§ 34. Коммутационные аппараты с ручным приводом

(ручного управления).

В судовом электрооборудовании широкое применение нашли коммутационные аппараты ручного управления: рубильники и переключатели рубящего типа, пакетные выключатели и переключатели, универсальные переключатели, контроллеры, реостаты, кнопочные выключатели.

Рубильник (рис. 2.50) - электрический аппарат ручного действия, предназначенный для замыкания и размыкания электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В. Состоит из следующих основных элементов: 1 -изоляционная плита; 2- контактная стойка; 3- контактная губка; 4 - главный контактный нож; 5 - разрывной (моментный) нож; 6 - рукоятка.

Рис. 2.50. Двухполюсный рубильник

Моментные (разрывные) ножи обеспечивают мгновенный разрыв цепи, предохраняя главные контакты от разрушительного действия дуги.

Переключатель рубящего типа имеет два комплекта контактных стоек и два рабочих положения. Используется для переключения питания с одного источника на другой или для изменения направления тока в электрической цепи.

В судовых условиях выключатели-рубильники и переключатели применяются в цепях постоянного тока напряжением до 220 В и переменного тока напряжением до 380 В.

Пакетные выключатели и переключатели (рис. 2.51)представляют собой компактные малогабаритные коммутационные аппараты, состоящие из комплекта изоляционных пластмассовых дисков (пакетов), установленных на одном валу. При повороте рукоятки 7 пакетного выключателя (переключателя) поворачивается изолированный валик 1 с подвижными контактами 3, которые, соприкасаясь с неподвижными контактами 2 изоляционных дисков 4, замыкают цепь. При дальнейшем повороте рукоятки на некоторый угол контакты размыкаются. Пакетный выключатель (переключатель) снабжен переключающим пружинным механизмом 5, обеспечивающим мгновенное размыкание электрической цепи и четкую фиксацию положения подвижных контактов. Между пакетами расположены фибровые пластины 6, которые под воздействием электрической дуги выделяют газ, способствуя быстрому гашению дуги.

Устройство пакетного переключателя конструктивно аналогично пакетному выключателю, отличается только количеством и местом расположения подвижных и неподвижных контактов. Замыкание и размыкание контактов происходит согласно схемам (рис. 2.52).

Рис.2.51 Пакетный выключатель типа ПК

Пакетные выключатели и переключатели можно классифицировать:

1) по току-10, 25, 60, 100, 250, 400 А;

2) по количеству полюсов - одно- , двух- и трехполюсные;

3) по исполнению - открытого, защищенного;

4)по схеме включателя.

На судах применяются наиболее часто выключатели и переключатели се­рий ПКП, ПВ и ПП.

Например: ПВМ2-25 Буквы ПВ означают - пакетный выключатель; М -морского исполнения, цифра за буквами (2) - число полюсов; цифра после дефиса в числителе (25) - значение номинального тока; 11ПЗ-25/Н2 – трехполюсный пакетный переключатель на ток 25 А, на два направления (Н2).

Универсальные переключатели и ключи.

Рис. 2.53. Конструктивное устройство универсального переключателя

Универсальные переключатели серии УП применяются в качестве вольтметровых и амперметровых переключателей, для переключений в цепях управления и автоматики, для управления серводвигателями и т.д. УП используются в цепях постоянного тока напряжением до 400 В и переменного тока до 500 В, допускают ток нагрузки в продолжительном режиме до 20 А.

На рис.2.53. показано устройство универсального переключателя, который со­стоит из отдельных контактных секций, изолированных друг от друга пласт­массовыми перегородками 1, рукоятки 6 револьверной или овальной формы. Кулачковые шайбы 2 обеспечивают замыкание и размыкание контактов. Они выполнены из изоляционного материала и установлены на общей четырехгран­ной оси 5. Неподвижные контакты 3 крепятся на общей планке из изоляционно­го материала, а подвижные 4 - на специальных рычагах.

Универсальные пакетные ключи (серий УПК, КФ) предназначены для ра­боты в цепях управления судовой электростанцией. Они позволяют осуществ­лять дистанционное управление различными устройствами, переключения в цепях измерительных приборов, в цепях синхронизации и т.д. Ток нагрузки не более 0,1 А.

Контроллер - коммутационный аппарат, с помощью которого выполня­ются все переключения в цепи электродвигателя, необходимые для его пуска, торможения, реверсирования и регулирования частоты вращения, остановки. Применяются в схемах ручного управления судовыми электроприводами гру­зоподъемных и якорно-швартовых механизмов. По конструктивному исполне­нию бывают барабанные и кулачковые. В настоящее время на судах почти ис­ключительно применяются кулачковые контролеры, т.к. барабанные громоздки.

