Контакторы и магнитные пускатели

 
 
 
 
Рубильники с рукояткой  выпускаются следующих типов: РО-3 (на 100—400 А), РО-5 (на 600— 1000 А), РО-7 (на 1500 А). Переключатели с рукояткой  выпускаются таких типов: ПО-3 (на 100— 400 А) и ПО-5 (на 100—600 А). Рубильники и переключатели с рычажным приводом выпускаются типов РПО-3, РПО-5, ППО-3 и ППО-5 на токи 100—1000 а.  
  
На фиг. 387 показан переключатель с разрывными ножами,           
а на фиг. 388 — рубильник  с рычажным приводом.  
Кулачковые переключатели 
В электрических кухонных плитах, жарочных и пекарских шкафах, мармитах и других аппаратах применяются  однофазные кулачковые переключатели  типа ТПКП (теплостойкий переключатель  кухонных плит). В электрических  кухонных плитах, жарочных и пекарских  шкафах, мармитах и других аппаратах  применяются однофазные кулачковые переключатели типа ТПКП (теплостойкий переключатель кухонных плит). Они  имеют четыре позиции (0, 1, 2, 3), соответствующие  отключенному положению, слабому, среднему и сильному ступеням нагрева. Конструкция  переключателя допускает поворот  ручки в обе стороны от нулевого положения. 
  
На рис. 3, а изображен  общий вид теплостойкого переключателя  ТПКП.  
Рис. 3. Кулачковый переключатель ТПКП: а) общий вид; б) электрическая схема: 1 – рукоятка; 2 – механизм быстрого переключения; 3 – корпус; 4 – клеммы неподвижных контактов; 5 – толкатель; 6 – контактная группа. 
Он состоит из поворотной рукоятки укрепленной на шпинделе с  четырьмя кулачками, механизма быстрого переключения, корпуса, клемм неподвижных  контактов, толкателей и контактной группы. 
При повороте шпинделя кулачки, выполненные из электроизоляционного материала, в определенной последовательности нажимают своими выступами на толкатели, которые обеспечивают размыкание контактов. Механизм быстрого расцепления обеспечивает быстрое замыкание и размыкание контактов не зависимо от скорости вращения рукоятка шпинделя. 
Электрическая схема кулачкового  переключателя представлена на рис. 1.3, б. На схеме показано соответствующее  замыкание контактов переключателя  на каждой ступени. Так на 1-й ступени  обеспечивает последовательное соединение двух секций нагревателей состоящих из двух сопротивлений (1/4 часть мощности). На 2-й ступени – включение одной секции (1/2 часть мощности), на 3-й ступени – включение двух секций (полная мощность). 
Кулачковые одно- и трехфазные выключатели двухпозиционные, соответствующие  отключенному и включенному положению. По устройству они аналогичны переключателям. 

  
                                                     Пакетные выключатели

Для ручного включения и отключения электрических цепей постоянного тока напряжением до 250В и переменного тока напряжением до 380В применяются пакетные выключатели ПК (фиг. 389). Пакетный выключатель состоит из переключающего механизма и контактной группы; клеммы 2, 7 неподвижных контактов выступают из корпуса. Подвижные контакты 8 находятся внутри корпуса на втулке квадратного сечения, выполненной из изоляционного материала. Корпус набирается из изоляционных шайб, соединенных между собой стягивающими шпильками 4. Подвижные контакты поворачиваются рукояткой через пружинный механизм быстрого переключения 6. 
  

 
При повороте рукоятки 5 вначале  заводится пружина механизма  быстрого переключения. Когда усилие, действующее от рукоятки на фигурную шайбу, возрастает до определенной величины, шайба очень быстро поворачивается на четверть оборота до следующего упора 3 в верхней крышке.  
Упоры в крышке расположены  под углом 90°. Втулка квадратного  сечения, на которой укреплены подвижные  контакты, соединена с фигурной шайбой. Одновременно с быстрым поворотом  фигурной шайбы происходит поворот  подвижных контактов 8. Последние  укреплены в пластинах из фибры, которые выполняют роль направляющих и обеспечивают быстрое гашение  возникающей дуги.  
Фибра под воздействием высокой  температуры выделяет большое количество газов. Давление их увеличивается, в  результате чего происходит движение газов через щели пакета. Свежий, неионизированный воздух, поступающий  внутрь выключателя, способствует быстрому гашению дуги.  
Пакетные выключатели выпускаются на токи 10 и 25 А при напряжении 220 В в одно-, двух- и трехполюсном исполнениях. Последние применяются для включения трехфазных асинхронных двигателей (например, в универсальных приводах). В трехполюсном пакетном выключателе три подвижных контакта расположены между четырьмя изоляционными шайбами. Эти же пакетные выключатели могут применяться и при напряжении 380 В, но допустимая величина тока для них снижается соответственно до 6 и 15 А  
При номинальных величинах  тока и напряжения и коэффициенте мощности 8,0 пакетные выключатели выдерживают 20 000 переключений. Частота переключений не должна превышать 300 в час.  
Для удобства подключения  проводов неподвижные контакты расположены  не по образующей, а сдвинуты относительно друг друга. Клеммы одного контакта расположены  между одними и теми же шайбами  диаметрально противоположно. Провода  от приемника принято подключать к клеммам, расположенным по одну сторону шпилек, например к клеммам 2, а провода сети - по другую (к  клеммам 7).  
Поворачивая рукоятку пакетного  выключателя на 90°, можно включать и отключать приемник. Из четырех  положений рукоятки пакетного выключателя  два соответствуют включенному  и два отключенному состоянию  приемника.  
Схемы включения одно-, двух- и трехполюсного пакетных выключателей показаны на фиг. 390, а, б, в. 

