§ 8.1. Загальні відомості про електричні апарати

Електричними апаратами називають електротехнічні пристрої для керування, контролю, регулювання та захисту електричних кіл і машин, а також для встановлення різних режимів роботи технологічного устаткування.

За призначенням електричні апарати поділяються на:

комутаційні — для вмикання та вимикання електричних кіл;

пускорегулюючі — для пуску, реверсування, регулювання частоти обертання, регулювання струму, напруги електричних двигунів та ін.;

захисні — для вимикання електричних кіл та електроустаткування при виникненні струмів перевантаження, коротких замикань, зміні напруги та ін.;

контролюючі — для нагляду за параметрами електричних кіл, які залежно від порушення технологічного процесу подають імпульс на спеціальні прилади або вимикають устаткування.

За способом дії електричні апарати поділяються на електромагнітні, індукційні й теплові.

Залежно від контактної системи електричні апарати поділяються на контактні й безконтактні.

За способом керування електричні апарати поділяються на апарати неавтоматичного (тобто ручного) та автоматичного керування. Апарати неавтоматичного керування приводять в дію оператори — це вимикачі, перемикачі, контролери, дроселі та ін. Апарати автоматичного керування діють автоматично, залежно від режиму роботи електричної мережі або машини чи від зміни параметрів технологічного процесу. До них належать автоматичні вимикачі, плавкі запобіжники, магнітні пускачі, реле керування, реле захисту та ін.

§ 8.2. Рубильники, вимикачі та перемикачі

Рубильники належать до найпростіших комутаційних апаратів. Використовуються для вмикання та вимикання електричних мереж в електричних колах постійного та змінного струму. Основні елементи рубильника — нерухомі та рухомі контакти у вигляді ножів із міді чи латуні. Нерухомі контакти виготовляють у вигляді пружинних губок.

За ступенем захисту рубильники випускають відкритими і захищеними. За конструктивними особливостями рубильники бувають одно-, дво- і триполюсними, з центральною або бічною рукояткою чи важільним приводом.

Під час вимикання рубильника розривається електричне коло, що супроводжується виникненням дуги і виділенням тепла. Тому

Рис. 8.1. Вимикач із клавішним приводом: Рис. 8.2. Тумблер:

а — розімкнуте поло­ження; 6 — увімкнене положення; 1 — рухомий контакт;2 — нерухомий кон­такт;

1 — клаві­ша; 2 — рухомий кон­такт; 3 — нерухомий 3 — дугова план­ка; 4 і 8 — осі;

контакт; 4 — фіксатор; 5 — пружина. 5 — важіль; 6 — пружина; 7 — кулька.

на великі струми рубильники укомплектовують дугогасильними пристроями, а ножі встановлюють на пружинах для прискорення розривання електричного кола. Для цього на рубильниках встановлюють також допоміжні ножі, які з'єднані з руховими ножами — пружинами. Під час вимикання рубильника основні ножі вимикаються без розривання електричного кола, і тільки після цього під дією пружин швидко вимикаються допоміжні ножі. Таким чином значно зменшується час горіння електричної дуги.

Останнім часом використовують блочні рубильники — запо­біжники, які одночасно виконують функції комутації та захисту електричних кіл.

Для комутації електричних кіл використовують також вимикачі та перемикачі різних типів. Дуже поширені вимикачі клавішного типу, які використовуються в основному в освітлювальних елек­троустановках. Принцип дії такого вимикача показано на рис. 8.1. При положенні клавіші, як показано на рис. 8.1, а, рухомий 2 і нерухомий З контакти розімкнуті. При переведенні клавіші у положення, показане на рис. 8.1, б, фіксатор 4, стискуючи пружину 5, переміститься вниз, внаслідок чого контакти замкнуть­ся. Пружина з фіксаторами утворюють необхідне контактне на­тискування.

Для зручності користування в темноті клавіші вимикачів або пластини над ними покривають люмінофором.

Для вмикання споживачів малої потужності використовують тумблери (рис. 8.2). Це однополюсні вимикачі або перемикачі. Під час переміщення поворотного важеля 5 кулька 7 буде пере­суватися по дуговій планці З і при переході через нейтральне положення, тобто коли осі 4 і 8 збіжаться, під дією пружини контакти перемкнуться.

Для вмикання й вимикання в електричних колах керування і сигналізації, а також для керування електродвигунами малої

Рис. 8.3. Пакетний ви­микач: Рис. 8.4. Секція універсального перемикача:

1 — ручка увімкнення; 2 — стержень; 1 — скоба; 2 — шплінт; 3 — лівий рухомий контакт;

З — па­кети; 4 — нерухомі контакти; 4 — не­рухомий контакт; 5 — правий рухомий контакт;

5 — рухомі контакти. 6 — кулачко­ві шайби; 7 — центральний ва­лик.

потужності використовують вимикачі та пе­ремикачі поворотного типу. До них належать пакетні вимикачі й перемикачі, універсальні перемикачі, малогабаритні перемикачі малої потужності.

Пакетний вимикач (рис. 8.3) складається з кілець — пакетів, виконаних з ізоляційного матеріалу. Всередині містяться рухомі 5 та нерухомі 4 контакти. Отже, кожний пакет являє собою полюс. У механізмі перемикан­ня вимикача вмонтовано пружину, з допо­могою якої при перемиканні контакти за­микаються майже миттєво, незалежно від швидкості повертання ручки оператором.

Із пакетів можна набрати будь-яке число полюсів, але найчастіше використовують од­но-, дво- і триполюсний вимикач.

Універсальні перемикачі широко викорис­товують для перемикання в електричних ко­лах, постів керування, полюсів багатошвидкісних електродвигунів малої потужності. Во­ни складаються з секцій (рис. 8.4), а кожна секція — з нерухомого контакту 4, лівого З і правого 5 рухомих контактів, ізоляційних кулачкових шайб 6, які встановлюються на центральний валик 7. Рухомі контакти закріплені на скобах /. Під час повороту рукоятки повертаються ізоляційні кулачкові шайби. При попа­данні шплінта 2, розміщеного на скобі, у западину кулачкової

шайби рухомий контакт замикається з нерухомим.

В універсальному перемикачі мо­же бути від двох до восьми секцій, що дає змогу використовувати їх у складних електричних схемах.

Малогабаритні перемикачі загаль­ного призначення подібні за конс­трукцією до універсальних і пакетних. Вони використовуються на малі стру­ми для дистанційного керування ко­мутуючими апаратами, перемикання електричних кіл змінного та постій­ного струму.