Кнопочный пост

Кнопочный пост – это устройство, служащее для местного и дистанционного управления замыканием цепей катушек, контакторов, реле, цепей двигателей. Иногда их называют кнопочными станциями.

Общее описание

Согласно определению кнопочный пост содержит 2 – 5 кнопок. Это бывает система управления двигателем на прямой ход и реверс, либо лифтом:

• вверх;
• вниз;
• занято;
• звонок.

Кнопочный пост узнается по неповторимому виду. Это некий пульт с питающими или сигнальными проводами, которые требуется замкнуть или разомкнуть. На корпусе в ряд идут кнопки управления. Часто отличаются по цвету, чтобы указать назначение, либо снабжены надписями. Отдельные исключают взаимное нажатие, чтобы не произошел сбой оборудования.

Порой кнопка в зависимости от положения замыкает и размыкает одновременно две разные цепи поочередно. Обе не могут быть подключены, лишь по одиночке. Следовательно, главной характеристикой кнопочного поста считается его коммутационная способность. Станции набираются из отдельных кнопок.

Схемы включения

Рядовой пуск и останов

На рисунке приведен пример с электрической схемой кнопочного поста. Сеть включается рубильником Р, потом три фазы подаются на контакты магнитного пускателя. Замыкание кнопки Пуск приводит к подаче питания на реле, одновременно включается нормально разорванный контакт К. Через него магнитный пускатель станет получать теперь питание. Контакт К удерживается усилием электрической обмотки катушки.

Кнопка Стоп в начальный момент замкнута, чтобы не мешать нормальному питанию магнитного пускателя. При необходимости выключения двигателя оператор нажимает сюда и блокирует цепь питания катушки контакта К. Что приводит к прекращению поставок энергии на электромагнитную систему. Все фазы разрываются, оборудование заканчивает свою работу.

Из сказанного видно, что кнопочный пост может управлять аварийным отключением двигателя, либо использоваться для экономии ресурса главного рубильника. Предохранители служат на тот случай, если оператор не успеет среагировать, а магнитный пускатель залипнет (сваривание контактов дугой и пр.). Сохранность оборудования не гарантирована, плавкий предохранитель срабатывает с гарантированной задержкой.

В современных схемах чаще применяют защитные автоматы. Они легко выдерживают пусковой ток, но ненормальная ситуация немедленно вызывает срабатывание. Известны отложенные режимы, когда ток превышает номинальный на 10-50%. Скорость срабатывания зависит от разницы между имеющимся током и рабочим.

Побочным эффектом является защита от пониженного напряжения. Если сеть проседает, специальные меры, предусматривающие ситуацию не приняты, на некотором значении катушка контакта К опустится, размыкая цепь. Происходит останов оборудования. Повторное включение возможно лишь при нажатии кнопки Пуск.

Схема разгона вала асинхронного двигателя

Собственно пост мало здесь принимает участия. Но схема включения отличается от предыдущей, следовательно, стоит рассмотреть. Суть идеи: стоящий вал проще разгонять меньшим напряжением. Это снижает пусковые токи и обеспечивает щадящий режим. Следовательно, идеально подходит схема звезды. Напряжение на обмотке получается не линейное, а фазное – вместо 380 В выходит 220.

Если так оставить после пуска, мощность уменьшится примерно в корень из трёх раз. Требуется, как вал разгонится, схему переключить на треугольник. Обмотки окажутся под линейным напряжением, а режим работы приблизится к максимальному. Чтобы решить задачу, используют, как правило, центробежный датчик скорости либо реле времени. Способы работают лучше в зависимости от ситуации.

На рисунке показана схема с реле времени. По задумке считает секунды разгона, блокирует одновременное включение контакторов схем звезды и треугольника, что привело бы к немедленному короткому замыканию по фазам. Работа схемы:

1. В начальный момент времени кнопка Стоп уже замкнута, нажимается Пуск.
2. Действием замыкается цепь катушки питания контакта К.
3. Как результат на нормально замкнутую через реле цепь питания контакторов звезды три фазы приходят на двигатель.
4. Вал начинает разгоняться, а реле времени считает секунды.
5. После достижения некоторого заданного периода, контакты перебрасываются на схему питания реле треугольника. В этот момент напряжение на двигателе кратковременно пропадает, но вал уже вращается по инерции.
6. Замыкание схемы треугольника рывком поднимает напряжение до линейного, асинхронный двигатель с одновременным увеличением потребляемого тока выходит на режим.

Как в предыдущем случае, нажатие кнопки Стоп обрывает цепь питания для всех реле. Схема немедленно выключается. Аналогичным образом происходит защита от проседания напряжения: питание на катушке контакта К падает и обрывает цепь контакторов схемы треугольника. Звезда уже не работает, участвовала лишь в разгоне.

Пусковой ток может снижаться и включением добавочных резисторов по всем фазам. Схема мало отличается от приведенной выше. В начальный момент времени напряжение снижается за счет деления между сопротивлением обмотки и добавочным резистором. Потом начинается отсчет времени. Когда заданный интервал вышел, цепь резисторов закорачивается параллельным включением контактора, обмотки попадают под полное линейное напряжение сети 380 В.

Существенным плюсом является снижение скачков в сети и лояльные требования к автоматам защиты (более чувствительный класс). Суть заключается в следующем. Существуют классы автоматов, отдельные подходят по чувствительности, но имеют слишком малые допуски на кратковременное превышение током номинальной величины. Следовательно, уменьшая это значение, получится удовлетворить требованиям несрабатывания защиты на старте и одновременно получить отличные характеристики после разгона вала.

