Что относится к аппаратуре автоматического управления
Коммутационная аппаратура и аппаратура управления: что это такое, примеры, назначение
Коммутационная аппаратура и аппаратура управления (switchgear and controlgear) — это общий термин, охватывающий коммутационные устройства и их комбинацию с присоединенным оборудованием управления, измерения, защиты и регулирования, а также совокупности таких устройств и оборудования с взаимными соединениями, аксессуарами, оболочками и опорными конструкциями. (определение на основе ГОСТ IEC 60050-441-2015 [1]).
На мой взгляд, более понятное для читателя определение данного термина, которое не противоречит предыдущему, дал Харечко Ю.В. в своей книге [2]. Данное определение основано на ГОСТ Р МЭК 60050-826-2009.
« Коммутационная аппаратура и аппаратура управления — это электрическое оборудование, предназначенное для присоединения к электрическим цепям с целью выполнения следующих функций: защиты, управления, разъединения и коммутации. »
Примеры.
« Примеры коммутационной аппаратуры и аппаратуры управления, которую эксплуатируют квалифицированные и обычные лица, привел Харечко Ю.В. в своем словаре [2]:
К коммутационной аппаратуре и аппаратуре управления относят разнообразные коммутационные устройства, защитные устройства, устройства управления и др. Такими устройствами являются [2]:
Поскольку перечисленная аппаратура не предназначена для эксплуатации обычными лицами, ее устанавливают в тех помещениях здания, куда имеют доступ только обученные и квалифицированные лица.
Обычные лица могут эксплуатировать коммутационную аппаратуру и аппаратуру управления так называемого бытового и аналогичного назначения. К такой аппаратуре относят [2]:
Назначение.
О назначении коммутационной аппаратуры и аппаратуры управления наиболее емко написал Харечко Ю.В. в своей книге [2]:
« Коммутационную аппаратуру и аппаратуру управления применяют во всех электроустановках зданий без исключений. Посредством этой аппаратуры осуществляют коммутацию электрических цепей, обеспечивают защиту от поражения электрическим током, выполняют защиту проводников от коротких замыканий и перегрузок, управляют функционированием электрооборудования, а также производят другие операции в электроустановках зданий. »
Аппаратура автоматического управления
Контактор.Это электромагнитный аппарат с дистанционным управлением, предназначенный для частых включений и отключений силовой электрической цепи при нормальном режиме работы, а также для редких отключений при токах перегрузки в электроустановках напряжением до 1000 В.
Магнитные пускатели. Выключатели, работающие под действием электромагнита. Они предназначены для дистанционного управления трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором напряжением до 660 В и для их защиты от перегрузок, если есть тепловое реле, и автоматического отключения двигателя при снижении напряжения на 50-60% номинального. Управление пускателями осуществляется обычно кнопками.
Электромагнитные реле. Это аппараты, в которых при изменении управляющего (входного) сигнала происходит скачкообразное изменение управляемого (выходного) сигнала.
Реле времени.Это аппараты для создания выдержки времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов может возникнуть необходимость производить операции в определенной временной последовательности. Аппараты управления и защиты.
Автоматические воздушные выключатели (автоматы). Автоматы — это коммутационные двухпозиционные аппараты, предназначенные для замыкания (вручную) и автоматического или дистанционного размыкания электрических цепей, находящихся под нагрузкой. Эти аппараты осуществляют защиту электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий, а также позволяют производить нечастую коммутацию в сетях переменного и постоянного тока.
Тепловое реле.Протекание тока большей силы, чем номинальный, приводит к повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Для защиты от перегрузок наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.
Плавкие предохранители.Предохранители — это простейшие аппараты, защищающие установки от перегрузок и токов короткого замыкания. Основным элементом предохранителя являются плавкая вставка, включаемая в рассечку силовой цепи, и дугогасительное устройство.
