20. Элементы коммутации и реле
1. Коммутационные элементы
Предназначены для включения, отключения и переключения электрических цепей. Под коммутацией понимают выполнение именно этих действий. Различают коммутационные элементы ручного и автоматического управления.
Ручные срабатывают при непосредственном механическом воздействии на них оператора.
Автоматические срабатывают при воздействии на их органы электромагнитных сил. Входным сигналом для них служит напряжение или ток, основным элементом устройства является электромагнит. Они используются в системах автоматики при дистанционном управлении различными механизмами и устройствами.
Коммутационные элементы с механическим приводом.
Используются, как правило, для местного управления и для подачи сигналов о достижении промежуточных или конечных положений. Подразделяются на два вида – силовые (для коммутации обмоток электродвигателей, силовых электромагнитов, трансформаторов и т.д.) и управляющие (для коммутации релейной аппаратуры, устройств контроля, регулировки и сигнализации). Такое разделение связано с различием токов и напряжений в коммутируемых цепях, что влияет на конструктивное исполнение элементов и их размеры.
В силовых элементах наибольшее распространение получили рубильники и переключатели рубящего типа, обеспечивающие быстрое замыкание или размыкание цепи и имеющие специальные устройства для гашения возникающей при размыкании электрической дуги.
Коммутационные элементы, использующиеся в цепях управления, обязательно имеют следующие элементы и узлы: неподвижные и подвижные контакты и орган управления. Кроме того, они могут иметь элементы фиксации положения, монтажа, настройки, дугогашения и т.д. Эти элементы, как правило, выпускаются серийно или массовым тиражом, их выбирают по допустимым значениям коммутируемых тока и напряжения. Одним из важнейших параметров этих элементов является надежность, т.е. сохранение работоспособности при назначенном числе срабатываний.
Коммутационные элементы различают по числу коммутируемых цепей на одно- и многоцепные и по числу фиксированных положений, причем имеются элементы с самовозвратом в исходное положение, т.е. без фиксации переключенного положения, что может быть необходимо для ряда схем управления.
К коммутационным элементам с механическим приводом относятся кнопки управления, микропереключатели, тумблеры, переключатели различных типов, концевые и путевые выключатели.
Кнопки управления и тумблеры.
Кнопки управления – это устройства, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели, представляет собой кнопочную станцию. Кнопки различают по числу и типу контактов – размыкающих и замыкающих. Обычно число пар таких контактов бывает от одной до четырех. Контакты могут быть открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т.д.
Как правило, кнопки содержат неподвижные и подвижные контакты, перемещаемые толкателем (рис. 1).
При не нажатом толкателе 1 контакты 5 замкнуты, контакты 6 разомкнуты. При нажатии на толкатель 1 контакты 7 разрывают цепь контактов 5 и замыкают контакты 8.
Долговечность и надежность кнопок оценивают коммутационной износостойкостью, которую выражают в числе циклов включений и отключений. Этот параметр различен для различных кнопок и условий эксплуатации. Например, для кнопок с медными контактами он составляет порядка 0,25·106 циклов, с биметаллическими контактами – в пять раз больше, с серебряными - 4·106 циклов. Как правило, механическая прочность контактов превышает коммутационную.
На основе кнопок (клавиш) управления изготавливают кнопочные станции, содержащие до 12-ти кнопок различного исполнения, собранные в одном корпусе. Кнопки могут быть снабжены механизмом фиксации, индивидуальным для каждой кнопки, или кнопки могут быть сблокированы, т.е., например, при нажатии на одну кнопку станции другая, будучи нажатая ранее, выключится.
Часто используются кнопочные станции, в которых существует отдельная кнопка сброса, при нажатии на которую все остальные кнопки переходят в исходное положение. Такая станция может служить для задания набора одновременно исполняемых команд путем включения и отключения определенных кнопок.
Каждая кнопка может осуществлять коммутацию одной или нескольких цепей. Часто в кнопке устанавливают световой указатель ее положения. Например, при нажатии на кнопку в ней загорается светодиод или лампочка.
Для более мощных цепей автоматики применяют тумблеры, используемые в качестве выключателей, двух- и трехпозиционных переключателей (рис. 2).
Как правило, номинальный контактный ток тумблера 1 и 2 ампера, его устройство позволяет производить быстрое переключение контактов за счет пружины 2.