Неавтоматичні апарати

Електричні апарати напругою до 1000 В. Плавкі запобіжники.

Неавтоматичні вимикачі, резистори, реостати, контролери і командо-апарати. Призначення апаратів. Їх конструкція, основні типи і параметри.

Під ручним управлінням мається на увазі включення або відключення апаратів обслуговуючим персоналом. Основними апаратами ручного управління є рубильники, пакетні вимикачі і перемикачі, контроллери і командоконтролери, кнопки.

Рубильники - прості апарати ручного управління, що випускаються одно-, двух- і триполюсними. Комутуючим елементом рубильників є рухливий ніж, що входить при включенні в губки контактних стійок. Основний принцип дії рубильників зберігається для рубильників складніших конструкцій, що використовуються в системах управління устаткуванням.

У ряді випадків один апарат може поєднувати декілька функцій, наприклад в деяких сучасних рубильниках як ножі використовують запобіжники. Такі рубильники одночасно виконують функції комутації і захисту. Блоковий рубильник-запобіжник БПВ містить три запобіжники 3, укріплених на загальній траверсі (мал. 51.1).

При його включенні запобіжники переміщаються разом з траверсой і їх ножами входять в губки 1 і 4 контактних стійок. Ці рубильники випускають в закритому виконанні, причому відкидна кришка має механічне блокування з рукояткою: відкрити кришку можна лише при відключеному положенні рукоятки, а включити рукоятку - лише при закритій кришці.

Плавкі запобіжники слугують найпростішими апаратами захисту електроустановок від перевантажень і коротких замикань. У кожному запобіжнику є плавка вставка, яка є ослабленою ділянкою електричного кола і вибирається так, щоб при збільшенні струму більше допустимого вона розплавлялася і тим самим розривала коло електроустановки, що захищається.

Плавкі запобіжники мають залежну струмочасову характеристику (мал. 51.2, а), тобто час розплавлення їх плавкої вставки залежить від струму, що проходить: чим більше струм, тим швидше розплавляється плавка вставка. З характеристики видно, що поки струм не перевищує І_мін плавка вставка не плавиться, і лише після перевищення цього значення вона буде розплавлятися тим швидше, чим більше струм.

Випускаються трубчасті запобіжники ПР-2 (мал. 51.2, б, в), ПН, ПП, НПН (крім НПН вони всі розбірні). Запобіжники ПН-2, ПП-17 і ПП-18 можуть постачатися з покажчиком спрацьовування і замикаючим контактом допоміжного кола, з покажчиком спрацьовування і розмикаючим контактом допоміжного кола, без покажчика спрацьовування і контактів допоміжного кола. Всі запобіжники, окрім ПР-2, заповнені кварцовим піском і встановлюються у вертикальному або горизонтальному положенні.

Запобіжники випускають на наступні номінальні напруги і струми: ПР-2 - до 500 В і від 10 до 1000 А (плавкі вставки - на струми від 6 до 1000 А); НПН-60 - до 500 В і 60 А (плавкі вставки - від 6 до 60 А); ПН-2 - до 380 В і від 100 до 600 А (плавкі вставки - від 30 до 600 А); ПП-17 - до 380 В і 1000 А (плавкі вставки - від 500 до 1000А); ПП - 18 - до 660 В і від 160 до 1000 А (плавкі вставки - від 50 до 1000 А).

Номінальний струм плавкої вставки має бути не менше розрахункового струму кола, що захищається. Для настройки від пускових струмів електродвигунів струм плавкої вставки І_вст повинен бути в 2,5 рази менше пускового струму І_п двигуна, якщо частота пусків невелика і їх тривалість не більше 2 с; при більшій частоті пусків або їх тривалості більше 2 с струм І_вст = І_п/(1,6÷2,0).

Для забезпечення селективності дії плавкі вставки вибирають, користуючись струмочасовими характеристиками запобіжників з врахуванням можливого їх розкиду за даними завода-виробника. Плавкі вставки запобіжників калібрують так, щоб при нижньому значенні випробувального струму вони не плавилися, а при верхньому плавилися протягом 1 год.

Пакетні вимикачі (мал. 51.3) і перемикачі застосовують для комутації в ланцюгах управління і сигналізації, в схемах пуску і реверсу двигунів невеликої потужності, перемикання обмоток асинхронних двигунів із зірки на трикутник. Пакетний вимикач складається з ряду шарів - пакетів 3, усередині яких знаходяться рухливий 5 і нерухомі 4 контакти. Рухливий контакт 5 закріплений на осі 2, що обертається за допомогою рукоятки 1 і що має ряд фіксованих положень, в яких замикаються нерухомі контакти одного з пакетів. Виводи 6 нерухомих контактів закріплено в корпусі вимикача. Недолік таких пакетних вимикачів - низька надійність ковзаючих контактів.