Контактная система барабанного контроллера состоит из медных пластин (сегментов) разной длины, укрепленных на цилиндрической поверхности бара­бана.

Контактная система кулачкового контроллера состоит из подвижных и не­подвижных контактов, замыкание и размыкание которых в заданной последо­вательности осуществляется посредством кулачковых шайб, расположенных на поворотном валу контроллера. Момент замыкания и размыкания контактов за­висит от профиля кулачковой шайбы. Контакты замыкаются пружиной, а раз­мыкаются кулачком. Кулачковые контроллеры могут выполняться с числом ку­лачков до 32.

Рис.2.54. Кулачковый контроллер типа КВ

а - кинематическая схема, б - общий вид.

Основным отличием контроллеров переменного тока от контроллеров по­стоянного тока является то, что для защиты электродвигателя от перегрузки на переменном токе используются тепловые реле типа ТРТ, на постоянном - реле максимального тока.

На рис.2.54. показана кинематическая схема и общий вид кулачкового кон­троллера. Поворотом квадратного валика 1 приводится во вращение кулачковая шайба 2, с помощью которой происходит коммутация контактов. Когда ролик 3 контактной системы попадает на лыску шайбы, контакты 4 замкнутся, а при попа­дании его на выступ шайбы разомкнутся.

Реостаты - применяются для управления работой электрических машин и аппаратов.

В зависимости от материала из которого выполнены резисторы, реостаты могут быть:

• металлическими;

• жидкостными;

• угольными.

По назначению реостаты разделяются на:

■ пусковые - для пуска электродвигателей постоянного тока и

асинхронных электродвигателей с фазным ротором;

■ регулирующие - для регулирования частоты вращения

электродвигателей путем ограничения тока в электрической цепи;

■ пускорегулирующие - для пуска электродвигателей постоянного тока и

регулирования частоты их вращения;

■ возбуждения - для регулирования возбуждения электрических машин

постоянного тока, а также синхронных генераторов.

В состав реостата входят резисторы и коммутационное устройство. Кроме резисторов и контактов, пусковые и пускорегулирующие реостаты могут иметь защитную аппаратуру, обеспечивающую максимальную и нулевую защиту.

На рис. 2.55. представлен пусковой реостат и схема его соединений.

Рис.2.55. Пусковой реостат:

а - общий вид; б - схема соединений

На контактной панели 1 (рис.2.55,а) смонтированы неподвижные контакты 7 пусковых резисторов. Рычаг 2 имеет подвижный контакт, который при повороте рычага поочередно соединяется с неподвижными контактами. Контактор 6 служит для первоначального включения пускового реостата в сеть и обеспечения минимальной защиты при снижении напряжения. Реле максимального тока 3 осуществляет защиту электродвигателя от чрезмерного увеличения тока. Резистор 4 является экономическим. Реостат включается в сеть через выводы 5. Для пуска двигателя подвижный контакт (щетку) с помощью рычага 2 реостата перемещают в направлении «Ход». Пуск двигателя начнется в момент касания четвертого контакта переключающего устройства (рис.2.55, б). При этом катушка контактора К получает полное напряжение сети и электродвигатель включается через все пусковые резисторы.

Элементы и ящики резисторов.

Резисторы как элементы электрической цепи применяются для регулирования или ограничения тока и напряжения. Кроме того они используются для пуска, регулирования частоты вращения и торможения двигателей, а также для ограничения перенапряжений на обмотках возбуждения машин, катушках электромагнитных аппаратов при их отключении от электрической цепи.

В зависимости от назначения их можно подразделить на:

- пусковые;

- регулировочные;

- тормозные;

- добавочные;

- экономические;

- нагрузочные;

- разрядные;

- нагревательные и др.

Обозначение в схемах:

Рис. 2.56 Резисторы (регулируемый и нерегулируемый)

Резисторы в виде конструктивных элементов изготавливаются из соответствующего материала (нихрома, фехраля, никелина) и могут выполняться бескаркасными и на теплостойком (жестком) каркасе (фарфор, стеатит, шамот) или металл, изолированный в местах соприкосновения проволки или ленты тепло­стойким изоляционным материалом (фарфор, миканит, асбест).

Несколько элементов резисторов, соединенных между собой по определенной электрической схеме и размещенных в общем кожухе называются ящи­ком резисторов.