По конструктивному исполнению выключатели и переключатели делятся на

8.2. Коммутационная аппаратура

В систему электрооборудования транспортных средств, помимо источников электроэнергии и потребителей, входит также установоч­ная и коммутационная аппаратура. Указанные изделия могут быть разбиты на три группы: выключатели и переключатели; электромаг­нитные реле и контакторы; разъемы и соединительные панели.

Основным узлом коммутационных устройств является контакт­ная часть, имеющая в конструкции изделий первой группы механи­ческий (ручной, пневматический) привод, и в конструкции изделий второй группы — электромагнитный привод. По схеме коммутации выключатели и переключатели отличаются числом коммутацион­ных цепей, позиций и выводов. Кроме того, они отличаются по то­ковой нагрузке и исполнению привода (клавишные, кнопочные, по­вторные, вытяжные и т. д.).

Основными параметрами выключателей и переключателей яв­ляются номинальное напряжение, номинальный ток, схема коммутации, падение напряжения на контактах, ресурс по числу циклов включения-отключения.

По функциональному назначению можно выделить: главный вы­ключатель (выключатель зажигания, приборов и стартера); цен­тральный переключатель света; многофункциональный подрулевой переключатель; переключатель системы стеклоочистки; переключа­тель отопления; переключатель указателей поворота; выключатель стоп-сигнала; выключатель аварийной световой сигнализации; вы­ключатель различных управляющих и исполнительных устройств. Выключатели отопителей, стеклоочистителей, плафонов освещения и других приборов выполняются в виде тумблеров, клавишных вы­ключателей (ВАЗ) и, как более надежные, кнопочного типа.

В схемах электрооборудования автомобилей все большее рас­пространение получают реле. Они применяются для включения стартера, сигналов дальнего и ближнего света фар, электровенти­лятора в системе охлаждения двигателя, обогрева заднего стекла, отопителя, фароочистителей, отключения обмотки возбуждения генератора. Реле-прерыватели применяются в схемах контрольной лампы ручного тормоза, стеклоочистителя и т. д. Электромагнит­ные реле подразделяются на три группы по конструктивному ис­полнению: обычные; малогабаритные; специальные. Внутри каждой из этих групп реле подразделяются по напряжению — на 12 и 24 В с разными обмоточными характеристиками.

По схеме коммутации реле подразделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие. Кроме того, реле обычного типа отличаются режимом работы: продолжительный и кратковремен­ный режим.

Срок службы реле в зависимости от напряжения составляет от 25 тыс. до 200 тыс. включений и от 100 тыс. до 300 тыс. км пробега автомобиля. Для удобства монтажа и смены на современных авто­мобилях реле имеют штекерные выводы и устанавливаются в еди­ном блоке вместе с предохранителями (ВАЗ-2105, ВАЗ-2108, МАЗ-64227).

В сильноточных цепях с токами свыше 50 А необходимо исполь­зовать контакторы, которые выпускаются трех типов: на 12 В и на 24 В с замыкающими контактами и на 24 В с переключающими кон­тактами.

Разъемы и соединительные панели служат для обеспечения монтажа жгутов и приборов электрооборудования, соединения тя­гача с прицепом, подключения внешнего питания, переносной лам­пы и т. д.

3.3. Коммутационная аппаратура

Коммутационная аппаратура служит для управления агрегатами электрооборудования. В зависимости от способа управления она подразделяется на аппаратуру прямого, дистанционного, автоматического и программного управления.

Аппаратура прямого (ручного) управления применяется для коммутации цепей агрегатов, потребляемый ток в которых не превышает 35А. К этой группе аппаратуры относятся выключатели (смотреть статью под номером 3.4, а), переключатели (смотреть статью под номером 3.4, 6) и кнопки.

По конструктивному исполнению они подразделяются на одно, двух и трехполюсные, т.е. коммутирующие одновременно одну, две или три цепи и однополюсные многопозиционные.

По принципу работы выключатели и переключатели делятся на перекидные и нажимные. Перекидные выключатели и переключатели имеют фиксированные положения контактов 5 и рукоятки управления 1. Возврат их из фиксированного положения в исходное требует приложения обратного усилия. В нажимных выключателях и переключателях этот процесс обеспечивается кинематической схемой самовозврата после отпускания рукоятки оператором.

Недостатком аппаратуры прямого управления является возможность возникновения тянущейся дуги между контактами изза малой скорости их разъединения в момент выключения. В результате происходит процесс эрозии поверхностей контактных пар, что приводит к преждевременному выходу аппаратуры из строя и отказам в работе. Аппаратура дистанционного управления в значительной степени лишена этих недостатков. Она представляет собой электромагнитные коммутационные устройства, состоящие из контактной группы, электромагнита и рычажнопружинного механизма, который обеспечивает передачу движения якоря электромагнита к подвижному узлу контактной группы.

