Большинство специалистов электротехнической отрасли считают, что при разработке и монтаже электрических схем для предприятий нужно использовать простые аппараты. Свою точку зрения эксперты обосновывают тем, что оборудование с простой конструкцией более надёжно и долговечно. Например, в том же предохранителе отсутствуют подвижные части, что существенно повышает надёжность его срабатывания.
Другие же, напротив, убеждены, что простые аппараты не смогут решить всех поставленных на современном предприятии задач, допустим, по управлению приводами насосов и вентиляторов или движению конвейерных лент. Вот и получается, что одинаковые задачи люди выполняют разными способами. При этом одна схема получается громоздкой и дорогой, а другая, выполняющая те же функции, оказывается более простой и, главное, экономичной в реализации.
Что такое «кулачок»?
Яркий пример аппарата, позволяющего решать сложные «электрические задачи» — кулачковый переключатель. По сути, его принцип работы заключается в переключениях групп контактов в соответствии с заложенным в механизме порядком.
Благодаря своей простоте и высоким техническим характеристикам контактных групп данный вид устройств планомерно вытесняет морально устаревшие пакетные переключатели. В сравнении с предшественниками современные аппараты отличаются более высокими коммутационными характеристиками, широкой номенклатурой и большим ресурсом работы.
В соответствии с ГОСТ 50030.5, кулачковый (или поворотный) переключатель – это аппарат для цепей управления, снабжённый органом управления в виде ползунка или вала, приводимый в действие вращением.
Рис. 1. Кулачковые переключатели.
Конструкция и принцип действия кулачковых переключателей определяют их область применения. Данные аппараты могут применяться как:
- переключатели «вкл-откл»;
- реверсивные переключатели;
- многопозиционные переключатели;
- переключатели для измерительных приборов (амперметр, вольтметр);
- байпасные переключатели;
- переключатели для систем бесперебойного питания;
- переключатели для пуска двигателей;
- переключатели пуска-остановки;
- переключатели для вентиляции;
- переключатели двоичного кода.
«На сегодняшний день наиболее широкое применение нашли кулачковые переключатели на токи до 63 А. Однако такая популярность ведёт к тому, что порой специалисты просто не знают о том, что «кулачки» могут использоваться и в мощных системах, — говорит Никита Нецкин, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации. — Так, например, изделия серии OLрассчитаны на токи до 315 А, имеют до 72 контактов и до 12 положений рукоятки. Фронтальная часть переключателей имеет степень защиты IP65, что делает возможным применение этих устройств в тяжёлых промышленных условиях. Так что сегодня «маленький кулачок» умеет справляться с большими нагрузками: например, управлять тележками козловых кранов или мощными конвейерными лентами». По словам Алексея Данкина, руководителя группы электрощитового оборудования компании «МПО Электромонтаж», часто кулачковые переключатели на большие токи применяются в качестве альтернативы выключателям нагрузки, при необходимости коммутации большого числа контактов или положений.
Исходя из требуемой задачи или области применения, кулачковый переключатель комплектуется определённым количеством коммутационных элементов. Каждый из них оснащён кулачковым механизмом (отсюда и название аппарата), двумя стационарными контактами и подвижным мостиком. Механизм приводится в действие движением ручки, которая, в свою очередь, заставляет вращаться стержень и кулачки коммутационных элементов, что и обеспечивает замыкание или размыкание контактов.
Рис. 2. Общий вид кулачкового переключателя.
Информация, о том, в каком положении рукоятки какие контакты замкнуты, отражается в контактной диаграмме (см. рис. 3), значок Х показывает замкнутое положение соответствующих контактов.
Рис. 3. Пример контактной диаграммы кулачкового переключателя.
Слово экспертам — распространённые способы использования кулачковых переключателей
Цепи управления. Алексей Данкин:
— Мы устанавливаем кулачковые переключатели в шкафы управления котельным или пожарным оборудованием. Безусловно, можно использовать свето-сигнальную аппаратуру — кнопки, переключатели. Но, допустим, «кулачок» нужен будет один, а переключателей и кнопок 4 или 5. Очевидно, что первый и места займёт меньше, обойдётся дешевле и установить его будет проще. Кроме того, применение «кулачков» значительно облегчает пуско-наладочные работы. Например, если вместо одного кулачкового переключателя использовать несколько обычных, то необходимо будет тщательно настроить, и предусмотреть блокировки, чтобы коммутации осуществлялись в нужном порядке.
Реверс. Александр Степанов, инженер-проектировщик компании HumanEngineering, предоставляющей комплекс услуг по проектированию, монтажу и пусконаладочным работам наружных и внутренних инженерных систем, зданий и сооружений:
— В моей практике был случай, когда для подключения станков на одном из заводов использовались механизмы с четырьмя положениями – вперёд, назад, стоп, торможение для двигателя. Для того чтобы организовать управление станками без «кулачков», следовало бы смонтировать как минимум два выключателя, два контактора и схему управления. Поэтому, безусловно, кулачковый переключатель предпочтительнее с точки зрения экономии денег и пространства.