Аппараты управления и защиты
К аппаратам автоматического дистанционного управления относятся электромагнитные пускатели, контакторы и реле различного рода, коммутация которых осуществляется при подачи на их катушки электрического сигнала (напряжения или тока) и снятия этого сигнала. Они являются двухпозиционными коммутационными аппаратами с самовозвратом, включение и отключение которых осуществляется электрическим сигналом.
12.1. Аппараты автоматического управления. Назначение, устройство, выбор
Электромагнитные пускатели. Предназначены для дистанционного управления электроустановками (для электродвигателей пуск, остановка, торможение, реверсирование), а также при наличии теплового реле для защиты от небольших, но длительных перегрузок. Осуществляет пускатель так же защиту электроустановки от снижения напряжения или его исчезновения и от самозапуска двигателя после восстановления напряжения, так называемая нулевая защита. В соответствии с перечисленными функциями в состав пускателя могут входить контактор, кнопки управления, тепловые реле защиты, сигнальные лампы, размещаемые в одном корпусе.
Электромагнитные пускатели различаются между собой по: назначению (нереверсивные, реверсивные); степени защиты от воздействия окружающей среды; наличию тепловых реле (без тепловых реле, с тепловыми реле); виду блокировки в реверсивных пускателях (механической, электрической, механической и электрической одновременно); наличию встроенных в оболочку пускателя кнопок управления (без кнопок, с кнопками); величине, габариту или передаваемой мощности; напряжению главной цепи и цепи управления.
Главные силовые (линейные) контакты пускателя включают в Рассечку проводов, питающих электроустановку (электродвигатель). В провода двух или трёх фаз включаются также нагревательные элементы тепловых реле. Катушку электромагнита подключают к сети через размыкающие контакты тепловых реле и кнопки управления (рис.12.1).
Рис.12.1. Схема управления электродвигателем при помощи электромагнитного пускателя
Рис. 12.2. Устройство магнитных пускателей с прямоходовой Ш-образной (а) и поворотно-рычажной П–образной (б) магнитными схемами: 1 – основание; 2 –пружина; 3 –неподвижный контакт; 4 – подвижный контакт; 5 – траверса, 6 – катушка;7 – сердечник; 8 – якорь; 9 – короткозамкнутый виток; 10 – мостик блок-контактов
Магнитная система пускателей собрана из отдельных листов электротехнической стали. Катушка пускателя питается переменным током, поэтому в магнитопроводе возникает пульсирующий магнитный поток. Для устранения вибрации, износа якоря и подгорания главных контактов торец сердечника в области прилегания к нему якоря разрывают и часть его охватывают демпферным короткозамкнутым витком из меди или латуни. В короткозамкнутом витке переменный магнитный поток индуцирует ЭДС, и протекающий по нему ток создает свой магнитный поток, сдвинутый по фазе по отношению к основному. Таким образом, в воздушном зазоре возникают два магнитных потока, сдвинутых между собой по фазе. Их сумма в любой момент не равна нулю, следовательно, сила притяжения электромагнита не уменьшается до нуля.
Электромагнитный пускатель в основном выбирают по величине или габариту, исполнению, наличию реверса и теплового реле, напряжению и другим признакам согласно буквенной и цифровой расшифровке типа пускателя. Структура условного обозначения пускателей наиболее распространенных серий приводится ниже.
1 – Обозначение серии.
8 – Обозначение исполнения пускателей по износостойкости: А, Б, В.
9 – Обозначение ТУ, по которым выпускается пускатель: ТУ 16-89 и ГФР. 644236.033 ТУ.
 |
Применяемые типы тепловых реле для пускателей: РТТS-10, РТТ-121, РТТ-131, РТТ-231, РТТ310, РТ362.
1 – Обозначение серии.
2 – Обозначение габарита (величины) по передаваемой мощности: 0-1кВт, 1-4кВт, 2-10кВт.
3 – Обозначение исполнения по защищенности от воздействия окружающей среды: 1- открытое, 2-защищенное, 3-пылебрызгозащи-щенное, 4-пылевлагонепроницаемое.
