книги из ГПНТБ / Кузнецов Б.В. Электрооборудование и электроснабжение торфопредприятий учеб. пособие

Электромагниты, применяемые в крановых установках для от- •тормаживания, подразделяются на длинноходовые (соленоидного типа) и короткоходовые (с поворачивающимся якорем). И те, и другие бывают постоянного, трехфазного и однофазного перемен­ ного тока.

в пределах от 30 до 150 мм, у короткоходовых — 2—3 мм.

На рис. 6-10 приведен тормозной электромагнит трехфазного тока типа КМТ. Электромагнит относится к типу длинноходовых. Так как величина общего магнитного потока в трехфазной системе

*.Ш0

не меняется во времени, то тяговое усилие за период переменного тока также остается неизменным. Для смягчения ударов применя­ ется демпферное устройство, состоящее из цилиндра и поршня. Пространство над и под поршнем соединяется каналом, сечение которого может регулироваться винтом для изменения степени демпфирования.

Тормозные электромагниты, несмотря на демпфирующие устройства, дают при включении значительные удары, которые со

под поршнем 4 повышается, поршень поднимается и при помощи штанг поднимает ярмо 2. Крыльчатка насоса вращается до тех пор, пока электродвигатель не будет отключен, после чего поршень под действием веса начинает опускаться, а масло переходит в верх­ нюю часть цилиндра. Обычно электродвигатель насоса включается одновременно с приводным электродвигателем; таким образцом обе­ спечивается оттормаживание п|ш включении электродвигателя.

Фрикционные электромагнитные муфты получают широкое распространение в. автоматизированном, электроприводе. Вслед­ ствие простоты устройства и управления, а также быстрого дей­ ствия онишспользуются во многих механизмах вместомеханических и гидравлических муфт аналогичного действия. Фрикционные элек­ тромагнитные муфты применяются в схемах кинематики многих механизмов (металлорежущие станки, механизмы передвижения) для включения и отключения (на расстоянии) механических пере-

101

дач. Существует ряд конструктивных форм электромагнитных муфт: однодисковые и многодисковые муфты сухого скольжения или со смазкой. Многодисковые муфты со смазкой получили 'большое рас­ пространение. Эскиз одной из конструктивных форм многодисковой фрикционной муфты приведен на рис. 6-12. Полумуфта 1 с катуш­ кой 11 расположена на ведущем валу 10. Диски 4 этой полумуфты могут перемещаться вдоль направляющих 5, которые жестко свя­ заны с полумуфтой 1. Диски 9 ведомого вала 7 перемещаются вдоль направляющих 8 этого вала. Магнитный поток Ф, созданный током катушки 11, замыкается через диски 4 и 9 и нажимной диск 6. В результате диски притягиваются друг к другу и возни­ кающая между ними сила трения передает движение от ведомого к ведущему валу.

Катушка 11 включается в сеть постоянного тока. Один полюс источника (плюс) присоединяется к катушке с помощью контакт­ ного кольца 2 и щетки 3, а второй соединен с корпусом муфты.

На практике получили распространение также порошковые электромагнитные муфты, в которых момент от ведущего диска к ведомому передается с помощью ферромагнитного порошка, раст­ воренного в масле.

§ 6-7. Реле

Реле — приборы автоматики, которые замыкают или размы­ кают своими контактами управляемую цепь при определенных, заранее заданных значениях контролируемых величин.

Если контролируемая величина электрическая, прибор назы­ вается электрическим реле. Имеются реле, реагирующие на изме­ нение неэлектрических величин: тепловые, пневматические, гидрав­ лические, электронные и др. Наибольшее распространение в схемах автоматизированного электропривода получили электрические реле.

По роду контролируемой величины электрические реле делятся на реле тока, напряжения, частоты, мощности и т. д. При этом реле могут срабатывать при значениях, превышающих заданную вели­ чину или меньших ее. Первые реле называют маскимальными (на­ пример, реле максимального тока), а вторые —• минимальными (реле минимального напряжения). Некоторые реле реагируют на изменение знака контролируемой величины, их называют поляризо­ ванными.

По принципу действия электрические реле бывают электромаг­ нитные, индукционные, тепловые и др.

По назначению в схеме различают реле защиты, предназначен­ ные для защиты контролируемого ими участка цепи или объекта; реле управления, предназначенные для автоматического управле­ ния работой электропривода (пуск, торможение); реле контроля, контролирующие ход технологического процесса (например, изме­ нение скорости, температуры, тока) и вырабатывающие командные

102

импульсы для си?тем автоматики при отклонении контролируемой величины от заданного значения.

К реле защиты относятся: электротепловые, максимального тока и напряжения, минимального тока и напряжения и др. К ре­ ле управления относятся: промежуточные, замедления и др.

Электротепловые реле представляют собой аппараты, предна­ значенные для защиты электродвигателей и электрических цепей от перегрева токами перегрузки.

Основными элементами теплового реле (рис. 6-13) являются нагревательный элемент 1 и биметаллическая пластина 2. Нагре-

Рис. 6-13. Принципиальная схема устройства теплового реле:

а — реле до срабатывания; б — реле после срабатывания.

вательный элемент включается в защищаемую электрическую цепь последовательно с электроприемником, например последовательно в силовую цепь электродвигателя. Биметаллическая пластина со­ стоит из сваренных между собой двух металлических пластинок, имеющих различные коэффициенты линейного расширения при нагревании.

Биметаллическая пластина при нагревании изгибается в сто­ рону Металла с Малым коэффициентом линейного расширения. Так -как один конец пластинки закреплен жестко, а второй — свобод­ ный, то при нагревании свободный конец перемещается (на ри­ сунке •— вверх).

Реле настраивается так, чтобы при протекании по нагреватель­ ному элементу тока, превышающего номинальный ток электропри­ емника на 10—20%, свободный конец пластинки вышел из зацеп­ ления и освободил рычаг 3, что приведет к размыканию контактов цепи,управления 4. Размыкание контактов является сигналом о пе­ регрузке или командой на отключение перегруженной цепи.

Контакты теплового реле рассчитаны на протекание малых токов (около 2 А), поэтому они используются только для подачи команды на отключение аппарата с более мощными контактами. Обычно для отключения используют контактор, в цепь катушки которого включают блок-контакт теплового реле.

103

Для возврата элементов реле в исходное состояние (после остывания пластинки) служит шток 5, связанный с кнопкой воз­ врата.

Тепловые реле не защищают электрическую цепь от токов ко­ роткого замыкания, так как нагревательные элементы могут сго­ реть от замыкания раньше, чем сработает реле. Поэтому тепловые реле всегда применяются в сочетании с мгновенно действующими реле максимального тока или с предохранителями.

/2 J

Реле тепловые токовые широко используются в комплекте с магнитными пускателями. Они выпускаются серии ТРН (двухпо­ люсные) и серии ТРП (однополюсные).

Электромагнитные реле тока мгновенного действия (реле мак­ симального тока) имеют широкое применение в качестве реле за­ щиты. Реле (рис. 6-14) состоит из С-образного электромагнита 3 с двумя токовыми катушками 2\ 2-образного ферромагнитного'яко­ ря 1, закрепленного на оси; контактной системы 9 и устройства 7 для регулирования тока срабатывания. Вращение оси якоря за­ держивается пружиной 8. Токовые катушки могут включаться или непосредственно в силовую цепь или (при большой величине тока) через трансформатор тока. При превышении током, протекающим по катушкам, определенной величины (тока установки) якорь под действием электромагнитных сил поворачивается по часовой стрел­ ке, преодолевая момент сопротивления пружины 8, и замыкает не-

104

подвижные контакты реле 9, которые включаются в управляемую ими электрическую цепь с помощью пластинок 10.

