книги из ГПНТБ / Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов]

Основными элементами устройства высокочастотных ламповых ге­ нераторов являются:

а) колебательный контур, в котором возбуждаются требуемые вы­ сокочастотные колебания;

б) источник постоянного тока, за счет энергии которого поддер­ живаются незатухающие колебания в контуре;

в) трехэлектродная электронная лампа, посредством которой энер­ гия от источника питания импульсами подается в колебательный кон­ тур для покрытия потерь в нем.

Схема включения генератора, приведенного на рис. 11.17, состоит в следующем. В анодную цепь включены последовательно: источник питания — аккумуляторная батарея Е а, колебательный контур LC и трехэлектродная лампа. При замыкании анодной цепи конденсатор С почти мгновенно зарядится до напряжения источника и начнет разря­ жаться на индуктивную катушку L. В контуре возникают колебания

счастотой, равной /0, определяемые параметрами L и С контура.

§11.13. Типы электронных генераторов

Электронный генератор типа LC

Основная схема лампового генератора типа LC с трансформаторной обратной связью показана на рис. 11.18. Схема эта отличается от рас­

бательном контуре, можно регулировать— увеличивать и уменьшать — частоту колебаний.

Электронный генератор типа RC

Эти генераторы имеют один реактивный запасатель энергии, чаще всего емкость. Колебания в цепях подобных генераторов создаются периодическим освобождением запасенной энергии — периодически­ ми разрядами емкости на нелинейный элемент цепи генератора. Эти генераторы называются р е л а к с а ц и о н н ы м и (от французского слова релаксация — освобождение). Примером релаксационных ко­ лебаний могут служить колебания в так называемых мигающих схе­ мах, возникающих при разрядке конденсатора С на неоновую лампу Л (рис. 11.19). Дуговой разряд в лампе возникает при определенном на­

£00

РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ

АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

Аппаратура управления предназначается для включения и отклю­ чения электрических цепей, пуска, остановки, торможения и ревер­ сирования (изменения направления вращения) электродвигателей. Аппаратура защиты осуществляет защиту электроустановок от чрез­ мерных тепловых действий тока, возникающих при коротких замыка­ ниях и перегрузках, от недопустимого снижения напряжения в сети и других ненормальных явлений.

Номенклатура аппаратов управления и защиты велика. Так, к ап­ паратам управления относятся: рубильники и переключатели, пакет­ ные выключатели, реостаты, контроллеры и ящики сопротивлений, автоматические выключатели (автоматы), контакторы, магнитные пус­ катели и кнопки управления, командоаппараты, путевые и конечные выключатели, реле управления (автоматики) и ряд других аппаратов. К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители, электромаг­ нитные и тепловые реле защиты. Кроме того, функции защиты вы­ полняют и некоторые из перечисленных выше аппаратов управления: автоматические выключатели, магнитные пускатели и др.

Промышленность выпускает различные типы указанных аппаратов, работающих в разных условиях. В данной книге рассмотрены только основные из них, предназначенные для напряжения до 1000 В и приме­ няемые в условиях строительных организаций.

Аппараты управления и защиты во многих случаях используются не в виде отдельных единиц, а комплексно в комплектных устройствах заводского изготовления. Промышленность серийно выпускает боль­ шое количество типов комплексных устройств, предназначенных для управления электроприводами — силовых распределительных пунк­ тов и станций управления (ранее называвшихся магнитными станция­ ми). Такие устройства поставляются в виде готовых панелей (или бло­ ков, шкафов) с полностью смонтированными на них аппаратами, при­ борами и электропроводкой.

По своему назначению аппараты управления предназначаются для ручного управления электродвигателями и для управления на рас­ стоянии (дистанционного), полуавтоматического и автоматического.

202

§ 12 .1 . П у с к о р е г у л и р у ю щ а я а п п а р а т у р а р у ч н о г о у п р а в л е н и я

Р у б и л ь н и к и являются простейшими аппаратами для ручного включения и отключения электрических цепей при напряжении до 500 В; они изготовляются одно-, двух-и трехполюсными на номи­ нальные токи до 600 А.

На рис. 12.1, а представлен трехполюсный рубильник простой кон­ струкции — открытый типа Р с Центральной рукояткой. Такие рубиль­ ники предназначаются только для отключения обесточенных электри­ ческих цепей; применение их для коммутации (т. е. включения и от­ ключения) цепей под нагрузкой, а следовательно, и для пуска электро­ двигателей не допускается из-за опасности ожога рук.

Рис. 12,1. Рубильники:

хами или смонтированные в стальных запирающихся ящиках (пуско­ вых ящиках) и шкафах. Рукоятка выводится наружу.