4 – Обозначение исполнения пускателей по назначению, наличию реверса и теплового реле: 1-нереверсивный без реле, 2-нереверсивный с реле, 3-реверсивный без реле, 4-реверсивный с реле.
Номинальное напряжение втягивающей катушки 24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440, 500, 660В частоты 50 Гц.
Пускатели изготавливаются по климатическому исполнению и категории размещения: УХЛ4, У3, Т3, О4, а исполнению по износостойкости: А,Б,В.
Применяемые типы тепловых реле для пускателей: РТТ5-10, РТТ-141.
Механическая износоустойчивость позволяет осуществлять от 250 тысяч до 10 млн. циклов, время срабатывания контакторов лежит впределах от десятых до сотых долей секунды.
Контакторы имеют конструкцию электромагнита с якорем клапанного (откидного) типа (рис.12.3), и прямоходовым якорем, подобную конструкцию электромагнита пускателя (рис.12.2).
Рис. 12.3. Устройство контактора постоянного тока:1 – неподвижный главный контакт; 2 – искрогасительная решетка; 3 – изоляционные перегородки; 4 – дугогасительная камера; 5 – подвижный главный контакт; 6, 9 – пружина; 7 – гибкий проводник; 8 – якорь; 10 – замыкающиеся блок-контакты; 11 – размыкающиеся блок-контакты; 12 – катушка электромагнита; 13 – контакты подачи напряжения на катушку; 14 – неподвижный сердечник.
Неподвижная часть имеет втягивающую катушку 12, неподвижный контакт 1, сердечник 14. Подвижная часть состоит из подвижного контакта 5, якоря 8 и мостика блок-контактов 10, 11. Контакторы переменного тока по принципу своего действия и основным элементом конструкции не отличаются от контакторов постоянного тока. Разница заключается в том, что контактор переменного тока имеет шихтованную, набранную из отдельных изолированных пластин стали, магнитную систему и на торце сердечника короткозамкнутый виток, аналогичный как для пускателей.
Выпускаются контакторы постоянного тока следующих типов: КПВ 600, КПВ 620, КП, КПД, КПМ, КН, КМИ: переменного тока КТ 600, СNM, КТ 7000, КТП 600, КТП 64, КТП 65, КТВ, КТД, КТИ, КТУ.
Буквенные обозначения типов контакторов постоянного и переменного токов расшифровываются следующим образом: К – контактор, П – постоянного тока, Т – переменного тока, В – вертикальной установки, Д – промышленного назначения, М – морского исполнения или модификация, Н – повышенной надежности, У – угольной промышленности. Когда в обозначении после буквы Т стоит буква П, то это означает, что контактор переменного тока имеет питание цепей управления на постоянном токе. Цифровое обозначение контакторов не систематизировано (каждая серия имеет свое обозначение типа) и поэтому всегда следует обращаться к паспорту контактора на предмет его технических данных. При выборе контакторов необходимо исходить из условий их использования и характеристик электропривода. Следующие основные требования: обеспечение необходимой коммутационной способности, нагрева и коммутационной износостойкости.
Электромагнитное реле. Реле – коммутационное устройство, предназначенное производить скачкообразные изменения в управляемых цепях при заданном значении электрических воздействующих величин. Электромагнитное реле представляет собой аппарат для коммутации слаботочных цепей управления электропривода в соответствии с электрическим сигналом, подаваемым на его катушку. Область применения реле очень широкая. Они используются в качестве датчиков тока и напряжения, промежуточных элементов для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов усилителя электрических сигналов, датчиков времени, выходных элементов различных датчиков координат электропривода и технологических параметров рабочих машин и механизмов.
Электромагнитное реле работает следующим образом (рис.12.4). На сердечнике 2 магнитной системы находится катушка 1, на которую подается входной электрический сигнал.
Рис. 12.4. Электромагнитное реле
Когда ток (напряжение) превысит некоторое значение, называемое током (напряжением) срабатывания реле, создаваемая им электромагнитная сила станет больше противодействующей силы возвратной пружины 10. Якорь 3 притянется к сердечнику 2 и траверса 6, поднявшись, обеспечит замыкание контактов 8 и размыкание контактов 7. Сила нажатия в контактах создается пружиной 9.
