Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кулачковые выключатели принцип работы

Устройство и принцип действия кулачковых переключателей

Кулачковые переключатели становятся все более распространенными электрическими механизмами, которые с помощью тактовой частоты обеспечивают коммутацию электрических цепей. Активно используются для измерения разных величин в мощных двигателях, принимают участие в управлении различных электрических систем, ими оснащаются трансформаторы.

  1. Общая информация о кулачковом переключателе
  2. Технические характеристики
  3. Виды кулачковых выключателей
  4. Принцип действия
  5. Назначение и область применения

Что такое «кулачок»?

Яркий пример аппарата, позволяющего решать сложные «электрические задачи» — кулачковый переключатель. По сути, его принцип работы заключается в переключениях групп контактов в соответствии с заложенным в механизме порядком.

Благодаря своей простоте и высоким техническим характеристикам контактных групп данный вид устройств планомерно вытесняет морально устаревшие пакетные переключатели. В сравнении с предшественниками современные аппараты отличаются более высокими коммутационными характеристиками, широкой номенклатурой и большим ресурсом работы.

В соответствии с ГОСТ 50030.5, кулачковый (или поворотный) переключатель – это аппарат для цепей управления, снабжённый органом управления в виде ползунка или вала, приводимый в действие вращением.


Рис. 1. Кулачковые переключатели.

Конструкция и принцип действия кулачковых переключателей определяют их область применения. Данные аппараты могут применяться как:

  • переключатели «вкл-откл»;
  • реверсивные переключатели;
  • многопозиционные переключатели;
  • переключатели для измерительных приборов (амперметр, вольтметр);
  • байпасные переключатели;
  • переключатели для систем бесперебойного питания;
  • переключатели для пуска двигателей;
  • переключатели пуска-остановки;
  • переключатели для вентиляции;
  • переключатели двоичного кода.

«На сегодняшний день наиболее широкое применение нашли кулачковые переключатели на токи до 63 А. Однако такая популярность ведёт к тому, что порой специалисты просто не знают о том, что «кулачки» могут использоваться и в мощных системах, — говорит Никита Нецкин, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Так, например, изделия серии OLрассчитаны на токи до 315 А, имеют до 72 контактов и до 12 положений рукоятки. Фронтальная часть переключателей имеет степень защиты IP65, что делает возможным применение этих устройств в тяжёлых промышленных условиях. Так что сегодня «маленький кулачок» умеет справляться с большими нагрузками: например, управлять тележками козловых кранов или мощными конвейерными лентами». По словам Алексея Данкина, руководителя группы электрощитового оборудования компании «МПО Электромонтаж», часто кулачковые переключатели на большие токи применяются в качестве альтернативы выключателям нагрузки, при необходимости коммутации большого числа контактов или положений.

Исходя из требуемой задачи или области применения, кулачковый переключатель комплектуется определённым количеством коммутационных элементов. Каждый из них оснащён кулачковым механизмом (отсюда и название аппарата), двумя стационарными контактами и подвижным мостиком. Механизм приводится в действие движением ручки, которая, в свою очередь, заставляет вращаться стержень и кулачки коммутационных элементов, что и обеспечивает замыкание или размыкание контактов.


Рис. 2. Общий вид кулачкового переключателя.

Информация, о том, в каком положении рукоятки какие контакты замкнуты, отражается в контактной диаграмме (см. рис. 3), значок Х показывает замкнутое положение соответствующих контактов.


Рис. 3. Пример контактной диаграммы кулачкового переключателя.

Особенности конструкции

Основной принцип устройства выходит из самого названия. Так, вся работа происходит благодаря наличию так называемых «кулачков», которые воздействуют на толкатель.

Если же углубиться в саму конструкцию, то можно увидеть, что переключатель состоит из целой группы элементов коммутации.

Воздействуя определенным образом на каждую из них, происходит изменение работы и выбор схемы включения. Для каждого из подтипов переключателей кулачкового характера работы используется своя программа коммутации.

Она определяет начальное и последующие положения кулачков и основных контактов. Вся конструкция и проводники находятся в пластмассовой оболочке. Материал, из которого ее производят – меламин.

Оболочка такого типа защищает начинку от влияния электрической дуги и токов вихревого типа. Благодаря механическому соединению кулачков между собой имеется возможность одновременного выключения нескольких контактов.