В зависимости от токовой нагрузки в цепи они подразделяются на реле и контакторы. Реле применяются для коммутации цепей с нагрузкой не выше 10 А, контакторы —для цепей с нагрузкой до 600 А. Управляющие обмотки реле и контакторов питаются от сети постоянного тока или через встроенный полупроводниковый выпрямитель при использовании сети переменного тока.

На самолетах применяются контакторы серии К, КМ (малогабаритные) и унифицированные коммутационные электромагнитные аппараты.

Условное обозначение унифицированных коммутационных аппаратов отражает их назначение и конструкцию. Так, первая буква обозначения указывает максимальное рабочее напряжение, на которое рассчитана обмотка ( Т—тридцать, С — сто, Д •—двести вольт), вторая буква указывает назначение аппарата (Д—детекторное реле, К — контактор, Н — реле напряжения, П — для сети переменного тока, Т — токовое реле). Третья буква Е, Д, С или Т означает единицы, десятки, сотни или тысячи ампер коммутируемого тока, число которых указывает цифра, стоящая на четвертом месте. Последующий пятый знак указывает число коммутируемых цепей, шестой — характеризует кинематику аппарата: О — выключатель с открытыми контактами, П — переключатель. Седьмой знак отражает режим работы: Д — длительный, К — кратковременный, И — импульсный. Восьмой знак указывает особенности конструкции: Т — теплостойкий; Г — герметичный, Д — всеклиматический.

Если в шифре аппарата имеется девятый знак, то восьмой знак определяет допустимую температуру окружающей среды: О . 60° С, 1 . +100° С, 2 . +200° С.

Поясним расшифровку унифицированного коммутационного аппарата на примере: которые с помощью платы 4 соединены с выводами 5. В результате замыкается управляемая силовая цепь потребителя.

При выключении контактора происходит быстрое размыкание контактов под действием пружины 8, и управляемая цепь обесточивается.

Обычно у контакторов якорь выполняется втяжным, у реле — поворотным.

Аппаратура программного управления осуществляет автоматическое включение, выключение или переключение управляемых цепей в зависимости от положения деталей управляемых агрегатов или по заданной программе. Для этой цели применяются концевые выключатели (смотреть статью под номером 3.6) и микровыключатели (смотреть статью под номером 3.7). Они монтируются в конструкциях механизмов и агрегатов самолета, а управляются механическим воздействием деталей этих механизмов на командный элемент.

На смотреть статью под номером 3.5 показана конструкция контактора. В момент включения выключателя управляющей цепи небольшой по величине ток проходит через зажимы выводов 1 по обмотке 7 электромагнита. Под действием образовавшегося магнитного поля сердечник 6 подвижного контакта 2 перемещается с большей скоростью вниз и практически мгновенно замыкает неподвижные контакты 3,

6.6. Коммутационная аппаратура

Коммутационную аппаратуру по назначению можно разделить на три группы:

1. Аппаратура для ручного включения, выключения и переклю­чения электри­ческих цепей (выключатели, переключатели, кнопки). Эта аппара­тура приводится в действие непосредственно тем или иным членом экипажа и размеща­ется на распределительных щитах, пане­лях и пультах.

2. Концевые выключатели и переключатели. Эти устройства устанав­ливаются на элементах конструкции самолёта, электрифицированных агре­гатах или меха­низмах таким образом, чтобы в определенном положении ме­ханизма соответст­вующая его часть (деталь) воздействовала на выключа­тель.

Концевые выключатели обычно применяются для замыкания или раз­мыка­ния цепей сигнализации, для остановки электромеханизмов в край­них положе­ниях, для соблюдения определенной последователь­ности работы отдельных эле­ментов сложной системы и т.д.

3. Устройства для дистанционного и автоматического включения, вы­ключения и переключения электрических цепей. К ним относятся реле и контакторы разных типов (электромагнитные, гидравлические, пневматиче­ские, центробежные и др.), которые приводятся в действие или при помощи коммутационной аппаратуры пер­вой и второй группы, или вследствие изме­нения в определенных пределах того или иного физического параметра (напряжения, тока, давления, скорости вра­ще­ния и т. д.).

6.6.1. Коммутационная аппаратура для ручного управле­ния электрическими цепями

Кнопки. Кнопками называются коммутационные аппараты на­жим­ного дей­ствия, которые применяются для кратковременного замы­кания или размыкания электрических цепей. Обычно при помощи кно­пок производится управление цепями небольшой мощности (цепи сиг­нализации; цепи управле­ния электромагнитными устройствами и т. п. При нажатии на головку кнопки сжимает­ся возвратная пру­жина и происходит замыкание или размыкание контактов. При отпускании кнопки возвратная пружина возвращает головку кнопки и её контакты в исходное положе­ние. Контакты кнопки рассчитаны на ток до 20 А при кратковре­менном включении.

