Общие сведения
Командоаппаратом называется одно- или многоступенчатый аппарат, предназначенный для коммутации тока в цепях управления.
Командоаппараты бывают контактными и бесконтактными. Максимальное распространение нашли контактные командоаппараты, разделяющиеся на кнопки управления, командоконтроллеры, универсальные переключатели и универсальные ключи, путевые, конечные и ножные выключатели.
Командоаппараты коммутируют ток либо непосредственно — в цепях управления, либо косвенно — в цепях промежуточных реле, вспомогательных контакторов и т. д.
Командоаппараты изготовляются с контактами мгновенного действия, когда скорость замыкания и размыкания контактов не зависит от оператора, и с контактами немгновенного действия, когда скорость замыкания и размыкания контактов зависит от скорости перемещения воздействующих на контакты деталей или от оператора.
По характеру воздействия на контактное устройство командоаппараты разделяются на прямоходовые, поворачивающиеся на некоторый угол, и вращающиеся.
По исполнению командоаппараты бывают открытыми, защищенными, брызгозащищенными и водозащищенными.
Кнопки управления
Кнопки управления (их называют также кнопочными постами управления) представляют собой командоаппарат с ручным (ножным) приводом, предназначенный для осуществления простых переключений в схемах пуска, остановки, реверса и дистанционного управления электроприводами.
Основным узлом кнопок управления является кнопочный элемент. Несколько кнопочных элементов, смонтированных в общем корпусе или на общей панели, образуют кнопочный пост управления.
В судовых электрических схемах используются кнопки управления серий КУ, КН, КС, НАЗ и др.
Кнопочные посты управления серии КУ набираются из отдельных элементов типа КУ-100М (рис. 72) и по числу элементов бывают одно-, двух- и трехкнопочными.
Контактная система кнопочного элемента выполняется мостикового типа с одним замыкающим и одним размыкающим контактами. Воздействие на подвижные контакты осуществляется с помощью кнопочного элемента. Возврат кнопки в исходное положение производится пружиной.
Кнопки и кнопочные посты управления серии КУ выполняются на номинальное напряжение до 440 в постоянного тока и до 500 в переменного тока. Контактная система кнопочных элементов рассчитана на номинальный ток до 15 а и пусковые токи до 60 а. Кнопочные посты серии КУ изготовляют открыто-утопленными (тип КУ-121) для установки на лицевой панели щита или пульта управления, защищенными (тип КУ-122) и водозащищенными (тип КУ-123). В зависимости от надобности кнопки управления снабжаются надписями «Пуск», «Стоп», «Вперед», «Назад» и др.
Кроме кнопок с пружинным возвратом промышленность выпускает электромагнитные самоудерживающиеся кнопки, например типа КСМ-2, предназначенные для работы в цепях сигнальных командоаппаратов, передающих приказания или предупредительные надписи.
Некоторые серии кнопок, например КС, изготовляются на значительный номинальный ток (до 40—50 а) и применяются для дистанционного пуска стартеров.
Командоконтроллеры
Командоконтроллеры — это многоступенчатые командоаппараты с ручным или сервомоторным приводом, предназначенные для управления магнитными контроллерами и переключений в электрических цепях контакторов, электромагнитов, обмоток управления ЭМУ и т. д.
В отличие от силовых контроллеров командоконтроллеры работают в цепях управления малой мощности, поэтому контактная система их рассчитывается на сравнительно малые токи и не снабжается дугогасительным устройством.
В зависимости от конструкции контактного устройства командоконтроллеры бывают с плоским, барабанным и кулачковым контактными устройствами. Кулачковые командоконтроллеры получили наибольшее применение. Они обладают более высокой износоустойчивостью, надежностью и большим числом включений в час.
В зависимости от вида крепления кулачковых шайб, обеспечивающих работу контактного устройства, командоконтроллеры бывают с нерегулируемыми и регулируемыми кулачками. По количеству рядов контактных элементов контроллеры делятся на одно- и двухрядные.
Большинство командоконтроллеров кулачкового типа выполняются двухрядными с нерегулируемыми кулачками, так как они более компактны и имеют более простое устройство кулачковых шайб. Конструкция переключающего устройства такого командоконтроллера показана на рис. 73.
Нерегулируемый кулачковый командоконтроллер имеет вал квадратного сечения 7, который может поворачиваться с помощью рукоятки в одну или в обе стороны. На валу закреплены пластмассовые кулачковые шайбы 8 определенного профиля, выполняемые сплошными или сборными. Контактная система состоит из неподвижных контактов 1, расположенных на гетинаксовых планках 2, и подвижных контактных мостиков 10, закрепленных на пластмассовом рычаге 9, который прижимается к кулачковой шайбе пружиной 6.
