2. Реле времени

Реле времени — это элементы автоматики, предназна­ченные для получения заданной выдержки времени при включе­нии-выключении. цепей управления.

В зависимости от метода получения выдержки времени раз­личают механические, электромеханические, электрические, те­пловые, пневматические и другие реле времени. Они отличаются видом управляющего сигнала и устройством замедляющего эле­мента.

Для получения сравнительно небольшой выдержки времени применяют схемы замедления с использованием исполнительных реактивных элементов (резистора, диода или конденсатора).

в) б) В)

Рис. 27. Схемы увеличения времени выдержки реле:

а — с резистором Л, б — с диодом V'. в — с конденсатором С

Простейшие схемы для получения выдержки времени до 5 с, позволяющие замедлить нарастание или спадание токов в обмотке реле постоянного тока» показаны на рис. 27. Параллельно обмотке реле К можно включить резистор Я, полупроводниковый диод V, конденсатор С, как это показано соответственно на рис. 27, а—в.

Шунтирование репе резистором или диодом дает возможность после отключения ключа 5 поддержать протекание тока в рбмотке реле, что позволяет получить выдержку времени при отпускании. Изменением сопротивления Я и емкости С (рис. 27, а, в) можно в широких пределах менять время задержки срабатывания реле.

Для создания выдержки времени больших размеров применяют электромагнитные, электронные, контактные и другие реле вре­мени. Выдержка времени у электромагнитных реле осуществляется с помощью различных устройств, встраиваемых в реле. Так, задержка времени может осуществляться демпфированием спе­циальной короткозамкнутой обмоткой, изготовленной из меди, латуни или алюминия, установленной на магнитопроводе. При выключении тока в короткозамкнутой обмотке индуцируются ЭДС и магнитный поток, направляемый в' ту же сторону, что и поток в рабочей обмотке реле. Поэтому суммарный поток умень­шается не столь быстро, и якорь удерживается в течение 10 с. Выдержка времени у этих реле зависит от толщины немагнитной прокладки между якорем и магнитопроводом и натяжения пру­жины.

В автоматических устройствах часто требуются большие вы­держки времени, длін этих целей широко применяют электро- двигательные и электронные реле времени.

В электродвигательных реле времени управляющий сигнал приводит к включению электродвигателя, который через редуктор поворачивает диск контактного устройства. Необходимая вы­держка времени обеспечивается начальной установкой этого диска по отношению к неподвижным контактам. Привод этого реле осуществляется от синхронного двигателя. Промышленность выпускает различные типы электродвигательных реле.

Например, реле серии ВС-10 имеет пределы выдержки 2 ... 60 с, а реле серии ВС-10-38 1 ... 29 ч.

Электронные реле времени имеют большую точность и ста­бильность при диапазоне выдержки 0,01 ... 20 мин и более. В реле используют электронные лампы или транзисторы.

КОНТАКТНЫЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ

Для коммутации силовых цепей и цепей управления систем автоматики применяют разнообразные электромеханические аппараты, имеющие подвижные контакты для соединения элек­трических цепей, и бесконтактные аппараты, в которых отсут­ствуют подвижные устройства, а электрическая цепь создается за счет гальванических связей и электронно-ионной проводимости полупроводниковых и электронных элементов. В литейных и тер­мических цехах наибольшее распространение получили электро­механические аппараты общетехнического применения. Их можно разделить на две основные группы: аппараты ручного (неавтома­тического) управления и аппараты' автоматического управления.

Аппараты ручного управления приводит в действие оператор, обслуживающий автоматизированные установки. К этой группе относятся кнопки управления и кнопочные^чстанции, рубильники, пакетные и универсальные переключатели и т. д.

Аппараты автоматического управления приходят в действие от электрических сигналов (команд), подаваемых первичными преобразователями и командными аппаратами, на которые перво­начально может воздействовать оператор. К их числу относятся щаговые искатели, командоаппараты, контроллеры и пускатели, бесконтактные аппараты и др.

По роду тока аппараты управления подразделяют: по коммута­ции —"аппараты постоянного и переменного тока; по приведению в действие — с катушками на постоянном или переменном токе.

Основной недостаток контактных аппаратов управления — образование в процессе коммутации электрической искры или дуги между контактами. От этого недостатка свободны бескон­тактные аппараты, в которых отсутствуют подвижные электриче­ские контакты. Поэтому основной технической характеристикой каждой контактной системы является ее допустимая разрывная мощность.

