1 замкнуты контакты цепи 1 и цепи 3; остальные контакты разомкнуты. В позиции 2 замкнуты контакты в цепях 1, 2, 3; контакт 4 разомкнут и т.д.
На рис. 6.4в показана таблица замыканий для аппарата, представленного на рис. 6.4б электрической схемой. Таблица замыканий характеризует состояние выходов аппарата. Стоки таблицы показывают, в каком состоянии находится контакт коммутируемой цепи при разных позициях ОрУ. В пересечениях строк и столбцов обычно крестом отмечают контакт, находящийся в замкнутом состоянии. Разомкнутый контакт не отмечают.
Контакты универсальных переключателей (например, серии УП-5000) допускают длительную нагрузку до 20 А. Отключающая способность, в зависимости от количества переключений, напряжения сети и индуктивности нагрузки составляет от 1 до 120 А переменного тока и от 0,1 до 20 А постоянного тока. Механическая износоустойчивость не менее 500000 переключений.
Универсальные пакетные ключи управления по принципу устройства подобны универсальным переключателям. Они состоят из набора секций, на которых укреплены неподвижные контактные детали и размещены подвижные контактные узлы с мостиками. За счет различных конфигураций мостиков получают разнообразные таблицы замыканий контактов и переключения с разрывом или без разрыва тока.
Пакетные ключи выполняют с фиксированными положениями рукоятки, а также с самовозвратом. Применяются для цепей переменного и постоянного
тока напряжением до 220 В.
Командоконтроллеры – командоаппараты с ручным (могут быть с ножным) или сервомоторным приводом1, подвижные контакты которого последовательно замыкаются или размыкаются при повороте его приводного вала [3]. Командоконтроллер с сервоприводом иногда называют программным реле. Применяются командоконтроллеры для переключений в цепях управления сложных схем автоматизированного электропривода при большой частоте переключений и когда требуется строгое чередование в последовательности действий отдельных механизмов [4]. Предназначены для работы в цепях до 440 В постоянного тока и 500 В переменного тока.
1 . Сервопривод – силовой элемент исполнительного механизма системы автоматического регулирования, преобразующий энергию вспомогательного источника в механическую энергию перемещения (перестановки) регулирующего органа в соответствии с сигналом управления – см. Терминологический словарь по автоматике, информатике и вычислительной технике/ В. В. Зотов, Ю. Н. Маслов, А. Е. Пядочкин и др. – М.: Высш. шк., 1989.
Структура командоконтроллера может быть представлена схемой, показанной на рис. 6.1б. Как и универсальный переключатель, командоконтроллер имеет орган управления, который может перемещаться из одной фиксированной позиции в другую фиксированную позицию. При этом состояние коммутирующих (подвижных) контактов и коммутируемых ими цепей в зависимости от позиции органа управления определяется электрической схемой и таблицей замыканий, примеры которых приведены на рис. 6.4б, рис 6.4в.
По конструктивному исполнению различают плоские, барабанные и кулачковые командоконтроллеры. Наибольшее применение получили кулачковые командоконтроллеры нерегулируемые и регулируемые.
В нерегулируемом командоконтроллере замыкание и размыкание контакта в зависимости от угла поворота приводного вала определяется профилем кулачковой шайбы, воздействующей на толкатель (см. [1] п. 3.2). При заданной конфигурации шайбы момент замыкания или размыкания контакта соответствует определенному углу поворота вала и регулироваться не может.
В регулируемом командоконтроллере на круглой шайбе, закрепленной на приводном валу, находятся два кулачка. Они могут передвигаться при настройке командоконтроллера. Один из кулачков, воздействуя на толкатель (или приводной рычаг) механической передачи, приводя к замыканию контакта. Второй из кулачков, воздействуя на защелку (см. [1] п. 3.2, рис. 3.2), освобождает толкатель от защелки. Под действием возвратной пружины толкатель возвращается в исходное положение, контакт размыкается.
Одна кулачковая шайба при повороте приводного вала может приводить в действие один или два коммутирующих контакта. Количество шайб в командоконтроллере может достигать 12, а количество коммутируемых цепей 24. Допустимый длительный ток контактов составляет 10…20 А., ток включения 50…75 А, отключаемый постоянный ток 0,5…2,5 А при индуктивной нагрузке, отключаемый переменный ток 10 А (серия КК8000 командоконтроллеров).
Командоконтроллеры серии КН выполняются с органом управления в виде рукоятки или маховичка. Применяются в электроприводах крановых механизмов. Они устанавливаются на подставках или подвешиваются.
Командоконтроллеры серии КТ применяются на судах для управления электроприводами различных палубных механизмов. Они выполняются с рукояткой, устанавливаются на тумбе на открытой палубе.
Каждая серия командоконтроллеров имеет несколько типов, отличающихся количеством фиксированных положений рукоятки и таблицами замыканий.
Для управления металлургическими установками применяются командоаппараты серии КА11 с магнитоуправляемыми контактами (герконами). Они рассчитаны на напряжение 30 В и коммутацию токов 0,5 А.
Электронным аналогом командоаппарата является шифратор – узел цифровой системы, который формирует на выходе двоичный код при появлении сигнала на одном из входов. Реализовать шифратор можно на логических элементах, если каждой позиции органа управления командоаппарата поставить в соответствие отдельный вход шифратора и учесть, что в любой момент времени сигнал управления может поступать только по одному из входов. Тогда коммутирующим контактам командоаппарата будут соответствовать выходы шифратора, а разрядность кода будет определяться количеством контактов. В этом случае вместо таблицы замыканий нужно использовать таблицу истинности. Так, в приведенном на рис. 6.4б примере командоаппарата количество входов равно пяти, количество выходов четыре. Логические переменные:
хi= ‹сигнал действует на i-том входе› (рукоятка находится в i-ой позиции),
уj= ‹сигнал действует на j-ом выходе› ( j-ая цепь замкнута контактом).
Входы и выходы шифратора – аналога командоаппарата, с обозначением логических переменных и таблица истинности показаны на рис. 6.5а, логическая схема, реализованная на элементах ИЛИ – на рис. 6.5б.