Отличие такой схемы от переключающей со звезды на треугольник в том, что нет надобности обходить размыкающий контакт. Обе параллельные ветви заводятся в одну точку. Отдельно следует добавить, что в начальный момент времени не следует нагружать вал. Тогда пуск пройдет максимально гладко.

Пусковые реостаты

Удобно выводить на режим и асинхронные двигатели с фазным ротором. В этом случае реостатами регулируется скольжение, чем добиваются нужных характеристик вращения вала. Резистивных ступеней уже не две, а больше. Схема усложняется, но кнопочный пост остаётся прежним. Этим иллюстрируется многогранность его применения в определённых ситуациях.

В примере используется три ступени пусковых сопротивлений. В начальный момент после нажатия Пуск на кнопочном посту работают все, что значительно снижает токи индукции в роторе, потокосцепление ослабевает, и вал набирает обороты весьма медленно. Но резко падает и потребляемая мощность, что закономерно снижает пусковой ток.

Датчик скорости, либо реле времени следят за процессом разгона. Как только достигнуты условия, первая ступень реостата закорачивается через контактор. Скорость вала начинает расти за счёт усиления потокосцепления статора и ротора, что объясняется меньшим сопротивлением индуцированным токами Фуко. В тот же момент включается следующее реле времени (либо датчик), которое продолжает слежение.

Процесс повторяется, и закорачивается ступень №2, после чего скорость двигателя вновь повышается. А в дело вступает последнее реле. По окончании его работы реостат в полном объёме шунтирован и уже не оказывает влияния на процесс работы асинхронного двигателя. Указанный приём позволяет плавно наращивать скорость и избегать резких скачков потребления тока.

Грузовой подъёмник

Схема содержит единственный кнопочный пост, но груду оборудования, принцип действия которого нуждается в пояснении. Грузовой подъёмник предназначен для транспортировки оборудования, ящиков, коробок. Оператор следит за наполнением кабины, после чего отправляет её на нужный этаж. При необходимости ставятся кнопочные посты у каждого выхода. Таким образом, появляется несколько точек контроля.

Предполагается, что рубильники 1Р и 2Р включены. В противном случае схема обесточена. Этажные переключатели ЭП сигнализируют схеме, находится кабина выше или ниже уровня установки этого важного элемента схемы. Устойчивых позиций три:

1. Разомкнуты оба контакта – лифт находится на данном этаже. На рисунке кабина застряла на втором.
2. Замкнут единственный контакт – кабины нет на данном этаже.

Нажатие на любую кнопку приводит к тому, что реле этого этажа ЭР замыкает нормально разомкнутый контакт. Через него запитывается реле блокировки управления (КВ), отключающее кнопочный пост от источника энергии. Одновременно включается прямой ход двигателя, а тормоз (ТМ) отпускается. По достижении лифтом заданного уровня оба контакта этажного переключателя размыкаются, лишая реле (ЭР) питания. Контакт размыкается, включая тормоз, гася ход двигателя и подавая питание на кнопочный пост. Система готова к приёму новых команд.

Разумеется, для разгружающей группы персонала нужно предусмотреть рубильник, блокирующий ход лифта. Иногда пульт снабжается кнопкой «занято», которая сигнализирует всем участникам процесса о необходимости повременить. Без всех этих мер вполне возможны человеческие жертвы. Этот эскиз показывает, что обычный кнопочный пост может осуществлять достаточно хитрые манипуляции. В то же время организованное расположение позволяет с удобством задавать команды. Часто кнопочный пост висит на питающем кабеле и может двигаться туда, куда это нужно оператору, позволяя гибко подстраивать свои действия под ход процесса.

При обратном ходе включается цепь реверса. Порядок подачи фаз на обмотки двигателя меняется. В остальном реверс выполняется как прямой ход.

Специальные кнопочные посты

До 1 января 2016 на кнопочные посты распространялось действие ГОСТ 30011.5.1. С этой даты следует руководствоваться ГОСТ IEC 60947-5-1. Информация взята из ИУС-10-2015. Имеются и некоторые другие документы. Стандарты играют роль в том случае, когда условия применения особенные. Например, взрывобезопасные кнопочные посты изнутри заполнены трансформаторным маслом для блокировки возникновения электрической дуги на переключении контактов.

Для коммутации используется специальный провод, изоляция которого стойка к действию агрессивных сред. В данном случае имеются в виду масло и бензин. Резиновой изоляции следует избегать на всем протяжении агрессивного участка. Все токонесущие части погружаются в масло. Из этого следует прямо, что устойчивая изоляция также должна быть ниже уровня жидкости.

Согласно международным стандартам взрывоопасные смеси делятся на группы и категории. Конфликт стандартов в этой области невелик. Знак взрывозащищённости ставится, как правило, на корпусе. Это либо литые теснённые знаки, либо шильдик. Потом следует группа или категория взрывоопасной смеси.

Кнопки находятся внутри корпуса и управляются специальными наружными элементами – к примеру, скобами. Кабель вводится через муфту на зажимные контакты. Корпус выполняется из особо прочных материалов, композитных прессованных смесей, иногда используются чугун, сталь. Часто кнопки могут находиться в одном герметичном отсеке, а электрические соединения в другом. Что упрощает меры безопасности в отношении эксплуатации и монтажа изделия. Маркировка содержит сведения о защите корпуса по классу IP, категории размещения по ГОСТ 15150.