Что касается материалов, из которых делают проводники, то в большинстве переключателей это серебро. Данное сырье преобладает над медью по большинству необходимых параметров.

Благодаря возможности выдерживать электрическую дугу, серебряные проводники гарантируют качественное переключение и долгий срок эксплуатации.

Для качественного переключения также необходима фиксация кулачков в заданном положении. Надежность этого гарантируют фиксирующие механизмы привода. Для самой ручки переключателя существует несколько граничных положений.

Для четкости переключения между ними в конструкции используют ограничитель движения. Сам привод имеет вид прута квадратного поперечного сечения.

Для обеспечения качественной работы при допустимых нагрузках его изготавливают из металла. Особенно этот пункт важен при переключении электрического двигателя. На внешней стороне корпуса имеется рукоятка переключения. Она должна иметь надежную изоляцию.

Какими бывают?

В наше время используются различные виды кулачковых переключателей.

Читать еще:  Инерционный выключатель подачи топлива ситроен

Двухконтактные устройства совместимые с трансформаторами импульсного вида. Снабжаются регулятором на основе переходника.

Каковы особенности этого вида:

  • Уровень напряжения триггера на выходе 3 В;
  • Создана оболочка для изоляторов;
  • Токовая пиковая перегрузка 5 А;
  • Чувствительность модулятора 10 мВ;
  • Токовая проводимость регулируется мощностью модулятора;
  • Нельзя использовать для работы с вольтметрами.

Различные пакетные кулачковые переключатели необходимы в конструкции аппаратов для измерения величин. Для этих видов модулятор снабжается дополнительным усилителем.

Каковы особенности вида:

  • Уровень проведения тока 12 мк;
  • Имеет фильтры разного типа;
  • Нет обкладки трансивера;
  • Все контакты монтируются с тыльной стороны корпуса;
  • Обладает двумя либо тремя фазами регулятора;
  • К триггерам прилагаются коммутаторы;
  • Пик перегрузки по току 12 А;
  • Нельзя применять на основе импульсных трансформаторов;
  • Подключаются с помощью контактного переходника.

Виды, подходящие для работы вместе с трансформатором часто производятся на основе триггера. Для них устанавливаются модуляторы, обладающие подвижным типом обкладки.

Каковы особенности вида:

  • Некоторые модификации снабжены тетродами на основе изоляторов;
  • Отклик на коммутацию увеличен проходными фильтрами;
  • Если установлен триггер пропуск тока 6 мк;
  • Пик нагрузки на контакты, служащие выходом влияет на уровень чувствительности модуляторов. У модификацией с уровнем в 15 В максимум не превышает 40 мВ.

Кулачковые переключатели созданные для работы с вольтметрами отличаются не большими размерами и обладают трехфазовой конструкцией. Для многих из них применяются оперативные модуляторы.

Каковы особенности вида:

  • Контакты установлены на тыльную сторону;
  • Некоторые модификации обладают стабилизаторами в виде специального расширителя;
  • Чтобы увеличить токовую проводимость применяются тетроды, работающие на триггерной основе. Для их подключения используются обкладки либо возможности изоляторов;
  • Средний максимум напряжения на выходе 20 В;
  • Если установлены триггеры оперативного типа проводимость тока 13-14 мк;
  • Проводники для фильтров на основе устройств этого вида иногда не предлагаются.

Теперь вы получили специфическую информацию и знаете, как выбрать кулачковый переключатель популярного вида. Хотя существует много других модификаций, отличающихся эксплуатационными характеристиками, в большинстве случаев, этого будет достаточно.

Конструкция кулачкового переключателя

При изготовлении этих приборов используются высококачественные материалы, обладающие проводящими и изолирующими свойствами. Типовой кулачковый переключатель отличается небольшими габаритами, устойчивостью к непродолжительным перегрузкам в электрических цепях, высокими коммутационными качествами. Защита этих устройств от коротких замыканий осуществляется с помощью предохранительных элементов, где присутствуют плавкие вставки.

Особенности конструкции наглядно отражаются в названии этой аппаратуры. Основой устройства является кулачок, воздействующий на толкатель, представленный в той или иной форме. Стандартная схема включает в себя целую группу различных элементов. Путем изменения их места расположения можно создавать различные комбинации схем включения-выключения.