Если уменьшить (отключить) ток (напряжение) в катушке, то якорь 3 под действием пружины 10 перейдет в исходное положение и контакты реле вернутся в нормальное (исходное) положение. Ток (напряжение), при котором якорь возвращается в исходное положение, носит название тока (напряжения) возврата или отпускания. Отношения тока (напряжения) возврата к току (напряжению) срабатывания называется коэффициентом возврата реле.
Поскольку контакты реле коммутируют небольшие от миллиампер до 10А токи, в них обычно не используются дугогасительные камеры, а конструкции контактов простые.
Герконовые электромагнитные реле. Они имеют ту особенность, что их контакты герметизированы, это повышает их износостойкость и надежность в работе. Геркон представляет собой ферромагнитные (сплав железа с никелем) контакт-детали (подвижный и неподвижный контакты) герметично запаянные в стеклянный баллон, заполненный нейтральным газом. Геркон приводится в действие внешним магнитным полем катушки (рис.12.5) или постоянного магнита.
Рис. 12.5. Герконовое реле
Если на катушку 4 подать напряжение постоянного тока, то в ней начнет протекать ток, создающий в магнито-проводе 5 и контактах 1 и 2 магнитный поток. Под его воздействием подвижный контакт 2 переместится и замкнется с неподвижным контактом 1. Контакты заключены в стеклянный корпус 4. Износоустойчивость реле с герконами, способных коммутировать токи до 5А при напряжении до 100В, достигает несколько десятков миллионов срабатываний при времени срабатывании 0.3…2.0 mс.
Выпускаются герконовые реле следующих типов: РГК 49, РГК 50, РГК 51, РГК 52, РГК 53, РГК 54 на ряд рабочих напряжений 3,5,12,15,24В при коммутируемым токе до 3А.
12.2. Аппараты защиты электроустановок. Назначение, устройство, выбор
К аппаратам защиты, используемые в электроприводе следует отнести воздушные автоматические выключатели, плавкие предохранители и тепловые реле.
Автоматические воздушные выключатели. Автоматические выключатели предназначены для нечастых замыканий и размыкании электрической цепи, находящейся под нагрузкой и длительного прохождения по ней тока, а также отключения цепи при ненормальных и аварийных режимах: коротких замыканий, длительных небольших перегрузок, чрезмерном снижении напряжения питания или его исчезновения.
Контактная система и механизмы автоматического выключателя смонтированы на пластмассовой панели. Он оборудуется подвижными и неподвижными контактами, дугогасительным устройством. Для воздействия на защелку отключающего механизма применяются один или несколько расцепителей, отключающих их главные контакты. Расцепители представляют собой электромагнитные или термобиталлические механизмы, срабатываемые и вызывающие отключение автоматического выключателя мгновенно или с некоторой выдержкой времени. Имеют место наиболее распространенные: электромагнитные расцепители максимального тока, срабатываемые при токе превышающем ток установки (короткое замыкание, чрезмерный ток перегрузки); электромагнитные расцепители минимального напряжения, срабатываемые когда напряжение на катушке становятся меньше заданного или исчезает полностью; тепловые расцепители, срабатываемые при небольших, но длительных токах перегрузки; расцепители независимые, срабатываемые без выдержки времени, когда на их катушку подано напряжение; электромагнитные расцепители минимального и обратного тока, срабатываемые, когда ток соответственно станет меньше определенного значения или изменит свое направление.
Рассмотрим принцип действия некоторых расцепителей (рис.12.6. а, б, в).
Рис.12.6. Схемы действия электромагнитных расцепителей: а – максимального тока; б – минимального напряжения; в – теплового расцепителя:1 – пружина; 2 – защелка; 3 – катушка; 4 – стальной сердечник; 5 – контакты; 6 – биметаллическая пластина; 7 – нагревательный элемент
Автоматический выключатель при наличии трех расцепителей одновременно (электромагнитного максимального значения, электромагнитного минимального значения и теплового) заменяет рубильник, электромагнитный пускатель, плавкую вставку предохранителя и тепловое реле.