Рис. 28. Кнопка управ­ления

Кнопки управления представляют собой электрические аппа­раты с ручным (или ножным) приводом. Кнопки управления бы­вают с самовозвратом, с Защелкой, с сиг­нализацией и др.

В схеме кнопки управления типа КУ (рис. 28) подвижные контакты 3 кнопки механически связаны со стержнем толка­теля /, при нажатии на который про­исходит замыкание подвижных контак­тов 3 с неподвижными 4. При отпуска­нии толкателя он возвращается в исход­ное положение под воздействием возврат­ной пружины 2. Кнопочный механизм за­ключен в корпус 5.

Кнопки управления различных кон­струкций и назначений подразделяют по числу замыкающих и размыкающих контактов (от 1 до 4) и по виду защиты от воздействия окружающей среды (открытые, за­щищенные, герметические и взрывобезопасные).

Комплект кнопок, размещенных в общем корпусе, называют кнопочной станцией.

Для удобства обслуживания головки штифтов (кнопок) могут снабжаться надписями «Пуск», «Стоп», «Вперед» и т. п. Их окра­шивают в различные цвета (кнопка «Стоп» — как правило, в крас­ный цвет).

Рубильники, универсальные и пакетные переключатели отно­сятся к группе аппаратов с ручным приводом и по своей конструк­ции являются аппаратами открытого типа.

Простейшим видом устройства для замыкания и размыкания электрических цепей является выключатель «рубящего» типа или рубильник. Рубильники подразделяют по номинальному току, по числу полюсов (двух- и трехполюсные), по роду привода (с цен­тральной рукояткой или с боковой рукояткой, с центральным или боковым рычажным приводом). Их применяют для ручной коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока с номинальным напряжением до 500 В.

Универсальные переключатели выпускают открытого, за­щищенного, герметического и взрывобезопасного исполнения и различают по числу секций и по числу коммутационных положе­ний. Они предназначены для ручного переключения цепей управ­ления напряжением до 400 В постоянного и до 500 В переменного тока промышленной частоты с силой тока до 20 А.

Пакетные переключатели (ПП) и включатели (ПВ) состоят из изолированных секций (пакетов), в пазах которых находятся контактные ножи. При определенном положении рукоятки не­подвижные контакты могут соединяться между собой подвижными контактными ножами. Собирая пакеты с подвижными контакт­ными шайбами и располагая их различным образом по отноше­нию к неподвижным контактам, можно получать разнообразные Зхемы.

Пакетные переключатели и включатели открытого, защищен-; ного и герметического исполнений предназначены для применения в цепях постоянного тока напряжением до 220 В и переменного тока напряжением до 380 В для ручного переключения цепей с силой тока от 6 до 400 А.

Путевые (конечные) выключатели — эхо аппараты, схожие с кнопкой управления, воздействие на контакты которых произ­водится каким-либо рабочим механизмом при его движении. Их также называют конечными выключателями, если они установ­лены для контроля и ограничения положения движущегося механизма. Путевые выключатели по конструкции бывают кон­тактными и бесконтактными. Последние отличаются высокой надежностью в работе. Контактные путевые выключатели бывают нажимными, рычажными или вращающимися.

Нажимной путевой выключатель (рис. 29, а) имеет шток 1, при нажатии на который подвижные контакты 4 перемещаются от верхних неподвижных 3 к нижним неподвижным контактам 5. Возврат штока в исходное положение осуществляется пружиной 2.

Для нормальной работы такого переключателя скорость дви­жения механизма или его движущегося узЛа должна быть более 6,6 мм/с. При меньшей скорости подвижные контакты переме­щаются медленно, что приводит к длительному горению дуги, возникающей между размыкающимися контактами, и их быстрому разрушению вследствие оплавления н усиленного окисления.

В рычажном путевом выключателе (рис. 29, б) устройством, которое воздействует на подвижные контакты 1, являете# рычаг 3 с механизмом мгновенного переключения контактов 1 от одной пары неподвижных контактов 2 к другой. По окончании внешнего воздействия на рычаг под действием пружины контакты 1 и сам рычаг 3 возвращаются в исходное положение.

Контакты таких выключателей переключаются с постоянной скоростью при определенном положении рычага независимо от скорости движения механизмов. Поэтому их применяют при ма­лых скоростях движения механизмов при требованиях повышен­ной точности срабатывания.

