В большинстве схем автоматизации и цепей управления применяются концевые выключатели - это аппарат для коммутации электрической цепи посредством воздействия исполнительного механизма на него. Иногда их называют путевыми выключателями. Их применяют в устройствах автоматического электропривода, системах охранной сигнализации и прочих устройства. Типовое применение мы рассмотрим в этой статье, начнем от простого к сложному.
Массовое применение концевых выключателей в автомобилях
Я решил начать статью с того, что встречалось большинству обывателей. Если с токарными станками, лифтами и грузоподъемными кранами работают немногие, то с автомобилями сталкивались все.
Первое что приходит в голову это концевой выключатель, сигнализирующий об открытой двери. В классических отечественных автомобилях он использовался для включения салонного освещения (потолочного плафона). В автомобилях семейства ВАЗ Самара или Жигули концевой выключатель расположен в дверной стойке и разрывал цепь плафона.
Один из контактов соединен с массой (минусовая клемма), ко второму подключен провод от светильника. Цепь выглядит так: плюс аккумулятора через предохранитель подключается к лампе, второй контакт лампы идет на концевик.
Когда дверь открыта контакты выключателя замкнуты, лампочка горит, торцевая часть закрытой двери прилегая к стойке нажимает на толкатель концевика контакты размыкаются, и свет гаснет.
В автомобилях УАЗ семейства Патриот концевик имеет другую конструкцию. Его выводы изолированы от массы и размыкают цепь плюса. В современных иномарках на концевик двери возложено больше задач, например запрет включения положения "Drive" АКПП. Он может располагаться не в дверной стойке, а в самой двери за дверной картой, совмещенно с приводом замка.
Еще одна цепь которая управляется таким же способом - цепь стоп-сигнала. И на автомобилях и на мотоциклах на концевик воздействует рычаг или педаль тормоза после чего зажигается вторая спираль лампы задних фонарей.
Кроме того они встречаются в схемах управления центральным замком (в корпусе соленоида-привода замка, который обычно установлен в водительской двери или обоих передних дверях), лампа освещения подкапотного пространства и багажного отделения...
Использование для управления автоматизированным электроприводом
Это самая широкая сфера применения путевых выключателей. Их вводят чтобы избежать заклинивания привода и поломки редукторов и подобных, это нужно для избежания аварийных ситуаций, рассмотрим примеры.
В принципе основных вариантов использования два. Первый: концевой выключатель нормально-замкнутыми контактами включении в цепь катушки контактора или магнитного пускателя. При срабатывании катушка обестачивается, пускатель размыкается отключая двигатель.
Второй: концевиков несколько, сначала срабатывает тот который дает сигнал на замедление двигателя, будь то переключение обмоток многоскоростного двигателя, введение балласта машин постоянного тока, или на цепь управления частотным приводом, а следом срабатывает выключатель, который дает сигнал на полное отключение двигателя.
В токарных станках они используются для остановки привода перемещения резца. В лифте с их помощью включается цепь подъема на нужный этаж, при его срабатывании лифт останавливается. А в крановых механизмах для остановки механизма подъема груза, перемещения кабины и балки.
На кран-балках, консольных и мостовых кранах если двигатель не остановить балка врежется в стену и/или съедет с рельс. Для этого с обоих сторон по направлению продольного перемещения (вперед и назад) установлены путевые выключатели, а на стенах или крайних точках рельс стоят ограничительные штанги (обычные металлическое уголки, трубы и подобное).
При приближении к концу рельсы рычаг или толкатель путевого выключателя сталкивается со штангой и цепь катушки контактора отвечающего за движение в этом направлении размыкается (подключена через нормально-замкнутую пару контактов) кран останавливается. При этом цепь пуска двигателя в обратном направлении замкнута и может быть включена с пульта управления.
При повторной попытке включения движения в ту же сторону - контактор не включится, так как цепь катушки разомкнута путевым выключателем.
Частая неисправность заключается не в проблеме с контактами, как могло показаться, а в механическом заклинивании рычага, когда он не возвращается в нормальное положение. В промышленных цехах много вредных факторов типа пыли, влажности и прочих. В случае сгорания контактов - движение в одну из сторон станет не возможным до устранения неисправности.
