Реостаты и контроллеры
Реостаты представляют собой аппараты, конструктивно объединяющие резисторы и устройство для их регулирования. В судовых электроприводах постоянного тока применяют пусковые, пускорегулирующие реостаты и реостаты возбуждения с металлическими резисторами. Ступенчатое изменение величины сопротивления реостата осуществляется перемещением рычага с контактной щеткой. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременную работу.
Рис. 1. Схема работы контактного элемента кулачкового контроллера типа КВ1
При осмотрах реостатов в процессе эксплуатации проверяют нажатие щеток на контакты, отсутствие замыканий между витками и секциями проволочных резисторов, надежность контактных соединений. Производят чистку контакторов и реле защиты.
При наличии на контактах окислов или их оплавления — зачищают бархатным напильником. Посеребреные контакты чистят замшей, либо ветошью, смоченной в рекомендованном моющем средстве.
Контроллеры — многоступенчатые контактные устройства, с помощью которых осуществляют переключения в главной силовой цепи двигателя при его пуске, регулировании частоты вращения, реверсе и торможении. В судовом электроприводе широко применяются кулачковые контроллеры для управления электродвигателями как постоянного, так и переменного тока (рис. 1). Последовательность замыкания и размыкания контактов контроллера определяется профилем кулачковых шайб. В зависимости от угла поворота вала 5, ролик 7 на контактном рычаге 4 будет находиться во впадине, либо на выступе кулачной шайбы 6. В первом случае, под действием пружины 8 контактный рычаг поворачивается вокруг своей оси и замыкает контакты 1 и 2 (3 — пружина). При набегании выступа шайбы на ролик контакты размыкаются. Каждый кулачковый элемент главной цепи снабжен дугогасительным устройством, аналогичным применяемому в контакторах.
Кулачковые контроллеры обладают небольшим износом контактов и допускают до 600 включений в час.
При осмотрах контроллеров проверяют: все резиновые прокладки; затяжку всех резьбовых соединений; легкость хода и отсутствие заеданий подвижных деталей рычагов, роликов и подвижного вала; состояние изоляции. Производят чистку контроллера ветошью, смоченной в моющем средстве. Трущиеся поверхности осей кулачковых элементов периодически смазывают. Значительные оплавления на рабочей поверхности контактов удаляют напильником. Нагар на посеребреных контактах удаляют замшей или ветошью, смоченной в рекомендованном моющем средстве. При смене контактов или пружин проверяют нажатие контактов, их растворы и провалы, которые должны удовлетворять требованиям заводских инструкций.
Контакторы и реле
Контакторы представляют собой одноступенчатые аппараты, предназначенные для частого дистанционного включения и отключения электрических цепей. Они находят широкое применение в управлении электродвигателями. Основные элементы контакторов: главные контакты, осуществляющие замыкание, либо размыкание главной, силовой электрической цепи; блок-контакты, осуществляющие замыкание, либо размыкание цепей управления, защиты и сигнализации; электромагнитный механизм, обеспечивающий включение, либо выключение главных контактов и блок-контактов; система дугогашения. Конструктивное исполнение этих элементов и узлов весьма разнообразно.
Контактор постоянного тока серии КМ 2000 (рис. 2). Контакторы этой серии — универсальные; используются в судовых комплектных пусковых устройствах постоянного тока с напряжением до 220 В и переменного тока — до 380 В. Контакторы имеют прямоходовую магнитную систему, набранную из листов электротехнической стали, состоящую из Е-образного сердечника 7 и Т-образного якоря 10. На сердечнике с помощью скоб 13 закреплена втягивающая катушка.
Главные контакты — мостикового типа. Неподвижные контакты 20 расположены в камере дугогашения 21 и соединены с шинным токопроводом 22. Подвижный контактный мостик 19 установлен в контактодержателе 16 на направляющей колодке 18. Пружина 17 обеспечивает необходимое контактное нажатие главных контактов, величина которого может регулироваться шайбами 5. Рабочая часть главных контактов выполнена из металлокерамики. Подвижные узлы главных контактов и блок- контактов крепятся на планке 6, которая вместе со скобой 11, шарнирно связанной с якорем, составляет подвижную систему контактора. Последняя, с помощью рычагов 8, уравновешена грузом 14.
При подаче напряжения на втягивающую катушку якорь, притягивается и перемещает подвижную систему. Замыкающие контакты замыкаются, размыкающие размыкаются. При обесточивании втягивающей катушки якорь и подвижная система под действием отключающей пружины 12 возвращаются в начальное положение. Гашение электрической дуги, возникающей между главными контактами при их размыкании, осуществляется с помощью электромагнитного дутья в камере дугогашения 21. Камера 21 состоит из основания и крышки 3. изготовленных из дугостойких прессматериа- лов. В крышке камеры имеется узкая зигзагообразная щель, закрытая пламегасителем 4. Электромагнитное дутье обеспечивается дугогасительной катушкой 2 и щеками 1 магнитопровода.