В последнее время получили широкое распространение микро­переключатели, одна из конструкций которых показана на рис. 30. Прн нажатии на шток 4 ои давит на пружину 3. При опре­деленной силе нажатия на шток пружина 3 перебрасывается по направлению движения штока, размыкая контакт 2 и замыкая контакт 1. Плоская пружина 3 выполнена из трех частей. Средняя часть длиннее крайних, поэтому она всегда находится в изогнутом состоянии и стремится прижать контакты в их крайних положе­ниях (/ или 2). Несмотря на малые размеры переключатель рабо­тает прн напряжении 380 В, токе до 3 А и силе нажатия на шток 5 ... 7 Н. Перемещение штока— в пределах 0,5...0,7 мм. Время срабатывания микропереклк> чателя 0,01 ... 0,02 с при ча- стрте включений до 2 раз в минуту.

Шаговым искателем назы­вают электромагнитный им­пульсный переключатель, пред­назначенный для поочередной коммутации большого числа контактных групп. Он (рис. 31) состоит из неподвижного контактного поля контактов -1, расположенных в несколько

рядов и изолированных дріуг от друга, ротора со щетка­ми 5 и электромагнитного привода. Электромагнитный привод содержит храповое колесо 4, собачку 5, якорь 6, возвратную пружину 7 и электромагнит 8. Каждый контактный ряд имеет свою щетку, соединенную через скользящий контакт 2 с выводом.

1. При подаче управляющего сигнала на обмотку электромагнита 8 якорь 6 притягивается к магнитопроводу, и собачка 5 толкает зуб храпового колеса 4, жестко соединенного с ротором, на кото­ром установлены щетки. Ротор поворачивается и переводит

щетки по неподвижным контактам. После снятия управляющего сигнала пружина 7 возвращает якорь в исходное положение.

Шаговые искатели различают: по емкости контактного поля, т. е. по числу пластин в ряду и числу неподвижных контактов; по характеру движения щеток (шаговые искатели бывают враща­тельные — ШИ, реверсивные — РШИ и подъемно-вращательные — ДШИ); по способу приведения щеток в движение; с приводом прямого действия (рабочее движение ротора происходит при притяжении якоря электромагнита) и обратного действия (дви­жение ротора происходит при отпускании якоря под действием возвратной пружины).

Использование шаговых искателей для построения схем управ­ления механизмами в литейных и термических цехах значительно упрощает эти схемы и увеличивает их надежность.

Под командоаппаратом понимается прибор, который автома­тически подает импульсы (команды) для проведения технологи­ческих процессов по заранее установленному графику.

Командоаппарат состоит из следующих основных узлов: бара­бана, контактной рейки и плиты. Барабан представляет собой центральный вал на двух опорных подшипниках. На валу наса­жены переключающие шайбы, на которых закрепляются выклю­чающие и включающие кулачки.

Схема действия одной контактной шайбы показана на рис. 32.

Контактная шайба с двумя кулачками, расположенными с двух сторон, жестко крепится на центральном валу 1. При вращении вала включающий кулачок 9 подходит к ролику 8 и, нажимая

на него, поворачивает контактный рычаг 4, преодолевая сопро­тивление возвратной пружины 7. Контактный мостик 3 замыкает цепь. Одновременно отключающий рычаг 6 под действием пру­жины параллельно входит в вырез контактного рычага и удер­живает его во включенном состоянии. При дальнейшем вращении шайбы отключающий кулачок 2 подходит к ролику 5 отключа­ющего рычага 6 и нажимает на него. При этом отключающий рычаг освобождает контактный рычаг 4, который, поворачиваясь вокруг своей оси под действием возвратной пружины 7, мгновенно размыкает контакты. Для изменения длительности времени за- мкнутого состояния контактов, а также изменения момента вклю­чения кулачки 2 и 9 можно переставлять по окружности шайбы, для чего на шайбе имеются отверстия.

Кулачковые командоаппараты различают по числу бара­банов (один или два) и по числу переключающих шайб (от 2

до 24).

Кулачковые командоаппараты предназначены для коммутации тока в цепях управления и применяется в автоматизированных электроприводах в качестве путевых или конечных выключателей. Контакты командоаппаратов допускают длительную нагрузку током 16 А и кратковременную (до 10 с) током 75 А.