Положения рукоятки командоконтроллера могут быть фиксированными и нефиксированными. В последнем случае рукоятка выполняется с самовозвратом в нулевое положение с помощью пружин.
При повороте рукоятки поворачивается вал командоконтроллера с насаженными на него кулачковыми шайбами. Если кулачок шайбы в данном положении рукоятки упирается в ролик 5 рычага с подвижными контактами, то рычаг поворачивается и контакты размыкаются. Если же кулачок шайбы не упирается в ролик рычага, то под действием усилия пружины мостиковые контакты находятся в замкнутом положении.
Требуемая последовательность замыкания и размыкания контактов в разных положениях рукоятки командоконтроллера обеспечивается соответствующим подбором формы профиля кулачковой шайбы и строго определенным расположением ее на валу.
Число положений рукоятки командоконтроллера, количество контактов и их состояние в каждом положении рукоятки указывается в специальной таблице замыкания контактов (рис. 74), которая может наноситься непосредственно на электрическую схему или располагаться рядом с ней.
В судовых электрических схемах используются кулачковые командоконтроллеры серий КВ-0, КК-8000, КН, КТ и др. Они могут иметь 4, 6 или 12 кулачковых элементов и от 1 до 6 положений рукоятки в одну сторону.
Командоконтроллеры серий КК-8000, КН и КТ выпускаются на напряжение до 500 в постоянного тока и допускают длительный ток до 10 а, ток включения до 50 а.
Предельная разрывная способность контактов при индуктивной нагрузке составляет 1 а на постоянном токе при напряжении 220 в и 5 а на переменном токе при напряжении 380 в.
Командоконтроллеры допускают до 600 включений в час. Износоустойчивость составляет до 1 млн. переключений без тока и 200 000 переключений с предельной разрывной способностью.
Некоторые типы командоконтроллеров снабжаются выключателем цепи управления и электроизмерительным прибором.
Регулируемые кулачковые командоконтроллеры имеют круглые шайбы с отверстиями по окружности, в которые ввинчиваются болты для крепления кулачков к шайбам. Это позволяет перемещать кулачки по поверхности шайбы и получать различный порядок замыкания и размыкания контактов.
Устройство переключающего элемента регулируемого командоконтроллера показано на рис. 75.
Подвижный контактный элемент закреплен на пластмассовом рычаге 7, поворачивающемся вокруг оси. Конструкция рычага обеспечивает быстрое и надежное размыкание и замыкание контактов независимо от скорости поворота вала 1 командоконтроллера. Рычаг снабжен запирающей защелкой 11, поворачивающейся вокруг своей оси.
Замыкание контактов происходит при набегании включающего кулачка 4 на ролик 8 рычага, который поворачивается и в конце пути замыкает контакты 5, 6. Одновременно механическая защелка посредством своей пружины 12 запирает рычаг в замкнутом положении контактов. Размыкание контактов происходит при набегании отключающего кулачка 2 на отключающий ролик защелки 13, освобождающей упор контактного рычага, что позволяет его пружине 10 быстро повернуть рычаг вокруг оси и тем самым мгновенно разомкнуть контакты.
С помощью перемещения кулачков по окружности шайбы можно добиться большой точности переключения и изменения порядка включений и отключений контактов различных шайб.
Регулируемые командоконтроллеры нашли применение в схемах автоматики и часто используются как путевые выключатели.
Конечные и путевые выключатели
Конечные выключатели представляют собой командоаппараты, служащие для предупреждения возможности перехода механизма за пределы его конечных положений. При достижении крайнего положения механизма контакты конечного выключателя размыкаются и останавливают электродвигатель.
Путевые выключатели производят такое же действие, как и конечные, но отличаются от последних тем, что они производят переключения в цепи управления электроприводом в определенных промежуточных точках пути.
Конечные и путевые выключатели получили широкое применение в судовых подъемных механизмах, рулевых устройствах и ряде других электроприводов. По конструкции конечные и путевые переключатели подразделяются на нажимные (кнопочные), рычажные, шпиндельные и вращающиеся.
Нажимные конечные выключатели типа ВК-111 (рис. 76) осуществляют переключение контактов при нажатии рабочего органа механизма на шток, с которым связаны подвижные контакты выключателя. Возврат контактов в исходное положение осуществляется пружиной. Конечные выключатели типа ВК-111 имеют один замыкающий и один размыкающий контакты мостикового типа. Допустимый длительный ток контактов 6 а, ток включения 20 а. Износоустойчивость составляет 1 млн включений и отключений без тока. Конечные выключатели допускают до 600 включений в час.
Рычажные конечные выключатели типа ВК-311 (рис. 77) осуществляют переключение контактов под воздействием рабочего органа механизма на рычаг, с которым связаны контакты. Рычаг этого выключателя снабжается одним или двумя роликами, расположенными на оси в конечной части. Связь между рычагом и поводком с подвижными контактами производится посредством ленточных пружин, благодаря чему при избыточных перемещениях нажимного устройства рычаг может отклоняться на дополнительный угол (провал).
Конечные выключатели типа ВК-311 обладают такой же коммутационной способностью и износоустойчивостью, как и конечные выключатели типа ВК-111.
Шпиндельные выключатели серии К.Р-6200 выполняют функции конечного и путевого выключателя. Чаще всего их используют в рулевых устройствах. Как конечный выключатель они отключают двигатель при предельной перекладке руля, а как путевой выключатель они коммутируют цепи ламп, сигнализирующих положение пера руля.
Шпиндельный выключатель (рис. 78) состоит из червячного валика 1, на котором располагается гайка 2, и контактной системы. Вращение валика вызывает поступательное перемещение гайки. Когда механизм достигает крайнего положения, гайка размыкает контакты и электродвигатель отключается от сети.
Вращающиеся путевые выключатели серии УБ (рис. 79) используются в механизмах, требующих быстрого и надежного разрыва контактов независимо от скорости вращения электропривода. Подвижные контакты 3 этого выключателя располагаются на рычаге 4, приводимом в движение включающей 7 и отключающей 8 шайбами. Шайбы приводятся во вращение от вала выключателя 5 через червячную передачу, передающую вращение оси переключающего устройства. При вращении оси ролик отключающей шайбы нажимает на выступ 10 собачки 9, освобождающей рычаг. Под действием пружины 6 он поворачивается и размыкает контакты. При дальнейшем вращении оси ролик включающей шайбы подходит к выступу рычага и поворачивает его. Рычаг замыкает контакты и удерживается в этом положении собачкой.
Изменяя взаимное расположение шайб, можно регулировать моменты срабатывания контактов.
Выключатели серии УБ имеют две независимые электрические цепи и могут работать на постоянном и переменном токе напряжением до 500 в. Контакты его допускают длительный ток до 10—20 а и ток включения до 50—100 а. Износоустойчивость составляет до 600 000 включений и отключений. Допустимое число включений не более 600 в час.
В качестве командных аппаратов в схемах управления часто используются ножные выключатели, микровыключатели и микропереключатели.
Ножной выключатель предназначен для включения цепей управления посредством педалей. Ножные выключатели применяются в релейно-контакторных схемах для быстрого уменьшения скорости вращения электродвигателя или остановки его посредством воздействия на схему управления с помощью замыкающих или размыкающих контактов.
Ножные выключатели могут иметь одну или две педали и несколько фиксированных положений. Например, ножной выключатель типа НБ-500 имеет две педали и три фиксированных положения. Правая педаль укреплена на горизонтальном валу, а левая свободно посажена на этот же вал. В нулевом положении контакты замкнуты. При нажатии на левую педаль поворачивается вал вместе с правой педалью и размыкается первая пара контактов.
Ограничение поворота педалей осуществляется специальным упорным болтом, на который упирается прилив левой педали. При нажатии на правую педаль вал поворачивается на больший угол и размыкается вторая пара контактов. Возврат педалей и контактов в первоначальное положение происходит под воздействием возвратной пружины.
Микровыключатели и микропереключатели представляют собой малогабаритные аппараты с контактами мгновенного действия.
Микровыключатель имеет один замыкающий и один размыкающий контакты. Срабатывание микровыключателя происходит при малых перемещениях рабочего органа и требует небольшого усилия. Микровыключатели допускают более миллиона включений и могут изготовляться на напряжение до 500 в переменного тока частотой 50 гц и до 440 в постоянного тока. При наличии дугогашения микровыключатели допускают отклонение нагрузки мощностью до 1000 вт.
Микровыключатели, например типа А801, имеют один переключающий контакт. Эти переключатели предназначены для работы в цепях постоянного тока напряжением 27 в. Переключатель срабатывает при воздействии на его кнопку усилия, равного 0,6—2 кгс; возврат кнопки и контакта в первоначальное состояние происходит под воздействием возвратной пружины. Элементы переключателя смонтированы в малогабаритном пластмассовом корпусе. Вес его не более 30 г.
Микровыключатели и микропереключатели нашли применение в электрических цепях автоматики, дистанционного управления, блокировки и сигнализации, а также используются в различных механических реле как контактная система и в качестве концевых и путевых ограничителей.
Литература
Судовая электрическая аппаратура - Бляхман И.А. и др. [1973]
