Классификация аппаратов электрического оборудования

Основные аппараты электрического оборудования это:

• контакторы

• реле

• выключатели

• пакетные переключатели

• кнопки

• тумблеры

• ………….

Все эти аппараты есть коммутирующими элементами электрической цепи.

Контакторы и реле это аппараты с косвенным (дистанционным) приводом, а выключатели, пакетные переключатели, кнопки, тумблеры это аппараты с прямым (ручным) приводом. На вагонах метро есть исключение – КВ это групповой контактор цепи управления с прямым приводом.

Рассмотрим более подробно контакторы и реле – основные аппараты СЦ с косвенным (дистанционным) приводом.

Косвенные (дистанционные) приводы это:

• электромагнитный привод

• электропневматический привод (односторонний и двухсторонний)

• электродвигательный привод

Контакторы от реле отличаются тем, что реле имеют однородные контакты, а контакторы имеют неоднородные контакты.

Контакты контакторов разделяют на основные и блокировочные.

Основные и блокировочные контакты контакторов коммутируют, как правило, разные электрические цепи, но могут и одну.

По количеству основных контактов контакторы делят на групповые и индивидуальные.

Например,

- если контактор имеет один основной контакт, то это индивидуальный контактор;

- если контактор имеет два и более основных контактов, то это групповой контактор.

Количество блокировочных контактов контактора на его характеристику не влияет.

В индивидуальных контакторах вагонов метро с косвенным (дистанционным) приводом используются такие приводы:

• электромагнитный привод;

• электропневматический односторонний привод.

В групповых контакторах вагонов метро с косвенным (дистанционным) приводом используются такие приводы:

• электропневматический двухсторонний привод;

• электродвигательный привод.

При классификации контакторов их относят к той электрической цепи, в которой используются их основные контакты.

Поэтому контакторы, которые используются в электрических цепях вагонов метро делятся на:

• контакторы СЦ;

• контакторы СВЦ;

• контакторы ЦУ;

Если учесть все условия классификации контакторов, то их можно разделить на:

• индивидуальные контакторы СЦ с электромагнитным приводом;

• индивидуальные контакторы СЦ с электропневматическим односторонним приводом;

• индивидуальные контакторы СВЦ с электромагнитным приводом;

• индивидуальные контакторы ЦУ с электромагнитным приводом;

• групповые контакторы СЦ с электропневматическим двухсторонним приводом;

• групповые контакторы СЦ с электродвигательным приводом;

• групповые контакторы ЦУ с электромагнитным приводом.

При этом необходимо запомнить, что в электрических аппаратах и электрических цепях вагонов метро:

• электропневматический односторонний привод используются только в индивидуальных контакторах СЦ;

• электропневматический двухсторонний привод используются только в групповых контакторах СЦ;

• групповые контакторы в СВЦ не используются.

Приводы и контакторы выполняют такие действия в зависимости от количества положений:

• включаются;

• отключаются;

• переключаются, т.е. изменяют свои положения.

Для того чтобы контактор выполнил какие-то действия необходимо в ЦУ что-то изменить с питанием привода:

• замкнуть цепь питания катушки (катушек) его привода;

• разомкнуть цепь питания катушки (катушек) его привода;

При включении индивидуального контактора, в которого два положения основной контакт замыкается, а блокировочные контакты изменяют свои положения, т.е.:

• нормально-замкнутые б/к - размыкаются;

• нормально-разомкнутые б/к - замыкаются.

При изменении положения группового контактора, в которого общее количество положений более двух - основные и блокировочные контакты изменяют свои положения согласно с диаграммой замыкания контактов данного аппарата.

Диаграмма замыкания основных и блокировочных контактов групповых контакторов, в которых общее количество положений более двух может быть в виде:

• в виде таблицы;

• в графическом виде;

• диаграмма замыканий контактов заложена в наименование (обозначение) контактов в соответствующей части электрической схемы.

В большинстве реле электрического оборудования вагонов метро используются электромагнитный привод за исключение теплового реле и пневматических реле.