Кулачки и контакты располагаются в определенной последовательности, которая образует программу коммутации, наиболее подходящую в данной ситуации. Все детали заключены в прочный пластмассовый корпус, который не могут разрушить даже электрическая дуга и вихревые токи.

Кулачковые и барабанные переключатели. Разъединители

Переключатели кулачковые групповые ПКГ-4А и ПКГ-6В. Назначение и технические данные. Групповые переключатели предназначены для переключения тяговых двигателей с одного соединения на другое. Основные технические данные переключателей следующие:

Номинальное напряжение 3 000 В Номинальный ток контакторного элемента 500 Л Номинальное давление сжатою воздуха для работы пневматического привода 0,49 МПа Номинальное напряжение цепи управления 50 В

Номинальный ток блокировочных пальцев 5 А

Время проворота вала 1,2 2,5 с Число контакторных элементов:

Разрыв контактов 24 27 мм

Провал контактов 10-12 »

Начальное контактное нажатие 44-88 Н

Конечное контактное нажатие 137-176 Н

Контактное нажатие блокировочных пальцев 9,8-24,5 Н Аппарат должен четко работать при давлении сжатого воздуха 0,37 МПа Давление сжатого воздуха для испытания привода на утечку 0,66 » Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин:

силовой цепи 9500 В

цепи управления 1500 » Масса:

Конструкция и принцип действия. Переключатель ПКГ-4А по конструкции аналогичен переключателю ПКГ-6В. Отличаются они числом контакторных элементов и габаритом. Пере-

Рис. 40. Переключатель кулачковый групповой ПКГ-4А: 1 контакторный элемент; 2 перегородка; і-каркас; 4- кулачковый вал; 5-пальцы контактные; 6 — блокировочный барабан; 7 привод пневматический

Рис. 41. Диаграмма замыкания контактов переключателя ПКГ-4А

ключатель состоит из контакторных элементов 1 (рис. 40), укрепленных на сварном каркасе 3 и разделенных перегородками 2, кулачкового вала 4 с изоляционными шайбами, пневматического привода 7 и блокировочного устройства. Контакторный элемент ПКГ по конструкции сходен с пневматическим контактором, но не имеет индивидуального пневматического привода.

Переключение контакторных элементов производится кулачковыми шайбами, насаженными на стальной шестигранный вал. На одной из боковин каркаса укреплен пневматический двухпози-ционный привод. В цилиндре пневматического привода помещены два поршня, скрепленные между собой зубчатой рейкой, которая входит в зацепление с шестерней, сидящей на кулачковом валу.

Читать еще:  Контакты силовых цепей для выключателя

Включающий и выключающий электромагнитные вентили производят подачу воздуха в правую или левую полость цилиндра, приводя в движение поршни, а вместе с ними зубчатую рейку и кулачковый вал.

Вращение кулачкового вала передается через зубчатую передачу, расположенную со стороны привода, блокировочному барабану 6, который при этом замыкает соответствующие контактные пальцы 5. Очередность замыкания контакторных элементов соответствует диаграмме замыкания контактов (рис. 41 и 42).

Реверсор РК-8 и тормозной переключатель ТК-8. Назначение и технические данные. Реверсор РК-8 служит для переключения обмоток возбуждения тяговых двигателей с целью изменения направления движения электровоза. Тормозной переключатель ТК-8 служит для переключения цепей электровоза в режим рекуперативного торможения. Их основные технические данные следующие:

Номинальное напряжение 3000 В

Номинальный ток контактных элементов 500 А

Номинальное давление сжатого воздуха для работы пневматического привода 0,49 МПа

Номинальное напряжение цепи управления 50 В

Номинальный ток блокировочных пальцев 5 Л

Число контактных элементов:

реверсора РК-8 4 переключателя ТК-8 10 Разрыв контактов 17 мм

Провал контактов 14 15 »

Аппарат должен четко работать при давлении сжатого воздуха 0,37 МПа

Давление сжатого воздуха для испытания привода на утечку 0,66 »

Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин:

силовой цепи 9500 В

цепи управления 1500 »

реверсора РК-8 94,5 кг переключателя ТК-8 136 »

Конструкция и принцип действия. Реверсор РК-8 и тормозной переключатель ТК-8 (рис. 43) представляют собой групповые переключатели, отличающиеся друг от друга лишь числом контактных элементов, разверткой кулачкового вала и числом блокировочных пальцев. Контактные элементы 5 укреплены на сварном каркасе 6.

