Аппараты для коммутации цепей управления

Используются для пуска и аварийного останова технологических машин, переключения режимов их работы, ввода программ и уставок, для коммутации слаботочных устройств контроля, сигнализации и регулирования.

 

Примеры аппаратов коммутации цепей управления

 

1. Пакетные переключатели - такие же аппараты, как и для коммутации силовых цепей, но меньших размеров и имеющие меньший ток коммутации. Наиболее распространенными переключателями цепей управления являются аппараты серий ПКУ2 и ПКУ3 со встроенным замком.

2. Универсальные кулачковые переключатели – их универсальность достигается за счет большого числа вариантов схем соединений (до 300) при числе положений 2-10 и количеству коммутируемых цепей – до 48.Ток – до 12 А.

3. Тумблеры (рис.5.3) предназначены, как правило, для фланцевого монтажа на панелях пультов управления. Тумблер – это однополюсный выключатель для коммутации цепей малой мощности. Скорость его срабатывания не зависит от скорости поворота рычага.

Рис. 5.3. Тумблер

4. Кнопки управления (рис.5.4) – это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке), представляет собой кнопочную станцию.

Рис. 5.4. Кнопка управления

 

Особенностью контактных коммутационных устройств ручного управления является их относительно высокая надежность, что объясняется большими контактными нажатиями, возможностью приложения значительных усилий при переключении и в большинстве случаев – возможностью повторного многократного включения при отсутствии контакта после неудачного включения.

В особую группу входных устройств ручного управления следует выделить бесконтактные сенсорные кнопочные станции и панели операторов, являющиеся по сути человеко-машинным интерфейсом (HMI) и средствами отображения информации. Рассмотрим некоторые виды сенсорных устройств на примере продукции фирмы «Siemens» (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Панели операторов

 

1. Кнопочные панели. Кнопочные панели (Pushbutton panels) являются современной альтернативой традиционно коммутируемым операторским панелям управления. Предварительно собранные, готовые к установке и работающие по шине, эти операторские панели гарантируют значительную экономию времени по сравнению с традиционным подключением кнопок управления.

2. Микропанели. Спроектированы для совместного применения с микроконтроллерами SIMATIC S7-200 и могут использоваться либо как текстовые дисплеи, либо как сенсорные экраны. Микропанели конфигурируются и программируются с помощью стандартного программного обеспечения ПЛК S7-200 Step7-Micro/WIN, или с использованием специального пакета TP-Designer.

3. Мобильные панели. Переносные операторские панели обеспечивают функции ЧМИ непосредственно в месте действия оборудования, в поле прямой видимости и прямого доступа к объекту. Они легко и надежно подключаются к работающему оборудованию и, как следствие, могут гибко использоваться для различных машин и установок.

4. Текстовые панели. Используются как текстовые дисплеи (TD) только для отображения, или как операторские панели (OP) с мембранной клавиатурой для операторского управления и мониторинга.

5. Мультипанели. Доступны в вариантах с сенсорным экраном или экранной клавиатурой. Могут использоваться как панели для управления и мониторинга. Мультипанели (MP) обеспечивают возможность установки дополнительных программных приложений, позволяя интегрировать несколько задач автоматизации на единой конструктивной платформе.

Выходные устройства – это совокупность ТСА, предназначенных для передачи команд и сигналов управления на исполнительные механизмы и рабочие органы объекта управления. Помимо этой основной своей функции выходные устройства могут выполнять и ряд других дополнительных функций:

– усиление сигналов (функция усилителя);

– преобразование информационных сигналов (по виду энергии, по роду тока, по частоте, по виду и т.п.);

– обеспечение помехозащищенность СУ (фильтрация помех, гальваническая развязка СУ и ОУ);

– безопасность обслуживающего персонала.

 

Примеры выходных устройств.

 

Контакторы – аппараты, предназначенные для коммутации силовых цепей электродвигателей, трансформаторов, нагревателей и других мощных потребителей электроэнергии. Они имеют главные силовые контакты, снабженные системой дугогашения, вспомогательные блок-контакты, электромагнитный привод и дополнительные элементы (корпуса, монтажа).

По роду коммутируемого тока контакторы делят на контакторы постоянного и переменного тока. Как правило, род тока в цепи управления, которая питает электромагнитный привод, совпадает с родом тока главной коммутируемой цепи. Однако известны случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Конструктивная схема контактора постоянного тока показана на рис. 5.6. Контактный узел рычажного типа состоит из неподвижного 1 и по­движного 3контактов. Контакт 3 шарнирно закреплен на рычаге 4, связанном с якорем электромагнита 6,и прижат к нему нажимной пружиной 5. Подвод тока к подвижному контакту осуществляется гибкой медной лентой 10. Электромагнитный привод клапанного типа состоит из сердечника 8, электро­магнитной катушки управления 9 и возвратной пружины 7. Конструкция контактного узла контактора обеспечивает работу контактов с проскальзыванием и перекатыванием и имеет комбинированную дугогасительную систему 2.

 

Рис. 5.6. Контактор постоянного тока

 

Магнитные пускатели – этоконтакторы, применяемые для управления асинхронными электродвигателями. Магнитный пускатель представляет собой комплект электротехнических аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме само­го контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты тепловой и токовой защиты. На рис. 5.7. показаны соответственно монтажная (слева) и прин­ципиальная (справа) электрические схемы нереверсивного магнитного пуска­теля, для ручного дистанционного управления электродвигателем М с помощью кнопочной станции SB. На монтажной схеме границы одного аппарата обведены штриховой линией.

Рис. 5.7. Схемы нереверсивного пускателя

 

На принципиальной схеме все элементы одного аппарата име­ют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Такой разнесенный метод представления позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.

Для включения электродвигателя Мнеобходимо кратковременно нажать кнопку SB2«Пуск». При этом по цепи катушки контак­тора (2-5) потечет ток, якорь притянется к сердечнику и это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя (Л1-Л2-Л3). Одновременно замкнется вспомогательный контакт (3-5),что создаст параллельную цепь питания катушки. Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка контактора будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему назы­вают схемой самоблокировки, которая обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы элект­родвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится, то контак­тор отключается и его вспомогательный контакт размыкается. После восстановления напряжения для включения электродвигате­ля необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя который может привести к аварии. Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1«Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки контактора.

Электромагнитные муфты – исполнительные электромеханические устройства, служащие для дискретного управления механическим приводом станков и рабочих машин (передачи крутящих моментов между валами). [25]

На рис. 5.8 показана схема муфты серии ЭТМ с магнитопроводящими фрикционными дисками. В корпусе 1размещена на­магничивающая катушка 2,ток к которой подводится через контактное кольцо 3и щетку, помещенную в щеткодержатель. Другой зажим катушки подключают к источнику питания по­стоянного тока через корпус муфты.

 

 

Рис. 5.8. Электромагнитная контактная дисковая муфта

 

При включении муфты магнитный поток Ф, созданный током, протекающим по виткам катушки, проходит через корпус, пакет внутренних 6и наружных 4дисков и замыкается через якорь 5. Якорь притягивается к корпусу и сжимает диски, в результате муф­та передает крутящий момент. Все детали муфты монтируют на втулке 7, которую устанавливают на валу.

Расцепление муфты после отключения катушки от источника питания происходит за счет упругости наружных дисков, имеющих волнистую форму. Пакет фрикционных дисков отдаляет якорь от корпу­са (сердечника) муфты и тем самым увеличивает магнитное сопро­тивление магнитной цепи.

Сталь, из которой изготавливают диски, должна иметь хорошие фрикционные свойства, большую механическую износостойкость и высокую магнитную проницаемость при малой остаточной индук­ции.

На рис. 5.9 приведена конструкция электромагнитной бескон­тактной муфты, в которой намагничивающая катушка расположена на неподвижной части корпуса 1, отделенной от вращающейся час­ти двумя воздушными зазорами. Вращающаяся часть магнитопровода со­стоит из стальных деталей 2 и 5,являющихся полюсами сердечника, разделенных немагнитной прокладкой 5. Этим обеспечивается про­хождение магнитного потока Ф через сердечник в якорь 4.

Рис. 5.9. Электромагнитная бесконтактная муфта

Бесконтактная муфта не имеет щеточного узла. Воздушный за­зор уменьшает нагрев катушки теплом, выделяемым пакетом фрик­ционных дисков во время работы муфты. Все это повышает ее на­дежность. Недостатком муфты является повышенная намагничивающая си­ла срабатывания, связанная с увеличенным воздушным зазором.