Түйіскісіз басқару аппараттары

1.Түйістіргіш пен магниттік жібергіш

 

      Түйістіргіш деп электоромагниттің әрекетімен күштік тізбектерді жиі қосып және ажыратуға арналған аппаратты айтады. Күштік тізбектерді  түйістіргіштердің көмегімен сағатына бір мыңнан астам рет ажыратып және қосып отыруға болады.

      Түйістіргіш электромагнитен, күштік және басқару түйіскілерінен тұрады (1-сурет). Бұрын сипатталғандай, электромагнит өзектен, якорьден және өзекке оралған шарғыдан тұрады. Шарғыда ток жоқ кезде серіппенің әрекетінен күштік түйіскілер КМ1,2,3 ажырап, ал басқару түйіскілерінің бірі КМ4 ажырап, кейбірі КМ5 тұйықталып тұрады. Шарғымен ток жүргенде, яғни шарғыға кернеу бергенде өзекте магнит өрісі пайда болады да якорь өзекке тартылып,ажырап тұрған түйіскілер тұйықталады да ,ал тұйықталып тұрған түйіскілер ажырайды.

     Түйістіргіштер түйіскілердің номинал тогына байланысты таңдап алынады.

      Магниттік жібергіш (жүргізіп жібергіш) электрлік қондырғыларды (көбіне электрлік қозғалтқыштарды) автоматтық жүргізіп жіберу, тоқтату, айналу бағытын өзгерту және асқын жүктелуден қорғау үшін қолданылатын аспап. Магниттік жібергіш бір немесе екі түйістіргіштен және екі фазаға (кейде үш фазаға да) қойылатын жылулық релелерден тұрады. Бір түйістіргішті магниттік жібергіш реверссіз, екі түйістіргішті магниттік жібергіш реверсті деп аталады. Реверссіз магниттік жібергіш қозғалтқыштарды бір бағытта, ал реверсті магниттік жібергіш қозғалтқышты екі бағытта (алға және артқа) айналдыруға арналған.

1-сурет. Түйістіргіштің сұлбалық құрылысы (а) мен түйіскілердің және шарғының графикалық шарты белгілері (б).

 

        Магниттік жібергіште қолданылатын түйістіргіш пен жылулық реленің әрекеттік парқының жоғарыда қарастырылған түйістіргіш пен жылулық реленің  әрекеттік парқынан ешқандай айырмашылығы болмайды: түйістіргіш оның шарғысына кернеу беру арқылы іске қосылса,жылулық реле оның қыздырғыш элементімен жүретін асқын токтың шамасына байланысты іске қосылады.Түйістіргіш пен магниттік жібергішті басқару батырмаларға немесе батырма стансаларына қолмен әрекет ету арқылы немесе басқа қандай да болмасын бір сигналдың әсерімен автоматтық түрде іске асырылады.

 

2. Автоматтық емес ажыратқыштар мен басқару тізбегінің кейбір элементтері

 

       Автоматтық емес ажыратқыштарға шаппақы және әртүрлі ауыстырып қосқыштар жатады.

       Шаппақы деп төмен кернеулі электр тізбектерін қолмен қосып және ажыратуға арналған аспапты айтады.Шаппақылар,жалпы алғанда,1000 А-ге дейінгі ток күшіне есептеліп,бір,екі және үш полюсті етіп жасалады.Оның негізгі элементтері (2.1-сурет) қозғалмайтын (1) және қозғалмалы (4) түйіскілер болып табылады.

2.1-сурет. Шаппақының сұлба-

лық  құрылысы  (а) мен  графи-

калық шартты белгісі (б).

 

     Шаппаны ажыратқан кезде әуелі негізгі түйіскі (4) ажырайды да,кейін серіппенің (3) әрекетінен үзуші түйіскі (2) ажырайды. Үзуші түйіскі тез ажырайтындықтан электрлік доға да созылыпбарып тез сөнеді.Ал кейбір шаппақылар арнаулы доға сөндіргіштермен жабдықталады.

      Ауыстырып қосқыштар құрылысы жағынан да және баптарының саны бойынша да әртүрлі болып келеді. Солардың ішінен жұдырықшалы механизмге негізделген ауыстырып қосқыштар (2.2-сурет) кеңірек таралған.

      Бірнеше жұдырықша Ж төртбұрыш немесе көпбұрыш тәрізді білікке отырғызылған. Біліктің тұтқасын Т айналдырғанда ауыстырып қосқыштың бабы,яғни түйіскілердің түйісіп немесе ажырап тұру күйі,фиксатормен Ф бекітіледі. Мысалы,суретте келтірілген ауыстырып қосқыштың 1-бабында оң жақ түйіскі ОТ түйіскен де,сол жақ түйіскі СТ ажыраған, 2-бабында екеуі де түйіседі, 3-бабында сол жақ түйіскі түйісіп,оң жақ түйіскі ажырайды,ал 4-бабында екеуі қайтаман түйіседі (3-сурет).Жұдырықшалар да және олардың баптары да әртүрлі болатындықтан бір ауыстырып қосқышпен бірнеше тізбектерді басқаруға болады.

       Батырма (2.3-сурет) деп қолмен штокты (1) батыру арқылы түйіскілерді (2) түйістіретін немесе ажырататын аспапты атайды.Батырмалар тек қана басқару тізбектерін қосып және ажыратуға арналған.Батырмалық түйіскілер тұйықтаушы (2.3,а,б-суреттер) және ажыратушы (2.3в,г-суреттер) болып бөлінеді.

      Бірнеше батырмалық түйіскілерден тұратын аспапты батырмалық станса деп атайды. Екі батырмалы стансада тұйықтаушы батырма “Жүр” деп,ажыратушы батырма “Тоқта” деп белгіленеді. Үш батырмалы станса қозғалтқыштарды реверсті басқаруға арналған,сондықтан онда екі тұйықтаушы, бір ажыратушы батырма болады. Тұйықтаушы батырманың бірі  “Алға”, екіншісі  “Артқа” деп белгіленеді де, ал ажыратушы батырма  “Тоқта ” деп белгіленеді.

2.3-сурет. Ауыстырып қосқыштың сұлбалық құрылысы (а) мен түйісу кестесі (б) және графикалық шартты белгілері (в).

 

      Батырмалық түйіскілер әдетте өздігінен қайтымды етіп жасалады. Электрлік қозғалтқыштарды жүргізіп жіберу және айналу жылдамдығын реттеу үшін әртүрлі реостаттар қолданылады. Реостат деп тізбектің кедергісін өзгертуге арналған бірнеше резистордан тұратын аспапты айтады.Атқаратын міндетіне қарай реостаттар жүргізіп жіберу, жіберу-реттеу,қоздыру,жүктеуіштік ,балластық т.с.с. болып бөлінеді. Қолданылған кедергілік материалға байланысты реостаттар металл, көмір, керамика және сұйық болады. Таза металдың кедергісі аз болғандықтан шойыннан жасалған резисторлардан құрастырылған реостат кең тараған (2.4,а-сурет).

2.4-сурет. Реостат элементі (а), реостаттың жалғану сұлбасы (б) графикалық шартты белгілері (в).

 

      Әдетте реостаттың кедергісі қозғалмалы түйіскінің көмегімен қозғалмалы сатылы өзгертіледі (2.4,б-сурет). Қолданылатын тізбегіне байланысты реостаттың кедергісі бастапқыда толық қосылып,кейін біртіндеп шығарылып және керісінше, немесе үнемі өзгертіліп отырылады. Мысалы, қозғалтқыштарды жүргізіп жіберу реостаты бастапқыда толық қосылып кейін біртіндеп шығарылса,тұрақты ток генераторының қоздыру орамасына бірізді жалғанатын реттемелік реостат ЭҚК-ті өсіруге немесе кемітуге мүмкіндік беретіндей бабына қойылған болуы керек.

 

3. Сақтандырғыштар

 

     Сақтандырғыш электр тізбектерін асқын жүктелуден және қысқа тұйықталу тогынан қорғауға арналған аспап.Құрылысының қарапайымдылығы,бағасы мен жегу шығындарының арзандығымөлшерінің кішілігі,ажыратқыштық қабілетінің  жоғарылығы оны кең қолдануға мүмкін етті.Сақтандырғыштың әрекеттік парқы ондағы балқығыш қыстырғының токтың әсерінен қатты қызып,балқып үзілуіне негізделген.

     Сыртқы пішінінің әртүрлілігіне қарамастан, сақтандырғыш (3.1,a-сурет) негізінде тұрықтан (1),балқығыш қыстырғыдан (2), түйіскілік элементтен (3) және доға сөндіргіш ортадан (4) тұрады.

3.1-сурет. Сақтандырғыштың сұлбалық құрылысы (а) мен графикалык шартты белгісі (б).

 

      Сақтандырғыштың қалыпты (түзік) жұмысы кезінде қыстырғының қызуы қалыптасқан күйге келеді, яғни қыстырғы қанша жылу бөліп шығарса, сонша жылу одан әкетіліп отырады да қыстырғының температурасы,жалпы алғанда сақтандырғыштың температурасы тұрақты болып қалады. Міне осы температурасының қалыптасқан күйінде ғана сақтандырғыш ұзақ мерзімде жұмыс істей алады.

      Қыстырғыны температурасының ең жоғарғы қалыптасқан мәніне дейін қыздыратын ток қыстырғының номинал тогы болып табылады. Сақтандырғыштың тұрқында қолданылған материалға және доға сөндіргіш ортаға байланысты оның номинал тогы қыстырғының номинал тогынан өзгеше болуы мүмкін. Бірақ сақтандырғыштың номинал тогы онда қолданылатын қыстырғылардың номинал тогынан кем болмауы керек. Әдетте сақтандырғыштың номинал тогы үшін онда қолданылатын қыстырғылардың тогының ең үлкені қабылданады. Мысалы, сақтандырғыштың номинал тогы I_сн=15 А болса,онда осы сақтандырғышта номинал тогы I_қн=6 A; 10 A; 15 A қыстырғыларды пайдалануға болады.

     Балқығыш қыстырғылырдың пішіні де, материалы да әртүрлі болып келеді. Әдетте оларды қорғасыннан, қорғасын мен қалайының қоспасынан, мырыштан, мыстан, күмістен және т.б. жасайды.

      Сақтандырғыштың тұрқы да әр түрлі пішінді және әртүрлі материалдан жасалады: фарфордан, шыныдан және әртүрлі керамикадан.

      Қыстырғы үзілген кезде пайда болатын доға тез сөнуі үшін әртүрлі тәсілдер қолданылады: сақтандырғыш кварц құммен толтырылады; сақтандырғыштың тұрқы қызғанда газ бөліп шығаратын фибрадан жасалады; доғаны үрлеу және созу,т.с.с.

      Сақтандырғыштарды әдетте қыстырғының номинал тогы бойынша таңдап алады. Тұрақты токтың қабылдағыштары мен айнымалы токтың жүгі тұрақты қабылдағыштары үшін қыстырғының тогы қабылдағыштың  номинал тогына тең немесе одан жуық артық болуы керек,яғни

I_қ I_н.

      Қозғалтқыштарды қорғауға таңдап алынатын сақтандырғыштың қыстырғысының тогы

I_{қ Iж}/к

Мұндағы: I_ж – қозғалтқышты  жүргізіп жіберу тогы; к - қозғалтқыштың жұмыс әлпінен тәуелді коффициент: жеңіл жүргізілетін қозғалтқыштар үшін к=2,5, ал ауыр жүргізілетін, яғни жүргізіп жіберу уақыты ұзаққа созылатын қозғалтқыштар үшін к=1,6…2.

 

 

4. Түйіскісіз басқару аппараттары

 

       Қазіргі күрделі технологиялық үрдістерді басқару үшін жүздеген релелер, түйістіргіштер, ажыратқыштар және т.б. аппараттар қолданылады. Ал оларда үрдістің жылдамдығын төмендететін қозғалмалы бөлшектер мен электрлік түйіскілер бар. Бұл басқару жүйесінің сенімділігін төмендетеді және технологиялық үрдістің үздіксіз жұмыс істеуіне қатер тудырады. Сондықтан басқару аппараттарында түйіскілі элементтерді түйіскісіз элементтермен алмастырудың маңызы зор.

4.1-сурет. Логикалық элементтер және олардың түйіскілік баламалары.

 

        Түйіскісіз  басқару тізбектерінде белгілі-бір  амал орындайтын логикалық элементтер  мен шала өткізгіштен жасалған нәрселер қолданылады. Мысалы,  “ЕМЕС” логикалық элементін қолданған кезде басқару тізбегі реленің КМ ажыратушы түйіскісі Х сигнал жоқта түйісіп, ал сигнал барда ажырап тұратына сияқты жұмыс істейді (4.1,а-сурет). “НЕМЕСЕ” логикалық элементінде (4.1,б-сурет) кірмелердің бірінде сигнал болса, онда шықпасында даа сигнал болады, яғни Х₁, Х₂ түйіскілерінің бірі тұйықталса, реленің шарғысына кернеу берілетіні сияқты үрдіс жүреді. “ЖӘНЕ” логикалық элементінің (4.1,в-сурет) шықпасында сигнал болуы керек. Бұл үрдіс Х₁ және Х₂ түйіскілері тұйықталғанда ғана реленің шарғысына кернеу берілетінімен бірдей. “ЖАД” деп аталатын логикалық сұлбада (4.1,г-сурет) бір кірмедегі сигналдың нәтижесін екінші кірмеге берілетін сигнал жоққа шығарады. Бұған түйіскілік сұлбада бірізді жалғанған тұйықтаушы және ажыратушы батырмалары бар сұлба сәйкес келеді. Х₁ кірмесіне сигнал бергенде, яғни Х₁ батырмасын тұйықтағанда, элементтің шықпасында сигнал пайда болады және батырма ажыраған кезде сигнал сақталып қалады, өйткені Ү түйіскісі тұйықталып Х₁ батырмасын блоктайды. Элементтің шықпасындағы сигналды жою үшін Х₂ кірмесіне сигнал беру керек, яғни Х₂ батырмасын басып, реленің шарғысын токсыздандырған сияқты үрдіс орын алады.

         Шала өткізгішті түйістіргіштер  мен жүргізіп жібергіштердің  жұмысы тиристордың әрекеттік  парқына негізделген. Сондай коммутациялық  аппараттың бірінің электрлік сұлбасы 7-суретте келтірілген.

4.2-сурет. Бір фазалы түйсіксіз ажыратқыштың сұлбасы (  U-кернеу көзі, Z -электр қабылдағыш)

         Күштік коммутациялық элементтің  ролін қарама-карсы параллель  жалғанған басқарылатын VS1 тиристорлары  атқарады. Тиристорларды ашу үшін  олардың басқару электродына  VD2 диодтары жалғанған. С1, С2 конденсаторлары  сүзгі ретінде, ал R1, R2 резисторлары  басқару тогын шектеу үшін  алынған. Басқару электродына  кернеу қорек көзіне қосылған TV трансформаторы арқылы беріледі. Тиристорлар қарама-қарсы параллель жалғанғандықтан әрқайсысы кезекпен бір жарты период ішінде жабылып, яғни ток өткізбей тұрады.

      Түйіскісіз  аспаптардың басты кемшілігі  – оларда қолданылатын шала  өткізгішті элементтердің қызуға  төзімділігінің төмендігі. Мысалы, ең төзімді деп саналатын силиций  кристалының рауалы қызу температурасы  160 С шамасында. Түйіскісіз аспаптардың  екінші – бір кемшілігі, осы  рауалы қызу температурасының төмендегіне байланысты, асқын жүктелу қабілеттілігінің де төмендігі. Сондықтан шала өткізгіштен жасалған элементтерден тұратын аспаптар, жалпы алғанда, температуралық және асқын жүктелуден қорғалған болуы керек.

 

5. Жоғары вольттік аспаптар

 

     Қазіргі электрмен жабдықтау жүйелерінде кернеу жүздеген киловольтке, шиналардың тогы ондаған, ал қысқа тұйықталу токтары жүздеген килоамперге жетіп отыр. Осындай өте жоғары кернеулі және өте үлкен ток жүретін электрлік қондырғылар мен желілерді басқару үшін арнаулы аспаптар қолданылады. Олардың конструкциясының және оларда қолданылған материалдардың электрлік беріктігі күшті электр өрісіне төтеп бере алатын һәм оқшаулағыштық қасиеті жоғары және өте аз уақыт ішінде үлкен токты қосып немесе ажырата алатындай қасиеті болуы керек.

5.1-сурет. Майлы ажыратқыштың сұлбалық құрылысы (а) мен графикалық шартты белгісі (б).

 

       Жоғары  вольттік негізгі басқару аспаптарына  майлы ажыратқыштар, айырғыштар, бөлектеуіштер,  қысқа тұйықтауыштар, реакторлар, ұйықсыздандырғыштар (разрядниктер), өлшеуіштік трансформаторлар және  сақтандырғыштар жатады.

       Жоғары  вольттік электр тізбектерін  қалыпты, асқын жүктелген һәм  қысқа тұықталған әлпілерінде  қосу және ажырату үшін әдетте  майлы тажыратқыштар қолданылады.  Ол (5.1-сурет) трансформатор майы (3) құйылған тенектен (1) қозғалмайтын (2) және қозғалмалы (4) түйіскілерден, жетектен (5) тұрады. Түйіскілер арнаулы электрлік, механикалық немесе  электромеханикалық жетектің көмегімен түйістіріледі және ажыратылады. Трансформатор майы доға сөндіргіш орта және оқшаулық материал ретінде қолданылады.