3.2.4. Путевые переключающие устройства

Путевые переключающие устройства широко используют при автоматизации процессов, связанных с перемещениями механизмов или обрабатываемых материалов. Эти устройства работают по принципу включено – отключено. Характерной особенностью их является то, что перемещение механизма или обрабатываемого материала управляет цепью электрического исполнительного элемента путем ее замыкания или размыкания.

Путевые переключающие устройства бывают контактные механические, бесконтактные индуктивного и трансформаторного типов, магнитомодуляционные.

Контактные механические переключающие устройства. Эти устройства могут быть однопредельными или многопредельными, т. е. содержать одну или несколько пар рабочих контактов.

Путевое переключающее устройство, действующее только в конце пути, т. е. ограничивающее путь передвижения механизма путем размыкания или замыкания цепи электропривода, называется конечным выключателем. Конечные выключатели служат командоаппаратами при автоматическом управлении движущимися механизмами и аварийными ограничителями хода. Путевые переключающие устройства координируют работу нескольких механизмов, пуская их в ход, останавливая или изменяя их скорость в зависимости от проходимого пути. По способу привода контактные путевые переключающие устройства бывают рычажные, нажимные и вращающиеся.

В сложных схемах управления электроприводами применяют универсальные переключатели серии УП, обеспечивающие возможность нескольких переключений. Эти переключатели выполняют обычно в виде набора контактных устройств, в которых подвижные контакты укреплены на рычагах, управляемых кулачковыми шайбами. Изменение положения переключателя соответствует повороту на 45, 90, 135, 180°. Универсальные переключатели УП рассчитаны на управление током до 20 А при напряжении до 500 В. Они допускают комплектование в одном переключателе до 16 секций с соответствующим числом переключаемых цепей управления.

Контактные переключающие устройства имеют известные недостатки, определяемые износом контактов. В производственных условиях целесообразно применять в цепях с контактами напряжение порядка 100 – 250 В, при котором контакты работают надежнее.

Бесконтактные переключающие устройства. Эти устройства (на основе фотоэлементов или индуктивных элементов) надежнее контактных, особенно при большой частоте переключений. Бесконтактные переключающие устройства типа фотореле, работающего с двумя уровнями освещения, создают на основе простых схем усиления. В качестве бесконтактных переключающих устройств индуктивного типа широкое распространение получили параметрические и генераторные датчики положения. Принципиальная схема бесконтактного переключающего устройства на основе индуктивного генераторного датчика положения приведена на рис. 3.47, а. Это транзисторный генератор колебаний, амплитуда колебаний которого управляется при помощи металлической заслонки 2 между катушкой колебательного контура 1 и катушкой обратной связи 3. При отсутствии заслонки в зазоре между катушками схема генерирует колебания, вызывающие увеличение среднего значения тока через транзистор-генератор T1. Этот ток усиливается выходным транзистором. Когда заслонка проходит между катушками, коэффициент обратной связи уменьшается, амплитуда колебаний падает и колебания прекращаются, что в свою очередь вызывает закрытие выходного транзистора Т2. На таком принципе построены бесконтактные выключающие устройства типа КВД и БК.

Принципиальная схема бесконтактного выключателя КВД состоит из генератора и усилителя на транзисторах (рис. 3.47, б). При введении металлической пластинки в щель между базовой и коллекторной обмотками происходит уменьшение коэффициента обратной связи, вызывающее срыв генерации. Нормально закрытый выходной транзистор Т3 открывается, что вызывает срабатывание реле или логического элемента, включенного в цепь коллектора Т3. Выключатели типа КВД, БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации.

Путевые переключатели на МК. Большое применение МК получили в путевых переключателях со сложными логическими закономерностями. Путевой переключатель на МК схематически изображен на рис. 3.48, а. Контактная группа МК обычно включается в цепь управления многоконтактного реле или контактора. В простейших схемах управления и контроля, когда в зависимости от путевой команды необходимо отключить маломощный исполнительный двигатель или выдать световой сигнал, МК включается в цепь управления двигателя или в цепь сигнальной лампы.

а

б

Рис. 3.47. Схемы бесконтактных переключающих устройств на основе индуктивного датчика: а – схема с генераторным датчиком; 1 – колебательный контур, 2 – металлическая заслонка; 3 – обмотка обратной связи; б – схема бесконтактного выключающего устройства типа КВД

Один из вариантов схемного исполнения путевого переключателя на МК представлен на рис. 3.48, б, в. Переключатель содержит четыре МК, соединенные последовательно-параллельно, что позволяет дублировать каждый контакт в случае его несрабатывания или залипания, и управляется поворотом якоря (постоянным магнитом) относительно собственной оси. Взаимное расположение МК и якоря выбирается так, что нейтраль якоря перпендикулярна оси МК и контактные пластины находятся в зоне максимального магнитного потока. При повороте якоря относительно собственной оси поток в зоне расположения МК уменьшается. Работоспособность такого путевого переключателя обеспечивается при повороте якоря на угол до 20° от нейтрали. Путевые переключатели на МК типа КЭМ-2 используют в цепях постоянного тока с напряжением 30 В и силой до 0,25 А.

а б в

Рис. 3.48. Путевые переключатели на магнитоуправляемых контактах: а, б – взаимное расположение герконов и якоря; в – схема подключения герконов