4 Аппаратура управління

Апарати управління призначають для включення й відключення електричних кіл, пуску, зупинки, гальмування й реверсування електродвигунів. Як правило, апарати керування й захисту надходять у змонтованому виді в комплектних пристроях, виготовлених на заводах. Такими пристроями є різні панелі, шафи, станції й блоки керування, розподільні пункти й щити. До функцій керування електроприводами відносяться: пуск у хід, регулювання швидкості руху, зміна напрямку обертання (реверсування), підтримка визначеного режиму роботи або зміна режимів по заданій програмі (наприклад, відповідно до вимог технологічного процесу), гальмування, зупинка і відключення. У схемах керування електроприводами при необхідності передбачають також можливість виконання функцій захисту, блокування, сигналізації. Можуть бути введені: захист від коротких замикань і неприпустимих перевантажень електродвигуна і мережі електропостачання, надмірних відхилень напруги від номінальної величини, мимовільних включень і відключень електродвигуна; блокування, що запобігають неправильні по змісту і не відповідної заданої послідовності дії оператора, що забезпечують запрограмований порядок дії схеми керування.

У залежності від характеру і ступеня участі людини-оператора в процесі керування електроприводом розрізняють системи неавтоматичного (ручного), автоматизованого, автоматичного керування. Цим визначаються і типи апаратів у схемах керування.

Апарати ручного керування

Ручне керування застосовують у найпростіших випадках неавтоматизованого виробництва і тільки для приводів, встановлених у приміщеннях з нормальними для оператора умовами роботи, при керуванні якими не виникає небезпеки поразки електричним струмом, не потрібно великих фізичних зусиль, швидкодії, великої кількості операцій.

Апарати ручного керування приводяться в дію безпосередньо зусиллям оператора. До них відносяться рубильники, пакетні вимикачі, реостати, контролери.

Рубильники й перемикачі - найбільш прості апарати для включення, відключення й перемикання електричних кіл. Випускаються в одно-, двох-, триполюснім виконанні для мереж напругою до 660 В и на струми від 25 до 600 А. Вони мають наступні виконання: відкриті (Р), відкриті із центральним керуванням (РПЦ), з бічним приводом (РПБ) і зі зміщеним приводом (РПС). Установлювані окремо рубильники повинні мати кожухи для захисту від випадкового дотику до струмоведучих частин і опіку від електричної дуги, що виникає при відключенні електричного ланцюга або электроприемника.

Рисунок 1.62 - Апарати ручного керування

Пакетні вимикачі й перемикачі типу ПК і НПК зручні завдяки своїм невеликим габаритам і компактності при досить значній розривній потужності. Випускаються на струми від 10 до 400 А при напрузі змінного струму до 380 В. Підрозділяються на відкриті (ПК) і герметичні (ЦПК). Для гасіння електричної дуги вимикачі забезпечуються спеціальними фібровими шайбами, що виділяють при її виникненні водень, вуглекислий газ і водяну пару, що й сприяє її гасінню.

Рисунок 1.62 - Пакетні вимикачі

Реостати — пристрої, що складаються із регульованого активного опору й перемикаючого механізму. Підрозділяються залежно від призначення на пускові, регулювальні, навантажувальні, реостати для ланцюгів збудження. Бувають реостати з повітряним і масляним охолодженням. Резистори для реостатів виготовляють із константану, манганіну, ніхрому, фехраля, сталевого дроту й чавуну. У системах потужних електроприводів часто застосовують ящики із чавунними резисторами, що включаються, що й відключаються за допомогою контакторів.

Релейно-контактне керування електроприводами

Для виконання функцій керування електроприводами, різних по змісту і цілям, потрібні відповідні системи керування, що відрізняються по складу елементів і ступені складності.

Пуск у хід, перемикання приводу з однієї швидкості на іншу, реверсування, гальмування й інші відносно прості функції успішно виконуються системами керування, побудованими на основі релейно-контактної апаратури, якщо число спрацьовувань окремих апаратів у годину невелике.

Релейно-контактні системи відносяться до типу розімкнутих систем, що визначає особливістю яких є повна незалежність регулюючого впливу від регульованої величини. Інакше кажучи, у розімкнутій системі керуюча інформація йде в одному напрямку — від джерела до приймача, а зворотні зв'язки відсутні.

Автоматичний вимикач призначений для захисту електродвигуна від коротких замикань та інших аварійних режимів роботи. Основні елементи: головні контакти з ручним механічним приводом, електромагнітний розчіплювач, тепловий розчіплювач. Літерне позначення на принципових електричних схемах – QF.

Теплове реле призначено для захисту електродвигуна від перевантаження. Основним елементом є нагрівальний елемент, механічна система розчіплювання з біметалічною пластиною. Крім цього має розмикаючі контакти, які відключають електродвигун при перегріві біметалічної пластини від струму, що споживає електродвигун. Літерне позначення на принципових електричних схемах – КК.

Контактори й магнітні пускачі — це електромагнітні апарати, застосовувані в схемах дистанційного й автоматичного керування електродвигунами або в мережах зовнішнього й внутрішнього освітлення.

Контактори служать для частих включень і відключень ланцюгів під навантаженням, але не розраховані на відключення струмів короткого замикання й тому встановлюються разом з апаратами захисту (див. далі). Працюють у ланцюгах постійного й змінного струму. Мають різні габарити й конструктивний устрій залежно від, що комутируються струму ( від 6,3 до 1000 А) і напруги (36-660 В).

