Контроллеры, контакторы и магнитные пускатели: их устройство, принцип действия, назначение, область применения



Контроллер - это электрический аппарат, с помощью которого изменяют схемы включения в силовой цепи и цепи возбуждения электрических машин.
Конструктивно он представляет собой переключающее многоступенчатое устройство. Привод контроллеров ручной, ножной или электродвигательный. Переключающее контактное устройство состоит из ряда неподвижных контактов, с которыми замыкаются или размыкаются подвижные контакты при повороте вала.
В зависимости от конструкции контактного устройства контроллеры подразделяются на барабанные и кулачковые контроллеры.

Барабанный контроллер состоит из изоляционного валика барабана, который вращается при помощи рукоятки (штурвала). На поверхности валика размещены в определенном порядке контактные медные полосы, а на изоляционной планке- неподвижные контакты. При повороте рукоятки на определенный угол медные полосы соединяются со своими неподвижными контактами.

Барабанные контроллеры применяются для управления двигателями постоянного тока мощностью до 45 кВт и переменного тока - до 75 кВт.

Кулачковые контроллеры применяются для управления двигателями больших мощностей. На плате из изоляционного материала укреплен неподвижный контакт. Подвижный контакт закреплен шарнирно на рычаге, который на противоположном конце имеет ролик, перекатывающийся по профильной (кулачковой) шайбе, помещенной на вертикальном валу. При повороте вала рычаг поворачивается, преодолевая сопротивление пружин и, замыкает контакты.

Контактор

Контакторы - это двухпозиционные аппараты с самовозвратом дистанционного управления, которые предназначены для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. В контакторах предусмотрены защиты, присущие автоматам.

Рис. 6.15

Контакторы (рис.6.15) имеют главные (силовые) контакты (4, 10) и вспомогательные или блок - контакты (6 - размыкающие, 7 - замыкающие), предназначенные для организации цепей управления и блокировки. Главные контакты, как правило, снабжаются специальными дугогасительными камерами (8).

При подаче питания на электромагнитную катушку (1), расположенную на ферромагнитном сердечнике (11), подвижный якорь (3) притягивается к сердечнику и при этом замыкаются силовые контакты. Одновременно с ними срабатывают блок - контакты.

При исчезновении напряжения или его уменьшении до 50% от номинального под действием пружин якорь вернется в исходное состояние. Для уменьшения вибрации магнитная система снабжена короткозамкнутым витком (2).

Электромагнитные контакторы получили широкое распространение, они яв­ляются основными коммутирующими аппаратами схем автоматизированного электропривода.Магнитные пускатели переменного тока предназначены в основном для дистанционного управления асинхронными электродвигателями. Осуществляют также нулевую защиту, т. е. при исчезновении напряжения или его снижении на 40-60% от номинального магнитная система отпадает и силовые контакты размыкаются. В комплекте с тепловым реле пускатели выполняют также защиту электродвигателей от перегрузок и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз.Наиболее распространенные серии пускателей с контактной системой и электромагнитным приводом: ПМЕ, ПМА, ПА*, ПВН, ПМЛ, ПВ, ПАЕ*, ПМ12.Пускатели выпускаются в открытом, защищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнениях, с тепловыми реле и без них, бывают реверсивными и нереверсивными.

Устройство и принцип действия электромагнитного реле, геркона, теплового реле, реле времени, фотореле.

Реле — это элемент автоматического устройства, который при воздействии на его вход внешних физических явлений скачкообразно принимает значение выходной величины.Электромагнитное реле представляет собой прибор, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком и предназначено для применения в цепях управления, сигнализации.

Существует много разновидностей реле, как по принципу действия, так и по назначению. Реле бывают: механические, гидравлические, пневматические, тепловые, акустические, оптические, электрические и др.

По назначению они подразделяются на реле автоматики, реле защиты, исполнительные реле, реле промежуточные, реле связи.

Устройство. Рассмотрим в качестве примера электромагнитное реле с поворотным якорем (рис. 1). В этом реле различают две части: воспринимающую электрический сигнал и исполнительную.

 Воспринимающая часть состоит из электромагнита , представляющего собой катушку, надетую на стальной сердечник, якоря и пружины .

 Исполнительная часть состоит из неподвижных контактов , подвижной контактной пластины , посредством которой воспринимающая часть реле воздействует на исполнительную, и контактов 

Следует обратить внимание на то, что воспринимающая и исполнительная части реле не имеют между собой электрической связи и включаются в разные электрические цепи.

Реле приводится в действие слабым (малоточным) сигналом, и само может приводить в действие более мощную исполнительную аппаратуру (контактор, масляный выключатель, пускатель и т.д.).

Принцип действия. Когда ток в катушке электромагнита отсутствует, якорь под действием пружины удерживается в верхнем положении, при этом контакты реле разорваны.

При появлении тока в катушке электромагнита якорь притягивается к сердечнику и подвижный контакт замыкается с неподвижным. Происходит замыкание исполнительной цепи, т. е. включение того или иного подсоединенного исполнительного устройства.

В зависимости от исполнения реле комплектуются розетками под пайку, под DIN-рейку, розетками под винт.

Простейшее герконовое реле с замыкающими контактами состоит из двух контактных сердечников с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в стеклянном герметичном баллоне, заполненном либо инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием азота с водородом. Давление внутри баллона герконового реле 0.4¸0.6*10^5 Па.   Инертная среда предотвращает окисление контактных сердечников. Стеклянный баллон герконового реле устанавливается внутри обмотки управления, питаемой постоянным током. При подаче тока в обмотку герконового реле возникает магнитное поле, которое проходит по контактным сердечникам через рабочий зазор зазор между ними и замыкается по воздуху вокруг катушки управления. Создаваемый при этом магнитный поток при прохождении через рабочий зазор образует тяговую электромагнитную силу, которая, преодолевая упругость контактных сердечников, соединяет их между собой. Для создания минимального переходного сопротивления контактов, поверхности касания герконов покрывают золотом, радием, паладием или серебром. При отключении тока в обмотке электромагнита герконового реле сила исчезает, и под действием сил упругости контакты размыкаются.  В герконовых реле отсутствуют детали, подвергающиеся трению, а контакты сердечника многофункциональны, так как при этом выполняют одновременно функцию магнитопровода, пружины и токопровода. Для уменьшения размеров намагничивающей катушки увеличивают допустимую плотность тока, используя для намотки теплостойкий эмалированный провод. Все детали изготавливаются штамповкой, а соединяются сваркой или пайкой. Для уменьшения зоны включенного состояния в герконах применяются магнитные экраны. Пружины герконов не имеют предварительных натягов, поэтому включение их контактов происходит без периода трогания. Если в герконах наряду с электромагнитом используется постоянный магнит, то герконы из нейтральных переходят в поляризованные.  В отличии от электромагнитных реле обычного типа, у которых контактное нажатие зависит от параметров контактных пружин, контактное нажатие герконовых реле зависит от МДС обмотки и увеличивается с ее ростом.      Из-за технологической погрешности коэффициента возврата герконовые реле имеют большой разброс от 0,3 до 0,9. С целью увеличения коммутационного тока и номинальной мощности герконовые реле имеют дополнительные дугогасительные контакты. Такие реле называются герметичные силовые контакты или герсиконы. Промышленностью выпускаются герсиконы от 6,3 до 180 А. Частота включений в час достигает 1200. С помощью герсиконов осуществляется пуск асинхронных двигателей мощностью до 3 кВт. Особый класс герконов – реле на ферритах, которые обладают свойством памяти. В таких реле для переключения в катушку необходимо подать импульс тока обратной полярности с целью размагничивания ферритного сердечника. Они называются герметизированные запоминающие контакты или гезаконы.

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле: ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из 2-х пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь.

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки. Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Принцип работы фотореле для уличного освещения основывается на действии фотодатчика, контролирующего уровень света. Такой датчик бывает выносным, то есть расположенным вне корпуса, и встроенным, монтированным в электрический щиток. Для выносных фотореле существуют обязательные условия эксплуатации, которые предусматривают наличие прочного герметичного корпуса, имеющего повышенные показатели уровня защищённости от неблагоприятных факторов окружающей среды. Фотореле оснащается, в обязательном порядке, потенциометром, предназначенным для безошибочного определения порога функции выключения и включения. Также каждое подобное устройство имеет встроенную защиту от ложных срабатываний, вызванных помехами различного уровня. Качественное сертифицированное оборудование срабатывает только в строго определённые моменты, заранее заданные мастером при установке.


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 590;