Принципиальная схема универсального автоматического выключателя на большие токи приведена на рис.12.7.
Рис. 12.7. Принципиальная схема автоматического выключателя на большие токи
По конструктивному оформлению различают автоматические выключатели с пластмассовым корпусом и крышкой на токи до 630А – установочные и без корпуса и крышки на токи от 630 до 15000А – универсальные. По времени отключения различают автоматические выключатели небыстродействующие и быстродействующие.
Рассматривая только установочные автоматы, следует отметить следующие наиболее применяемые серий: АП-50 2(3) МТН; АЕ2000; ВА51-35; А3700…А3716 до 180А; А3726 до 250А; ВА5700…ВА5731 до 16…100А; ВА5735 до 100А; ВА57Ф35 до 100А; ВМ-40IП (16,25А); ВМ-403П (16,25,40А); «ЩИТ», ДЭК-1П (10…63А); ДЭК-2П (10-63А); АВ-50-45; ВА 50-41…ВА 56-41; АВ 2М; «Электрон» 306С, 316В, 325С, 325В, 340В, 340С, ВАМУ, фирмы Legrand ДРХ и другие.
где n – число электродвигателей.
Тепловые реле. Тепловые реле служат для защиты электродвигателей от небольших, но длительных перегрузок, возникающих из-за прохождения по обмоткам повышенных токов, перегрузок рабочего механизма по технологическим причинам, тяжелых условиях пуска, длительного понижения напряжения сети, обрыва одной из фаз. Тепловые перегрузки вызывают ускоренное старение и разрушение изоляции, что приводит к коротким замыканиям. Основное требование к тепловой защите – должна срабатывать при перегрузках электродвигателя свыше 20% в течении не более 20 минут с момента достижения установившейся температуры. Принцип действия теплового реле аналогичен принципу действия теплового расцепителя автоматического выключателя. Необходимо отметить лишь особенности теплового реле. Термобиметаллическая пластина, способная изгибаться при нагреве, состоит из двух прочно соединенных между собой разнородных металлов, обладающих различными коэффициентами температурного расширения. По способу нагрева биметаллической пластины различают тепловые реле с прямым, косвенным и комбинированным нагревом.
12.3. Современные аппараты управления и защиты
Что относится к аппаратуре автоматического управления
Автоматизированное управление приводами предназначено для автоматического выполнения определенного рабочего цикла в соответствии с требованиями производственного процесса.
Автоматизация управления электроприводами почти устраняет возможность ошибок при пуске и торможении, приводит к увеличению производительности машины и облегчает работу обслуживающего персонала.
Автоматизированное управление осуществляется при помощи контакторов, реле различных типов и других аппаратов.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Аппаратура автоматики может быть подразделена на четыре основные группы:
1) аппаратура для изменения цепей главного тока, т. е. цепей электродвигателя. К этой группе относятся пусковые аппараты: магнитные пускатели, контакторы и масляные выключатели с электрическим приводом (последние для цепей выше 1000 в);
2) аппаратура управления, воспринимающая изменения тех или иных электрических и других параметров (тока, напряжения, частоты, давления и т. д.) и воздействующая на аппараты первой группы; аппаратуру данной группы называют реле управления;
3) аппаратура, при помощи которой обслуживающий персонал может влиять на работу автоматического управления, например начало, режим и конец работы. Аппараты, на которые воздействует человек, называются командоаппаратами. Подобные же аппараты, но воздействующие на автоматическое управление через какой-либо орган машины, называются путевыми выключателями или переключателями;
4) аппаратура защиты двигателей, защищающая двигатель или весь электропривод от аварийных режимов работы; эту аппаратуру называют реле защиты.
Рассмотрим два основных аппарата для изменения цепей главного тока: контакторы и магнитные пускатели.