При классификации реле их относят к той электрической цепи, в которой установлена их катушка привода.

Поэтому реле, которые используются в электрических цепях вагонов метро делятся на:

• реле СЦ;

• реле СВЦ;

• реле ЦУ;

Электромагнитный привод реле может иметь не одну катушку, а несколько.

Если катушек несколько, то реле классифицируются по самой высоковольтной катушке.

Две и более катушек электромагнитного привода реле устанавливаются между собой встречно (когда Ф₁ - Ф₂) или согласно (когда Ф₁ + Ф₂).

Катушки приводов реле также различают по конструкции:

• токовая катушка выполнена с проводника большого поперечного сечения, имеет малое количество витков, витки изолированы друг от друга воздушной изоляцией (уставка привода реле на включение регулируется по величине тока );

• катушка напряжения выполнена с проводника малого поперечного сечения, имеет большое количество витков, катушка имеет межвитковую и корпусную изоляции (уставка привода реле на включение регулируется по величине напряжения );

Все реле имеют выдержку времени на отключение, т. е. после снятия питания с катушки привода реле отключается с задержкой. Если в работе схемы необходимо использовать эту выдержку времени, то привод таких реле дополнительно оборудуется короткозамкнутым витком и механизмом для регулировки времени задержки. Если реле должно отключатся без задержки после снятия питания с катушки привода, то в электромагнитном приводе таких реле используется шихтованный сердечник.

Контакты реле всех цепей коммутируют только цепи управления.

Если контакты контакторов или реле размыкают электрическую цепь под нагрузкой, т.е. в момент прохождения по ним тока, то их дополнительно оборудуют дугогасительной системой.

Косвенные приводы аппаратов могут создавать такие положения контакторов и реле:

• нормальное положение;

• заданное положение;

• исходное положение;

• последнее положение.

Эти положения характеризуются следующим образом:

1. Нормальное положение.

Это положение создаётся приводами у которых только два положения и есть механический возврат. Из рассмотренных косвенных приводов аппаратов вагонов метро по два положения имеют три типа приводов – это электромагнитный и оба электропневматических, а механический возврат имеют только два из них:

• электромагнитный привод;

• электропневматический односторонний привод.

Механический возврат (отключение) в этих приводах обеспечивают усилия «включающих» пружин или собственный вес якоря (подвижной части привода).

В нормальное положение аппараты переходят при снятии питания с катушек приводов.

2. Заданное положение.

Это положение создаётся приводами, у которых только два положения. Из числа рассмотренных это приводы:

• электромагнитный привод;

• электропневматический односторонний привод;

• электропневматический двухсторонний привод.

В заданном положении аппараты находятся при запитанных катушках приводов.

3. Последнее положение.

Это положение создаётся приводами, у которых нет механического возврата и не на всех положениях используется «цепь возврата». Последнее положение могут иметь групповые контакторы с приводами:

• электропневматический двухсторонний привод;

• электродвигательный привод.

«Последнее положение» - это положения аппаратов, в которых они остаются при снятии питания с катушек приводов.

В этом положении аппараты находятся до повторной подачи питания на катушки приводов с целью перевода их в заданное или «исходное положение».

4. Исходное положение.

Это положение создаётся приводами, у которых нет механического возврата. Исходное положение могут иметь групповые контакторы с приводами:

• электропневматический двухсторонний привод;

• электродвигательный привод.

В исходное положение аппараты переходят с «Последнего положения» при подаче питания на катушки приводов по специальным цепочкам ЦУ, которые принято называть цепями возврата аппаратов.

Рассмотрим подробнее дистанционные приводи электрических аппаратов.

Электромагнитный привод

Применяется для управления:

- индивидуальными электромагнитными контакторами всех цепей;

- электромагнитными реле всех цепей;

- электромагнитными вентилями цепи управления.

Исключением из этого правила есть то, что на вагоне метро электромагнитный привод управляет групповым электромагнитным контактором цепи управления типа КПД – 121 (Р1-5 на вагонах типа «Е» и «Еж»)

Конструкция электромагнитного привода.