Рис. 32. Схема действия одной контакт­ной шайбы командоапарата

Рис. 31. Шаговый искатель

Контакторы — это двухпозициоиные аппараты с самовозвра- том, предназначенные Для частых коммутаций токов, не превыша­ющих токи перегрузки, « приводимые в действие приводом (встро­енными электромагнитами) с дистанционным управлением. Кон­такторы в сочетании с защитными тепловыми реле называются пускателями.

Различают контакторы постоян­ного и переменного тока. Контак­торы постоянного тока имеют, как правило, одну пару главных контак­тов, а контакторы переменного тока — три пары. Контакторы раз­личаются: по конструкции электро­магнита — с якорем клапанного типа и прямоходовым якорем; по способу гашения дуги — с магнитным гаше­нием и дугогасительной решеткой; по допустимому числу срабатывания в час — от 240 до 1200 срабаты­ваний.

Рис. 33. Конструктивная схема контактора переменного тока

Контактор переменного тока от­личается от контактора постоян­ного тока числом главных контактов и конструкцией магнит­ной системы, которая набирается из отдельных изолированных друг от друга пластин стали.

Контактор переменного тока с якорем клапанного типа показан на рис. 33. На металлическом основании 11 расположена контакт­ная, дугогасительная, подвижная и электромагнитная системы. Принцип действия контактора состоит В *гом, что при подаче напряжения на катушку 3 тягового электромагнита якорь 4 притягивается к магнитопроводу 2, опирающемуся на демпфиру­ющую пружину 1, н траверса 9 поворачивается. При этом подвиж­ные контакты 8 замыкаются с неподвижным 10. Необходимое нажатие подвижных контактов обеспечивается пружиной 7. Ка­тушка электромагнита питается переменным током, вследствие чего магнитный поток в электромагнитной системе контактора проходит через нуль. Это обстоятельство вызывает вибрацию и гудение магнитной системы. Для ослабления этих явлений на торце магнитопривода 2 закладывается медный короткозамкнутый виток 12. В момент, когда магнитный поток проходит через магии* топровод, в короткозамкнутом витке наводится ЭДС, как во вто­ричной обмотке трансформатора. Через виток проходит ток, который создает дополнительный магнитный поток, препятству­ющий отпадению якоря при переходе основного потока через нуль.

При снятии напряжения с катушки 3 пpoиcxoдиt отключение контактора. Прй этом траверса под действием собственного вес^ и возвратной пружины 6 приходит в «нормальное» положение. Возникающая прй расхождении главных контактов дуга от про­текающего тока быстро гасится в дугогасительной камере 5.

Все контакторы переменного и постоянного тока должны надежно работать при колебаниях напряжения от 85 до 105 %.

Контакторы постоянного тока применяют в термических и ли­тейных цехах для включения и выключения высокочастотных индукционных установок термических и плавильных печей, име­ющих индуктивную нагрузку.

Контакторы переменного тока применяют для включения и вы­ключения мощных термических и плавильных печей, а также различных установок с активной индукционной нагрузкой (индук­ционные нагревательные и плавильные печи).

Магнитные пускатели — это комплексные индукционные аппараты, предназначенные для пуска, отключения и защиты электродвигателей от перегрузок без выведения или введения в их силовые цепи резисторов. Реверсивный пускатель состоит из двух, а нереверсивный — из одного контактора и двух тепло­вых реле, смонтированных на общем основании или в общей защитной оболочке. Наибольшее распространение получили пу­скатели серий Г1МЕ, ПАЕ и Г1А.

4. БЕСКОНТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

В предыдущих параграфах рассматривались аппараты управления дискретного действия (реле, кнопки управления, контакторы и др.). Эти аппараты обладают целым рядом недостат­ков: подвижные части прн частом включении сравнительно не­долговечны, что вызывает большое число отказов и сбоев в работе. Их время срабатывания заметно влияет на быстродействие всей схемы автоматики, они требуют профилактических осмотров, регулировок илн частой замены. В настоящее время наряду с контактными аппаратами используются бесконтактные устрой­ства, обладающие высокими надежностью и быстродействием.