Рис. 2. Контактор постоянного тока серии КМ 2000 с замыкающим главным контактом на 50, 100 и 150 А
Дугогасительная катушка включена последовательно с неподвижными главными контактами. Все узлы контактора собраны на металлическом основании 23.
Контакторы переменного тока серии КМ 2000 по конструкции аналогичны контакторам постоянного тока этой же серии. Втягивающая катушка контакторов переменного тока работает как на постоянном выпрямленном токе, так и на переменном токе. Для устранения вибрации якоря при этом на крайних стержнях Е-образного сердечника установлены короткозамкнутые витки. Камера дугогашения — закрытая и не имеет дугогасительной катушки. Гашение дуги осуществляется двойным разрывом цепи с охлаждением дуги в замкнутом пространстве камеры.
У контакторов этой серии на 300 и 600 А для гашения дуги используется также деионная решетка из стальных пластин, установленных в основании и крышке. Контакторы постоянного тока серии КМ 2000 могут работать в повторно-кратковременном режиме при ПВ = 40% с частотой включений 600 включений в час. Контакторы переменного тока этой же серии — с частотой включений 1200 в час (для контакторов I—IV величины) и 600 включений в час — для V и VI величины.
Электрические реле — аппараты прерывистого действия, реагирующие на изменение контролируемого параметра — тока, напряжения, частоты, давления, уровня жидкости, температуры и т. п. При достижении параметром определенной величины — величины установки, реле срабатывает и либо замыкает, либо размыкает свои контакты в цепях управления, защиты или сигнализации. Для осуществления пуска, торможения, регулирования частоты вращения и защиты электродвигателей широко используют электромагнитные реле. Основные конструктивные элементы их: магнитопровод, втягивающая катушка, якорь, подвижные и неподвижные контакты и возвратная пружина.
Рис. 3. Реле промежуточные серии РЭМ 20
Рис. 4. Реле времени серии ЭРЭ 100
Электромагнитное реле серии РЭМ 20 (рис. 3) используется в схемах управления электродвигателями постоянного тока в качестве реле напряжения, грузового, обрыва поля и промежуточного. Реле имеет электромагнитную систему клапанного типа.
При подаче напряжения на втягивающую катушку 14 якорь 12 притягивается к сердечнику 13. Замыкаются замыкающие и размыкаются размыкающие контакты. Величину напряжения втягивания можно регулировать, изменяя натяжение отключающей пружины 4. При снятии напряжения с втягивающей катушки якорь под действием отключающей пружины отходит в исходное положение. Время отпускания якоря при этом можно регулировать в некоторых пределах, изменяя толщину немагнитной прокладки-на якоре 12, либо натяжение пружины 5 (на рис. 3: 1 — угольник; 2 — винт; 3 — блок-контактный узел; 6, 7 — регулировочные гайки; 8 — магнитопровод; 9 — винт упора; 10 — скоба; 11 — гайка).
Реле напряжения РЭМ 23 серии РЭМ 20 выпускаются с втягивающими катушками на номинальное напряжение 24, 55, 110 и 220 В постоянного тока при напряжении втягивания 60 % Uн.
Аналогичную с реле серии РЭМ 20 конструкцию имеют реле типа РМ, РЭМ 65, РЭМ 600, используемые в качестве реле максимального тока мгновенного действия. Втягивающая катушка этих реле, включаемая последовательно в цепь якоря двигателя, выпускается на токи от 2,5 до 600 А. При токе, превышающем ток установки реле, якорь притягивается к сердечнику и контакты размыкаются, что приводит к отключению двигателя от цепи. Контакты реле РЭМ допускают длительный ток 10 А. Износоустойчивость реле до 1 млн. срабатываний.
Судовое электромагнитное реле времени типа ЭРЭ 100 (рис. 4). (В схемах электроприводов как постоянного, так и переменного тока для осуществления необходимой выдержки времени при управлении аппаратами используются электромагнитные реле времени.) Выдержка времени осуществляется за счет увеличения времени отпадания якоря 12 при снятии напряжения с втягивающей катушки 1. С этой целью на сердечник магнитопровода 3 надевается демпфер, состоящий из медных шайб 14. Наличие демпфера обусловливает замедление спадания магнитного потока при обесточивании втягивающей катушки. Изменяя регулировочной гайкой 10 натяжение отключающей пружины .9, можно плавно регулировать выдержку времени при отпускании якоря. Ступенчатое регулирование осуществляется изменением толщины немагнитной прокладки 13. Увеличение толщины прокладки приводит к уменьшению выдержки времени. Толщина немагнитных прокладок обычно от 0,005 до 0,5 мм (на рис. 4: 2 — угольник; 4 — скоба; 5 — изоляционная плита; 6 — шпильки; 7 — неподвижные контакты; 8 — подвижные контакты; 11 — регулировочный винт). Допустимый длительный ток контактов 20 А. Реле ЭРЭ 100 позволяет получить выдержку времени от 0,25 до 0,9 с, а реле ЭРЭ 180 — от 1 до 5 с.