Пакетні вимикачі кулачкового типа, в яких електричний ланцюг замикається нерухомими контактами, позбавлені такого недоліку. Рухливими контактами є діелектричні кулачки, які залежно від їх конфігурації і положення осі вимикача замикають контакти.

Контролери, близькі за принципом дії і функціями до пакетних вимикачів, застосовують для перемикань в потужних електричних ланцюгах за певною програмою. З їх допомогою здійснюється комутація в ланцюгах деяких кранів і інших механізмів, де програма роботи задається контролерами.

Розрізняють контролери барабанні і кулачкові. Комутація ланцюгів в барабанному контролері (мал. 51.4) здійснюється при обертанні барабана 1 і замиканні рухливих 2 і нерухомих 3 контактів. Рухливі контакти виконані з міді або бронзи і відокремлені від барабана діелектричним матеріалом. Наявність ковзаючого контакту, як вже наголошувалося, різко знижує надійність апарату, тому частіше застосовують кулачкові контролери, що мають нековзні контакти, на які впливають фасонні кулачки. Пристрій однієї з секцій кулачкового контроллера показаний на мал. 51.5. При повороті кулачка 3, ролик 2 знаходиться або на кулачку, або потрапляє в його виріз. Коли ролик котиться по кулачку, контакти 1 і 6 розведені і знаходяться в розімкненому стані. При попаданні ролика у виріз контакти під впливом пружин 4 і 5 замикаються.

Командоконтролери, що є невеликими кулачковими контролерами, застосовують для перемикання в малопотужних ланцюгах управління.

Кнопки застосовують для замикання і розмикання електричних ланцюгів в схемах управління. (мал. 51.6). Виготовляють кнопки різноманітних конструкцій (з різним набором замикаючих і розмикаючих контактів): з самоповерненням у вихідне положення; з клямками, що фіксують положення після натиснення; що включаються спеціальним ключем і ін.

Апарат, що складається з неіндуктивного (омічного) опору і комутуючого пристрою, за допомогою якого можна регулювати цей опір, називають реостатом.

Залежно від призначення розрізняють реостати пускові (для пуску електродвигунів), пускорегулювальні (для пуску, і регулювання частоти обертання електродвигунів) і збудження (для регулювання напруги генераторів). Одним з основних елементів, що визначають конструктивне виконання реостата, є матеріал, з якого виконані його опори (резистори). Розрізняють реостати металеві, рідинні і вугільні.

У реостаті електрична енергія перетворюється на тепло, яке відводиться від резисторів шляхом їх охолодження. За способом охолодження резисторів реостати можуть бути з повітряним, масляним або водяним охолодженням.

В електроустановках промислових підприємств застосовують переважно реостати з металевими резисторами з повітряним або масляним охолоджуванням, що пояснюється простотою їх конструкції, можливістю застосування в різних умовах роботи, а також великою експлуатаційною надійністю. Переважна більшість пускових і пускорегулювальних металевих реостатів загальнопромислового призначення виконані із ступінчастим включенням резисторів.

Пристрій пускового металевого реостата постійного струму показаний на мал. 51.7, а, б. Резистори реостатів виготовляють з металів, що володіють великим питомим електричним опором, температурною стійкістю, механічною міцністю і корозійною стійкістю. До цих металів відносять фехраль і ніхром з питомими опорами 1,18 і 1,13 Ом·мм²/м і максимально допустимою температурою нагріву 850 і 1000 °С відповідно. Меншим питомим електричним опором (0,8 Ом·мм²/м) і нижчою допустимою температурою нагріву (400 °С) володіє чавун. Резистори з чавуну широко застосовують в реостатах різного призначення через простоту їх виготовлення (шляхом лиття) і порівняно низької вартості. Резистори пускових і пускорегулювальних реостатів найчастіше є набором рамкових елементів, обмотаних дротом (мал. 51.8, а, б) або стрічкою, рідше – литих чавунних (мал. 51.8, в). У ряді реостатів використовують каркасні елементи з намотаною на них дротяною спіраллю (мал. 51.8, г). Металеві резистори реостатів ушкоджуються дуже часто.