Файл: Материалы для подготовки электромонтеров по ремонту и обслуживанию оборудования.pdf

32 быть использованы два отдельных простых магнитных пускателя. Для того, чтобы изменить направление вращения трехфазного электродвигателя, необходимо и достаточно поменять местами две любые подходящие к двигателю фазы (рисунок 1.13 а) и б)). При этом меняется чередование фаз на клеммах двигателя.
Рисунок 1.13. Для изменения направления вращения ЭД необходимо и достаточно поменять две любые подходящие к нему фазы
Подать к двигателю питание с другим порядком чередования фаз можно через второй магнитный пускатель (рисунок 1.14).
Главная проблема в организации реверсивного вращения заключается в том, чтобы не допустить одновременной работы обоих пускателей МП 1 и
МП 2. Иначе будет между фазами А и В будет короткое замыкание через контакты пускателей, причем будут сразу две параллельные цепи короткого замыкания.
А В С
А В С а) б)
ЭД
ЭД

33
МП 1 1111 11
МП 1
МП 2 2222 22
«Пуск 2»
«Стоп»
МП 2
МП 1
МП 2
К фазам А и В
«Пуск 1»
Рисунок 1.14 – Силовая часть схемы реверсивного пускателя
Разумеется, такого допустить нельзя. Поэтому в реверсивном пускателе всегда выполняют блокировку от одновременного срабатывания обоих пускателей. Эта блокировка может быть электрической (схемной) и механической. Рассмотрим выполнение блокировки по схемному варианту.
На рисунке 1.15 показана схема управления реверсивного магнитного пускателя.
А В С
ЭД
МП 1
МП 2
К схеме управления
Две цепи короткого замыкания между фазами
А и В, создающиеся при одновременном срабатывании МП 1 и
МП 2

34
Рисунок 1.15 – Схема управления реверсивного пускателя
В данной схеме нормально замкнутый контакт МП 1 в цепи катушки пускателя МП 2 не позволит при включенном пускателе МП 1 включить второй пускатель. Нужно сначала кнопкой «Стоп» отключить первый пускатель и только после этого можно будет включить второй для реверса.
Такой вариант блокировки возможен даже для реверсивного пускателя, состоящего из двух простых (нереверсивных). Но в таком случае нет защиты от принудительного механического (ручного) нажатия второго пускателя.
Поэтому оба элемента реверсивного пускателя собирают в едином корпусе и снабжают их кроме схемной блокировки еще и механической блокировкой.
Суть механической блокировки заключается в механическом заклинивании подвижной системы одного МП при сработанном состоянии другого МП.
В схемах пускателей по рисункам 1.12 … 1.15 не показаны в силовой части нагревательные элементы тепловых реле защиты от перегрузки, а в схемах управления нормально замкнутые контакты этих реле защиты от перегрузки, которую в большинстве случаев встраивают в пускатели.
В подразделе «простые схемы электроавтоматики» рассмотрим, для общего развития, еще две электросхемы: схему управления освещением с двух мест (рисунок 1.16) и схему простейшего (без какой – либо электроники) кодового замка (рисунок 1.17).
Рисунок 1.16 – Схема управления освещением коридора с обеих его сторон
П1 220 В
Длинный коридор
П2

35
Освещение в коридоре можно включить или отключить с любой его стороны путем изменения положения переключателей П1 и П2. Обратите внимание, в качестве коммутирующих элементов здесь применяются уже не простые выключатели (у которых цепь между контактами либо замкнута, либо разомкнута), а переключатели, у которых цепь всегда замкнута между общим контактом и одним из контактов направлений коммутации.
Схема простейшего (без электроники) кодового замка, применяемого в автоматических камерах хранения, показана на рисунке 1.17.
Рисунок 1.17 – Схема кодового замка автоматических камер хранения
Здесь, в отличие от схемы по рисунку 1.16 переключатели уже не на два, а на десять положений, так называемые декадные переключатели. В схеме 8 декадных переключателей, причем переключатели П1а, П2а, П3а, П4а находятся на одной стороне дверки камеры, а переключатели П1б, П2б, П3б,
П4б – на другой стороне. Цепь для открытия замка будет замкнута только в том случае, когда код, набранный на лицевой стороне совпадет с кодом, набранным на внутренней стороне. Всего в этой схеме 10 4
комбинаций. Но и их можно было перебрать за относительно небольшое время. Поэтому в
Электромагнит открытия замка
220 В
П1а
П1б
П2а
П2б
П3а и П3б П4а и П4б
1 10

