Рубильник предназначен для ручного включения и отключения электрических цепей с постоянным напряжением до 440 и переменным до 500 В.
Переключатель в отличие от рубильника имеет две системы неподвижных контактов и три коммутационных положения. В среднем положении ножей цепи разомкнуты. Специальное устройство фиксирует ножи в этом положении.
Пакетные выключатели и переключатели являются малогабаритными коммутационными аппаратами с ручным приводом, которые служат для одновременного управления большим числом цепей. Пакетные выключатели и переключатели используются для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью (токи до 400 А, постоянное напряжение 220 и переменное 380В).

КОНТРОЛЛЕРЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Контроллером называется электрический аппарат с ручным управлением, предназначенный для изменения схемы подключения электродвигателя к электропитанию. По конструктивному исполнению контроллеры делятся на барабанные, кулачковые и плоские.
Командоаппаратом называется устройство, предназначенное для переключений в цепях управления силовых электрических аппаратов (контакторов). Иногда они применяются для непосредственного пуска электродвигателей малой мощности, включения электромагнитов и другого электрооборудования. Командоаппараты могут иметь ручной привод (кнопки, ключи управления, командоконтроллеры) или приводиться в действие контролируемым механизмом (путевые выключатели).
Реостат является совокупностью резисторов и контроллера, позволяющей изменять вводимое в цепь сопротивление.

а) Кнопки управления. Простейшим командоаппаратом является кнопка управления. Кнопка используется для схем пуска, остановки и реверса электродвигателей путем замыкания и размыкания обмоток контакторов, которые коммутируют главную цепь, а также для управления самыми различными схемами автоматики. Один из вариантов конструктивного выполнения кнопки управления показан на рис. 7.4. Для повышения надежности контакты часто выполняются из серебра. При переменном токе электрическая дуга надежно гаснет при напряжении до 500 В и токе 3 А благодаря двум размыкающим контактам для одной коммутируемой цепи. При постоянном токе и напряжении 440 В отключаемый ток не превышает 0,15 А. При использовании кнопки для включения электромагнитов переменного тока (например, контакторов) ее контакты в замкнутом положении должны надежно пропускать пусковые токи обмоток, которые могут достигать 60 А. Следует отметить, что схемы управления целесообразно проектировать так, чтобы непосредственное отключение цепи производилось не кнопкой, а другим, более мощным аппаратом, имеющим вспомогательные контакты. В том случае, когда необходимо производить переключение нескольких цепей

а) Общие сведения. В зависимости от назначения резисторы делятся на следующие группы:
пусковые резисторы для ограничения тока в момент подключения к сети неподвижного двигателя и для поддержания тока на определенном уровне в процессе его разгона;
тормозные резисторы для ограничения тока двигателя при его торможении;
регулировочные резисторы для регулирования тока или напряжения в электрической цепи;
добавочные резисторы, включаемые последовательно в цепь электрического аппарата с целью снижения напряжения на нем;
разрядные резисторы, включаемые параллельно обмоткам электромагнитов или других индуктивностей с целью ограничения перенапряжений при их отключении или для замедления отпускания реле и контакторов; такие резисторы используются также для разряда емкостных накопителей;

а) Классификация реостатов и требования к ним. В соответствии с назначением резисторов (§ 7.4) реостаты делятся на пусковые, пускорегулирующие, регулировочные, нагрузочные и возбуждения.
Пусковые реостаты и пусковая часть пускорегулирующе-го реостата для уменьшения габаритов должны иметь большую постоянную времени. Эти реостаты предназначены для работы в кратковременном режиме, и требования повышенной стабильности сопротивления к ним не предъявляются. Согласно существующим нормам пусковой реостат нагревается до предельной температуры после трех пусков с интервалами между пусками, равными двойному времени пуска.
Ко всем остальным реостатам предъявляются требования стабильности сопротивления и они рассчитаны на работу в длительном режиме. В электроприводе наиболее распространены реостаты с переключаемыми металлическими резисторами. Для переключения используются плоские, барабанные и кулачковые контроллеры (при больших мощностях).

Контактор представляет собой электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется чаще всего под воздействием электромагнитного привода.
Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.
Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного, так и постоянного тока.
В настоящее время частота коммутаций в схемах электропривода достигает 3600 в час. Этот режим работы является наиболее тяжелым. При каждом включении и отключении происходит износ контактов (§ 3.2). Поэтому принимаются меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и к устранению вибраций контактов.

Электрический аппарат — это электротехническое устройство, которое используется для включения и отключения электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии.
Под электрическими аппаратами понимается широкий круг всевозможных устройств, применяемых в быту, промышленности и энергетике.
В настоящей книге рассматриваются основы теории, конструкция и эксплуатационные характеристики аппаратов, которые применяются в электрических системах, схемах электроснабжения промышленных предприятий и при автоматизации производственных процессов и электропривода.

Классификация электрических аппаратов может быть проведена по ряду признаков: назначению (основной выполняемой функции), области применения, принципу действия, роду тока, исполнению защиты от воздействий окружающей среды, конструктивным особенностям и др.

а) Контактная система. С целью уменьшения износа для контакторов применяются преимущественно линейные перекатывающиеся контакты (§ 3.4). Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, составляющее примерно 50 % конечного контактного нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта и стойкость к вибрациям всего контактора в целом. На рис. 8.1 показана конструкция контактора серии КПВ-600. Неподвижный контакт /• жестко прикреплен к скобе 2, к которой присоединен один конец дугогасительной катушки 3. Второй конец дугогасительной катушки с выводом 4 закреплен в пластмассовом основании 5. Последнее крепится к прочной стальной скобе 6. Подвижный контакт 7 выполнен в виде толстой пластины, нижний конец которой может поворачиваться относительно точки опоры 8. Благодаря этому контакт 7 может перекатываться и скользить по поверхности неподвижного контакта /. Вывод 9 соединяется с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. Контактное нажатие создается пружиной 12.

а) Контактная система. Контакторы переменного тока выпускаются на номинальный ток от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия электромагнита и соответственно момента, необходимою для включения контактора.
Так же как и контакторы постоянного тока, контакторы переменного тока имеют вспомогательные контакты, которые приводятся в действие тем же электромагнитом, что и главные контакты.
Из-за более благоприятных условий гашения дуги зазор между главными контактами делается меньше, чем в контакторах постоянного тока. Уменьшение зазора позволяет уменьшить мощность электромагнита, его габариты и массу.

а) Основные требования и условия работы. Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска и отключения короткозамкнутых асинхронных двигателей. Как правило, в пускатель помимо контактора встроены тепловые реле для защиты двигателя от токовых перегрузок и «потери фазы». Работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способность, надежность защиты двигателя от перегрузок. В процессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз трехфазного питающего напряжения, например из-за перегорания предохранителя. К двигателю при этом подводятся только две фазы и ток в статоре резко возрастает, что приводит к выходу его из строя из-за нагрева обмотки до высокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

На рис. 8 14 показан один из вариантов схемы бесконтактного — тиристорного пускателя. Силовой блок Б1 содержит силовые тиристоры VS1—VS3 и диоды VD1—VD3, рассчитанные на номинальный и пусковой токи двигателя М. При подаче сигнала управления на электроды 1—2, 3—4, 5—6 тиристоры открываются и двигатель подключается к сети В отрицательный полупериод, когда тиристоры закрываются отрицательным анодным напряжением, ток двигателя проходит по диодам VD1—VD3. Диоды могут быть заменены тиристорами.

а) Реле защиты энергосистем. В схемах защиты энергосистем и крупных силовых установок (мощных электродвигателей, трансформаторов) широко применяются реле серии РТ-40 (рис. 9.5). Магнитопровод / шихтуется из листов электротехнической стали. Обмотка 2 реле разбита на две секции, которые при необходимости могут быть соединены параллельно или последовательно. Якорь 3 Г-образной формы выполнен из тонкого листа электротехнической стали. С осью якоря связаны два мостиковых контакта (замыкающий и размыкающий) с серебряными накладками. Ток срабатывания регулируется изменением натяга спиральной противодействующей пружиной 4. Натяг пружины и значение тока срабатывания (уставка) фиксируются указателем 5 по шкале 6. За счет изменения натяга пружины уставка по току срабатывания изменяется в 4 раза.

Рис 9.3. Согласование характеристик электромагнитного реле

а) Согласование тяговых и противодействующих характеристик. Электромагнитные реле благодаря простоте конструкции и надежности широко распространены в схемах электропривода и в схемах защиты энергосистем. Электромагнитные реле приводятся в действие с помощью электромагнитов   постоянного  или переменного тока (см. гл. 5).
Рассмотрим работу максимального реле постоянного тока с простейшей магнитной системой клапанного типа (см. рис. 5.5).

а) Классификация. Под реле понимают такой электрический аппарат, в котором при плавном изменении управляющего (входного) параметра до определенной наперед заданной величины происходит скачкообразное изменение управляемого (выходного) параметра. Хотя бы один из этих параметров должен быть электрическим.
По области применения реле можно разделить на реле для схем автоматики, для управления и защиты электропривода и защиты энергосистем. По принципу действия реле делятся на электромагнитные, поляризованные, тепловые, индукционные, магнитоэлектрические, полупроводниковые и др.

а) Принцип действия. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость допустимой длительности протекания тока от его значения, при котором обеспечивается надежная и длительная его эксплуатация (кривая / на рис. 9.13). При номинальном токе допустимая длительность его протекания стремится к бесконечности. Протекание тока, превышающего номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше ток перегрузки, тем меньше должна быть ее длительность. Кривая / на рис. 9.13 устанавливается исходя из необходимого срока службы оборудования. Чем меньше срок службы, тем большие перегрузки допустимы.
Для защиты энергетического оборудования от токовых перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом.
Очевидно, что в идеальном случае зависимость tcp{I) для реле, защиты должна идти чуть ниже кривой / на рис. 9.13.