Рассмотрим конструкцию электромагнитного привода на примере электромагнитного реле.

Привод состоит из:

1. Катушка.

2. Сердечник.

3. Г- образное ярмо.

4. Якорь.

5. Упор.

6. Включающая пружина.

7. Диамагнитная прокладка.

8. Изолятор.

9. Короткозамкнутый виток (гильза).

10. Механизм для регулировки воздушного зазора между якорем и сердечником.

Конструктивные особенности электромагнитного привода.

Сердечник (2) может быть монолитным или шихтованным.

Короткозамкнутый виток (9) и механизм для регулировки воздушного зазора между якорем и сердечником (10) используются только в реле с увеличенной выдержкой времени на отключение.

Отключения реле обеспечивает усилие, которое создается включающей пружиной (7) или собственный весом якоря (4).

Катушки (1) могут быть установлены для регулировки уставки по силе тока или по величине напряжения.

В электромагнитных приводах некоторых реле магнитный поток может создаваться одновременно несколькими катушками.

Характеристика электромагнитного привода.

Электромагнитный привод создает два положения:

• положение «ВКЛ» - заданное (при запитанной катушке вентиля);

• положение «ОТКЛ» - нормальное (катушка без питания).

При подаче питания на катушку – привод включается под воздействием электромагнитных сил.

При снятии питания с катушки - привод остается включенным под воздействием остаточного магнетизма магнитопровода, а по истечении выдержки времени – привод отключается под воздействием включающей пружины или собственного веса якоря.

Электропневматические приводы.

Эти приводы условно делят на:

• односторонний привод;

• двухсторонний привод;

Односторонний электропневматический привод применяют в индивидуальных электропневматических контакторах.

Двухсторонний электропневматический привод применяют в групповых электропневматических контакторах.

Электропневматический односторонний привод.

Этот привод можно разделить на узлы:

• электромагнитный вентиль включающего типа;

• пневматический цилиндр одностороннего привода;

• т рубопровод.

Канал «Ц» (цилиндр) электромагнитного вентиля и штуцер пневматического цилиндра привода связаны между собой медной трубкой, которую называют трубопроводом.

Цилиндр одностороннего привода.

Цилиндр состоит из :

1 . Корпус с приливами для крепления самого цилиндра и для установки блок-контактов.

2. Крышка цилиндра с штуцером.

3. Поршень с уплотнением.

4. Шток.

5. Включающая пружина.

6. Изоляционная тяга.

7. Кронштейн для установки сегментных колодок блок-контактов.

Электромагнитные вентили приводов.

Вентиль условно можно разделить на два узла:

• электромагнитный привод вентиля;

• пневматическая (клапанная) часть вентиля включающего типа.

Пневматическая часть вентиля состоит из:

1 - корпус с системой каналов, которые внешне пневматически связываются:

с цилиндром привода (Ц);

с магистралью сжатого воздуха (МУ);

с атмосферой (А).

2 - верхний клапан (шток).

3 - нижний клапан (игла).

4 - пружина.

Вентиль включающего типа представляет собой электромаг­нитный механизм с Г-образным магнитопроводом 1, называемым ярмом (рис. 60), полым стальным сердечником 2 и якорем 4.

На нижнюю часть сердечника 2 навернут стальной корпус пневматической части 10 с запрессованным в нем бронзовым клапаном 11. На сердечнике установлена катушка 3. Внутри сердечника проходит бронзовый шток 9 (верхний клапан). С нижней стороны в шток иглой упирается нижний бронзовый клапан 12, который поднимается вверх пружиной 13, опирающейся на пробку 14. На верхней части вентиля закреплены коробка 7 и крышка 6 с кнопкой 5 для ручного включения вентиля. Чтобы предотвра­тить прилипание якоря 4 к сердечнику 2, в сердечни­ке установлены латунные штифты 8.

По конструкции все вентили включающего типа оди­наковы и различаются размерами некоторых деталей и техническими данными.