Реле

Реле - элемент автоматики, в котором при достижении входной величины х определенного значения выходная величина у изменяется скачком. Зависимость у = f(x) реле неоднозначна и имеет форму петли (рис. 1.6). При изменении входной величины от 0 до х2 выходная величина у изменяется незначительно (или остается постоянной и равной у1). При достижении входной величины х значения х2, т.е. х = х2, выходная величина изменяется скачком от значения у1 до у2. Впоследствии при увеличении х выходная величина изменяется незначительно или остается постоянной (имеет установившееся значение). Когда входная величина уменьшается до значения х1 выходная величина сначала остается также неизменной и почти равной у2. В тот момент, когда х = х1выходная величина скачком уменьшается до значения ух и сохраняется приблизительно неизменной при уменьшении х до нуля. 
 
Скачкообразное  изменение выходной величины у в момент, когда х = х2, называется величиной срабатывания (например, ток срабатывания, напряжение срабатывания для электрических реле). Скачкообразное изменение выходной величины у в момент, когда х = х1 называется величиной отпускания (ток отпускания, напряжение отпускания). Отношение величины хх к величине срабатывания х2 называется коэффициентом возврата, т.е. Kв = х1/х2. Так как обычно х1 < х2, то Kв < 1. 
Существуют  различные типы реле, но основными  являются электромеханические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические и др.), в  которых изменение входной электрической  величины вызывает замыкание или  размыкание контактов. Бывают бесконтактные  магнитные реле и бесконтактные  реле электронного типа. 

Электромагнитные  реле

Для построения электромагнитных реле обычно используют следующие электромеханические  системы: с втягивающимся якорем; с поворотным якорем; с поперечным движением якоря. Действие таких  реле основано на взаимодействии между  ферромагнитным якорем 2 и магнитным  полем обмотки 6, обтекаемой током /р. Реле косвенного действия имеет контактную систему, которая состоит из неподвижной 3 и подвижной 4 частей. Подвижная часть связана с якорем реле. При отсутствии тока в обмотке 6 якорь удерживается в исходном положении противодействующей пружиной 5 с усилием Fn, при этом контакт реле разомкнут. 
 
При прохождении  по обмотке реле тока возникает магнитный  поток Ф, замыкающийся через магнитопровод  электромагнита, воздушный зазор  и якорь. При этом создается электромагнитная сила F3, стремящаяся притянуть якорь реле к электромагниту — обусловить действие реле: 
 
где — магнитная проводимость; / — длина силовой магнитной линии, м; wp — число витков обмотки, реле. 
Выражение является общим для всех конструкций электромагнитных реле. У реле с поворотным якорем магнитное поле в воздушном зазоре практически можно считать равномерным. При этом магнитную проводимость, которую в основном определяют длиной воздушного зазора и площадью его сечения s, с достаточной точностью можно принять равной Так как при движении якоря сокращается зазор, то при этом 
 
Подставляя в  выражение, можно найти 
 
Для действия реле необходимо, чтобы на всем пути перемещения  якоря от начального положения в  конечное положение выполнялось  условие 
 
где Fw — сила трения, Н. 
Минимальное значение тока /р, при котором соблюдается условие, является током действия реле /др. Отпускание якоря, т. е. возврат реле в начальное состояние, может произойти, если на всем пути от  до сохраняется условие  
На рис. 2 изображены совмещенно механические характеристики реле с поворотным якорем с учетом сил трения при действии FMJl и при отпускании FM0 и соответственно электромагнитные характеристики F3Ji и F3B, построенные для тока действия /д „ и тока отпускания /0р — максимального тока в обмотке реле, при котором оно переходит в начальное состояние. 
Отношение тока отпускания к току действия характеризуется  коэффициентом отпускания 
 
Исходя из требований чувствительности измерительных органов  желательно иметь k0 = 1. 

Бесконтактные системы управления

Бесконтактная система управления электроприводом, электромеханическая система автоматического управления, которая не содержит замыкающих и размыкающих контактов в электрических цепях, питающих электропривод. В системах управления электроприводом стремятся избежать замыкания и размыкания электрических цепей контактами, т.к. они снижают надёжность и технико-экономические показатели электроприводов. Электрические контакты изнашиваются, подгорают, иногда привариваются, искрят, создают шум и радиопомехи. Основные достоинства бесконтактной системы управления - надёжность, долговечность, снижение пожарной опасности, шумов и радиопомех, повышение быстродействия и снижение затрат труда на      обслуживании электроприводов.  
  
На практике наиболее широко применяют бесконтактные системы управления., использующие бесконтактные электрические аппараты, основными элементами которых служат тиристоры, а также транзисторы и магнитные усилители, работающие в ключевом режиме.