Автор: Редакция RuAut

Измерение температуры: принцип действия и конструкция термометров сопротивления и термопар

Самыми распространенными типами датчиков для измерения температуры в промышленных условиях являются термометры сопротивления и термоэлектрические преобразователи или термопары. По сути оба вида датчиков являются первичными преобразователями и для получения с них значения температуры, необходимо использовать вторичные нормирующие преобразователи, либо же специальные входы модулей ввода промышленных контроллеров (ПЛК).

Термометры сопротивления – конструктивно выполняются посредством намотки проволоки из меди или платины на изоляционный каркас. Для защиты от механических повреждений и удобства монтажа термометры сопротивления заключают в защитную арматуру различного исполнения.

Принцип действия термометров сопротивления основан на изменении их электрического сопротивления от температуры объекта.

В общем виде зависимость имеет вид Rt=R0(1+at), где Rt — сопротивление датчика при его напревании на t градусов Цельсия; R0 — сопротивление датчика при 0 градусов Цельсия; a — температурный коэффициент.

Изменение температуры вызывает изменение теплового колебания кристаллической решетки металла, что в свою очередь влияет на изменение электрического сопротивления датчика. То есть, чем выше температура датчика, тем выше колебания кристаллической решетки, а значит, больше и электрическое сопротивление.

Градуировка платинового термометра сопротивления 50П (R0=50 Ом)

Градуировка медного термометра сопротивления 50М (R0=50 Ом)

Другим распространенным видом датчиков температуры является термоэлектрический преобразователь или, как их еще называют, термопары. Термопара представляет собой спай двух проводников (термоэлектродов). При нагревании «горячего» спая на концах «холодного» спая образуется термо электродвижущяя сила (ЭДС) постоянного тока.

Согласно закону Зеебека, в замкнутой электрической цепи, образованной двумя разнородными проводниками, возникает термо ЭДС, пропорциональная разности температур спаев и не зависит от других параметров: диаметра (сечения), длины и удельного сопротивления электродов. Значение термо ЭДС пропорционально значению разности температур. Чем больше разность температур, тем больше термо ЭДС. Конструкция рабочего «горячего» спая выполняется посредством скрутки двух термоэлектродов, которые помещены в защитный корпус. Рабочий спай изолируется для предотвращения короткого замыкания на корпус датчика. Концы термоэлектродов выводятся на клеменник.

В таблице представлены технические характеристики основных типов термоэлектрических преобразователей (термопар).

На рисунке ниже представлена конструкция термопары типа ТХК. Рабочий «горячий» спай выполняется скруткой и последующей сваркой двух разнородных материалов — хромеля и копеля. Для защиты такого датчика от механических повреждений при измерении температуры объектов они помещаются в специальный жаропрочный корпус. Рабочий спай (2) изолирован от корпуса фарфоровым наконечником (3); электроды для защиты от замыкания между собой или корпусом изолируются фарфоровыми бусами (4). Концы термоэлектродов через асбестовое уплотнение выводятся на блок зажимов. Для герметизации блок зажимов головки термопары закрывается крышкой с резиновым уплотнением. Такие датчики могут работать под избыточным давлением, для этого на корпусе имеется резьба, с помощью которой осуществляется уплотнение технологического отверстия для измерения температуры.

18.12.2025
Как правильно подобрать преобразователь (датчик) давления
Одной из наиболее важных физических величин после температуры является давление. Именно эта физическая величина во многих технологических процессах является определяющей. Преобразователи давления используются для выполнения измерений и постоянного преобразования давления в унифицированный выходной сигнал напряжения, постоянного тока или в цифровой сигнал.

Применяются датчики давления в различных регуляторах и других автоматических устройствах в системах автоматического регулирования, контроля и управления технологическими процессами в системах отопления, водообработки, кондиционирования и вентиляции; холодильной технике, гидравлических системах, счетчиках и расходомерах; тормозных системах; дизельных двигателях; уровнемерах, в разнообразных испытательных стендах и т.д.

Индустриальные измерения и контрольно-измерительное оборудование используются в очень большом числе сфер промышленности — от фармакологической отрасли и до атомной сферы, а также и в пищевой промышленности. Отсюда следует вывод, что везде необходимы и преобразователи уровня, и преобразователи давления.