36 дальнейшем конструкция была усовершенствована введением замедления: открытие замка происходило не сразу после совпадения кода, а спустя несколько секунд. После этого несанкционированный доступ в камеру стал почти невозможен.
Рассмотрим схему (рисунок 1.18) устройства защитного отключения
(УЗО).
Рисунок 1.18 – Схема УЗО
ДТ – дифференциальный трансформатор;
ЭО – электромагнит отключения.
Основным элементом УЗО является дифференциальный трансформатор
(ДТ). Он имеет две включенные встречно идентичные обмотки I и II, и выходную обмотку III. При идентичности токов по обмоткам I и II,что говорит о том, что ток, прошедший по обмотке I, нигде не ответвляясь возвращается по обмотке II, в обмотке III ничего не наводится. ЭО – электромагнит отключения, получающий питание от обмотки III дифференциального трансформатора и действующий на отключение
(выбивание защелки) автоматического выключателя АВ.
ДТ – очень чувствительный элемент, достаточная для срабатывания ЭО разность токов между обмотками I и II составляет всего 30 мА, что не превышает третьей части смертельно опасной величины 100 мА. В случае ответвления тока, прошедшего через обмотку I, безразлично куда: на человека, попавшего на прямое прикосновение к фазе проводки, или на
Фаза
Нуль
К нагрузке
R
«Тест»
I
II
III
ДТ
ЭО
АВ

37 открытые проводящие части (корпус, шкаф, оболочка электрооборудования), соединенные с нулем (защитным заземляющим проводником), эта
«ответвившаяся» часть тока чрез обмотку II не проходит, и в ДТ образуется разность токов, создающая напряжение на обмотке III.
Поскольку УЗО – это аппарат для защиты людей, он должен периодически контролироваться. Это выполняется кнопкой «Тест», которая создает ток по цепи кнопка – резистор R, проходящий только по обмотке I, чем проверяется работоспособность УЗО. Величина сопротивления резистора в проверочной цепи подбирается такой, чтобы ток был равен примерно 40 мА (с небольшим запасом более 30 мА, чтобы не работать на грани срабатывания). Активное применение УЗО в мировой практике началось с конца 50-х года. Официальная статистика во всем мире отмечает, что результатом масштабного внедрения УЗО явилось резкое, на порядок и более, снижение электротравматизма от попадания под напряжение ниже
1000 В. Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электропотребляющих установках всех возможных видов и самого различного назначения. Исключение составляют электроустановки, не допускающие по технологическим причинам перерыва в электроснабжении (особая группа у потребителей первой категории). В таких установках для защиты людей от поражения электрическим током должны применяться другие электрозащитные меры – контроль изоляции сети, разделительные трансформаторы и др.
УЗО может быть применено в квартире с любой проводкой, как выполненной по двухпроводной схеме (без защитных заземляющих проводников), так и выполненной по трехпроводной схеме. Различие в работе при возникновении нарушения изоляции на корпус какого – либо электроаппарата будет только вот в чем: При двухпроводной проводке УЗО
«будет ждать», когда корпуса аппарата коснется человек и пропустит через себя ток свыше 30 мА. При техпроводной проводке ток замыкания сразу пойдет на защитный заземляющий проводник и в дальнейшем на главную

38 заземляющую шину здания минуя вторую обмотку устройства и оно сработает не дожидаясь попадания человека.
Ввиду высокой чувствительности УЗО возможны его излишние (ложные) срабатывания. При проводке, имеющей некачественную изоляцию или, например, проложенной под увлажненной штукатуркой, возможны утечки с фазного провода. Ток утечек, конечно же возвращается к источнику питания, через «землю», то есть он минует обмотку

39
Рисунок 1.19 – Неправильное выполнение проводки на выходе УЗО
Возвращающийся ток делится на три составляющие, в результате чего в каждом УЗО возникает небаланс, который может привести к ложному срабатыванию. Чтобы избежать ложных срабатываний, нужно убрать объединение «нулей» на выходах УЗО.
Начальные сведения об электронных компонентах
Эту тему мы начнем с понятия вольт – амперной характеристики (ВАХ) двухполюсника. В математике есть термин «функция». Когда каждому значению переменной величины соответствует одно или несколько значений другой переменной величины, то говорят, что эти две величины связаны
функциональной зависимостью. Первую из этих величин называют
аргументом, другую – функцией. Функцию можно задать аналитически
(формулой), графически и таблично. Так вот ВАХ – это графический способ задания тока через двухполюсник от приложенного к нему напряжения (или наоборот). Наиболее принятой считается зависимость тока от напряжения:
I = f (U), когда независимой величиной (аргументом) является напряжение, а ток считается зависимой величиной – функцией. Примеры ВАХ различных двухполюсников в координатах U – I показаны на рисунке 1.20.