Выпускают также рубильники более сложной конструкции: с ры­ чажным приводом (центральным или боковым) для монтажа на рас­ пределительных щитах стационарных установок (рис. 12.1, в).

бильники или рубящие переключатели. Они выпускаются одно-, двух-

итрехполюсными, девяти величин, в исполнении открытом типа ПК

игерметические типа ГПК на номинальные токи от 10 до 400 А при напряжении постоянного и переменного тока 220 В и от 6 до 250 А при напряжении переменного тока 380 В.

На рис. 12.2 изображен пакетный выключатель типа ПК. Выклю­ чатель состоит из отдельных плоских цилиндрических пакетов, на­ бираемых на скобу со стяжными шпильками; в каждом пакете проис­ ходит разрыв электрической цепи; контакты — неподвижные и по-

2 0 3

электроустановки от токов короткого замыкания и больших перегру­ зок, применяются, как правило, в комплекте с рубильниками и пакет­ ными выключателями при управлении электроприводами или другими электроустановками. Предохранители разрывают электрическую цепь при перегорании (расплавлении) плавкой вставки, выполняемой в виде металлической пластинки или проволоки. При защите электро­ двигателя плавкие предохранители устанавливаются между рубиль­

ником (или другим выключателем) и электродвигателем. В настоящее время применяют, как правило, плавкие предохранители с закрытыми патронами двух основных типов: типа ПР-2 и ПН-2.

На рис. 12.3 представлен предохранитель типа ПР. Патрон пре­ дохранителя состоит из толстостенной фибровой трубки с плотно наде­ тыми на ее концах латунными колпачками. Плавкая вставка предо­ хранителя, часть которой видна на рисунке, изготовляется из листового цинка. При расплавлении вставки под влиянием высокой температуры, возникающей при этом электрической дуги, фибра патрона выделяет газы, которые создают в патроне высокое давление, что способствует быстрому гашению дуги.

Для защиты мелких электродвигателей могут в отдельных случаях применяться также фарфоровые установочные (пробочные) предохра­ нители на номинальные токи до 60 А. Вставка расплавляется тем ско­ рее, чем больше перегрузка ее током. Например, при токе, превыша­ ющем номинальный в 2 раза, плавкая вставка предохранителя ПН-2 перегорает примерно через 2—4 мин, при пятикратном токе — через 1—2 с, а при десятикратном — через 0,05—0,1с.

Это свойство плавких вставок — выдерживать кратковременные перегрузки — учитывается при выборе предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Номи­

204

нальный ток плавкой вставки для этой цели выбирают примерно рав­ ным 40%, пускового тока электродвигателя.

В последние годы получили широкое распространение комплект­ ные устройства, называемые: «блок-предохранитель — выключа­ тель» — сокращенно БПВ, в которых ножи плавких предохранителей (обычно типа ПН-2) выполняют роль рубильника, разрывая цепь тока.

Защита электродвигателей с помощью плавких предохранителей весьма несовершенна. Особенно опасен случай, часто встречающийся на практике, когда по тем или иным причинам перегорает плавкая вставка на одной фазе работающего электродви­ гателя. Электродвигатель при этом про­ должает работать с значительной пере­ грузкой в оставшихся не отключенными

идвигатель выходит из строя.

Всилу этого управление электродвигателями при помощи рубиль­

ников и предохранителей постепенно вытесняется более совершенными способами с использованием других аппаратов, в первую очередь воз­ душных автоматических выключателей.

Р е о с т а т ы и особые аппараты— к о н т р о л л е р ы в комплек­ те с набором сопротивлений — ящиками сопротивлений — применя­ ются для ручного управления асинхронными электродвигателями с фазным ротором и электродвигателями постоянного тока.

205

Р е о с т а т о м называют устройство, состоящее из регулируемо­ го активного сопротивления и переключающего механизма. По назна­ чению реостаты подразделяются на пусковые, регулировочные, нагру­ зочные, реостаты возбуждения; по способу охлаждения с воздушным масляным охлаждением (рис. 12.4).

Сопротивления реостатов изготовляются, как правило, из константановой проволоки (в виде спиралей и др.): могут для этой цели при­ меняться и другие сплавы высокого сопротивления.

,Рис. 12.5. Контроллеры:

фазный. Изменение сопротивления одновременно во всех фазах про­ изводится поворотом рукоятки, соединяющей концы фаз сопротивле­ ний; лампы рукоятки скользят по контактам, к которым присоедине­ ны ответвления от сопротивлений.