Для защиты двигателей постоянного и переменного тока от перегрузки используют тепловые реле. Одним из основных элементов этих реле является биметаллическая пластинка, состоящая из двух слоев металлов с разными коэффициентами линейного расширения. При нагревании пластинка изгибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, и воздействует на контактную систему. Нагрев осуществляется за счет прохождения тока через биметаллическую пластинку, либо через охватывающий ее специальный нагреватель.
На рис. 5 показано устройство теплового реле типа ТРТ, используемого для защиты электродвигателей от перегрузки в судовых установках постоянного и переменного тока напряжением до 500 В.
Биметаллическая U-образная пластинка инвар — сталь 9, закрепленная на оси 10, при нагревании изгибается и воздействует на пружину 8. Это приводит к повороту вокруг оси 4 уравновешенной изоляционной колодки 7, несущей контактный мостик 6 с серебряными контактами 5. Размыкающие контакты реле размыкаются. Ручной возврат реле в исходное положение может быть осуществлен с помощью кнопки 3 через одну минуту после срабатывания. Самовозврат происходит в течение трех минут. Величину тока установки, при котором реле срабатывает, можно регулировать с помощью механизма уставки 2 путем изменения первоначальной деформации биметаллической пластины. Все детали реле смонтированы в пластмассовом корпусе 1.
При профилактических осмотрах контакторов и реле в процессе их эксплуатации проверяют легкость хода подвижных частей, состояние контактов и других элементов аппарата, производят их очистку. В случае необходимости устраняют заедание подвижных частей, поджимают ослабевшие контакты и крепежные соединения, подновляют лаковый покров катушек. Проверяют соответствие провалов, растворов и нажатия контактов заводским инструкциям по эксплуатации аппаратов.
Командоаппараты
Для осуществления переключений в цепях управления электроприводами широко используют командоаппараты: командоконтроллеры, путевые и конечные выключатели и переключатели, кнопки управления. Основными элементами контактных командоаппаратов являются различные включающие и переключающие устройства.
Командоконтроллеры — командоаппараты, контакты которых замыкаются и размыкаются в определенной последовательности при повороте приводного вала. Привод вала может быть ручным, ножным или от сервомотора. В схемах управления судовыми электроприводами наиболее распространены нерегулируемые кулачковые командоконтроллеры.
В нерегулируемых кулачковых командоконтроллерах последовательность замыкания и размыкания контактов неизменна и определяется конфигурацией кулачковых шайб. На рис. 6 показано переключающее устройство нерегулируемого кулачкового командоконтроллера: 1 — неподвижные контакты; 2 — изоляционная рейка; 3 — зажимы; 4, 6 — пружины; 5—ролик; 7 — вал: 8 — кулачковая шайба; 9— рычаг; 10 — мостиковые контакты.
Принцип действия командоконтроллера аналогичен принципу действия контроллера.
В судовых электроустановках постоянного и переменного тока применяют командоконтроллеры серий КК-8000; КН и КТ. Они рассчитаны на напряжение до 500 В, допустимый длительный ток контактов 10 А, наибольшее допустимое число включений — до 600 в час.
Рис. 6. Переключающее устройство нерегулируемого кулачкового командоконтроллера
Путевые и конечные выключатели— командоаппараты, срабатывающие: первый — в определенных точках пути рабочей машины; второй — в конце пути.
Подвижные контакты этих аппаратов приходят в движение в результате механического воздействия на них рабочей машины.
В судовых электроприводах путевые и конечные выключатели серии КУ, типа УБ используют для ограничения линейного передвижения механизмов, в качестве аварийных ограничителей хода.
Кнопки управления используют для дистанционного включения и отключения втягивающих катушек контактов и реле.
В процессе эксплуатации командоаппаратов осуществляют их систематические профилактические осмотры. При этом производят очистку аппаратов от грязи и масла, осматривают состояние корпуса, уплотнительных прокладок. Проверяют состояние контактов, изоляционных деталей аппаратов; замеряют сопротивление изоляции, проверяют легкость хода и отсутствие заедания подвижных частей. Замеченные недостатки устраняют.
