Аппараты управления в электроприводах подъемно-транспортного оборудования

В электроприводах подъемно-транспортного оборудования применяются аппараты всех трех видов управления. В настоящем разделе рассматриваются назначение, принцип действия, конструктивное исполнение, в основном, релейно-контакторных аппаратов, а также некоторых полупроводниковых и аппаратов ручного управления.

Контроллеры служат для управления работой электродвигателя: осуществляют его пуск, регулирование частоты вращения, остановку и реверсирование.

Контроллеры по принципу работы подразделяются на два вида:

– силовые, непосредственно замыкающие или размыкающие силовые цепи двигателя с помощью контактных устройств (обычно с ручным приводом);

– командоконтроллеры или магнитные контроллеры (аппараты дистанционного управления), замыкающие или размыкающие цепи управления электромагнитных катушек контакторов, контакты последних замыкают или размыкают силовые цепи двигателя.

По конструктивному исполнению существуют контроллеры: – кулачковые с накатными контактами; – барабанные со скользящими контактами; – контакторные.

Кулачковые контроллеры, в свою очередь, подразделяются на однорядные и двухрядные в зависимости от того, каким количеством контактных элементов управляет кулачковая шайба. Устройство двухрядного кулачкового контроллера приведено на рис. 6.1.

Контактный элемент состоит из основания 1, подвижного рычага 2 с контактом и роликом, приводной пружины 3. Плоские кулачковые шайбы разного профиля 4 одеваются на вал 5 прямоугольной формы. Вал с кулачковыми шайбами вращается рукояткой в подшипниках, закрепленных в корпусе 6 контроллера. Каждая кулачковая шайба воздействует на свои контактные элементы.

Пока ролик рычага 2 контактного элемента находится во впадине кулачковой шайбы 4, контакты замкнуты под действием пружины 3. Если при повороте вала ролик займет положение на гребне кулачка, рычаг 2 повернется и контакты разомкнутся. Применяя шайбы нужного профиля, получают необходимую последовательность замыкания и размыкания контактов по мере поворота вала.

Контроллеры имеют фиксирующий механизм, благодаря которому остановка вала происходит в положении, соответствующем полному замыканию или полному размыканию контактов.

Командоконтроллер и силовой контроллер, имеют одинаковый принцип работы, но габариты командоконтроллера значительно меньше, так как его контакты рассчитаны на слабый ток в цепях управления.

Устройство наиболее простого барабанного контроллера и схема пуска двигателя постоянного тока схематично представлены на рис. 6.2.

На цилиндрической поверхности барабана 3 расположены кольцевые сегменты 4 необходимых размеров. Все эти сегменты являются подвижными контактами и соединены между собой проводниками по требуемой схеме. Рядом с барабаном на стойке 1 укреплены неподвижные контакты 2, изолированные от стойки и друг друга. При вращении барабана контроллера неподвижные контакты будут занимать различные положения относительно его сегментов, производя комбинации переключений в электрической цепи.

Контакторы – это аппараты дистанционного управления. Они предназначены для замыканий и размыканий электрических цепей.

Контакты в контакторах замыкаются силой электромагнитного поля при пропуске тока через втягивающую катушку. Напряжение на втягивающую катушку подается замыканием цепи кнопкой, контактами командоконтроллера или контактами реле.

В зависимости от рода тока различают контакторы постоянного и переменного тока. По числу одновременно переключаемых цепей контакторы постоянного тока разделяют на одно- и двухполюсные, а переменного тока – на двух-, трех- и четырехполюсные .

Контакторы различаются по конструкции. Однако характерной особенностью всех контакторов является их способность многократно включаться и выключаться. При этом время включения и выключения составляет доли секунд. Современные контакторы допускают до 20–50 млн включений, разрывая ток в 100–600А без повреждения контактов.

Трехполюсной контактор переменного тока показан на рис. 6.3. Он состоит из магнитной системы (1,2,3), системы главных (9,10) и гибких (5) контактов и блок-контактов (6,7). Магнитная система включает в себя неподвижную часть (сердечник) 1, катушку 2 и подвижную часть 3 (якорь). Якорь и сердечник собраны из тонких пластин электротехнической стали для уменьшения потерь мощности и нагрева от вихревых токов.

Система главных контактов состоит из неподвижных 9 и подвижных 10 контактов, к которым подсоединены провода переключаемой цепи. Подвижные контакты 10 и якорь 3 укреплены на одном валу 4.

Блок-контакты 6 и 7 служат для необходимых переключений в электрической цепи управления втягивающей катушки 2.

Главные контакты выполняют массивными , рассчитанными на большой (силовой) ток, а блок-контакты – небольшими, рассчитанными на ток управления, не превышающий 5–10 А.

У однополюсного контактора главный подвижной контакт сразу связан с якорем через изоляционную прокладку.

При подаче достаточного напряжения на втягивающую катушку 2 якорь 3 под действие магнитного поля сердечника 1 притягивается к нему, поворачивает вал 4 и подвижные контакты 10 замыкаются с неподвижными 9. Отключение контактора производится снятием напряжения с катушки 2. С исчезновением магнитного тяжения подвижная система контактора под действием силы тяжести или возвратной пружины разрывает главные контакты. Возникшая при размыкании главных контактов дуга гасится в дугогасительных камерах 8, изготовляемых из жаростойкого материала для изоляции (на крайней левой паре силовых контактов (рис. 6.3, а) дугогасительная камера установлена, а с остальных они сняты. Гашение дуги осуществляется магнитным дутьем. С обеих внутренних сторон камеры имеются стальные полюса, между которыми создается магнитное поле 13 дугогасительной катушкой 12 (рис. 6.3, б). Ток цепи проходит последовательно через эту катушку и разрываемые контакты 9 и 10, последние находятся в зоне магнитного поля. Под действием этого поля электрическая дуга, возникающая между контактами, выдувается вверх либо через узкую щель (рис. 6.3, в), либо через лабиринтную (рис. 6.3, г). Ионизированные газы дуги охлаждаются и деионизируются . В контакторах переменного тока с небольшой частотой включения применяются камеры с дугогасительной решеткой 14 (рис. 6.3, д ).

На сердечнике 1 устанавливаются короткозамкнутый виток 11 (для контакторов переменного тока). Поток через поверхность этого витка сдвинут по фазе относительно основного и отличен от нуля при прохождении через нуль основного магнитного потока. Такое устройство уменьшает вибрацию и гудение магнитопровода .