Как правило, бесконтактные устройства не имеют подвижных частей. В процессе работы их электрические цепи не разрываются (отсюда и название «бесконтактные»), а сигналы управления возникают вследствие дискретного изменения параметров со­ставляющих элементов, с нелинейными статическими характери­стиками (транзисторы, диоды и т. п.). Эти аппараты управления — транзисторные и магнитные логические элементы и схемы с тири­сторами. Бесконтактные устройства более надежны, чем контакт­ные электромеханические аппараты, имеют высокое быстродей­ствие, но более чувствительны к внешним электрическим помехам и воздействию температуры. Влияние указанных недостатков можно значительно снизить правильным построением схем бес­контактных устройств.

Бесконтактные устройства, как и контактные аппараты, обла­дают дискретным действием, т. е. характеризуются двумя состо­яниями, соответствующими понятиям «включено» и «выключено». Под состоянием «включено» у бесконтактных устройств пони­мается состояние, когда на их выходе имеются сигналы с требу­емыми параметрами (напряжением или током). Отсутствие напря­жения и тока на выходе соответствует состоянию «выключено».

Наиболее распространены в схемах управления логические элементы, на основе которых строится логическая часть системы управления, где в зависимости от входных сигналов появляются соответствующие выходные. Выходные сигналы через усилители поступают на исполнительные устройства.

Бесконтактные схемы могут быть собраны с помощью логи­ческих элементов, выполняющих элементарные логические функ­ции И, ИЛИ, НЕ, ПАМЯТЬ, ПОВТОРИТЕЛЬ, ВРЕМЯ или ЗАДЕРЖКА. Бесконтактные логические элементы системы управ­ления выполняют определенный объем смысловых логических операций, но соединять или разрывать какие-либо схемы они не могут. Поэтому применение бесконтактных устройств путем пря­мой замены контактных аппаратов невозможно.

По сравнению с релейно-контактными схемами число бескон­тактных элементов в бесконтактных схемах в несколько раз больше, чем реле.

Бесконтактные элементы классифицируют по виду выполня­емой функции. Сложные функции раскладываются в ряд простых, реализуемых с помощью простых элементов, которые осуще­ствляют элементарные функции. Название некоторых элемен­тарных логических функций и элементов, их функции, обозначе­ния, формулы и релейные эквиваленты приведены в табл. 1.

В устройствах автоматики, телемеханики, в системах контроля, сигнализации, измерений и защиты находят широкое применение логические элементы: матричные серин «Логика-М», интегральные серии «Логика-И» и транзисторные серии «Логика-Т». Каждая серия унифицированной системы «Логика» состоит из нескольких типов элементов, выполняющих различные логические и вспомо­гательные функции. Например, серия «Логика-И» содержит семь логических элементов, при помощи которых можно реализовать различные логические функции.

Логические элементы серии «Логика-Т» изготовляют в виде модулей: транзисторы, диоды, резисторы и другие детали мон­тируют на гетинаксовых печатных платах, которые размещают затем в пластмассовом корпусе размером 90x19,5x55 мм и зали­вают компаундом на основе эпоксидной смолы.

Серия «Логика-И» состоит из четырех групп элементов: логи­ческих, функциональных, времени и выходных (усилителей). Всего имеется 30 различных элементов. Напряжение питания всех элементов 15 В. Габаритные размеры 70x70x24 мм.

Изображение схем управления с бесконтактными элементами отличается от изображения схем с контактными аппаратами. Электромеханические реле и контакторы обычно имеют одну входную цепь и несколько выходных цепей в виде замыкающих и размыкающих контактов. Бесконтактные элементы имеют не­сколько входных цепей и только одну или две выходных цепи. Поэтому в релейно-контактных схемах нельзя механически за­менить контакты бесконтактными элементами.

Таблица 1

Наименование н обозначение логических функций н элементов

Релейный

эквивалент

Наименова­ние логи­ческой функции (элемента)

Содержание логи­ческой функции

Обозначение

элемента

Х1

Х2

VI

У2

XI

Х2

Х1

XI

и

(конъюнк-

тор)

ИЛИ

(дизъюнк-

тор)

НЕ

(инвертор,

отрицание)

ПАМЯТЬ

(двоичный

прибор)

ПОВТО­

РЕНИЕ

(повтори­

тель)

ЗАДЕРЖКА

(выдержка

времени)

Сигнал иа выхо­де появляется только при нали­чии всех сигна­лов иа входе

Сигнал на выхо­де появляется тогда, когда име­ется сигнал хотя бы на одном из входов