Наиболее распространенным типом пускового реостата является реостат с масляным охлаждением, у которого металлические сопротив­ ления погружены в бак с трансформаторным маслом. При такой кон­

806

струкции обеспечивается хорошее охлаждение сопротивлений и умень­ шение габаритов и веса реостата по сравнению с реостатами воздуш­ ного охлаждения.

Ручное управление сложными электроприводами кранов, экска­ ваторов и других строительных машин осуществляется обычно с помо­ щью контроллеров.

К о н т р о л л е р (рис. 12.5) представляет собой многоступенча­ тый аппарат с ручным приводом, предназначенный либо для изменения схемы силовой цепи или цепи возбуждения электрических машин, ли-

Рис. 12.6. Ящик сопротивлений с чугунными элементами:

а — общий вид; б — чугунный элемент

бо для изменения величины включенных в электрическую цепь сопро­ тивлений. Контроллеры бывают барабанного и кулачкового типов; они рассчитаны на работу в повторно-кратковременном режиме в це­ пях переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока до

440 В.

Барабанный контроллер (рис. 12.5, а) имеет основание сегментов 1, на котором располагаются кронштейны 2 с медными сегментами 3. Последние соединены между собой в соответствии с заданной схемой. Основания сегментов изолированы от стального валика 8 слоем изоля­ ции, нанесенной на его поверхность. На стальной изолированной рей­ ке расположены пальцы 5 с медными сухариками 6 на концах. При повороте валика при помощи штурвала 7 сегменты 3 соединяются с сухариками пальцев, осуществляя тем самым необходимые переклю­ чения в схеме. Присоединение внешних цепей к контроллеру произ­ водится через наконечники (зажимы) 9.

Для предотвращения возникновения дуги между соседними паль­ цами во время переключений они отделяются друг от друга асбесто­ цементными перегородками 10,

207

Кулачковый контроллер применяется для управления двигателя­ ми трехфазного переменного тока мощностью, более 35 кВт и числом включений более 120 в час. Поперечный разрез кулачкового контрол­ лера приведен на рис. 12.5, в. Для улучшения условий гашения дуги в контроллерах кулачкового типа имеются дугогасительные катушки, пальцы у них разделены асбестоцементными перегородками.

С о п р о т и в л е н и я применяют для регулирования с помо­ щью контроллеров числа оборотов электродвигателей. Такие сопротив­ ления рассчитываются на более длительное прохождение тока, чем пусковые реостаты. Их выпускают в виде стандартных элементов, со­ бираемых в комплекты, называемые я щ и к а м и с о п р о т и в л е - н и й. Материалами для элементов сопротивлений служат фехраль и константан (в виде проволоки или ленты), а также чугун (в виде фа­ сонных пластин). Представление об общем виде ящика сопротивлений

иего элементов дает рис. 12.6.

§12.2. Аппаратура полуавтоматического и автоматического

управления и защиты

В о з д у ш н ы е а в т о м а т и ч е с к и е в ы к л ю ч а т е л и (автоматы) предназначены для нечастых включений и отключений элек­ трической цепи вручную и для автоматического размыкания цепи при коротком замыкании и перегрузках.

Промышленностью выпускают автоматы различных типов. В усло­ виях строительных организаций наибольшее применение имеют так называемые у с т а н о в о ч н ы е а в т о м а т ы серий А-3100

и АП-50.

Автоматы А-3100 выпускают для работы в цепях переменного тока напряжением до 500 В и постоянного до 220 В, двух-и трехполюсные (автоматы на ток до 60 А выпускают однополюсные). Представление об их устройстве дает рис. 12.7.

Механизм, с помощью которого происходит замыкание и размыка­ ние цепи тока в автомате, называют р а с ц е п и т е л е м . Контактная часть расцепителя автомата А-3100 показана на рис. 12.7, б, в в от­ ключенном и включенном положении. Включение автомата произво­ дят только вручную поворотом рукоятки вверх (после автоматического отключения рукоятка сначала повертывается вниз — механизм взво­ дится, а потом вверх), а отключение может выполняться и вручную (поворотом рукоятки вниз), и автоматически. При этом расцепитель снабжен такой системой рычагов (механизм свободного расцепления), что в случае включения автомата вручную при наличии в цепи корот­ кого замыкания автомат отключается, несмотря на то что рукоятка удерживается рукой во включенном положении. Все операции по вклю­ чению и отключению совершенно безопасны: механизм автомата поме­ щен в закрытый пластмассовый кожух с выведенным наружу концом рукоятки.

Расцепители автоматов А-3100 могут быть трех типов:

208