Управление контактными элементами производится кулачковыми шайбами, насаженными на стальной четырехгранный вал 4. Вал вращается в подшипниках, установленных в боковинах каркаса, и связан зубчатой шестерней 2 с зубчатой рейкой двухпозиционного пневматического привода 1.

Рис. 42. Диаграмма замыкания контактов переключателя ПКГ-6В

Два включающих электромагнитных вентиля 3 обеспечивают подачу воздуха в левую или правую полость цилиндров, приводя в движение поршни, жестко соединенные с зубчатой рейкой, а вместе с ними и кулачковый вал. Вращение кулачкового вала с помощью тяги сообщается блокировочным сегментам, которые замыкают соответствующие блокировочные пальцы.

Контактный элемент переключателей ТК-8 и РК-8 представляет собой кулачковый переключатель без дугогашения с выводом средней точки от подвижных контактов 10 и двумя неподвижными контактами 7.

Самоустанавливающиеся подвижные контакты электрически соединены между собой гибким проводом из медной плетенки. Этот же провод служит электрическим выводом подвижных контактов. Неподвижные контакты установлены на стойках, укрепленных в пазах изоляционных планок. Электрический вывод от неподвижных контактов выполнен впаянными в них медными шинками. Это обеспечивает наименьшие потери в местах соединения токоведущей цепи.

Конструкция контактного элемента позволяет быстро разобрать и сменить изоляционные планки.

Кулачковая шайба имеет выступ, благодаря которому при включении поверхность подвижного контакта зачищается сначала в одну, а затем в другую сторону таким образом, что окончательная линия касания находится на зачищенной поверхности обоих контактов.

Переключатель вентиляторов ПШ-5Б. Назначение и технические данные. Он предназначен для переключения электродвигателеи вентиляторов с низкой частоты вращения на высокую. Основные технические данные переключателя следующие:

Номинальное напряжение контактов силовой цепи 3000 В

Ток контактов силовой цепи 35 А

Номинальное напряжение контактов цепи управления 50 В

Ток контактов цепи управления на один палец 35 А

Номинальное давление сжатого воздуха для работы 0,49 МПа

Нажатие пальцев 19,6-29,4 Н

Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин:

силовой цепи 9500 В

цепи управления 1500 »

Аппарат должен четко работать при давлении воздуха 0,37 МПа

Давление сжатого воздуха для испытания пневматического привода на утечку 0,66 МПа

Конструкция и принцип д е й с т в и я. Переключатель вентиляторов (рис. 44) состоит из барабана 1, двух изоляционных пальцедержателей 2 с пальцами 3 и электропневматического привода 4, собранных на раме. Барабан представляет собой бумажно-ба-

Рис. 44. Переключатель вентилятора ПШ-5Б

келитовый цилиндр с медными контактными сегментами, укрепленный с помощью специальных шайб на стальном валу. Пневматический привод состоит из цилиндра и двух поршней, имеющих кожаные уплотнения, и двух электромагнитных вентилей 5 включающего типа. На валу барабана в нижней части установлен поводок, имеющий паз, в который входит сухарь, соединяющий поводок со штоком поршней. При возбуждении одного из вентилей поршни передвигаются из одного крайнего положения в другое, при этом барабан переключателя поворачивается, переключая пальцы. Вал барабана вращается в подшипниках, один из которых укреплен на раме, другой-на цилиндре пневматического привода.

