Апаратура дистанційного й автоматичного керування.

Із апаратів дистанційного і автоматичного керування найбільше поширені контактори, магнітні пускачі, автоматичні повітряні вимикачі.

Контактор – електромагнітний одноступінчастий апарат, призначений для вмикання і вимикання силових кіл постійного і змінного струму. Контактори КТП-6000 на напругу 660В випускають п’яти видів на струм відповідно 100; 160; 250; 400; 630 А, а контактори КТУ – на струм 63; 125; 1250 А при напрузі до 660 В.

У позначенні контактора після букв іде низка цифр, остання з яких показує величину контактора, передостання – число полюсів, третя від кінця – тип виконання (з дугогасінням, без дугогасіння).

Усі деталі контактора змонтовані на ізоляційній основі Т.

Контактором керує електромагніт, котушка якого розміщена на осерді . Коли по котушці проходить струм, вона втягує якір , який вільно розміщено на осі. Разом з якорем повертається важіль, що має на кінці рухомий контакт , з’єднаний із затискачем гнучким провідником. Рухомий контакт, переміщуючись, з’єднується з нерухомим контактом . Ступінь натиску контактів регулюється пружиною. При відмиканні котушки якір підпадає під дію власної ваги, відводячи рухомий контакт. Дуга, що виникає при цьому, гаситься в дугогасильній камері , причому гасіння дуги поліпшується дуттям, яке створюється магнітним полем дугогасної котушки.

Рух якоря може бути поступальним (прямохідна магнітна система) й обертальним (клапанна).

Магнітну систему контакторів постійного струму виконують із суцільних стальних деталей. Для роботи в колах постійного струму випускають контактори типу КПВ на струм 100…630 А при напрузі 600В; КТ – на струм 160…630 А при напрузі 220В.

Елементи контакторів змінного струму шихтують з листів електротехнічної сталі. Крім цього, контактори змінного струму мають короткозамкнений виток, призначений для усунення вібрації під час роботи контактора і запобігання присипання якоря. На змінному струмі напругою 360 В використовують контактори типу КТ і КТП на струм 80…630 А.

Час спрацювання контактора перебуває в інтервалі 0,05…0,2 с. термін їх служби – понад 10⁶ вмикань.

Магнітний пускач – це комплексний апарат, призначений для дистанційного керування електродвигунами. Вони виконуються з тепловими реле і без них, відкритими, захищеними і вибухонебезпечними, в яких основні елементи розміщені в оболонках.

Магнітні пускачі змінного струму використовуються для керування асинхронними двигунами трифазного струму потужністю до 75 кВт.

У наш час промисловість випускає магнітні пускачі серії ПМЕ і ПАЕ. За значенням номінального струму їх поділяють на шість типів – 1; 2; 3; 4; 5 і 6, за видом захисту від дії навколишнього середовища – на відкриті, захищені, пиловодозахищені, за можливістю реверсування – реверсивні та нереверсивні. Пускачі ПМЕ належать до трьох перших. Їх використовують для керування двигунами потужністю до 10кВт. Пускачі ПАЕ виконуються II, III, IV, V, VI величини для керування двигунами від 13 до 75 кВт з тепловим захистом, тепловим реле ТРН і ТРП та без них.

В умовних позначеннях пускачів, наприклад, серії ПМЕ після букв ставиться тризначне число:

а) перша цифра – величина пускача;

б) друга цифра – виконання пускача (цифра 1 – відкрите, 2 – захищене, 3 – пиловодозахищене);

в) третя цифра – наявність захисту, його функції (цифра 1 і 2 показує, що пускач нереверсивний, а 3 і 4 – реверсивний, цифри 1 і 3 показують, що пускач має теплове реле).

Наприклад, пускач ПМЕ-214 розшифровується як другої величини, відкритий, реверсивний, без теплового реле.

Замикають і розмикають коло обмотки електромагніта пускача кнопками керування.

Ці апарати досить стійкі проти механічного зношення і без струмового навантаження на контакти допускають 4…7 млн циклів спрацювання.

Магнітні пускачі вибирають з таких відношень: І_н.п =І_н.д (6 і І_н.п = І_н.д) 7. Першу формулу використовують в режимі нормальних, а другу – рідких комутацій. Тут І_н.п і І_н.д - номінальні струми відповідно пускача та двигуна.

Магнітні пускачі випускають клапанного і прямохідного типів. При подачі напруги на котушку якір повертається або переміщується разом з закріпленими на ньому (ізольовано) рухомими контактами, які, замикаючись з нерухомими, створюють електричне коло.

Автоматичний вимикач (автомат) використовують для ручного й дистанційного керування і захисту обладнання від коротких замикань і перенавантажень.

Він може мати як ручний, так і дистанційний привод, який діє за електромагнітним, пневматичним або гідравлічним принципом. Контактні системи, дугогасні пристрої, кінематика механізмів є спільними для всіх вимикачів.

Автоматичні вимикачі поділяють за способом гасіння дуги. Наприклад, у автоматичного повітряного вимикача (автомата) електрична дуга гаситься в повітрі. Тому він і називається повітряним на відміну від вимикачів, у яких дуга гаситься в маслі або іншому середовищі. Основна принципова відмінність автомата від контактора – наявність механізму вільного розщеплення, призначеного для розмикання контактів у аварійному режимі.

При цьому швидкість розмикання контактів має бути постійною і незалежно від роду струму, маси привода і дії оператора.

На діючих установках працюють автоматичні вимикачі серії А3-100 (до 600 А), які поступово замінюються новою серією А3-700.

Вимикачі серії А3-700 випускають різної модифікації на номінальні струми 40…630 А, вони мають напівпровідниковий і електромагнітний розчіплювачі максимального струму зі вставками струму 400…6300 А.

Автомат перебуває у вимкнутому стані, коли головні контакти розімкнені і струм комутації проходить через паралельне коло розривних контактів . Внаслідок такої конструкції дуга на головних контактах не утворюється і вони не підгоряють. Розривні (дугогасні) контакти розмикаються тоді, коли головні контакти розходяться на достатню відстань.

Дуга, що утворилася внаслідок комутації кола струму, гаситься в дугогасній камері. Для одержання надійного контакту розривні та головні контакти мають контактні пружини .

Для вмикання автомата необхідно натиснути ручку (ручний привод) або подати напругу на електромагніт (дистанційне вмикання), який важелями повертає основну несучу деталь у робоче положення. При цьому вимикаюча пружина розтягується і вся система стає на защіпку .

Автомат забезпечує захист електрообладнання від короткого замикання і мінімальної напруги.

При проходженні струму короткого замикання котушка максимального розчіплювача діє на котушку з рухомим осердям і вибиває защіпку. Під дією відмикаючої пружини автомат розриває комутуюче коло.

Мінімальний розчіплювач мав котушку , на яку подається напруга мережі, їх зусилля урівноважуються і шток соленоїда не діє на автомат. При замиканні напруги мережі сила, що розвивається руховим осердям, недостатня, і його шток під дією пружин вибиває защіпку . В автоматі передбачається можливість дистанційного відімкнення електрообладнання за допомогою кнопки.

Автомати можуть мати електромагнітний або тепловий розчіплював, а також комбінований розчіплював з тепловим і електромагнітним елементами.

Автомати використовують у мережах постійного і змінного струму напругою до 500 В. вони спрацьовують миттєво і вимикають усі три фази одночасно.

Автомати за призначенням поділяють на максимальні, мінімальні та нульові. Їх використовують для пуску і захисту асинхронних двигунів потужністю 0,6… 12 кВт.

Тиристорні контактори. Істотним недоліком елементів електромагнітної системи, що комутують силові кола, є низька надійність силових контактів. Відомо, що комутація великих струмів пов’язана з виникненням дуги між контактами, яка їх нагріває, оплавляє, і, як наслідок, вони виходять з ладу.

В установках з частими вмиканнями силових кіл ненадійна робота контактів комутуючих апаратів негативно впливає на працездатність і продуктивність усієї установки. Тиристорні контактори не мають згаданих недоліків.

Тиристорний контактор змінного струму використовується для комутації нагрівальних елементів у термічних установках. Розглянемо його принцип дії.

Для вмикання контактора і напруги на навантаження спрацьовує реле К, яке замикає свої контакти в колі керування тиристорів . Якщо в цей момент на затискачі додатний потенціал (додатна півхвиля синусоїди змінного струму), то на керуючий електрод тиристора через резистор і діод подається додатна напруга. Тиристор відкривається і через навантаження дає струм. При зміні полярності напруги мережі відкриється тиристор . Таким чином, навантаження вмикається до мережі змінного струму. При вимиканні реле розриває коло керуючих електродів, тиристори не вмикаються і навантаження відмикається від мережі.

Незважаючи на те, що тиристорний контактор у розглянутій схемі вмикається за допомогою реле, надійність його роботи вища, ніж електромагнітного контактора, оскільки контакти реле комутують коло керуючих електродів, по яких проходить невеликий струм.

Керування тиристорними контакторами може бути безконтактним за допомогою електронних схем.

Для вмикання і вимикання асинхронних двигунів розроблена серія тиристорних пускачів ПТ на струми 16 і 40 А і напругу 380 В, а для комутації захисту від перенавантажень, коротких замикань і обриву фаз – серія ПТК.

Тиристорний контактор постійного струму на відміну від тиристорного контактора змінного струму повинен мати вузол примусової комутації. Нагадаємо, що для закриття тиристора необхідно не тільки вимкнути керуючий сигнал, але і знизити струм тиристора до нуля.

Схема силової частини тиристорного контактора постійного струму:

Тиристор вимикає навантаження , а тиристор , конденсатор і резистори забезпечують примусове закриття тиристора .

Для вмикання навантаження необхідно натиснути кнопку , при цьому на керуючий електрод тиристора подається позитивний потенціал, він відкривається , а через навантаження тече струм . Одночасно конденсатор заряджається , готуючи коло примусової комутації до роботи.

Для вимкнення навантаження від мережі (зниження стуму 12 до нуля) необхідно натиснути кнопку . Тиристор відкривається і починається розряд конденсатора через резистор . Струм розряду I має зустрічний напрям до струму І₀. Як тільки результуючий струм через тиристор знизиться до нуля, навантаження відімкнеться від мережі.