Подключение измерительных приборов. Никита Нецкин:
— Порой требуется измерить величину тока в каждой фазе, например, на вводе в распределительный щит или на одной из отходящих линий. В этом случае вместо установки амперметра в каждую фазу можно использовать один измерительный прибор и кулачковый переключатель с тремя положениями, который будет осуществлять коммутации. Такое решение отлично подходит для выключателей с предохранителями серии XLBM— измерительный прибор и кулачковый переключатель при помощи держателей крепятся непосредственно к корпусу защитного аппарата, не занимая лишнего места в электрощите.
Рис. 4. Кулачковый переключатель для подключения амперметра.
Нестандартные решения // «Кулачку» всё по плечу!
Сегодня кулачковые переключатели могут быть изготовлены по индивидуальному техническому заданию и применяться для решения различных задач. Например, для организации байпасной линии.
В широком понимании, байпас — это режим питания потребителей сетевым напряжением в обход чего-либо, например, в обход источника бесперебойного питания (ИБП). Главной задачей цепи байпаса является выделение конкретного участка из цепи для последующего ремонта, профилактического обслуживания или замены оборудования. При этом конструкция кулачка позволяет осуществить переключение без перерыва в работе оборудования.
Рис. 5. Байпасный кулачковый переключатель с управлением ключом
«К кулачковым переключателям применимо такое понятие, как «индивидуальный подход». Допустим, нужны дополнительные контакты, специальная синхронизация, блокировка при помощи навесного замка в различных положениях и т. д. Оперативно и точно спроектировать нужный «кулачок» может сам заказчик, — утверждает Никита Нецкин. — Например, в нашей компании разработан специальный ресурс CamWeb. Он позволяет в режиме онлайн сконфигурировать кулачковый переключатель любой сложности и также по сети отправить спецификацию заказчику. Для переключателей с двойным или тройным блоком, а также кулачковых переключателей с металлическим валом есть возможность указать до 60 контактов и 12 положений. Данный подход позволяет эффективно решать задачи любой сложности и не ограничивает проектировщика типовыми исполнениями!».
В качестве примера рассмотрим, как при помощи ресурса CamWeb спроектировать кулачковый переключатель для организации байпасной линии. Допустим, надо организовать подачу питания в обход ИБП, на ток 40 А.
В программе следует указать следующие параметры желаемого изделия:
- способ установки (на монтажную плату, на ДИН-рейку, дверной монтаж);
- тип рукоятки (ручка с защёлкой, привинчивающаяся);
- тип и число контактов;
- наличие функции пружинного возврата;
- тип исполнения рукоятки (цвет ручки и угол переключения).
Далее необходимо заполнить контактную диаграмму. Из приведённой ниже таблицы видно, что первая позиция на диаграмме — 3300 (ему соответствует надпись ИБП), и при расположении рукоятки под этим углом будут замкнуты контакты переключателя 1-2, 3-4, 7-8, 9-10, 13-14, 15-16. Второе положение — 0, при нём все контакты разомкнуты. И третье положение 300 (или Байпас) — замкнуты контакты 5-6, 11-12 и 17-18.
| Позиция переключателя | Текст | 1/2 | 3/4 | 5/6 | 7/8 | 9/10 | 11/12 | 13/14 | 15/16 | 17/18 | 19/20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 330 | ИБП | Х | Х |
| Х | Х |
| Х | Х |
| |
| 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 30 | Байпас |
|
| Х |
|
| Х |
|
| Х |
«После заполнения контактной диаграммы можно сохранить получившуюся конфигурацию как проект или готовую спецификацию. В первом случае схему ещё можно будет корректировать, а во втором уже нет. Программа сама направляет пользователя для того, чтобы избежать несовместимых или невозможных решений, устраняя ошибки, — рассказывает Никита Нецкин. — Важно, что специальные кулачковые переключатели собираются на собственной производственной площадке в России. Это позволяет в короткие сроки – всего 1-2 рабочие недели — поставить оборудование заказчикам. Все кулачковые переключатели нашей компании соответствуют требованиям МЭК 60947.5 (ГОСТ 50030.5). Кстати, для сравнения — сборка кулачкового переключателя и поставка из стран Европы занимает 4-5 недель. Часто у инженеров просто нет возможности ждать, и им приходится выбирать типовое оборудование, жертвуя своими решениями в угоду быстрой поставке. Наличие сборочного производства в нашей стране позволяет избежать данной проблемы».
В современной электротехнике на первый план вместе с качеством и надёжностью аппаратов выходит и их низкая стоимость, что часто подразумевает под собой ограниченный функционал. А кулачковые переключатели — отличный пример аппаратов, позволяющих решать сложнейшие задачи и при этом экономить деньги, время на монтаж и наладку, а также место в НКУ.