Читать еще:  Схема выключателя монтажа дома

Отключатели двигателей ОД-8А и ОД-8Б:2. Назначение и технические данные. Они предназначены для отключения поврежденных тяговых двигателей и переключения исправных двигателей на аварийный режим работы электровоза. Основные технические данные отключателей следующие:

Номинальное напряжение, В 3000 3000

Номинальный ток, А 500 500

Номинальное напряжение блокировочных контактов, В 50 50

Номинальный ток блокировочных контактов, А- 5 5

Число спаренных ножевых элементов 2 3

Число одинарных ножевых элементов — 2

Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин, В:

силовой 9500 9500

цепи управления 1500 1500

Длина линии касания ножей, мм, не менее 12 12

В оставшейся части между ножами и контактными пластинами допускается зазор, мм, не более 0,06 0,06

Усилие выхода ножей, Н, не менее 147 147

Масса, кг 24,3 31,85

Конструкция. Отключатели двигателей (рис. 45 и 46) состоят из контактных элементов ножевого типа, закрепленных на общем сварном каркасе. Ножевые элементы могут быть спаренными и одинарными. Каждый ножевой элемент аппарата представляет собой двухпозиционный переключатель. Его контактный нож вращается на средней пластине, являющейся электрическим выводом. Вверху расположены аналогичные контактные пластины. Контактное нажатие создается пластинчатой пружиной у рукоятки ножа и тарельчатыми шайбами на нижней пластине.

Отключатели выполнены с мостиковыми блокировочными контактами. На отключателе ОД-8Б-2 установлен дополнительный нож для переключения питания двигателей от контактного провода на шины для ввода электровоза в депо.

Рис. 46. Отключатель двигателей ОД-8Б-2: 1 -рукоятка; 2-каркас; .? планка текстолитовая; 4 контактный нож; 5-блокировочное устройство

Разъединитель высоковольтный наружной установки РВН-1. Н азначение и технические данные. Разъединитель (рис. 47) предназначен для включения и выключения силовой цепи электровоза в обесточенном состоянии. Основные технические данные разъединителя следующие:

Номинальное напряжение 3000 В

Номинальный ток 1500 А

Линия касания контактного пальца, не менее 15 мм Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции между контактными пластинами и основанием в течение 1 мин 15000 В

Раствор контактов в отключенном положении, не менее 60 мм Масса 35 кг

Конструкция и принцип действия. Разъединитель представляет собой выключатель рубящего типа. Контактное устройство смонтировано на двух армированных изоляторах 5 ШН-10. Изолятор подвижного контакта укреплен на подвижной штанге 1, которая в отключенном и включенном положениях фиксируется запирающим устройством.

Для переключения замок 2 разъединителя отпирается ключом кнопочного выключателя КУ, после чего рукоятку можно оттянуть вниз и произвести переключение. Перед переключениями необходи-

мо убедиться в том, что подвижная штанга надежно заземлена гибким проводом.

Разъединитель высоковольтный однополюсный КЗ-1. Назначение и технические данные. Разъединитель КЗ-1 (рис. 48) предназначен для заземления цепи токоприемника при открытых дверях. Основные технические данные разъединителя следующие:

Номинальное напряжение 3000 В

Контакты разъединителя должны замыкаться при открывании двери на 100-120 мм

При полностью закрытой двери разрыв контактов 28,5-35 » Напряжение переменного тока частотой 50 Гц для испытания изоляции в течение 1 мин 9500 В Усилие выхода ножа, не менее 98 Н

Конструкция и принцип действия. Разъединитель представляет собой однополюсный рубильник, установленный в металлическом кожухе.

Неподвижный контакт б установлен на изоляторе 5, который закреплен ко дну кожуха, а подвижной контакт 2 (нож) шарнирно укреплен в стойке 3, приваренной к стенке кожуха 1. Контактный

Рис. 48. Разъединитель высоко вольтный однополосный КЗ-1

нож соединен тягой 4 с рычажной системой. Ролик рычажной системы перемещается по фигурному профилю верхней кромки двери высоковольтной камеры. При открывании двери ролик перемещается и через систему рычагов замыкает контакты. При закрывании двери контакты размыкаются.

Типы кулачковых переключателей

Выделяют три основных типа устройств, которые различаются количеством положений:

● переключатели типа 0-1-2-3, в которых отключение всех токовых цепей происходит в начале настройки;

● переключатели типа 1-0-2 с центрально расположенной функцией заглушки;

● переключатели типа 0-1-3, которые характеризуются довольно специфической конструкцией и используются, в первую очередь, для ступенчатого питания электрических устройств.

Для каждого типа возможны варианты исполнения устройства в корпусе или без корпуса. Кулачковые переключатели в корпусе используются в открытых местах, где они подвергаются воздействию внешних факторов. С другой стороны, модели без корпуса предназначены для размещения на панелях управления и столах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector