Коммутационная аппаратура.

Для включения и выключения электрических машин, приборов и сетей, а также для управления работой различных электротехнических установок и защиты их отдельных элементов при нарушении нормальных режимов работы используется коммутационная электрическая аппаратура:

1. Выключатели низкого и высокого напряжения.

2. Рубильники.

3. Переключатели.

4. Минимальные и максимальные автоматы.

5. Реостаты.

6. Контроллеры.

7. Реле.

8. Магнитные пускатели.

9. Кнопки управления.

Аппаратура управления, регулирования и защиты - делится по способу управления на ручную и дистанционную, а также по напряжению сети, в которую они включаются. Электрическая аппаратура является одним из важных звеньев современного производства. При ее помощи осуществляются все процессы управления электрическим оборудованием

Выключатели и переключатели. Поворотный выключатель служит для включения и выключения приемников электрической энергии напряжением до 220 В. (например, для включения аварийного освещения в корпусах ЗИФ.)

Простейшим выключателем низкого напряжения, рассчитанным на малую мощность, является кнопочный выключатель. Он состоит из подвижной и неподвижной частей.

Для включения, выключения и переключения электрических цепей постоянного напряжения до 220 В и переменного напряжения до 380 В широко используются пакетные выключатели и переключатели. Пакетные выключатели и переключатели делятся на однополюсные, двухполюсные и трехполюсные, изготовляются для цепей постоянного тока до 400 А и переменного тока до 250 А и в зависимости от величины предельного тока имеют различные размеры. Пакетный выключатели и переключатели состоят из переключающего механизма и контактной системы. Контактная система выполняется из отдельных контактных секций, которые собираются в пакет. Каждая секция, образующая один полюс контактной системы, состоит из изолятора , в пазах которого находятся неподвижные контакты с зажимами для подключения проводов. подвижных пружинящих контактов помещенных на изолированный переключающий валик. При повороте рукоятки этого валика происходит коммутация электрических цепей, в которые включен пакетный выключатель или переключатель. Пакетные переключатели установлены, например, на пробоотборниках для переключения режимов работы.

Рубильники.Для включения и выключения электрических установок с напряжением до 500 В при токах, превышающих 6 А, применяют рубильники. Существуют однополюсные, двухполюсные и трехполюсные рубильники, которые монтируются на щитах.
Основными частями трехполюсного рубильника являются медные ножи, которые могут поворачиваться на осях, укрепленных в неподвижных контактах. К болтам контактов при помощи гаек присоединяются провода от приемника электрической энергии. При замыкании цепи медные ножи входят в промежутки между пружинящими контактами, к зажимам которых подключены провода от электрической сети. Наряду с обычными рубильниками применяют рубильники-переключатели, которые называются также перекидными рубильниками. Переключатели, кроме верхних пружинящих контактов, имеют такое же количество нижних контактов. Ножи перекидного рубильника можно соединять как с верхними, так и с нижними контактами для включения разных приемников электрической энергии. По правилам техники безопасности рубильники и переключатели закрываются защитными кожухами.

Автоматические выключатели (автоматы)предназначены для защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегруза. Они бывают двух видов: максимальные и минимальные. Автомат, отключающий цепь, когда ток в ней достигает величины, большей допустимой, называется максимальным. Основными частями такого автомата являются: электромагнит, якорь-защелка и выключатель. Когда ток в цепи автомата превышает допустимую величину, электромагнит притягивает якорь-защелку. Нож выключателя освобождается и под действием пружины автоматически размыкает цепь, в которую включен автомат. Повторное включение автомата производится вручную. Автомат, отключающий цепь, когда напряжение в ней становится меньше допустимого, называется минимальным. Когда в цепи автомата проходит ток меньше допустимого сердечник электромагнита не в состоянии удержать вертикально плечо якоря-защелки. В результате этого пружина оттягивает якорь от сердечника электромагнита и защелка, поднимаясь вверх, освобождает нож выключателя, который под действием пружины размыкает цепь, защищаемую автоматом. Автоматы можно отрегулировать на определенную силу тока, при которой происходит отключение. Большим преимуществом автоматов является то, что точность их установки на определенную силу тока значительно больше, чем при защите цепей плавкими предохранителями.

Предохранители.При коротком замыкании, а также при перегрузке сети электрический ток, протекающий по проводам, электрическим машинам и приборам, включенным в цепь, увеличивается и превышает допустимое значение. Провода цепи перегреваются и их изоляция может загореться, а электрические машины и приборы могут выйти из строя.
Для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и длительных перегрузок последовательно с приемниками электрической энергии включают плавкие предохранители. Их работа основана на использовании теплового действия тока. Плавкая вставка плавится тем быстрее, чем больше перегрузка. Чтобы предохранитель не прерывал цепь при каждом пуске двигателя, нужно устанавливать предохранитель на номинальную силу тока, составляющую примерно 40% от пускового тока двигателя. Слёдует иметь в виду, что выбранный таким путем предохранитель защищает двигатель только от токов короткого замыкания, но не защищает его от длительной перегрузки. Для такой защиты двигателя служат автоматические выключатели и реле.

Тепловым реле называют реле, реагирующее на изменение температуры (термореле). Действие термореле основано на расширении металла при его нагревании. Широкое распространение получили биметаллические тепловые реле. Рабочая часть такого реле представляет собой биметаллическую пластину, состоящую из двух металлов с разными температурными коэффициентами линейного расширения. Материалы для пластинок выбирают так, чтобы они имели возможно большую разность коэффициентов расширения, например медь — сталь, сталь никель, инвар –латунь. Для защиты электрических приборов при токовых перегрузках применяют тепловое максимальное реле. Электроподогреватель теплового реле является воспринимающей частью. Биметаллическая пластинка используется как промежуточная часть, а исполнительной частью служат контакты. Подогреватель включается последовательно в цепь прибора или устройства, а контакты — в цепь электромагнита пускателя, производящего пуск.
При нормальной нагрузке биметаллическая пластинка не изогнута. Когда ток в подогревателе превышает допустимую величину, биметаллическая пластинка нагреваясь изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения воздействует на рычаг. Рычаг поворачиваясь вокруг оси размыкает контакты реле. Температура срабатывания биметаллического элемента реле примерно 120°.Температура возврата около 80°. Вес реле не более 12 г.
Такими тепловыми реле снабжаются магнитные пускатели, масляные манометры, термометры системы охлаждения автомобилей и многие другие устройства. В однофазных реле серии ТРП внутри биметаллического элемента реле, имеющего U-образную форму, расположен нихромовый нагреватель. Нагрев термоэлементов осуществляется комбинированным способом: ток проходит через нагреватель и через биметалл. Реле допускают регулировку тока установки в пределах ± 25%. Регулировку осуществляют с помощью механизма установки, изменяющего напряжение ветвей термоэлемента. Механизм имеет шкалу, на которой нанесено по 5 делений в обе стороны от нуля. Цена деления 5% для открытого исполнения и 5,5% для защищенного.

Регулировка теплового реле. Испытуемые тепловые элементы оставляют под нагрузкой тока номинального на 2 часа после чего ток повышают до 120%, при этом токе реле должно сработать не более чем за время 20 минут. Если за время t не произошло срабатывания реле, необходимо медленно перемещать регулятор в сторону начала шкалы до момента срабатывания. Установка реле фиксируется на корпусе реле меткой. Настройка считается удовлетворительной, если ток срабатывания реле будет отклоняться от образцового ±10%.

Электромагнитные реле́ - электрические приборы, предназначенные для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических, а так же неэлектрических. Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д. Электромагнитные реле, благодаря простому принципу действия и высокой надежности, получили самое широкое применение в системах автоматики и в схемах защиты электроустановок. Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты. В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех.

Магнитные пускатели. Наиболее распространенным аппаратом для дистанционного замыкания и размыкания электрических цепей является магнитный пускатель. В отличие от аппаратов, в которых включение и выключение электрических цепей производят вручную (рубильники), в магнитных пускателях эти операции происходят автоматически под действием магнитного поля, возбуждаемого при включении оперативного электрического тока. Магнитные пускатели— более сложные устройства чем реле, в которые входят трехполюсные контакторы. При прохождении оперативного электрического тока через обмотку электромагнита возбуждается магнитное поле и якорь притягивается к сердечнику. Контактные пластины - перемычки якоря соединяют между собой контакты, к которым подключены провода от сети трехфазного переменного тока и от электроприемника. При выключении тока якорь под действием собственного веса или пружины опускается и контактные пластины - перемычки отключают двигатель от сети.

Реостаты. Реостаты представляют собой регулируемые резисторы; они служат для пуска, остановки и регулирования скорости электрических двигателей, а также для управления самыми различными электрическими устройствами. По конструкции реостаты делятся на металлические и жидкостные, а по роду охлаждения — на воздушные и масляные. Проволочный реостат имеет фарфоровое основание, укрепленное между двумя вертикальными стойками. На основании намотана проволока, обладающая высоким удельным сопротивлением. Ее концы присоединяются к зажимам. Над проволокой расположен стержень, на который надет ползунок с контактными роликами, касающимися проволоки. Перемещение движка по проволоке позволяет плавно изменять сопротивление реостата. Для плавного пуска двигателя с фазным ротором шаровой мельницы в корпусе измельчения применяется реостат жидкостного типа. В нем в жидкость погружаются аксиальные электроды и чем больше электроды погружаются в жидкость, тем меньше сопротивление реостата. После того как шаровая мельница разовьёт необходимые обороты двигатель включается в цепь минуя реостат. Управление опусканием электродами происходит автоматически при помощи электрического сервопривода.