Вентиль выключающего типа имеет ту же магнит­ную систему, что и вентиль включающего типа, но от­личается от него устрой­ством корпуса и клапанов. Расположение отверстий, соединяющих вентиль с ре­зервуаром сжатого воздуха, цилиндром аппарата и атмосферой, такое же.

На вагонах метро используют вентили ВВ-2, ВВ-3, а так­же их модификации ВВ-10 и ЭВ-57. Вентили группы ВВ-3 отличаются от вентилей группы ВВ-2 диаметром впускных и выпускных отверстий, что влияет на быстродействие аппаратов в приводе которых они используются.

Электромагнитный привод вентиля имеет следующие отличия от выше рассмотренного привода реле:

1. Сердечник имеет аксиальное отверстие для установки штока (верхнего клапана) пневматической части.

2. Якорь в свободном состоянии находится в зоне магнитной цепи и ограничен от выпадения специальной коробкой с крышкой на которой установлен механизм для прямого включения привода.

3. Функцию «включающей пружины» привода выполняют клапаны пневматической части, которые создают механическое усилие под воздействием сжатого воздуха.

Принцип действия электромагнитного вентиля включающего типа.

В исходном состоянии электромагнитного вентиля, когда его катушка без питания, в пневматической (клапанной) части канал - Ц связан с каналом - А.

Пневматическая связь канала Ц с каналом МУ перекрыта нижним клапаном.

При подаче питания на катушку электромагнитного вентиля клапаны перемещаются вниз и пневматическая связь каналов Ц и А перекрывается верхним клапаном, а нижний клапан связывает канал МУ с каналом Ц.

Сжатый воздух поступает под поршень в цилиндр электропневматического привода.

При снятии питания с катушки вентиля клапаны в пневматической части возвращаются в первоначальное (исходное) состояние, т. е. канал Ц связывается с каналом А, а пневматическая связь канала Ц с каналом МУ перекрывается.

Характеристика электропневматического одностороннего привода.

Односторонний электропневматический привод создает два положения:

• положение «ВКЛ» - заданное (при запитанной катушке вентиля);

• положение «ОТКЛ» - нормальное (катушка без питания).

При подаче питания на катушку вентиля – привод включается – поршень в цилиндре перемещается вверх под воздействием силы сжатого воздуха, преодолевая усилия включающей пружины.

При снятии питания с катушки вентиля – привод отключается - поршень в цилиндре перемещается вниз под воздействием усилий включающей пружины.

Электропневматический двухсторонний привод.

Двухпозиционный электропневматический привод (рис. 71) пред­ставляет собой чугунный цилиндр 6, в котором перемещаются два поршня 4, жестко связанные один с другим стальным штоком 5. (4-5-4 это двухсторонний поршень).

Поступательное движение двухстороннего поршня через сухарь 7 и стержень 9, укрепленного на кулачковом валу, передается на кулачковый вал и перемещает его по дуге окружности. Поворот вала, а следовательно, и ход поршней ограни­чены упором 8. В крайних положениях штока упор упирается в при­ливы цилиндра.

Цилиндр с обеих сторон закрыт крышками 2. Электропневматические включающие вентили 1 сообщаются с полостью цилиндра каналом 3. Между крышками и фланцами цилиндра, а также меж­ду крышкой и вентилем устанавливают уплотняющие прокладки. Цилиндр крепят к боковой раме аппарата тремя болтами.

При возбуждении катушки 10 левого вентиля сжатый воздух поступает в левую полость цилиндра и передвигает двухсторонний поршень в край­нее правое положение. При возбуждении катушки правого венти­ля двухсторонний поршень перемещаются влево. Угол поворота вала из одного крайнего положения в другое составляет 45⁰. При перемещении поршня в ту или иную сторону происходит поворот кулачкового вала по часовой стрелке или против часовой стрелки.

Д елим этот привод на узлы:

• два электромагнитных вентиля;

• цилиндр двухстороннего привода;

• вал с кулачковыми шайбами группового контактора.