При наличии сигнала на вхо­де сигнал на вы­ходе отсутствует, и наоборот

При подаче сиг­нала на вход, т. е. включения XI, выходной сигнал К сохра­няется до пода­чи сигнала иа вход Х2 (отклю­чение памяти) не­зависимо от по­следующего со­стояния вхо­да XI

Сигнал иа выхо­де появляется при наличии сиг­нала на входе

Сигнал на выхо­де появляется через некоторое время после по­дачи сигнала на вход и исче­зает одновремен­но с входным сиг­налом

Л

хг

43-

-ЕЬ

=ЕЬ

^-04 ж

-0“

=£>’

Х1

т

Наименова­ние логи­ческой функции (элемента)

Релейный

эквивалент

Содержание логи­ческой функции

Обозначение

элемента

И—НЕ (элемент Шеффера)

ЗАПРЕТ

Сигнал на выхо­де отсутствует тогда, когда име­ются сигналы на всех входах

При отсутствии сигнала на входе ЗАПРЕТ XI сиг­нал на выходе появляется одно­временно с сиг­налом на входе Х2_У а при нали­чии сигнала на входе XI, сигнал на выходе отсут­ствует

—СИ

О)

Рис. 34. Схемы управления нереверсивным электроприводом:

а — релейно-контактная; 6 — на бесконтактных элементах; в — силовая схема; 1 элемент И—НЕ; 2 — элемент ПАМЯТЬ; 3 — выходной элемент (усилитель)

9 5 В1

У^1Г

т

звг

-ДО"—

кк

В качестве примера рассмотрим две схемы управления не­реверсивным электродвигателем: релейно-контактную (рис. 34, а) и схему, выполненную на бесконтактных элементах (рис. 34, б). При работе по схеме, показанной на рис. 34, а, включение кон­тактора осуществляется кнопкой 8В1 «Пуск», при нажатии на которую замыкаются ее разомкнутый контакт и цепь питания катушки пускателя КМ. Пускатель КМ главными (силовыми) контактами КМ2 (рис. 34, в) подключает двигатель М к сети. При этом ротор двигателя начнет вращаться. С помощью блоки­ровочного контакта КМ1 напряжение на катушке удерживается и после того, как кнопка ЗВ1 отпущена (ее контакт разомкнется). Для остановки двигателя напряжение с катушки контактора должно быть снято. Это может быть достигнуто нажатием на

кнопку БВ2 «Стоп» (размыканием ее контактов) либо размыка­нием контактов теплового реле КК (последнее срабатывает при длительной перегрузке двигателя).

При управлении пускателем КМ с использованием логических элементов (рис. 34, б) в исходном состоянии схемы пускатель отключен. При нажатии на кнопку 8В1 возникает сигнал на входе элемента 2. Появившийся сигнал на его выходе поступает на вход элемента 3, к выходу которого подключена катушка пускателя КМ. Под действием выходного напряжения в катушке начинает протекать ток, достаточный для срабатывания пускателя. При отпускании кнопки 8В1 схема остается в работе, гак как элемент 2 «запомнил» входную команду. Снятие выходного сигнала у эле­мента 2 осуществляется нажатием на кнопку БВ2 или разрывом контакта КК теплового реле. При разрыве хотя бы одной из вход­ных цепей элемента 1 на его выходе появляется сигнал, поступа­ющий на вход Х2, с помошью которого триггер (элемент 2) пере­брасывается, и сигнал на его выходе исчезает, что приводит к обесточиванию катушки пускателя. Двигатель М отключается от сети.

Схемы с тиристорами применяют в системах автоматики для бесконтактной коммутации цепей переменного тока (бесконтакт­ные пускатели, ключи и переключатели); для преобразования постоянного тока в переменный (инверторы и преобразователи частоты); для получения различных режимов работы электро­приводов.

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

К группе вспомогательных устройств относятся: предо­хранители и автоматические выключатели, резисторы, конденсат торы, аппаратура сигнализации.

Предохранители и автоматические выключатели предназна­чены главным образом для защиты электрических цепей от ава­рийных режимов работы оборудования (короткие замыкания, перегрузки и понижение напряжения) и защиты людей от пораже­ния электрическим током.

Предохранители служат для защиты схем автоматики и элек­трического оборудования низкого напряжения от недопустимых длительных перегрузок и токов короткого замыкания.

Предохранители в основном состоят из корпуса контактного устройства и плавкой вставки. Они являются одними из простей­ших защитных устройств. Основной элемент предохранителя — плавкая вставка, выполненная в виде тонкой проволоки или пластины, которую изготовляют из легкоплавких металлов (медь, серебро, свинец) или сплавов на их основе. Включенная последо­вательно в цепь защищенного объекта плавкая вставка допускает длительное протекание номинального тока. При токе выше номи­нального вставка нагревается до температуры плавления и, рас­плавляясь, разрывает цепь.

Все предохранители характеризуются двумя показателями: селективностью защиты и защитной характеристикой.

Селективность защиты — это свойство реагировать на повре­ждение электрической установки ближайшего к месту поврежде­ния устройства предохранителя, т. е. при защите электрической установки предохранителями плавкая вставка ближайшего к месту повреждения предохранителя должна перегореть раньше, чем плавкая вставка последующего по направлению питания предо­хранителя.

Защитной характеристикой предохранителя называется харак­теристика, определяющая зависимость полного времени отклю­чения (время расплавления плавкой вставки плюс время горения дуги) от отключаемого тока.

Автоматические выключатели (автоматы) снабжены расцепи- телями, которые срабатывают при возникновении аварийных режимов и механически воздействуют на удерживающий элемент аппарата. При срабатывании они освобождают его подвижную систему.

По принципу действия расцепители автоматов подразделяют на тепловые, электромагнитные и полупроводниковые. Тепловые расцепители обычно выполняются на основе биметаллических элементов, а электромагнитные на основе реле тока.

Различают следующие виды наиболее распространенных ав­томатов: универсальные, установочные, быстродействующие

(ВАБ), гашения магнитного поля (АГП), защиты от утечек на землю.

Универсальные и установочные автоматы изготовляют на значительные токи и имеют комбинированные системы защиты — максимального тока и минимального напряжения. Вторые отли­чаются от первых лишь наличием изоляционного кожуха, благо­даря чему их можно устанавливать в общедоступных помещениях: Универсальные и установочные автоматы работают главным образом в установках низкого напряжения.

Быстродействующие автоматы (ВАБ) постоянного тока уста­навливают на преобразовательных установках. Они обладают способностью ограничивать ток короткого замыкания за счет быстрого образования дуги между контактами и интенсивного роста ее сопротивления. Их применяют в силовой аппаратуре.

Аппараты гашения магнитного поля (АГП) предназначены для снятия поля возбуждения крупных синхронных машин при возникновении в них короткого замыкания.

Автоматы защиты от утечек на землю служат для защиты людей и животных от поражения электрическим током, а также для защиты от коротких замыканий и перегрузок в сетях с глухо- заземленной нейтралью.

Резисторы — это электрические элементы, предназначенные главным образом для ограничения или регулирования тока либо напряжения в электрической цепи.

Резисторы классифицируют по назначению, номинальной мощ­ности, номинальному активному сопротивлению, конструкции.

Существует большое разнообразие конструктивного исполне­ния резисторов. Резисторы бывают литые, штампованные, витые проволочные и ленточные, переменные и постоянные.

Резисторы изготовляют также из неметаллических матери­алов. Так, например, резисторы серии ВС представляют собой керамический стержень или трубку, на поверхность которой нанесен тонкий слой углерода. Снаружи резистор защищен лако­вым или эмалевым покрытием. Контактные выводы выполнены из медной проволоки или тонкой латунной ленты.

Конденсаторы — это элементы, предназначенные для накопле­ния электричества. Конденсатор состоит из нескольких метал­лических пластин, отделенных друг от друга изолятором. К основ­ным параметрам, характеризующим конденсаторы, относятся: номинальное значение емкости; допускаемые отклонения от номи­нального значения; рабочее напряжение; сопротивление изоляции или ток утечки.

Промышленность выпускает конденсаторы очень большого диапазона емкостей (от долей пикофарад до нескольких тысяч микрофарад).

Рабочее напряжение показывает значение напряжения, при­ложенного к конденсатору (до 100 кВ), при котором последний нормально работает длительное время.

Сопротивление изоляции характеризует значение тока утечки при заданном значении подводимого напряжения.

В зависимости от материала диэлектрика конденсаторы делят- на бумажные, металлобумажные, слюдяные, керамические, стекло­керамические и стеклоэмалевые, пленочные, электролитические и оксидополупроводниковые.

По назначению все конденсаторы подразделяют на две группы: силовые и обычные.

Силовые конденсаторы применяют в силовых сетях высокого и низкого напряжений, обычные конденсаторы — в схемах элек­троники. Силовые конденсаторы в отличие от обычных имеют значительные объем и массу, большие емкость, реактивную мощ­ность и запасенную энергию.

Аппаратура сигнализации предназначена для оповещения обслуживающего персонала о состоянии отдельных элементов или параметров технологических процессов, проходящих в них. Сигнализацию подразделяют на звуковую (сирены, гудки и звонки), световую (сигнальные лампы и табло) и визуальную.

Аппараты звуковой сигнализации отличаются простотой кон­струкции и надежностью. Их применяют для привлечения вни­мания обслуживающего персонала к изменениям, происходящим в контролируемых системах, и вызова персонала к определенному месту. Для получения звуковых сигналов, отличающихся от производственных шумов, используют звонки громкого боя типа М3 или сигнальные сирены типа СС.

Световая сигнализация с помощью ламп является простым и надежным средством оповещения. Возможности светового табло значительно шире. На стекле табло может быть нанесена надпись, которая четко выделяется при включении табло. Таким образом, передаются целые команды. Конструктивно табло отличается от обычной сигнальной аппаратуры внешним оформлением.

Сигнальные лампы закрывают стеклянными колпачками (лин­зами) различных цветов. В соответствии с цветом линзы сигнал может иметь то или иное значение. Например, зеленый свет — нормальное состояние, желтый свет — предупреждающий сигнал, красный свет — аварийное состояние, белый свет — различные производственные сигналы.

Визуальная сигнализация осуществляется с помощью различ­ных устройств. Например, используется флажковое сигнальное реле типа ЭС. Его применяют для сигнализации о работе схем защиты и автоматики в цепях постоянного тока. Это сигнальное устройство содержит четыре бесконтактных устройства, действу­ющих независимо друг от друга. При срабатывании любого уст­ройства выпадает соответствующий флажок

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое реле?

2. Расскажите о классификации электрических реле.

3. Какими параметрами характеризуются электрические реле?

4. Расскажите о функциях электрнческих реле.

5. Как можно изменять выдержку времени реле?

6. Изложите принцип действия контактных аппаратов ручного управления.

7. Каковы назначения и принцип действия шагового искателя?

. 8. Каковы назначения н принцип действия командоаппарата?

9. Каковы назначения контакторов и пускателей?

10. Назовите основные типы бесконтактных устройств управления и дайте им характеристики.

И. В чем заключается особенность схем управления на бесконтактных устройствах?

12. Каковы назначение и принципы действия предохранителей и автомати­ческих выключателей?

13. Назовите основные тнпы резисторов и дайте нм характеристики.

14. С какой целью применяются в схемах конденсаторы?

15. Каково назначение и принципы действия аппаратуры сигнализации?

Лабораторная работа 2. Измерение параметров электромагнитных реле

Содержание работы. Изучить устройство, принцип действия и технические характеристики электромагнитных реле. Ознако­миться со способами изменения выдержки времени различных реле. Определить параметры срабатывания и отпускания. Уста­новить .минимально и максимально возможные выдержки реле времени.

Рис. 35. Схема исследования электромагнитных реле

Описание лабораторной установки. Лабораторная установка представляет собой стенд с закрепленными на нем набором различных электромагнитных реле, электросекундомером, миллиамперметром и вольтметром.

Порядок выполнения работы. 1. Собрать схему, изображенную на рис. 35. 2. Изменяя потенциометром Я напряжение на обмотке реле К, определить ток и напряжение его срабатывания в момент загорания лампы Н. 3. Уменьшая потенциометром Я напряжение на реле, определить силу тока и напряжение отпускания реле в момент погасания лампы Н. 4. Измерения повторить 3 раза и по результатам вычислить среднее значение параметров. 5. Из­мерить выдержки времени посредством электросекундомера, вклю­ченного в схему совместно с реле так, чтобы выполнялось условие одновременной остановки секундомера после замыкания и раз­мыкания контактов реле.

Содержание отчета. Отчет должен содержать схемы испыта­ний реле, краткое описание лабораторной установки, принцип действия реле и способы регулирования выдержки времени, результаты испытаний и технические характеристики реле и при­боров.