Аппараты для коммутации цепей управления: кнопки, выключатели и переключатели

Коммутация цепей управления — более частая операция, чем коммутация силовых цепей. Работа любой машины или установки начинается с выбора режима работы, способа управления, подключения необходимых приводов, вспомогательных устройств (смазки, охлаждения, подачи и т. д.), а также систем контроля, сигнализации и регистрации. Для всех этих операций используют включатели и переключатели различных исполнений, расположенные на панелях, постах и пультах управления. Это одно- и многоцепные аппараты с двумя и более положениями. Коммутация цепей управления для включения и отключения релейно-контакторной аппаратуры осуществляется кнопками управления.

Пакетные переключатели, используемые для коммутации цепей управления, — это по-существу такие же аппараты, как и для силовых цепей, но имеющие меньшие габаритные размеры.

Конструкции пакетных переключателей, предназначенных для цепей управления, позволяют получить разнообразные схемы соединений (до 220 вариантов) при числе коммутируемых цепей до 24 (12 пакетов) и количестве фиксированных положений от 2 до 8 (через 45, 60 или 90°). Причем имеются переключатели с самовозвратом в исходное положение, т. е. без фиксации переключенного положения, что для ряда схем может быть необходимо. Особенность этих переключателей — запирающее (на ключ) устройство, что исключает бесконтрольное переключение. Конструктивно эти переключатели имеют однотипные пластмассовые секции (по числу пакетов) с контактными узлами, собранные на общем валу, и общий механизм фиксации. Подвижные контакты каждой секции перемещаются кулачками, установленными на общем валу.

Наиболее распространенными переключателями цепей управления являются аппараты серий ПКУ2 и ПКУЗ.

Номинальный (длительный) ток переключателей серии ПКУ2 — 6 А (при 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока), а для переключателей серии ПКУЗ —10 А (при 500 В переменного тока и 220 В постоянного тока). Коммутационная способность этих переключателей под нагрузкой определяется значениями рабочих напряжений и индуктивностью цепей (cosфи для переменного тока и постоянной времени для постоянного тока).

Конструктивная особенность переключателей серии ПКУЗ — наличие нескольких исполнений со встроенным замком, съемным ключом — рукояткой и устройством, запирающим рукоятку переключателя навесным замком.

Универсальные переключатели схем управления серий УП5100, УП5300 и другие аналогичных типов также выполняют наборными из контактных секций, коммутация которых производится кулачками, установленными па общем валу. Универсальность этих переключателей достигается за счет большого числа вариантов схем соединений (до 300) при числе коммутируемых цепей от 2 до 48 и положений 2—10 (фиксированных и нефиксированных под углом 45, 60, 90 и 180°). Номинальный ток этих переключателей 12 А при напряжении 500 В переменного или 440 В постоянного тока, т. е. по основным электрическим параметрам эти переключатели превосходят другие аналогичные аппараты.

На рис. 1 показан универсальный переключатель типа УП5300 на 12 секций. Универсальные переключатели выполняют открытыми, в кожухе, влагозащищенными и взрывозащищенными. Рассмотренные переключатели (пакетные, кулачковые и универсальные) коммутируют цепи управления с относительно большими токами (до 12 А), и поэтому они по габаритным размерам близки к аппаратам для коммутации силовых цепей.

Рисунок 1. Универсальный переключатель УП5300: а - конструкция, б - положение при левых замкнутых контактах, в - положение при правых замкнутых контактах.

Сложность современных систем управления обусловливает применение большого числа различных переключателей, расположенных на панелях и пультах управления, поэтому габаритные размеры аппаратов становятся определяющим фактором при их выборе. Но широкое использование в схемах элементов автоматики требует применения таких переключателей, контакты которых обеспечивали бы надежное прохождение слабых токов (мили или микроамперы) при пониженных значениях напряжении (24, 12 В и ниже).

Рассмотренные выше переключатели, как правило, такими свойствами не обладают, так как их контакты имеют значительные переходные сопротивления. Этим требованиям удовлетворяет так называемая слаботочная аппаратура радиоэлектроники с биметаллическими пли серебряными контактами, обеспечивающими надежное прохождение слабых токов при пониженных напряжениях.

Промежуточное положение между пакетными переключателями управления общепромышленного исполнения и аппаратурой радиоэлектроники занимают переключатели серий ПУ, ПЕ и тумблеры.

Эти переключатели предназначены, как правило, для фланцевого монтажа на панелях пультов управления (кольцо перед панелью и гайка за панелью). Они имеют два или три положения, замыкая до четырех цепей при различных комбинациях контактов.

На рис. 2, а показано устройство тумблера и наиболее распространенные схемы его использования в качестве двухпозиционного переключателя (рис. 2, б) или выключателя (рис. 2, в).

Мостиковый контакт, выполненный в виде токопроводящего ролика 1, замыкает одну из двух пар неподвижных контактов 2, Переключение контактов тумблера осуществляется воздействием на рычаг 3, а ускорение срабатывания (мгновенное действие) обеспечивается цилиндрической пружиной 4. Номинальный ток тумблеров 1 и 2 А при напряжении 220 В, масса их не превышает 30 г.

Переключатели серий ПУ и ПЕ — аппараты с поворотным механизмом приводя на два или три положения. Интерес представляют переключатели с выемным ключом-рукояткой, так как их применение исключает возможность бесконтрольного управления. Номинальный ток переключателей 5 А при напряжении 220 В переменного тока и 1А при 110В постоянного тока. Такими переключателями, как правило, блокируют подачу напряжения в схему управления, запирают вводные аппараты, изменяют режимы и способы управления и т. п. При этом предусмотрена возможность запирания выключателя как в отключенном, так и в других его положениях.

Системы автоматического и программного управления машинами требуют весьма сложных переключений, для которых необходимы многопозиционные и многоцепные переключатели (при числе цепей и положений до 20, а иногда и более). В качестве аппаратов используют переключатели устройств автоматики радиоэлектроники и приборостроения. Конструктивно такие аппараты выполняют в виде двух, четырех и более неподвижных секций, смонтированных на платах и подвижных контактов, закрепленных на общем валу и фиксируемых специальным пружинно-шариковым фиксатором в заданных позициях.

На рис. 3 показаны наиболее распространенные ползунковые переключатели серии ПП однопанельного исполнения на 35 цепей. Переключатели открытого исполнения предназначены для встроенного монтажа за панелью управления. Аналогичные щеточные переключатели, но закрытого щитового исполнения, имеют от 1 до 4 секций и число контактов в каждой секции от 4 до 24. Многоцепные щеточные переключатели обеспечивают надежную коммутацию цепей переменною тока напряжением до 380 В и постоянного тока напряжением до 220 В при токе нагрузки до 1 А.

Ползунковый многоцепной переключатель серии ПП

Радиотехнические галетные переключатели (серий ПГК и ПГГ) иногда использовали в схемах автоматизации машин. Эти переключатели имеют от 2 до 11 положений при числе секций (галет) от 1 до 4. Однако в настоящее время вместо них широко используют более совершенные и удобные клавишные и кнопочные переключатели. Такие переключатели представляют собой наборную панель из кнопок (или клавиш), смонтированных на общем каркасе и снабженных механизмом фиксации, который может быть независимым для каждой кнопки или взаимно сблокированным.

Каждая кнопка осуществляет коммутацию своих контактов (от 2 до 8 в различных комбинациях) и может быть с самовозвратом в исходное положение или с чередованием включенного и отключенного фиксированных положений. Некоторые исполнения переключателей снабжают специальной кнопкой возврата (сброса) включенных кнопок в исходное положение. В этом случае возможно включенное положение нескольких кнопок одновременно.

Особенностью этих переключателей является двухпозиционное положение (включено, отключено) каждой кнопки (пли клавиши). Необходимый режим или программа управления задается такими переключателями путем набора включенных и отключенных положений соответствующих кнопок (клавиш). Положение кнопок одновременно играет роль указателя. При этом используют также световые сигнализаторы (лампы или светодиоды) вмонтированные в корпус блока переключателя.

Закрытое исполнение в сочетании с использованием высококачественных материалов (биметаллов, сплавов серебра и т. п.) для контактов обеспечивают возможность получения малых переходных сопротивлений, что весьма важно при использовании этих аппаратов в низковольтных и слаботочных цепях автоматики и электроники.

Кнопки управления — это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель кнопки. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке), представляет собой кнопочную станцию. Все используемые в схемах автоматики кнопки управления различают по числу и типу контактов (от 1 до 4 замыкающих и размыкающих), форме толкателя (цилиндрический, прямоугольный и грибовидный), надписям и цветам толкателей, а также по способу защиты от воздействия окружающей среды (открытые, закрытые, герметичные, взрывобезопасные и т. д.).

Кнопка управления: а - кнопка двухцепная типа КУ2, б - кнопка двухцепная грибовидная типа КУА1, в - кнопка двухблочная с сигнальной лампой, г - кнопка малогаборитная с пружинящими контактами типа К20

Независимо от конструкции и габаритных размеров кнопок все они имеют неподвижные контакты 1 и подвижные контакты 6, перемещаемые с помощью толкателя 3. Внешнюю цепь подсоединяют к кнопке с помощью винтовых зажимов 7. Корпус 2 кнопки фиксируют на панели управления гайками 4 и 5.

Кнопки управления общепромышленного применения серий КУ и КЕ имеют различные исполнения. На основе этих кнопок изготавливаюткнопочные станции, содержащие от 1 до 12 кнопок различного исполнения, собранных на общей панели или в одном корпусе с соответствующей защитой.