В этом приводе используются такие же электромагнитные вентили включающего типа, как и в одностороннем электропневматическом приводе.

Двухсторонний электропневматический привод преобразует поступательное движение поршня в цилиндре во вращательное движение вала с кулачковыми шайбами (общий угол поворота вала 45⁰).

Цилиндр двухстороннего привода.

Цилиндр состоит из:

1. Корпус цилиндра с приливами для крепления цилиндра.

2. Крышки цилиндра с каналами для подачи сжатого воздуха.

3. Двухсторонний поршень с уплотнениями.

4. Сухарь.

5. Шток (палец) для передачи механических усилий от поршня на вал с кулачковыми шайбами.

6. Вал с кулачковыми шайбами.

Характеристика двухстороннего электропневматического привода.

Двухсторонний электропневматический привод создает два положения, каждое из которых может быть заданным (при запитанной катушке соответствующего вентиля) или последним (если катушки обоих вентилей без питания).

Привод может создавать исходное положение, но для этого ему нужна дополнительная цепь питания соответствующего вентиля, такую цепь называют - цепью возврата.

Работа двухстороннего электропневматического привода.

Для наглядности дадим имена положениям привода, например:

положение - «1» и положение - «2».

Если катушки вентилей 1 и 2 без питания, то привод может находится в любом положении, т.е. в последнем положении «1» или в последнем положении «2».

Например:

привод находится в положении - «2»( последнее).

При подаче питания на катушку вентиля 1 – привод переходит в положение «1» (заданное) под воздействием силы сжатого воздуха.

При снятии питания с катушки вентиля 1 – привод остается в положении «1» (последнее).

При подаче питания на катушку вентиля 2 – привод переходит в положение «2» (заданное) под воздействием силы сжатого воздуха.

При снятии питания с катушки вентиля 2 – привод остается в положении «2» (последнее).

Электродвигательный привод.

Электродвигательный многопозиционный привод состоит из:

1. Электродвигатель ( тип ПЛ – 072-Г (СДРК) или ПЛ – 072-Д (СДПП)).

2. Двухступенчатый редуктор:

- первая ступень – закрытая червячная (2.1. и 2.2.);

- вторая – открытая прямозубая (2.3. и 2.4.).

3. Вал с кулачковыми шайбами и большой прямозубой шестерней (2.4.)

Характеристика электродвигательного привода.

Эти приводы применяют для дистанционного управления групповыми многопозиционными контакторами. Электродвигательный многопозиционный привод создает вращающий момент на валу двигателя и передает его на вал с кулачковыми шайбами, изменяя число оборотов и мощность.

ПЛ – 072-Г (СДРК)	ПЛ – 072-Д (СДПП)
Напряжение питання - 70 В	Напряжение питання - 24 В
Независимое возбуждение	Параллельное возбуждение
Реверсивный	Не реверсивный
Привод РК	Привод ПП

Количество положений привода зависит от того, на сколько секторов разделена окружность вала.

Например: 4 сектора - 4 положения или 18 секторов - 18 положений.

Принцип действия электродвигательного привода .

При подаче питания на обмотку якоря и обмотку возбуждения электродвигателя групповой контактор изменяет свои положения.

Например: «1» - заданное, «2» - заданное, «3» - заданное, и т. д.

При снятии питания с обмотки якоря или с обмотки возбуждения на положении, групповой контактор останавливается на этом же положении, а при снятии питания с электродвигателя между положений привода, групповой контактор доворачивается по «Цепи доворота» до следующего положения по направлению вращения.

Свойства электродвигательного привода .

Привод может создавать установленное исходное положение, но для этого ему нужна дополнительная цепь питания электродвигателя - цепь возврата.

Цепи питания обмоток электродвигателя замыкается контактами реле цепи управления, а размыкаются собственными блок-контактами группового контактора.

При снятии питания с электродвигателя для фиксации положений обмотка якоря шунтируется накоротко.

Если на большой шестерне второй ступени редуктора установлен упор, то в таком приводе используется только реверсивный электродвигатель.