Классификация и характеристика ассортимента защитно-пусковой аппаратуры. Устройства и принцип действия оборудование для бытовых машин: выключателей, переключателей, реостатов, терморегуляторов, реле времени (таймеров) и др.
К коммутационно-защитной аппаратуре относят оборудование для включения и отключения пусковых устройств электродвигателя, защитные устройства, а также оборудование для включения и отключения бытовых машин.
Оборудование для включения и отключения пусковых устройств электродвигателя. В бытовых машинах используют автоматические и неавтоматические способы включения и отключения пусковых устройств. К автоматическим способам относят установку центробежных выключателей (в бытовых приборах встречаются редко) и установку пускового реле — электромеханического контактного устройства.
Пусковые реле устанавливаются вне двигателя в местах, удобных для монтажа. Их работа не связана с вращением двигателя. Пусковые реле как самостоятельные устройства не ставят, а объединяют с защитным реле. При подборе пускового реле учитывают худшие условия работы двигателя. Для пусковых реле нормируют номинальное напряжение и номинальный ток, а также ток замыкания и ток размыкания, контактное давление и ресурс, характеризующий минимальное число циклов включения или выключения.
Для неавтоматического (ручного) способа одновременного включения рабочей и пусковой обмоток электродвигателя и раздельного их выключения предназначены пускатели. Наиболее часто встречаются пускатели нажимные и двухкнопочные (кнопки «Пуск» и «Стоп»). Они обеспечивают запуск двигателя в течение 0,5… I с. Более длительное включение может привести к перегреву двигателя. Пусковая кнопка является однополюсным выключателем. Включается последовательно с пусковой обмоткой электродвигателя.
Защитные устройства. Эти устройства прежде всего представлены защитными реле, которые применяют в целях предохранения двигателей от перегрева. Перегрев двигателей происходит от увеличения тока при перегрузках, из-за недостаточного отвода тепла, несвоевременного отключения пусковой обмотки, длительной эксплуатации изделий с кратковременным режимом работы и др. Значительный перегрев приводит к перегоранию изоляции и выходу электродвигателя из строя. Принцип работы защитных реле состоит в том, что они автоматически выключают двигатель по достижении им определенной температуры нагрева. Для этого реле включают последовательно с защищаемыми обмотками, в том числе защите подвергается и пусковая обмотка.
Защитные реле обычно используются для защиты асинхронных конденсаторных двигателей и асинхронных двигателей с пусковыми устройствами. Коллекторные двигатели требуют защиты в режиме короткого замыкания, когда скорость вращения равна нулю. Защитные реле бывают в виде предохранителей с плавкой вставкой, термобиметаллической или дилатометрической пластинки.
Защитные реле по принципу действия подразделяются на токовые,температурные и токово-температурные. Для защитных реле нормированы время срабатывания при определенной температуре окружающего воздуха я стандартное значение тока перегрузки.
Оборудование для включения и отключения бытовых машин. Представлено выключателями, переключателями, реостатами и электронными устройствами, регулирующими частоту вращения электродвигателя, терморегулирующими устройствами, реле времени, электромеханическим и электронными программными устройствами. Рассмотрим терморегулирующие устройства, применяемые в массовых бытовых электротехнических приборах и машинах.
Термоограничитель — устройство, которое при нормальной работе замыкает и размыкает цепь, когда температура прибора или его частей достигает заданного значения. Он не допускает перегрева рабочей поверхности (например, при использовании в подогревателе детского питания).
Температура срабатывания термоограничителя и термовыключателей устанавливается на заводе-изготовителе и потребителем не изменяется. Если конструкция термоограничителя позволяет регулировать температуру, то последнее можно осуществить только с помощью инструмента. Термоограничитель не срабатывает в обратном направлении во время нормального цикла работы; он может «требовать» или «не требовать» возврата в исходное положение вручную.
Термовыключатель — устройство, которое срабатывает при ненормальном режиме прибора, размыкая цепь.
Терморегулятор — устройство, которое при нормальной эксплуатации поддерживает температуру прибора или его частей в определенных пределах путем автоматического включения и отключения цепи.
В электрических плитах наибольшее распространение получили семипозиционные переключатели, позволяющие ступенчато регулировать мощность конфорок. Регулирование происходит за счет изменения схемы включения трехспиральных чугунных конфорок. Недостаток ступенчатой регулировки состоит в том, что потребляемая мощность конфорки зависит от колебаний напряжения сети. Кроме того, трудно определить момент для переключения конфорки на необходимую ступень мощности. Дальнейшее развитие терморегулирования направлено не на увеличение количества ступеней, а на внедрение плавного бесступенчатого регулирования с переходом в перспективе на автоматическое.
При бесступенчатой регулировке в приборах устанавливают односекционный нагреватель и терморегулятор. Последний периодически включает и выключает спираль в зависимости or того, какое количество энергии необходимо подвести. Период включения нагревателя может изменяться оператором поворотом ручки.
Термоограничители, термовыключатели и терморегуляторы — устройства, которые работают на использовании различных физических явлений изгибание термобиметаллической пластинки: в дилатометрическом терморегуляторе — разное изменение размеров двух взаимосвязанных твердых тел; в манометрическом терморегуляторе — изменение объема (давления) жидкости или газа, заполняющих замкнутую термосистему). К преимуществам терморегуляторов манометрического типа относятся малые размеры датчика, возможность их расположения в оптимальном месте внутри рабочего пространства и установка исполнительного механизма на выносных панелях регулирования. В электрических плитах манометрический терморегулятор устанавливается в автоматических конфорках, так как он способен воспринимать температуру дна посуды. При достижении заданной температуры происходит отключение определенного числа спиралей. Перечисленные регулирующие устройства являются контактными.
Терморегуляторы по скорости замыкания и размыкания цепи Делятся на быстродействующие и медленнодействующие. Быстродействующие терморегуляторы имеют сложную конструкцию и более долговечны. Медленно действующие терморегуляторы просты по конструкции, но вследствие искрения между контактами при их срабатывании менее долговечны, создают индустриальные помехи.
В современных электротехнических изделиях применяют бесконтактные терморегуляторы на базе полупроводниковых приборов, интегральных тиристорных схем. цифровых логических устройств электронного типа Повсеместное использование бесконтактных терморегуляторов в настоящее время ограничено максимальной мощностью объекта и их стоимостью.
Ключевым элементом автоматической системы управления является электронная плата. Такие системы позволяют расширить функциональные возможности машин путем увеличения числа программ; обеспечить долговременную конкурентоспособность изделия; уменьшить массу прибора в 1,5…2 раза; повысить надежность и качество выполнения функции; достичь экономии электроэнергии на 10… 70%: осуществлять контроль за системами безопасности и др. В большинстве электрических плит процесс приготовления пищи автоматизирован по температуре либо у нагревателей конфорочной панели, либо жарочного шкафа. Актуальна автоматизация процессов по времени, которая осуществляется с помощью таймеров, контактных и сигнальных часов.
Таймер — наиболее простое устройство, которое работает на отключение через заданное время нагревательного элемента плиты.
Контактные часы являются более сложным прибором, которые включают и выключают электроприбор в определенное время. Время задается заранее: им может быть любой момент в течение 12-часового периода. Продолжительность включения 2…б ч.
В электрических плитах контактные часы обычно регулируют работу одной из автоматических конфорок или нагревателей жарочного шкафа Они имеют циферблат, который служит д ля указания текущего времени, и один-два малых циферблата со стрелками для установления времени включения и отключения.
Сигнальные часы — часы, подающие сигнал через заданный промежуток времени. Диапазон действия составляет 60 мин, цена деления шкалы — 1…S мин.
Нередко контактные и сигнальные часы соединены в одном приборе, получившем название программатор.
Для контроля за режимом работы электроприбора применяют световую (визуальную) или звуковую сигнализацию.