40
Рисунок 1.20 – Примеры ВАХ различных двухполюсников
1 – Линейный резистор; 2 – Лампа накаливания;
3 – Полупроводниковый диод (прямая ветвь);
4 – Динистор.
Пример 1 – это линейный резистор, в любой точке его ВАХ отношение напряжения к току имеет одно и тоже значение. По другому можно сказать, что сопротивление данного двухполюсника не зависит от приложенного к нему напряжения или от протекающего через него тока. Примеры 2 – 4 являются примерами нелинейных элементов. Особое внимание следует обратить на элемент 4 – динистор. У него одному и тому же значению напряжения U
1
соответствуют три значения тока: I
1
– I
3
. Между точками А и
В вольт – амперной характеристики динистора расположен участок с
отрицательным дифференциальным сопротивлением. На этом участке увеличению напряжения соответствует уменьшение тока. В природе абсолютно линейных элементов не существует. Можно говорить только о линейности на каком – либо интервале изменений напряжения или тока.
Вообще же, нужно отметить, что всему многообразию электронной и компьютерной техники мы обязаны именно нелинейным элементам.
Рассмотрим простой пример определения тока через последовательное соединение линейного элемента и нелинейного, пусть лампы накаливания
(рисунок 1.21).
U
I
1
2
3
4
U
1
I
1
I
2
I
3
A
B

41
Рисунок 1.21 – Последовательное соединение линейного и нелинейного элементов
Цепь состоит из последовательного соединения двух резисторов: линейного и нелинейного. Это соединение может быть заменено эквивалентным резистором, который также будет нелинейным. ВАХ эквивалентного резистора может быть представлена суммой абсцисс ВАХ R
1
и ВАХ R
2
, то есть напряжений на R
1
и R
2
при одном и том же токе. Рабочая точка цепи определяется по ВАХ R
Э
проекцией на нее подведенного к цепи напряжения U
1 – 3
, а проекция рабочей точки на ось ординат даст значение искомого тока I
1
= I
2
Этот же пример может быть решен другим способом (рисунок 1.22).
Напряжение на R
2
– это разность между подведенным к цепи напряжением
U
1 – 3
и напряжением на R
1
:
U
R2
= U
2 – 3
= U
1 – 3
– U
R1
Это означает, что нужно из точки, соответствующей U
1–3
на оси
1 2
3 1
3
R
1
R
2
R
Э
U
I
ВАХ R
1
ВАХ R
2
ВАХ R
Э
U
1 – 3
U
1 – 2
U
2 – 3
I
1
= I
2
I
1
= I
2

42 напряжений провести ВАХ R
1
в обратном направлении. Точка пересечения
ВАХ R
2
и ВАХ R
1
– это рабочая точка цепи, определяющая ток в цепи.
Рисунок 1.22 – Определение I
1
= I
2
другим способом
Существует два вида нелинейных сопротивлений. Одни из них можно назвать инерционными, например лампа накаливания – при включении в цепь переменного тока вследствие тепловой инерции ее нелинейность в течение периода изменения тока никак не проявляется. Второй вид нелинейности – это безинерционные нелинейные сопротивления: в них нелинейность вызывается не изменением сопротивления при нагревании, а другими процессами.
Рассмотрим простейший элемент электронной техники
– полупроводниковый диод. На рисунке 1.23 показана ВАХ идеального и реального полупроводникового диода.
ВАХ R
1
, проведена в обратном направлении
ВАХ R
2
U
I
I
1
= I
2
U
1 – 3
U
2 – 3
U
1 – 2

43
Рисунок 1.23 – ВАХ идеального и реального диодов
1 – Идеальный диод;
2 – Реальный диод, масштаб напряжения и тока для обратной ветви увеличен;
3 – Условное обозначение диода на схеме;
U
0
– Напряжение отсечки.
Напряжение отсечки составляет около 0,3 В для германиевых диодов и около 0,5 В – для кремниевых.
Диод –
это двухполюсник с односторонней проводимостью. Направление проводимости соответствует стрелке на условном обозначении.
В отличие от диода тиристор является трехэлектродным прибором. Его
ВАХ подобна характеристике динистора (кривая 4 на рисунке 1.20). Он также может находиться в одном из двух состояний: включен или выключен.
Включается тиристор кратковременной подачей включающего импульса на управляющий электрод (УЭ) – рисунок 1.24. После включения тиристора включающий импульс может быть снят, тиристор остается включенным, то есть, он встает на самоудержание, как магнитный пускатель. У тиристора можно выделить силовую цепь (анод – катод) и цепь управления (УЭ – катод). Отключение тиристора происходит по силовой цепи – путем
U
I
1 2
2
U
0 3
Вывод анода
Вывод катода