Введение. Дальнейшая автоматизация производства, повышение технического уровня, ускоренное развитие средств автоматизации – вот те основные задачи

Дальнейшая автоматизация производства, повышение технического уровня, ускоренное развитие средств автоматизации – вот те основные задачи, которые стоят в настоящее время перед наукой и техникой.
Широкое развитие систем автоматического управления промышленным оборудованием в машиностроении связано с использованием богатого арсенала технических средств, среди которых важное место отведено электрическим аппаратам и устройствам.
Если раньше основное применение в машиностроении находили релейно-контактные электрические аппараты и устройства, предназначенные для выполнения простых технологических операций, то теперь ситуация существенно изменилась. Электроавтоматика берёт на себя всё более сложные функции управления, осуществляемые, как правило, на основе бесконтактных устройств. Это значительно повышает надёжность и быстродействие систем управления, уменьшает размеры и массу устройств, позволяет осуществить многие дополнительные функции в системах управления: поиск неисправностей, сигнализацию, связь с центральным диспетчерским пультом, цифровую индикацию состояния элементов оборудования и т.п. Появились новые элементы автоматики, которые не могли быть успешно реализованы на основе релейно-контактной техники.
Устройства коммутации (коммутационные устройства) и соединители широко используются в электронной аппаратуре (ЭА), в том числе при применении интегральных схем (ИС). Устройства коммутации позволяют быстро (практически мгновенно) коммутировать (включать, выключать) электрические цепи в работающей аппаратуре в результате изменения сопротивления исполнительных элементов под действием управляющих сигналов (или управляющих воздействий). Это дает возможность в процессе функционирования ЭА переключать диапазоны, изменять режимы работы, вводить информацию, перераспределять сигналы по цепям и т. п.

1.Краткая характеристика объекта.

Характерной особенностью коммутационных устройств является многократное переключение (105 … 108 раз) в процессе функционирования аппаратуры, т. е. при наличии токов и напряжений, что предъявляет высокие требования к износоустойчивости. При многократном замыкании и размыкании в электрических контактах происходит изменение состояния контактирующих поверхностей контакт-деталей и их разрушение. Срок службы коммутационных устройств равен примерно 15-25 лет. Все параметры коммутационных устройств и соединителей имеют случайные отклонения и должны рассматриваться как случайные величины. Кроме того, их параметры также случайно изменяются под действием температуры, механических воздействий, влажности и т. п.

Термин «коммутационные устройства» (КУ) не имеет пока общепризнанного определения. В общем случае под ним понимаются устройства, обладающие свойством скачкообразно изменять значение своих выходных параметров при определенном (пороговом) значении входного параметра (управляющего сигнала) независимо от закона его предшествующего изменения. В устройствах, предназначенных для коммутации электрических цепей, это свойство реализуется практически мгновенным изменением электрического сопротивления или проводимости их исполнительных систем (коммутирующих элементов).

Принцип действия исполнительных систем и виды энергии, используемой для управления коммутационными устройствами, могут быть различны по своей физической природе, что предопределяет их широкие функциональные возможности. Отмеченные особенности обусловили широкое применение коммутационных устройств в системах автоматики и телемеханики, сигнализации, контроля и защиты, распределения электрической энергии, коммутация линий связи и передача информации, резервирование и сопряжение устройств, работающих на различных физических принципах действия или энергетических уровнях, дистанционное управление исполнительными механизмами, в системах ручного управления РЭА. С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением РЭА непрерывно возрастает число применяемых коммутационных устройств и возрастает ответственность выполняемых ими функций, особенно в системах, обеспечивающих работоспособность РЭА.Разнообразие требований, возникающих в процессе проектирования современной РЭА, привело к появлению большого числа разновидностей коммутационных устройств, различающихся по функциональному назначению, принципу действия, конструктивному исполнению, схемотехническим параметрам и другим признакам, определяющим их технические возможности и области применения.

Коммутационные устройства - это устройства, предназначенные для периодического замыкания/размыкания цепей под током. Коммутационные устройства могут быть с ручным или электрическим управлением. Коммутационные устройства делятся на:

- контактные - используют механическое соприкосновение двух контактных деталей;

- бесконтактные - осуществляют коммутацию без механического соединения/разъединения.

Y - выходная характеристика; X - входной параметр.

Где X_{ср .} - значение срабатывания - значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное изменение выходного параметра (пороговое значение);

X_{отп .} - значение отпускания - значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное изменение выходного параметра (пороговое значение);

X_{доп .} - допустимое значение входного параметра, превышение которого может привести к выходу из строя устройства.

Охарактеризуем один из видов коммутационных устройств, например: рубильник.

Рубильник — простейший электрический коммутационный аппарат с ручным приводом и металлическими ножевыми контактами, входящими в неподвижные пружинящие контакты (гнёзда), применяемый в электротехнических цепях для включения/отключения нагрузки с большой силой тока.

Открытые рубильники, переключатели с центральной рукояткой применяют для замыкания и размыкания цепей без нагрузки, с боковой рукояткой — под нагрузкой. При наличии защитного кожуха используют в качестве пусковых аппаратов для электродвигателей. Рубильники с центральным или боковым рычажным приводом применяют в силовых распределительных пунктах и центральных распределительных щитах для включения и отключения электрических цепей под нагрузкой. Рубильники и переключатели расшифровываются: Р — рубильник с центральной рукояткой, РБ — рубильник с боковой рукояткой, РПЦ — рубильник с центральным рычажным приводом, РПБ — рубильник с боковым рычажным приводом, рубильник РБ-21: первая цифра 2 — двухполюсный, вторая цифра 1 — номинальный ток (1 — 100 А, 2 — 250 А, 4 — 400 А), ППБ-22 — переключатель с боковым рычажным приводом, первая цифра 2 — двухполюсный, вторая цифра 2 — ток 250 А. РПЦ-36 — рубильник с центральным рычажным приводом, трехполюсный на ток 600 А.

Рубильники служат для нечастых неавтоматических включений, отключений в электрических цепях и предназначены для вертикальной установки на панелях различных распределительных устройств.

Рубильники типа Р (РБ, РПБ, РПЦ) применяются в электрических цепях переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока напряжением до 440 В. Рубильники в зависимости от устройства различаются: по исполнению — открытые и защищенные, по виду привода — с центральной или с боковой рукояткой (Р и РБ), с центральным или с боковым рычажным приводом (РПЦ или РПБ), по числу полюсов — одно-, двух- и трехполюсные, по способу присоединения проводов — с передним и задним присоединением.

Рубильники с центральной рукояткой могут служить только в качества разъединителей, т. е. размыкать предварительно обесточенные электрические цепи, а рубильники остальных видов могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой.

Рубильники серии Р и рубильники переключающие серии РП для неавтоматической коммутации силовых электрических цепей переменного тока напряжением до 660 В и постоянного тока напряжением до 440 В.
Различаются: по номинальному току, по виду рукоятки привода (для рубильников со степенью защиты 1Р00 — боковая, устанавливается непосредственно на рубильнике: боковая вынесенная, для управления рубильником, находящимся в шкафу, с боковой поверхности шкафа, привод обеспечивает степень защиты 1Р32 и 1Р54; передняя для управления рубильником, находящимся в шкафу, с передней поверхности шкафа, привод обеспечивает степень защиты 1Р32; рычаг для управления рубильником штангой; без рукоятки для встройки в оболочки со степенью защиты 1Р32 и 1Р54.

Условное обозначение рубильника на примере Р15-35361-00УЗ расшифровывается следующим образом: Р (или РП)—обозначение вида рубильника; 15 — обозначение вида рукоятки привода; 35 — условное обозначение номинального тока (30—80 А, 31 — 100 А, 34—200 А, 35—250 А, 36—320 А, 37—400 А, 38—500 А, 39— 630 А); 3 — число полюсов (1, 2 или 3); 6 — обозначение положения плоскости присоединительных зажимов в сочетании с дугогасительными камерами; 1 — обозначение наличия или отсутствия контактов вспомогательной цепи (0 — отсутствие, 1 — наличие); 00 — обозначение степени защиты (1Р00 —00, 1Р32 —32 и 1Р54 —54); УЗ — климатическое исполнение и категория размещения.

Номинальный ток рубильников со степенью защиты 1Р00 составляет 100, 250, 400 и 630 А, а со степенью защиты 1Р32 и 1Р54—80, 200, 320 и 500 А. Рубильники могут работать в продолжительном режиме, допустимая частота включений — не более 6 в час.