Регулирование величины тока срабатывания реле осуществля­ ется двумя способами:

1) грубо — путем 'Переключения катушек обмотки с последо­ вательного соединения, которое соответствует меньшим токам сра­ батывания, на параллельное,, соответствующее вдвое большим то­ кам срабатывания (концы обмоток выведены раздельно на зажи­ мы 4);

втягивающая катушка; 8 — блок-контакты.

2) плавно — путем изменения начального натяжения пружины 8 с помощью рычага 7 по шкале уставок тока срабатывания (или тока трогания) 6. После исчезновения тока в обмотках реле пру­ жина 8 возвращает якорь и подвижные.контакты в начальное поло­ жение. На указанном принципе работы выпускаются реле тока типа РТ-40.

Реле времени (реле выдержки времени) широко используются в схемах защиты (для ограничения длительности протекания токов перегрузки), в цепях управления электроприводами (для пооче­ редного закорачивания пусковых ступеней при пуске электродви­ гателя), для ограничения времени работы станка вхолостую и т. п.

Принцип действия реле времени может быть различным. Они конструируются, как электромагнитные, маятниковые, пневматиче­ ские; двигательные и другие.

На рис. 6-15 показано устройство одного из типов электромаг­ нитных реле, обеспечивающего выдержки времени от 0,5 до 5 сек.

Регулирование выдержки времени осуществляется изменением степени сжатия удерживающей пружины (точная регулировка), из­ менением толщины немагнитной латунной прокладки в воздушном зазоре (грубая регулировка) или изменением начального магнит­

105

ного потока реле путем -уменьшения тока втягивающей катушки (в этом случае последовательно с катушкой включается регулиро­ вочное сопротивление).

Катушку электромагнитного реле можно включать только

вцепь постоянного тока, поэтому реле наиболее широко используют

всхемах постоянного тока. В схемах переменного тока катушку реле включают через выпрямители.

1 — катушка; 2 — магннтопровод; 3 — якорь; 4 — замыкающие контакты; 5 — контактный мостик.

При необходимости получения больших выдержек времени при­ меняются реле времени пневматические (выдержка времени от 0,4 сек до 3 мин) и двигательные, имеющие основном элементом синхронный электродвигатель и допускающие максимальные вы­ держки до нескольких часов.

Промежуточное реле выполняет роль промежуточного звена между двумя (или несколькими) другими реле или аппаратами. Основное назначение промежуточного реле — усиление командного импульса и распределение его по нескольким электрическим це­ пям. Поэтому эти реле выполняются с большим числом контактов.

106

В качестве промежуточных реле в современных схемах авто­ матизированного электропривода широко внедряются малогаба­ ритные реле, выполняемые конструктивно на базе реле телефонно­ го типа, например МКУ-48 (рис. 6-16).

Реле направления вращения (реле скорости) относятся к ап­ паратам, обеспечивающим контроль неэлектрических величин и

При вращении ротора поле постоянного магнита пересекает стерж­ ни клетки 4 и ндуктируег в них э. д. с., под действием которой в стержнях будет протекать ток.

Вследствие взаимодействия тока стержней и магнитного пото­ ка ротора цилиндр 3 будет поворачиваться в направлении враще­ ния поля. Конструктивно связанный с цилиндром рычаг (упор) 5 также поворачивается и в зависимости от направления вращения ротора воздействует на перекидные контактные пружины 6 и 9, вызывая переключение контактов 7 или 8.

Противодействие повороту рычага 5 со стороны пружинных контактов регулируется специальным винтом так, чтобы переклю­

107

Рассмотренное реле направления вращения работает на индук­ ционном принципе. В простейших случаях такие реле строятся на чисто механическом принципе — центробежные реле.

§ 6-8. Плавкие предохранители

Плавкий предохранитель является простейшим устройством, автоматически прерывающим ток в цепи при превышении им вели­ чины, предельно допустимой по условиям нагрева токоведущих цепей.

Плавкий предохранитель состоит из трех основных частей: кор­ пуса, контактного устройства и металлической плавкой вставки, помещаемой в патроне.,

Корпус предохранителя (патрон) состоит из толстостенной фибровой трубки с латунными колпачками на концах ее. Плавкая вставка предохранителя изготовляется из листового цинка.

При сгорании плавкой вставки внутри патрона образуется электрическая дуга, которая создает высокую температуру. Под действием этой температуры фибра разлагается и выделяет газ, который создает в патроне высокое давление, что способствует быстрому гашению дуги.

В практике используются и другие типы плавких предохра­ нителей, из которых наиболее распространенными являются предо­ хранители с кварцевым заполнением. Патрон такого защитного аппарата наполнен кварцевым песком, что создает хорошие условия для гашения дуги при перегорании плавкой вставки. Предохра­ нители с наполнитёлем имеют высокую отключающую способность и выпускаются сериями НПН-2, ПН-2 и ПРС с плавкими элемен­ тами на номинальный ток соответственно 6—60 А, 30—1000 А и 1—100 А. Предохранитель НПН-2 в отличие от ПН-2 имеет не­ разборный патрон.

Основными характеристиками плавких предохранителей явля­ ются номинальный ток вставки, номинальный ток патрона и номи­ нальное напряжение предохранителя.

Ток, который может протекать по плавкой вставке неограни­ ченно длительное время, называется ее номинальным током. При протеканци по плавкой вставке тока, больше номинального, она перегорит и разорвет цепь тока. Время ее перегорания зависит от кратности протекающего по ней тока по отношению к номи­ нальному. На рис. 6-18 приведена примерная зависимость времени перегорания вставки от кратности тока. Из рисунка следует, что если ток, проходящий через вставку, равен номинальному току /„, вставка практически никогда не перегорит. При двукратном пре­ вышении тока вставка Перегорит за 5 мин.

В предохранителе одной и той же величины могут применяться плавкие вставки на различные номинальные токи.

Номинальным током патрона называется наибольший длитель­

108

Например, предохранитель типа ПР-2, имеющий номинальный ток патрона 15 А, можно заряжать плавкими вставками на токи 6, 10 и 15 Л.

Предельное напряжение сети, в которой может применяться данный предохранитель, называется номинальным напряжением предохранителя.

Так как плавкая вставка перегорает при токах, примерно в 1,3—1,5 раза превышающих ее номинальный ток, предохранители не являются средством за­ щиты от перегрузок и защи­ щают цепь только от токов короткого замыкания.

Защита с помощью плав­ ких предохранителей очень несовершенна. Так, напри­ мер, при перегорании плав­ кой вставки на одной фазе работающего электродвига­ теля он продолжает рабо­ тать со значительной пере­ грузкой в однофазном режи­ ме, в результате чего изоля­

ция обмоток электродвигателя разрушается и электродвигатель выходит из строя.

Поэтому в схемах управления электродвигателями предохра­ нители вытесняются более совершенными аппаратами, в первую очередь воздушными автоматиче.скими выключателями.

§ 6-9. Автоматические выключатели

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) совме­ щают функции рубильника и защитного аппарата. Они предназна­ чены для автоматического размыкания электрической цепи при возникновении в ней перегрузок, коротких замыканий, а также в случае исчезновения или снижения напряжения. Автоматы до­ пускают нечастое включение и отключение вручную'силовых цепей электродвигателей.

В сетях трехфазного тока применяются трехполюсные автома­ ты, а в сетях постоянного и однофазного тока — двух- и однопо­ люсные.

Автоматы снабжаются одним или несколькими расцепителями, отключающими их главные контакты. По принципу действия рас­ цепители могут быть электромагнитными, тепловыми и комбини­ рованными.

В автомате с электромагнитным расцепителем максимального тока (рис. 6-19, а) по достижении током установленного предель­ ного значения или при коротком замыкании катушка 3 втягивает стальной сердечник и освобождает защелку 2, которая под дей­ ствием пружины 1 разрывает контакты 4.