книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

постоянного тока выдерживают до 1500 включений в час и имеют общую износоустойчивость порядка 107 включений и отключений без нагрузки.

Наибольшее применение контакторы получили в схемах ди­ станционного и автоматического управления электродвигателя­ ми. На рис. 74 в качестве примера приведена простейшая кон­ такторная схема управления маломощным электродвигателем постоянного тока, обеспечивающая возможность дистанционного пуска и остановки двигателя с параллельным возбуждением.

В состав схемы входят: электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, два линейных контактора Л1 и Л2,

«Пуск» и «Стоп». Каждый линейный контактор имеет пару глав­ ных замыкающих контактов, включенных в силовую цепь двига­ теля, и пару замыкающих блок-контактов, включенных в цепь управления. Линейный контактор Л2 снабжен также парой раз­ мыкающих блок-контактов, включенных в цепь лампы ЛБ.

Для подготовки схемы к работе необходимо замкнуть двух­

работе.

При нажатии на кнопку «Пуск» ток поступает в катушки ли­ нейных контакторов Л1 и Л2. Последние срабатывают и замы­ кают свои замыкающие контакты, а размыкающие контакты размыкают. Тем самым к сети окажется подключенным якорь электродвигателя и лампа ЛЗ, которая сигнализирует о том, что двигатель запущен. Лампа ЛБ при этом погаснет.

После срабатывания линейных контакторов кнопку «Пуск» можно отпустить, так как ток в катушки контакторов может проходить .теперь через замыкающие контакты Л2, которые за-

120

шунтировали кнопку «Пуск» (нормальное положение кнопки «Стоп» замкнутое).

Для остановки электродвигателя достаточно нажать на кноп­ ку «Стоп». При этом разрывается цепь питания катушек контак­ торов и последние, размыкая свои главные замыкающие контак­ ты отключат якорь двигателя от сети. Одновременно переключатся блокировочные контакты в цепях управления и сигнализации (зе­ леная лампа погаснет, а белая загорится). Отпустив кнопку «Стоп», повторного пуска двигателя вызвать нельзя, так как нормальное положение кнопки «Пуск» разомкнутое. Для повтор­ ного запуска электродвигателя надо снова нажать на кнопку «Пуск». Двигатель не включается при одновременном нажатии на обе кнопки, а также и в том случае, если в сети на короткое

блок-контакт Л2, шунтирующий пусковую кнопку, также разом­

запуска двигателя не происходит. Этим обеспечивается так на­ зываемая нулевая защита схемы, предотвращающая внезапный самопроизвольный пуск электродвигателя после кратковремен­ ного исчезновения и появления напряжения в питающей сети.

В рассматриваемой схеме параллельно обмотке возбуждения двигателя ШОВ подключено разрядное сопротивление Rv. На ра­ боту электродвигателя это сопротивление, хотя оно и находится постоянно под напряжением, никакого практического влияния не оказывает, так как его величина в шесть-семь раз больше соб­ ственного сопротивления обмотки ШОВ. Больших потерь энер­ гии в сопротивлении Rp также не наблюдается.

Параллельные обмотки возбуждения машин постоянного тока обладают, как известно, большой индуктивностью L, и в них при отключении тока индуктируются значительные э. д. с. само­ индукции, определяемые в общем случае по выражению

При отсутствии разрядного сопротивления э. д. с. самоиндукции может вызвать на концах обмотки при отключении тока пере­ напряжения таких значений, в результате чего происходит про­ бой изоляции и обмотка выходит из строя. Наличие же разряд­ ного сопротивления предотвращает это нежелательное явление, так как при отключении напряжения оно вместе с обмоткой ШОВ создает замкнутый контур, в котором э. д. с. самоиндукции создает ток, и запасенная в магнитном поле обмотки энергия превращается в нем в тепло. Никаких перенапряжений при этом не возникает.

В рассмотренной схеме использован метод пуска электродви­ гателя непосредственным включением его в сеть. Поэтому дан­ ная схема применима лишь для маломощных двигателей.

121

4

Рис. 75. Контактор переменного тока

Контакторы переменного тока. Устройство контакторов пере­ менного тока несколько отличается от контакторов постоянного

*тока, так как первые обычно выполняются трехполюсными, а вто­ рые — однополюсными.

На рис. 75 схематично показано устройство трехполюсного контактора переменного тока, состоящего, как и контактор по­ стоянного тока, из электромагнитной и контактной систем.

Сердечник 1 контактора имеет Ш-образную форму. На него надета электромагнитная катушка 2. Якорь 3 так же, как и сер­ дечник, имеет Ш-образную форму и механически связан с гори­

зонтальным валом 4, на котором укреплены три подвижных кон­ такта 5. Неподвижные контакты укреплены на специальных стой­ ках, служащих одновременно и для крепления дугогасительных

В результате замыкающие контакты замыкаются, размыкающие контакты, если они есть, размыкаются. Обычно главные контак­ ты контактора переменного тока являются замыкающими, блок-

процесс (якорь под действием собственной массы отпадает от

122

системы, вызывающие сильное гудение контактора. Для предот­ вращения этого на торцовую часть сердечника или якоря уста­ навливается короткозамкнутый виток 8, в котором в момент уменьшения магнитного потока катушки индуктируется ток, соз­ дающий магнитный поток, препятствующий спаданию основного потока. При переходе тока через нулевое значение магнитный поток не равен нулю и якорь контактора удерживается в притя­ нутом положении.

В отличие от контакторов постоянного тока, сердечник и якорь контактора переменного тока делаются не сплошными, а набираются из тонколистовой трансформаторной стали, изолиро­ ванной слоем лака или окалины, в результате чего уменьшаются вихревые токи, наводимые в стальных сердечниках переменными магнитными полями, и снижается нагрев контакторов.

Отличительная особенность контакторов переменного тока заключается в том, что ток, потребляемый катушкой в момент включения, в несколько раз превышает номинальный при при­ тянутом якоре. Объясняется это тем, что индуктивное сопротив­ ление катушки зависит от величины воздушного зазора между сердечником и якорем. В момент включения контактора его

иметь при притянутом якоре, а ток в ней при этом будет мини­ мальным. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы сердечник и якорь включенного контактора плотно соприкасались, в противном слу­ чае катушки будут быстро перегреваться и выходить из строя. Слишком частые включения и выключения контактора также приводят к перегреву его катушки. Поэтому допускаемое число включений для обычных контакторов переменного тока не должно превышать 600 в час (для контакторов постоянного тока 1500).

Другой отличительной особенностью контакторов переменного тока является отсутствие у большинства из них дугогасительных катушек. Электрическая дуга переменного тока менее устойчива по сравнению с дугой, созданной постоянным током. Это и поз­ воляет обходиться в контакторах переменного тока без дугога­ сительных катушек. На рис. 76 видна асбоцементная камера 1, внутри которой помещается решетка 2 из набора металлических пластинок. Электрическая дуга, возникающая при расхождении главных контактов, смещается внутрь камеры и делится на ме­ таллических пластинках на части. Вследствие охлаждения и бы­

чения выпускаются на токи главной цепи от 15 до 600 А. Контак­ торы переменно-постоянного тока отличаются тем, что их тяго­ вые катушки всегда должны питаться постоянным током, а контакты могут включаться как в цепи постоянного, так и пере­ менного тока.

123

Bpемя включения и выключения контакторов переменного тока состав­ ляет 0,04—0,1 с, электри­ ческая износоустойчи­ вость главных контактов

контактов, две пары замыкающих и пару размыкающих блок-кон­ тактов. В схему включены сигнальные лампы Л Б и Л З , кнопоч­ ный пост управления с кнопками «Пуск» и «Стоп», трехполюсный рубильник Р и плавкие предохранители Пр, обеспечивающие за­ щиту электродвигателя и цепей управления от токов короткого замыкания.

При замкнутом рубильнике Р загорается лампа ЛБ, сигна­ лизирующая о готовности схемы к работе. После нажатия на пусковую кнопку питание получает тяговая катушка контакто­ ра Л, и последний, закрывая свои главные замыкающие контак­ ты, подключает электродвигатель к сети. При этом белая лампа

достаточно нажать на кнопку «Стоп» и линейный контактор от­ ключит двигатель от сети. Одновременно произойдет соответ­ ствующее переключение сигнальных ламп.

124

Размыкающие блок-контакты замыкают цепь тяговой катуш­ ки 3, и главные замыкающие контакты 1 и 2 таймтактора замы­ каются за счет притяжения якоря к сердечнику. Таким образом,

от электромагнитной постоянной удерживающей катушки, рав­ ной отношению индуктивности катушки к ее активному сопротив­ лению. Меняя толщину медной шайбы, установленной между сердечником 7 и якорем, и изменяя натяжение отрывной пружи­ ны, можно регулировать выдержку времени в некоторых преде­ лах. Таймтакторы, выпускаемые отечественной промышленно­ стью, обеспечивают выдержки времени до 5—б с.

Примером использования таймтакторов может служить схема

включены пусковые сопротивления R1 и R2, последовательно вы­ ключаемые в процессе пуска двумя таймтакторами. При замы­ кании двухполюсного рубильника Р через размыкающие кон­ такты Л и Т1 подается электрический ток в удерживающие ка­ тушки таймтакторов Т'1 и Т'2. В результате размыкающие кон­

щими блок-контактами отключает удерживающую катушку тайм­ тактора Т'1. Через определенную выдержку времени контакт

126

таймтактора Т'1 замкнется и ток поступит во включающую ка­ тушку 77, в результате чего замкнется главный контакт первого таймтактора и зашунтирует первую ступень пускового сопротив­ ления.

Одновременно размыкающий блок-контакт 77 обесточит удер­ живающую катушку второго таймтактора Т'2. После этого через заданную выдержку времени замыкается контакт Т'2 и ток по­ ступает во включающую катушку Т2. Срабатывает второй таймтактор и шунтирует вторую ступень пускового сопротивления. Двигатель переходит на работу по своей естественной характе­ ристике.

Нажимая на кнопку «Стоп», электродвигатель останавливают, после этого схема снова готова к работе.

§38. Реле управления

Всхемах автоматизированных электроприводов ши­

работы электрической цепи или механизма (например, увеличе­ ние или уменьшение тока, понижение или повышение напряже­ ния, увеличение частоты вращения и т. п.) и замыкающий или размыкающий свои контакты при определенном значении контро­ лируемой величины.

Различают реле у п р а в л е н и я и реле з а щ и т ы . Первые используются для контроля и управления работой электроуста­ новки в соответствии с требованиями производственного процес­ са, а вторые предназначены для защиты установки от ненор­ мальных режимов работы. Применяют также с и г н а л ь н ы е реле, обеспечивающие приведение в действие приборов сигнали­ зации, реле в р е м е н и , п р о м е ж у т о ч н ы е , б л о к и р о в о ч -

ны е.

Всхемах управления работа реле тесно связана с работой электромагнитных контакторов. Реле, посылая импульсы тока в тяговые катушки контакторов, заставляют последние произво­ дить необходимые переключения в силовой цепи и изменять ре­ жим работы электроустановки.

Всовременной технике применяется большое количество са­ мых различных реле, отличающихся по принципу действия, кон­ структивному исполнению, роду контролируемой величины, по способу включения в сеть и т. д.

По принципу действия воспринимающего органа различают электрические, механические и тепловые реле.

Э л е к т р и ч е с к и е реле реагируют на изменение электри­ ческих величин (тока, напряжения и т. п.); они получили наи­ большее распространение в технике.

127

Электрические реле по принципу действия делятся на электро­ магнитные, индукционные, электронные, ионные, электродинами­ ческие и магнитоэлектрические. В схемах управления и защиты чаще применяют электрические реле, отличающиеся простотой устройства, надежностью действия и невысокой стоимостью.

По времени срабатывания реле разделяются на реле мгно­ венного действия, у которых собственное время срабатывания не превышает 0,15 с, и на реле с выдержкой времени, у которых время срабатывания составляет более 0,15 с и может регулиро­ ваться в определенных пределах.

масляными замедлителями. В последних двух случаях замедле­ ние создается легким поршеньком, связанным с подвижной ча­ стью реле и помещенным в цилиндр, который заполнен воздухом или маслом. Работа реле с электромагнитным замедлителем бу­ дет рассмотрена ниже.

По способу возврата подвижных частей реле в исходное по­ ложение (при исчезновении причины, вызвавшей срабатывание) они делятся на следующие типы:

с с а м о в о з в р а т о м — такие реле возвращаются в исход­ ное положение автоматически, без вмешательства обслуживаю­

щается в исходное положение с помощью электромагнита, свя­ занного с подвижной системой реле и механизмом возврата.

Электрические реле по способу включения их в контролируе­ мую цепь делятся на п е р в и ч н ы е и в т о р и ч н ы е . У первич­ ных реле катушки включаются непосредственно в контролируе­ мую цепь, у вторичных — через трансформаторы тока и напряже­ ния при переменном токе и через шунты, добавочные сопротив­ ления при постоянном токе.

Основными характеристиками, оценивающими работу реле, являются: уставка, ток трогания, ток возврата, коэффициент воз­ врата, чувствительность реле.

У с т а в к а реле — это определенная величина (напряжения, тока и т. п.), на которую отрегулировано срабатывание аппарата; например, величина тока, при которой токовое реле срабатывает, называется токовой уставкой реле.

Т о к т р о г а н и я реле — наименьший ток, при котором реле срабатывает. Оценку реле можно производить также по напря­ жению или мощности трогания реле.

128

вать на повреждения или отклонения от нормального режима ра­ боты в самом начале их возникновения.

В электроприводах подъемно-транспортных машин реле при­ меняется для управления процессами пуска, торможения, ревер­ са, для защиты от перегрузок, от превышения допустимой скоро­ сти и недопустимых изменений наряжения, для осуществления различных блокировок и схем релейного усиления.

меняются в большинстве крановых электросхем для защиты, ав­ томатизации работы машин непрерывного транспорта, в лифтах и т. д. Они выполняют различные функции, которые подробно будут рассмотрены при разборе конкретных схем электроприво­ дов подъемно-транспортных машин.

Устройство электромагнитного реле во многом напоминает устройство упрощенного и облегченного контактора. И в устрой­ стве, и в принципе действия электромагнитных реле и контак­ торов есть очень много общего. Как и контактор, реле состоит из электромагнитной системы, включающей стальной сердечник, якорь и катушку, и контактной системы, которая может включать одну или несколько пар замыкающих и размыкающих контак­ тов. Принципиальная разница между контактором и электромаг­ нитным реле состоит в том, что первый предназначен в основном для включений и выключений силовых электрических цепей под нагрузкой, тогда как реле осуществляет переключение только лишь в цепях управления, где величины токов незначительны. Это позволяет значительно уменьшить габариты реле по сравне­ нию с контактором и отказаться от применения в них искусствен­ ного дугогашения.

Как показано на рис. 80, электромагнитное реле постоянного тока состоит из тяговой катушки 2 со стальным сердечником, магнитопровода 1, якоря 4 и контактной системы 5. При подклю­ чении катушки 2 к сети постоянного тока якорь 4 притягивается к сердечнику, вследствие чего происходит переключение контакт­ ной системы 5, т. е. замыкающие контакты реле закрываются, а размыкающие открываются. Если реле снабжено самовозвратом, то при отключении катушки 1 от сети якорь 4 под действием соб­ ственного веса или специальной пружины отпадает от сердечника и производит обратное переключение контактной системы. Регу­ лирование уставки реле можно производить винтом 3.

Рассмотренное электромагнитное реле в схемах управления