Контактором называется электромагнитный аппарат, служащий для повторных замыканий и размыканий силовых электрических цепей, с кнопочным или автоматическим управлением. Помимо основного назначения (замыкать и размыкать цепь) контактор защищает электродвигатель от самопроизвольных повторных включений при появлении напряжения в сети после его снятия или снижения. Промышленность выпускает одно- и двухполюсные контакторы для цепей постоянного тока, а также двух- и трехполюсные для цепей переменного тока. Одни и те же типы контакторов в схемах автоматизированного управления двигателями могут выполнять разнообразные переключения. Контакторы, включающие двигатели в сеть, называются линейными; меняющие направление вращения двигателя — реверсирующими; шунтирующие пусковые сопротивления в цепи двигателя — пусковыми или контакторами ускорения и т. д.
Рис. 53. Контактор переменного трехфазного тока
Контакторы переменного тока общепромышленного назначения выпускаются пяти габаритов и рассчитаны на токи главной цепи от 75 до 600 а. Время включения и отключения контакторов составляет 0,04—0,1 сек. Контакторы допускают до 120 включений в час. Это относительно небольшое число включений у контакторов переменного тока определяется тем, что ток включения в катушках контакторов в 10—15 раз превышает величину тока при втянутом якоре.
Контакторы с дугогасительным устройством могут коммутировать пиковые токи, не превышающие в пусковых режимах четырехкратного, а в аварийных —семикратного значения номинального тока.
Магнитные пускатели в защищенном исполнении представляют собой стальной ящик, в который встроен трех-полюсный контактор переменного тока с замыкающими контактами и защитные реле в двух фазах. Кроме главных контактов у контактора магнитного пускателя предусматриваются один или несколько блок-контактов. В комплекте с магнитным пускателем устанавливаются кнопки «Пуск» и «Стоп», с помощью которых производится управление пускателем. Кнопки устанавливаются в непосредственной близости к пускателю или на каком-то расстоянии от него (для удобства обслуживающего персонала). Магнитные пускатели служат для местного и дистанционного включения и выключения двигателей (нажатием кнопок) и для защиты двигателей от перегрузки и от самопроизвольного включения после исчезновения напряжения в питающей сети. Изготовляются они для управления двигателями мощностью от 2,5 до 75 кет при напряжении до 500 в.
Различают нереверсивные и реверсивные магнитные пускатели. Последние изменяют направление вращения двигателя.
Для защиты от коротких замыканий перед магнитным пускателем устанавливают плавкие предохранители или автоматические выключатели. При этом номинальный ток плавкой вставки предохранителя не должен превышать четырехкратного тока нагревательного элемента теплового реле, в противном случае при коротких замыканиях возможно сгорание этого элемента.
Реверсивные магнитные пускатели имеют два контактора— один для прямого, другой для обратного хода. Для управления такими пускателями применяются кнопочные станции с тремя кнопками: «Вперед», «Назад» и «Стоп».
В реверсивных пускателях обязательно предусматривается электрическая блокировка, не допускающая одновременного включения обоих контакторов.
В настоящее время промышленность выпускает магнитные пускатели различных типов. Наибольшее применение имеют пускатели типа П. Тип пускателя обозначается буквой П — пускатель и тремя цифрами, из которых первая указывает величину, вторая — устройство пускателя по роду защиты от окружающей среды и третья — исполнение (реверсивное, нереверсивное, с тепловыми реле или без них). Открытое исполнение обозначается цифрой, защищенное — цифрой. Нереверсивные пускатели обозначаются цифрой 1 без тепловых реле и цифрой 2 с тепловыми реле; реверсивные — цифрой без тепловых реле и цифрой с тепловыми реле. Например, магнитный пускатель типа П-323 расшифровывается следующим образом: пускатель третьей величины, в защищенном исполнении, реверсивный без тепловых реле.
При необходимости выбора нагревательного элемента к тепловому реле пускателя пользуются справочниками или каталогами.