Выключатели и переключатели служат для за­мыкания или раз­мыкания электрических цепей на длительное время. По своему конст­руктивному выполнению выключатели и переключате­ли бывают трех типов:

—перекидные,

—поворотные;

По числу коммутируемых цепей различают однополюсные, двухполюс­ные, трехполюсные выключатели и переключатели.

Выключатель (однополюсный) имеет один подвижный и один не­под­вижный контакт, которые могут находиться в замкнутом или ра­зомкнутом положении. Со­ответственно замыкание электрической цепи происходит только в одном положе­нии.

Переключатель имеет несколько неподвижных контактов, с каждым, из кото­рых поочередно может замыкаться один подвижный контакт.

У перекидных выключателей и переключателей контакты и ручка имеют два фиксированных крайних положения, причем для переключе­ния из одного положе­ния в другое и обратно к ручке необходимо вся­кий раз при­кладывать перекиды­вающее усилие.

Нажимные выключатели и переклю­чатели, при полном внешнем сходстве с перекидными, отличаются от них тем, что они замыкают цепь только при нажатой рукоятке переключателя. По­сле прекращения нажа­тия ручка и кон­такты возвращаются в исходное нейтральное положение. Самовозврат ручки из крайних положений обеспечивается соответствую­щими про­филями подвижных контактов.

Двухполюсные и трехполюсные перекидные и нажимные выключа­тели и пере­ключатели по принципу действия аналогичны рассмотренным выше однополюсным выключателям и переключателям.

Кнопочные выключатели и переключатели используются на самолё­тах по­следнего поколения ввиду большей наглядности представления инфор­мации о работе включаемого устройства, а также благодаря меньшим габари­там. В кнопочном пере­ключателе предусмотрены одно или два сигнальных поля. Например в кнопочном переключателе генератора предусмотрен сигна­лизатор белого цвета «ОТКЛ». Кото­рый горит, когда переключатель, а следо­вательно и генератор, выключен. При отказе генератора в переключателе заго­рается сигнализатор жёлтого цвета «Г…» с номером отказавшего генератора.

Концевые выключатели и переключатели

Концевые выключатели, как и кнопки, являются коммутационными ап­паратами нажимного действия. Однако на­жатие на шток выключателя осу­ществляется не вручную, а какой-либо частью или деталью электрифициро­ванного агрегата или ме­ханизма. Несмотря на свое название «концевые», они часто используются для цепей блоки­ровки (например, предотвращение уборки шасси до отрыва самолета от земли), для цепей автоматического управления (в программных устройствах с ку­лачковыми шайбами) и т. д.

Существуют два типа концевых выключателей и переключателей – соот­ветственно с большим и с малым ходом штока.

Концевые выключатели с большим ходом штока удобны тем, что они обес­печивают большой диапазон регулировок непосредственно на самолёте и по­этому широко используются. При нажатии на шток такого концевого выключателя нажимающий элемент конструкции самолёта преодолевает усилие возвратной пружины и, в соответствии с регулировкой, в заданной точке штока замыкает или размыкает контакты.

Ко второму типу концевых выключателей относятся малогабарит­ные кон­цевые выключатели с ходом штока (0,5—1 мм), в которых применяются плоские пружины специальной формы. Эти пружины одновременно исполь­зуются в каче­стве токоведущих элементов и поэтому выполняются из берил­лиевой бронзы. Масса малогабаритных КВ составляет 8 г. Расчётный ток до 10 А при напряже­нии 30 В.

Поворотные переключатели и выключатели обеспечивают включение и от­ключение электрических цепей при повороте ручки управления на опреде­лённый угол. Они используются, как правило, в маломощных цепях электро­измерительных приборов, для управления и контроля приборного и радио оборудования и т.д.

Для чего нужны и какие бывают силовые коммутационные аппараты

Коммутационный аппарат выполняет основную функцию управления электрической цепью: включать и отключать. К этой разновидности аппаратов относятся: рубильники, выключатели, разъединители.

Выключатели предназначены включать и отключать электрические цепи «под током», т. е. во время протекания по цепи электрического тока.

Все электрические аппараты, имеющие подвижные части, могут быть разделены на автоматические и неавтоматические. Автоматические — это аппараты, приходящие в действие от заданного режима цепи, или машины, а неавтоматические, действие которых зависит только от воли оператора.

Автоматические выключатели бывают низковольтными (выпускаются на напряжение до 1000 В) и высоковольтными (на напряжение выше 1000 В).

Самый простой неавтоматический выключатель низкого напряжения — рубильник, состоящий в основном из подвижного ножа, неподвижного контакта и ручки.

Оператор рукой включает или отключает рубильник путем поворота ножа в вертикальное или горизонтальное положение. Контакты рубильника расположены просто в воздухе.

Простой однополюсный рублильник

Рублильник на 700 А на исторической гидроэлектростанции в Германии

Рублильники с предохранителями в закрытом распределительном устройстве в Китае

По мере роста рабочего напряжения и мощностей подобный аппарат уже не мог удовлетворить потребностям эксплуатации и постепенно появляются все более и более совершенные типы выключателей.

В электроустановках на напряжение до 1000 В наиболее широкое применение нашли воздушные автоматические выключатели различных конструкций.

Низковольтный автоматический выключатель Siemens на ток 16А

Низковольтный автоматический выключатель Schneider Electric на 125 А

Отчественные автоматические выключатели в электрощитовой (между ними разница в 30 лет)

При отключении цепи под током между расходящимися контактами выключателя появляется электрическая дуга которую необходимо погасить. Для лучшего гашения дуги в автоматах применяются специальные устройства, улучшающие процесс гашения дуги, так называемые дугогасящие камеры различного исполнения.

Электрощит закрытого контрольно-распределительного устройства

Для цепей высокого напряжения простой воздушный выключатель уже не мог удовлетворить требованиям эксплуатации. Первое, что было сделано в направлении усовершенствования конструкции выключателя, — опустили контакты в трансформаторное масло, в результате чего получился так называемый, масляный выключатель. В настоящее время масляный выключатель уже представляет очень сложное устройство, использующее для своей работы многие достижения науки и техники.

Выскоковольтный масляный выключатель на траснформаторной подстанции

Работа масляного выключателя при отключении сводится к следующему: от действия высокой температуры дуги масло разлагается на газы, основной составляющей которых является водород. Дуга, таким образом, горит в среде газа, который находится в динамическом состоянии, в нем происходит бурное перемешивание ионизированных и неионизированных частиц, холодных и горячих частиц газа и в един из моментов прохода тока через нуль, вследствие периодичности, дуга гаснет.

Образование газа происходит очень бурно, в выключателе создается значительное давление, и если выключатель сконструирован неправильно, он может взорваться.

В масляных выключателях, имеющих дугогасящие камеры, гашение дуги происходит более безболезненно и быстро. Здесь энергия дуги используется для создания давления, которое сильно увеличивает движение газа около дуги и тем самым способствует гашению дуги.

Конструкций камер много и принципы их действия довольно различны, но все они служат, главным образом, для одной из двух целей:

• или создают движение масла и газа относительно дуги;
• или дугу двигают относительно масла и стенок специальных камер.

Для подобных выключателей привод уже не составляет одно конструктивное целое с выключателем: в подавляющем большинстве случаев привод конструктивно выполняется отдельно от выключателя и связывается с последним с помощью специальных механизмов.

Существует также очень много других типов высоковольтных выключателей, давно вытесняющих многообъемные масляные выключатели. Это, например, малообъемные масляные выключатели, в которых применены фарфоровые баки, и потому не требуется специальной изоляции контактных частей от бака и количество масла в них значительно меньше.

Масляный колонковый выключатель на напряжение 10 кв

Затем следует упомянуть о «выключателях с сжатый воздухом», в которых гашение дуги производится струей сжатою воздуха. Эти выключатели имеют целый ряд преимуществ и все более и более вытесняют масляные выключатели. Привод для них также действует от сжатого воздуха, но управление приводом электрическое.

Воздушный выключатель на напряжение 110 кВ

Применяются также современные вакуумные и элегазовые выключатели.

Конструктивное оформление современных выключателей очень разнообразно, и подробнее о них вы можете прочитать здесь: Сравнительная характеристика масляных, элегазовых и вакуумных высоковольтных выключателей

Разъединители также являются высоковолтным коммутационным аппаратом, но не предназначены для включения и отключения под током (за исключением случая коммутации очень малых токов, специально указанных для каждого типа разъединителя).

Высококвольтный разъединитель, как правило, строится воздушным, т. е. с контактами, находящимися просто в воздухе, так как одно из основных требований к разъединителю: чтобы его контакты были видны непосредственно, дабы безошибочно можно было определить, включен разъединитель или отключен.

В сущности разъединитель — это электрический аппарат, предназначенный соединить (или разъединить) металлически два участка цепи между собой, когда по этим участкам ток протекать не может.

Конструкция разъединителя весьма сходна с конструкцией рубильника, только его размеры соответственно его рабочему высокому напряжению значительно больше и система привода значительно сложнее чем у рубильника.

К силовой коммутационной аппаратуре можно отнести еще ряд аппаратов, производящих операции включения и отключения, например, выключатели нагрузки, отделители и короткозамыкатели, но перечисленные в этой статье аппараты являются самыми яркими представителями коммутационной аппаратуры.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: