Приводы обратные
Приводы обратные: устройство, принцип действия, классификация и применение в электротехнических системах
Обратный привод (также известный как привод блок-контактов, вспомогательный привод или привод сигнализации положения) – это электромеханическое или электромагнитное устройство, предназначенное для дистанционного отображения и передачи информации о текущем положении основного коммутационного аппарата (выключателя, разъединителя, выключателя нагрузки) на расстояние, в систему управления, сигнализации или релейной защиты. В отличие от силового привода, который осуществляет непосредственное включение или отключение аппарата, обратный привод не прикладывает значительных усилий к валу аппарата, а лишь синхронно повторяет его механическое положение, замыкая или размыкая свои контакты.
Назначение и основные функции
Основная функция обратного привода – преобразование механического положения вала (приводного рычага) силового коммутационного аппарата в электрический сигнал. Это позволяет решать следующие ключевые задачи:
- Сигнализация положения: Индикация «ВКЛЮЧЕНО», «ОТКЛЮЧЕНО», «ЗАЗЕМЛЕНО» на местных и диспетчерских щитах управления с помощью ламп, светодиодов или графических элементов SCADA-системы.
- Блокировки и межзамковые связи: Обеспечение логической последовательности операций с аппаратами. Например, запрет на включение заземляющих ножей при включенном положении силового разъединителя. Реализуется путем подачи/снятия напряжения на цепи управления других аппаратов через контакты обратного привода.
- Управление: Участие в цепях управления другими устройствами (включение/отключение двигателей, сигналов, вспомогательных систем) в зависимости от состояния главного аппарата.
- Ввод информации в системы АСКУЭ, АСТУ, релейной защиты: Подача дискретного сигнала о положении аппарата в микропроцессорные терминалы и контроллеры для дальнейшей обработки и принятия автоматических решений.
- Вал привода (ось): Соединяется механически с валом основного аппарата через тяги, рычаги или муфту. Вращение вала привода соответствует изменению положения аппарата.
- Кулачковый механизм или система рычагов: Преобразует вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение толкателей.
- Контактные группы: Набор подвижных и неподвижных контактов, смонтированных на изоляционных платах. Количество и тип контактов (нормально-разомкнутые – NO, нормально-замкнутые – NC, переключающие) варьируется в зависимости от модели. Контакты приводятся в действие толкателями от кулачкового механизма.
- Клеммная колодка: Для подключения внешних электрических цепей к контактным группам.
- Ручной орган управления (опционально): Рычажок или кнопка для ручного переключения контактов при наладке или в аварийных ситуациях, когда необходимо сымитировать положение аппарата.
- Индикатор положения (опционально): Окно с флажком, показывающее текущее состояние контактов.
- Кулачковые (серии ПК, ПКУ, PK, S, F): Наиболее распространенный тип. Коммутация осуществляется с помощью набора профилированных кулачков и толкателей с контактами. Позволяют гибко настраивать последовательность срабатывания контактов (углы включения/отключения) путем перестановки кулачков на валу.
- Микровыключатели (серии ПМ, на базе концевиков): Используют стандартные микропереключатели (например, V-15, ВП). Коммутация происходит при нажатии на толкатель микровыключателя выступами на поворотном диске. Проще в конструкции, но менее гибки в настройке и, как правило, имеют меньший ресурс и коммутационную способность по сравнению с кулачковыми.
- Фланцевые: Крепятся к аппарату через стандартный фланец (например, по ГОСТ или стандартам производителя аппарата). Соединение с валом – через муфту или шпиндель.
- На лапах: Крепятся на монтажную плоскость винтами через отверстия в корпусе.
- Встраиваемые: Предназначены для монтажа внутри корпусов выключателей, разъединителей.
- IP20 – для установки в закрытых шкафах.
- IP40, IP54 – для монтажа на открытом воздухе, в условиях пыли и брызг.
- IP65 – пылевлагозащищенные исполнения.
- У, УХЛ – для умеренного и холодного климата.
- Т – для тропического климата.
- М – морское исполнение с защитой от коррозии.
- Механическую проверку: плавность хода вала, отсутствие заеданий.
- Проверку сопротивления изоляции между токоведущими частями и корпусом (мегаомметром на 500-1000В).
- Проверку срабатывания контактов: при плавном повороте вала с помощью мультиметра или прибора контроля целостности цепи фиксируется момент замыкания/размыкания каждого контакта и его соответствие схеме.
- Измерение переходного сопротивления контактов (миллиомметром).
- Превышение коммутируемого тока или напряжения (например, попытка коммутировать индуктивную нагрузку без защитных цепей).
- Частая коммутация под нагрузкой, близкой к предельной.
- Некачественный контакт в клеммном соединении, ведущий к локальному перегреву.
- Механический износ, приводящий к плохому прилеганию контактов и увеличению переходного сопротивления.
Устройство и принцип действия
Конструктивно обратный привод представляет собой корпус, внутри которого расположены следующие основные элементы:
Принцип действия основан на механической синхронизации. При оперативном включении силового аппарата его вал поворачивается. Это вращение передается на вал обратного привода. Кулачки, жестко закрепленные на валу, при повороте воздействуют на толкатели, которые, в свою очередь, замыкают или размыкают соответствующие контактные группы. Таким образом, электрическое состояние контактов привода однозначно соответствует механическому положению главного аппарата.
Классификация и типы обратных приводов
Обратные приводы классифицируются по нескольким ключевым признакам:
1. По типу контактной системы и принципу коммутации:
2. По количеству и типу контактов:
Обозначается формулой, например, 4НО+4НЗ (4 нормально-разомкнутых + 4 нормально-замкнутых контакта) или 8 переключающих. Количество может достигать 20 и более контактов в одном корпусе.
3. По способу монтажа и присоединения к аппарату:
4. По степени защиты корпуса (IP):
5. По климатическому исполнению:
Технические характеристики и параметры выбора
При выборе обратного привода необходимо учитывать следующие параметры:
| Параметр | Описание | Типовые значения/примеры |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение изоляции (Ui) | Максимальное допустимое рабочее напряжение, определяющее изоляционные свойства. | 250 В, 400 В, 690 В переменного тока; 220 В, 440 В постоянного тока. |
| Номинальный рабочий ток (Ie) | Максимальный ток, который могут коммутировать контакты в длительном режиме. | 5А, 10А, 16А при 230В AC. |
| Номинальный ток включения/отключения | Ток, который контакты могут надежно коммутировать в цепях управления (AC-11, DC-11 по МЭК 60947-5-1). | Для AC-11: 10А при 400В. Для DC-11: 1А при 220В. |
| Механическая износостойкость | Количество циклов (включений-отключений) без тока, которое привод может выдержать без ухудшения параметров. | 1×10⁶, 2×10⁶, 5×10⁶ циклов. |
| Коммутационная износостойкость | Количество циклов под номинальной нагрузкой. | 0.1×10⁶, 0.3×10⁶ циклов. |
| Угол поворота вала | Полный рабочий угол вращения вала привода. Должен соответствовать углу поворота вала основного аппарата. | 90°, 180°, 0-120° (регулируемый). |
| Крутящий момент на валу | Момент, необходимый для поворота вала привода. Должен быть существенно меньше момента основного аппарата, чтобы не создавать дополнительной нагрузки. | 1-10 Н·м. |
| Количество и тип контактов | Определяет возможности по сигнализации и блокировкам. | 6НО+6НЗ, 8 переключающих, 4НО+4НЗ+2НЗ с замедлением. |
| Степень защиты IP | Определяет условия окружающей среды для монтажа. | IP40, IP54, IP65. |
| Температурный диапазон | Рабочие температуры окружающей среды. | От -40°C до +70°C. |
Особенности монтажа, наладки и эксплуатации
Монтаж обратного привода требует точности. Вал привода должен быть соосен с валом аппарата, соединение выполняется через гибкую или жесткую муфту, компенсирующую возможные перекосы. Угловое положение привода относительно аппарата настраивается так, чтобы контакты срабатывали в строго заданных положениях (например, за 5-10 градусов до полного включения). Для кулачковых приводов выполняется индивидуальная настройка положения каждого кулачка согласно монтажной схеме.
При эксплуатации необходимо проводить периодический визуальный осмотр, проверку механической целостности соединений, очистку от пыли и загрязнений, а также контроль состояния контактов (отсутствие подгаров, окисления). Для ответственных применений рекомендуется измерять сопротивление изоляции и переходное сопротивление контактов.
Типовые схемы подключения
Контакты обратного привода используются в цепях переменного (AC) или постоянного (DC) оперативного тока. Типовая схема сигнализации положения «ВКЛЮЧЕНО» использует нормально-разомкнутый контакт, который замыкается при включении аппарата и включает лампу или подает сигнал на вход контроллера. Для блокировки заземляющих ножей используется нормально-замкнутый контакт привода разъединителя, разрывающий цепь управления электродвигателем привода заземляющих ножей при включенном положении разъединителя.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем обратный привод отличается от концевого выключателя?
Концевой выключатель (концевик) – это устройство, срабатывающее в одной или двух конечных точках хода механизма. Обратный привод является многофункциональным устройством, содержащим несколько контактных групп, и предназначен для точного отслеживания положения аппарата во всем диапазоне его хода с возможностью формирования нескольких сигналов в разных точках траектории (например, «на подходе к включенному положению», «включено», «отключено»).
Можно ли использовать обратный привод для управления силовым аппаратом?
Нет, категорически запрещено. Контакты обратного привода рассчитаны на токи цепей управления и сигнализации (обычно до 10-16А), но не на пусковые и рабочие токи силовых цепей или электромагнитов включения выключателей. Для этих целей используются силовые контакторы, промежуточные реле или штатные приводы аппаратов.
Что делать, если угол поворота вала привода не совпадает с углом поворота вала аппарата?
Существуют приводы с регулируемым углом поворота (например, от 0° до 120°), где можно установить необходимый диапазон. Также применяются редукторы или специальные рычажные системы для согласования углов. В некоторых случаях возможна переналадка кулачков внутри привода для корректировки моментов срабатывания в пределах имеющегося хода.
Как проверить исправность обратного привода?
Проверка включает в себя:
Почему контакты привода могут подгорать?
Основные причины:
Для коммутации индуктивных нагрузок (катушек реле, соленоидов) необходимо применять защитные схемы (варисторы, RC-цепи, диоды для DC).
Каков средний срок службы обратного привода?
Срок службы определяется в первую числе наработкой на отказ по механической износостойкости. Для качественных кулачковых приводов он составляет от 1 до 5 миллионов механических циклов. При среднем количестве операций 1-2 в день срок службы может превышать 20 лет. На практике срок службы ограничивается условиями среды (коррозия, загрязнение) и электрической нагрузкой на контакты.
Как выбрать привод для взрывоопасной зоны?
Необходимо выбирать приводы в специальном взрывозащищенном исполнении, соответствующем классу зоны. Такие приводы имеют маркировку по стандартам (например, Ex d IIC T6, Ex e II). Их корпуса обладают повышенной прочностью и защитой от проникновения взрыва вовнутрь и наружу, а клеммные соединения имеют дополнительную защиту.