Рисунок 1.63 - Контактори

Магнітний пускач являє собою малогабаритний триполюсний контактор змінного струму, призначений для пуску, зупинки, реверсування асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Як правило, магнітний пускач має два вбудовані теплові реле для захисту електродвигуна від перевантаження (але не від короткого замикання).

Рисунок 1.64 - Магнітний пускач

Літерне позначення на принципових електричних схемах – КМ.

Контролери — багатопозиційні апарати для включення і переключення в силових ланцюгах і ланцюгах керування.

Їх застосовують звичайно для переключень резисторів при пуску, регулюванні частоти обертання і реверсуванні електродвигунів.

Пристрій контролера дозволяє, на відміну від рубильника, включати електричні ланцюги не одночасно, а у визначеної, заздалегідь установленої послідовності. На рисунку 1.65,а показана схема дії однієї ланки контролера кулачкового типу.

Робочі контакти 5 і 4 укріплені на ізоляційних підставах — рухливому 3 і нерухомому 6. На рухливій підставі, що може повертатися навколо осі 2, укріплений ролик 8. На валові 1 укріплена кулачкова шайба 9. Якщо вона стикається з роликом поверхнею меншого радіуса, контакти замкнуті дією пружини 7. Повертаючи вал 1 і кулачкову шайбу, контакти можна розімкнути. Таких кулачкових елементів уздовж вала 1 установлюється стільки, скільки вимагає схема керованого електричного ланцюга.

Рисунок 1.65 - Схема дії однієї ланки контролера кулачкового типу

Кнопкова станція керування призначена для дистанційного керування електродвигуном і має у своєму складі кнопки «Пуск», «Стоп», «Реверс» та інші. Літерне позначення на принципових електричних схемах – SB.

Принципова електрична схема керування двигуном

Розділяють силове електричне коло (для підключення електродвигуна до трьох фаз живильної мережі) та електричне коло керування двигуном (яке включають, як правило, на фазну напругу). Принципова електрична схема управління асинхронним електродвигуном з короткозамкненим ротором показана на рисунку 1.66.

Рисунок 1.66 - Схема управління асинхронним електродвигуном

з короткозамкненим ротором

Пуск електродвигуна (при замкненому автоматичному вимикачі QF) відбувається при натисканні на кнопковій станції керування кнопки «Пуск» (SВ1). В результаті подається напруга на котушку магнітного пускача КМ, магнітопровід пускача притягується і замикаючі контакти КМ у силовому колі та у колі керування замикаються (відбувається подача напруги на затиски обмоток статора електродвигуна і двигун починає працювати).

Відключення електродвигуна здійснюється натисканням на кнопковій станції керування кнопки «Стоп» (SВ2). В результаті припиняється подача напруги на котушку магнітного пускача КМ і замикаючі контакти КМ у силовому колі та у колі керування розмикаються (припиняється подача напруги на затиски обмоток статора електродвигуна і двигун зупиняється в результаті самогальмування).

Апарати для схем автоматичного керування електроприводом

У схемах автоматичного й автоматизованого керування застосовують апарати, різні по призначенню, принципам дії, пристрою. Відзначимо шляхові вимикачі, командні апарати, резистори, тиристорні перетворювачі.

Шляхові вимикачі — апарати, призначені для переключень у ланцюгах керування в залежності від шляху, пройденого рухливим елементом робочої машини. Контакти шляхових вимикачів переключають самі робочі механізми при їхньому русі. Наприклад, у схему керування ліфтом входять поверхові перемикачі. Кабіна ліфта, прибуваючи на заданий поверх, впливає на перемикач, установлений на цьому поверсі, а він, у свою чергу, розмикає свій контакт у ланцюзі керування, що приводить до вимикання електродвигуна і зупинці кабіни.

Різновидом шляхових вимикачів є кінцевий вимикач, що спрацьовує наприкінці шляху рухливого елемента робочої машини.

Командні апарати — призначені для введення оператором команд у схеми керування. До них відносяться ко-мандоконтролери, універсальні перемикачі, кнопки керування (кнопкові станції).

Резистори — апарати, призначені для регулювання струму і напруги в електричних ланцюгах шляхом зміни їхнього електричного опору.

Елементи резисторів, що володіють електричним опором, виготовляють з металевих сплавів з малою питомою провідністю. Резистори зі змінюваним опором (реостати) застосовують у якості пускових, регулювальних і гальмових апаратів у схемах електроприводів з ручним і автоматичним керуванням.

Тиристори. У системах автоматизованого й автоматичного електропривода в даний час широко застосовують перетворювачі на основі керованих вентилів. Найбільше визнання одержали тиристори - напівпровідникові керовані вентилі.

Одним з найбільш поширених елементів сучасних автоматів є реле, яке забезпечує стрибкоподібну зміну вихідного сигналу при подачі на вхід керуючого сигналу.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:

1 Назвіть переваги електроприводів у порівнянні з іншими приводами,

2 Що називається електроприводом?

3 Основні етапи і напрями розвитку електроприводів.

4 Охарактеризуйте пристрої з яких складається електропривід.

5 За якими ознаками класифікуються сучасні електроприводи?

6 Що називається механічною характеристикою робочої машини?

8 Що називаегься механічною характеристикою електродвигуна?

9 Що називається електромеханічною характеристикою двигуна?

ВИКЛАДАЧ – Ковальова Т.І.