Такие же выключатели стоят и в схемах ограничения подъема груза. Вот это изображен на картинке.
В принципе аналогичная схема используется и в системах управления лифтов, токарных станков и прочего.
Устройство промышленных путевых выключателей
В зависимости от рода механизмов и условий в которых может работать путевой выключатель корпус может быть взрывозащищенным или иметь влагозащиту. При переключении контактов может возникать искрение или небольшие дуги. Ток коммутируемый концевым выключателем КУ-701 достигает 10 Ампер.
Контакты приводятся в движение штангой или рычагом, на конце которой часто расположено колесо. Оно нужно для корректного срабатывания и предохранения механизма от скола и поломки от удара об ограничитель. Штанга же, в свою очередь, возвращается в нормальное положение ленточной пружиной или пружиной другого вида.
Обычно в путевых выключателях есть две пары контактов:
-
Нормально-закрытые;
-
Нормально-открытые.
Это нужно для реализации разных схем и дополнительных функций и индикаций.
Блоки концевых контактов и их применение
Блок контактов - это устройство для управления автоматизированными задвижками. Такие задвижки устанавливаются на магистральных трубопроводах большого диаметра и удаленных узлов труб произвольного диаметра.
В своем корпусе содержит целый ряд микровыключателей, редуктор, кулачковый вал, устройства для настройки (метки и т.п.). Такой аппарат управляет задвижкой, по принципу похожему на лифт. В зависимости от степени открытия вентиля кулачковый вал нажимает на толкатели микровыключателей.
Набор мировыключателей нужен чтобы реализовать сигнализацию крайних положений и управляющие сигналы (по 2 пары на положение). Вал задвижки может вращаться много оборотов.
Это сделано чтобы снизить усилия прикладываемые машинистом в случае ручного перекрытия или открытия задвижки. Вал вращается хоть руками, хоть электродвигателем через понижающий редуктор.
В корпусе блока концевых выключателей тоже есть редуктор, он нужен для передачи вращения на кулачковый механизм, таким образом уравнивается количество оборотов задвижки и количество оборотов нужное для срабатывания конкретного микровыключателя.
При этом такие блоки не универсальны, нужно подбирать по передаточным числам редуктора под конкретную задвижку с ее числом оборотов. Основной процедурой по обслуживание является так называемая "выставка концевых выключателей".
Выставляются они путем подбора положения вала задвижки и кулачкового вала в одном из крайних положений. Особо важно при этом сделать так, чтобы задвижка выключалась не в крайнем положении, а с запасом, не доходя до него. Это нужно чтобы двигатель наверняка остановился и не порвал механическую часть.
Использование в устройствах сигнализации
Концевые выключатели могут быть использованы как сигнализатор открытой двери, как это делают в автомобиле. Такие датчики устанавливают на дверях помещений, окнах, шкафов и ящиков для охранных целей и для автоматического включения света, например. При этом в охранных комплексах активно используются герконы - аналог концевого выключателя который реагирует на магнитное.
В промышленных кранах концевые стоят на дверях кабины крановщика, люках подъема на верхнюю площадку, например при обслуживании панелей управления и силовых модулей. При открытом люке или двери цепь пуска силовых контакторов разомкнуться и случайный пуск невозможен. Ниже схема такой установки, в верхней части справа буквами КД и КЛ обозначены концевые двери и люка в виде нормально замкнутых контактов.
Заключение
Концевые выключатели используются повсеместно и электромонтеру крайне важно разбираться в их устройстве, назначении контактов и разновидностях. Не всегда есть возможность заменить вышедший из строя концевик аналогичным, приходится подбирать подобный, поэтому нужно понимать для чего предназначены его контакты.
Эти знания пригодятся всем людям занятым в сфере ремонта и обслуживания электрических и электронных устройств, как бы странно это не звучало, но они используются даже в ноутбуках как датчик закрытия крышки.
В нашем последнем исследовании, мы рассмотрели данные за 5 лет о состоянии электродвигателей в промышленных кранах. Если вы интересуетесь этой темой и хотите узнать больше, перейдите к нашей статье Анализ данных о неисправностях электродвигателей.
Алексей Бартош