Принцип работы датчиков давления основан на упругой деформации чувствительного элемента — сенсора. Именно на этот чувствительный элемент и нанесены полупроводниковые тензорезисторы, которые включены по схеме моста Уинстона. Давление, которое требуется измерить, подводят в рабочую полость датчика через штуцер. Это и вызывает деформирование диафрагмы. Таким образом, происходит изменение геометрии резисторов, которые находятся с диафрагмой в достаточно тесной механической связи, а, соответственно, и к изменению сопротивления резисторов. Таким образом, приложенное давления, то есть механический вход, преобразуется в изменение сопротивления, то есть электрический выход.

В данной статье предлагается нижеописанный алгоритм, который поможет правильно выбрать датчик давления для определенного его использования:

Тип давления, которое требуется измерить

Преобразователи давления выполняют измерения разности двух видов давлений, которые воздействуют на измерительную мембрану, то есть чувствительный элемент, датчика давления. Одно из этих двух давлений — это давление, которое измеряется, а второе давление — опорное, иными словами то давление, относительно которого выполняется отсчет измеряемого давления. В соответствии с видом опорного давления все датчики давления можно подразделить на описанные ниже типы.

Подавляющее большинство преобразователей давления имеют специальные модификации для выполнения измерения как избыточного, так и абсолютного давлений, в том числе давления разряжения.

Преобразователи абсолютного давления

Этот тип преобразователей предназначен для выполнения измерений величины абсолютного давления газообразных и жидких сред. В роли опорного давления выступает вакуум. Воздух, который находится во внутренней полости чувствительного элемента датчика, откачивается. К примеру, барометр является частным случаем датчика абсолютного давления.

Преобразователи относительного или избыточного давления

Этот тип преобразователей давления предназначены для выполнения измерений величины избыточного давления газообразных и жидких сред. Опорное давление, по сути, является тем же атмосферным давлением; таким образом, одна из сторон мембраны соединяется с атмосферной средой.

Преобразователи перепада или разности давления или дифференциального давления

Этот тип преобразователей предназначен для выполнения измерений разности давления среды и применяется для выполнения измерений расхода пара, газа, жидкостей и их уровня. Давление подается на одну и другую стороны мембраны, и именно от разности давления зависит сигнал, который получается на выходе.

Преобразователи гидростатического давления или, как их еще называют, преобразователи уровня

Этот тип преобразователей предназначен для выполнения преобразований гидростатического давления среды, которую контролируют, в сигналы постоянного тока. Проводят измерения давления столба жидкости, которое зависит только от высоты этого столба жидкости и от плотности самой данной жидкости. Дыхательная или, иными словами, капиллярная трубка компенсирует изменения атмосферного давления.

Преобразователи вакууметрического давления или преобразователи разряжения

Этот тип преобразователей предназначен для выполнения измерений величины вакуумметрического давления газообразных и жидких сред. Опорное давление в данных датчиках также является атмосферным. Но следует знать, что в отличие от датчиков избыточного давления, измеряемое давление здесь меньше атмосферного, то есть существует разряжение относительно атмосферы.

Преобразователи избыточного давления-разряжения

Этот тип преобразователей представляют собой сочетание датчиков вакуумметрического и избыточного давлений, то есть измеряют как разряжение, так и давление, к примеру, -1…6 бар.

Среда, в которой будет использоваться датчик

Для того, чтобы работа датчика была надежной, требуется выбирать такие материалы элементов, которые контактируют с средой измерения, например, кабеля, фланцев, мембран и уплотнительных колец, которые являются химически устойчивыми к этим средам. К примеру, для разнообразных сред эксплуатации материалом для мембран сенсоров может служить керамика, титановый сплав, чистый титан, нержавеющая сталь, хастеллой и другие разнообразные материалы. Материал кабеля наиболее важен для датчиков давления, которые классифицируются как погружные гидростатические. Например, для питьевой воды отличным вариантом будет выступать полиэтиленовый PE кабель, для неагрессивных же сред в промышленности отлично подойдет полиуретановый PUR кабель. Если же пользователь собирается применять датчик давления в агрессивной среде или в топливе, то наиболее правильным решением будет являться термопластичный эластомер или тефлон.

Климатическое исполнение

Преобразователи, кроме всего вышесказанного, также имеют отличия и по характеристике климатического исполнения. Требуется обращать особое внимание на климатические условия, а именно влажность, температура окружающей среды, прямое попадание солнечных лучей и воды непосредственно в месте, где установлен датчик. Все перечисленные нюансы климатических условий должны полностью соответствовать тем условиям, на которые рассчитан данный датчик. При этом необходимо обратить особое внимание на различие двух температур, которые непосредственного могут оказать влияние на работоспособность датчика: температуру среды, которая измеряется, и температуру окружающей среды. Итак, преобразователи давления могут функционировать в условиях измеряемой и окружающей среды от -55 ˚С и до 150 ˚С. Специализированные исполнения преобразователей давления способны сохранять свою работоспособность при температурах среды до +300 ˚С.

Выходной сигнал

Ниже будут рассмотрены главные типы:
- Аналоговый сигнал на выходе. В виде выходного сигнала датчика давления выступает непрерывный сигнал линейного типа по напряжению или по току. Данный сигнал можно регистрировать наиболее простыми приборами, например, самым обычным бытовым тестером. Сигнал в диапазоне от 4 mA до 20 mA является наиболее распространенным выходным сигналом для датчиков давления во всем мире. Кроме этого в категорию популярных аналоговых сигналов входят сигналы, которые находятся в диапазоне от 0 В до 10 В, от 0,5 В до 4,5 В и некоторые другие.
- Цифровой сигнал на выходе. В последнее время имеется огромное разнообразие различных цифровых сигналов. Но, наиболее широко применяемым можно назвать интерфейс RS485 протокол MODBUS. Он является открытым протоколом, с помощью которого становится возможным объединить в одну систему до 128 устройств с расстоянием между ними, которое максимально может достигать 1300 м.
- Ратиометрический сигнал на выходе. Данный сигнал применяется на сегодняшний день пока еще достаточно редко, особенно в России, но с каждым годом популярность его использования становится все больше и больше. Главной особенностью ратиометрического сигнала, который формируется на выходе, является зависимость его значения от питающего напряжения. То есть можно говорить, что данный сигнал является безразмерным и, по сути, представляет собой процентное отношение сигнала питания. Как правило, про датчики давления с ратиометрическим сигналом на выходе говорят 0,5…4,5 В ратиометрический. Но следует обратить особое внимание, что на самом деле при этом «0,5…4,5 В» имеется в виду только при условии стабильного напряжения питания в 5 В. По этой причине с физической точки зрения правильнее будет говорить: от 0,5 В/5 В до 4,5 В/5 В. В ситуации же, когда значение питающего напряжения изменится, то пропорционально ему произойдут изменения и в выходном сигнале.
Итак, подытожим, вид используемого сигнала на выходе в первую очередь зависит от оборудования, которое уже имеется в наличии, и от задачи, которая стоит перед пользователем. Для этого требуется в полной мере изучить входы, которыми оснащены имеющееся оборудование: машины, приборы, регуляторы или контроллеры.

Точность измерений

Преобразователи давления обладают различными метрологическими характеристиками, то есть классами точности. Обычно эти показатели лавируют от 0,05 % и до 0,5 %. Наиболее точные датчики давления применяются на самых важных объектах в разнообразных промышленных отраслях.

Особое внимание необходимо посвятить вопросу стабильности работы датчиков давления. Следует помнить, что даже датчик с очень высоким показателем точности после нескольких часов беспрерывной работы при температурных циклах с широким диапазоном изменения температур начнет давать дополнительную погрешность, которая будет более 0,5% от верхнего предела диапазона измерения (ВПИ).

Некоторые типы датчиков давления выполнены во взрывозащищенном исполнение. Эти модификации могут успешно применяться для определения давления на различных взрывоопасных объектах, на которых присутствуют легко воспламеняющиеся и взрывчатые жидкости и газы.

Следует помнить, что преобразователи давления относят к измерительной технике. ПО этой причине они должны проходить в полной мере все обязательные сертификационные испытания. После выполнения этой процедуры они утверждаются и вносятся в Госреестр средств измерений.
18.12.2025
Разновидности промышленных роботов

Уже никого не удивишь наличием на производственных предприятиях промышленных роботов. Уровень роботизации в промышленности растет изо дня в день. С ростом уровня роботизации увеличивается и разнообразие самих роботов. Разработчики придумывают все новые и новые разновидности роботов, для того чтобы снизить стоимость владения, увеличить производительность под конкретную задачу и упростить наладку и запуск в работу робота. Чтобы начать разбираться в этом всем многообразии промышленной робототехники, давайте рассмотрим основные типы роботов и их функции.

Шарнирные роботы

Шарнирные роботы в работе напоминают движение человеческой руки, они состоят из вращательных кинематических пар и имеют от 4 до 6 управляемых осей. Такая конструкция позволяет шарнирным роботам выполнять пространственные перемещения со сложной траекторией. Примерами задач, с которыми на ура справятся шарнирные роботы являются: контурная сварка или фрезеровка, а также окрашивание сложных поверхностей, таких, как например автомобильный кузов. Также их применяют для большинства задач pick & place. Однако существует мнение, что функционал шарнирных роботов для этих задач зачастую избыточен. Монтаж шарнирного робота чаще всего производится напольный, однако встречаются варианты монтажа на стену или потолок. Радиус действия шарнирных роботов может достигать до нескольких метров, а грузоподъёмность более 1 тонны.

Декартовы и портальные роботы

Декартовы роботы имеют, как правило, три линейные оси управления. Каждая из этих осей находится под прямым углом к двум другим. Если одно из звеньев, которое совершает горизонтальное перемещение, имеет поддержку на обоих концах звена, то такой декартов робот называется портальным. Так как декартовы роботы имеют только линейные перемещения, то разработчикам достаточно просто написать программу для перемещения манипуляторов в любую точку пространства, используя несложные тригонометрические функции. Характеристики портальных роботов могут быть совершенно разнообразными и зависят от выбранных линейных сервоприводов и механической части.

Дельта-роботы

Дельта-роботы – это один из видов параллельных роботов, отличительной особенностью которых является треугольная платформа с тремя шарнирными рычагами. Именно из-за треугольной платформы робот получил свое название, так как визуально она похожа на букву греческого алфавита «Δ – дельта». Особенностью является использование параллелограммов в конструкции манипулятора, что позволяет сохранять пространственную ориентацию исполнительного устройства робота. Основным преимуществом дельта-роботов является их высочайшая скорость перемещения за счет минимальной инерции.

SCARA-роботы

Роботы — манипуляторы типа SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) — это манипуляторы с селективной гибкостью. Конструктивно они жесткие в вертикальной плоскости, то есть вдоль оси Z, при этом в горизонтальной плоскости (по осям X и Y) обладают податливостью. Такие роботы часто выполняют сборочные операции. Роботы типа SCARA могут работать быстрее, чем декартовые роботы, и имеют небольшие габариты, но они могут быть более дорогостоящими. Применение SCARA роботов особенно выгодно для сборки узлов, где робот должен вкладывать одни детали в другие, при этом, не соединяя их. Важным является то, что благодаря своей конструкции, манипулятор может вытянуться, распрямив «локоть», а может свернуться, освободив занимаемое пространство. Это удобно при работе в ограниченном пространстве, и когда детали перемещаются из одного производственного модуля в другой.

Мобильные роботы

Мобильные роботы (роботы для транспортировки материалов, складирования, обслуживания станков) в настоящее время активно развиваются. Внедрение в них датчиков и средств навигации в сочетании с развитым алгоритмическим обеспечением обеспечивают их высокой скоростью и гибкостью применения. Они могут быть интегрированы в другие системы, обладающие возможностью движения, и иметь свою автономную систему навигации. Например, автономные роботы способны тянуть за собой группу тележек и удерживать грузы. Они работают с разными типами пневматических тягово-сцепных соединителей. Оборудованы функциями безопасности, которые позволяют мобильному роботу автономно и безопасно перемещаться по территории производственных помещений.

Дроны

Дроны — это летающие аппараты с дистанционным управлением (то есть на самом деле они не совсем роботы). В более широком смысле — это мобильные, автономные аппараты, запрограммированные на выполнение каких-либо задач. Они применяются для промышленных приложений, таких как проверка безопасности, в целях мониторинга и для научных исследований, в опасных зонах, на пересеченной местности. В настоящее время такие аппараты могут использоваться под водой и в воздухе. Внедрение в них возможности работать автономно позволит этим мобильным роботам самостоятельно формировать и посылать отчеты или самим выбирать команды управления по мере необходимости.

Коллаборативные роботы

Коллаборативные роботы оснащены датчиками, ограничивающими усилие и/или скорость звеньев, и, в зависимости от применения, могут работать в непосредственной близости от человека без установки защитного ограждения. Пока такие роботы были в основном шарнирного типа, но подобные датчики могут быть применены и к обычным роботам. Эта технология развивается быстрее, чем робот проходит сертификацию на соответствие стандартам безопасности. Некоторые из таких роботов могут быть «двурукими», чтобы лучше копировать манипуляционные способности человека и легче интегрироваться в существующий производственный процесс без необходимости его перестраивать. Адаптивная точность коллаборативных роботов позволяет им эффективно работать в полуструктурированных средах, используя встроенную систему машинного зрения.

18.12.2025
Виды и классификация промышленных контроллеров (ПЛК)
Чтобы классифицировать огромное разнообразие производимых в настоящее время промышленных контроллеров необходимо рассмотреть их отличия.

Основной показатель ПЛК – возможное количество каналов ввода-вывода.

В зависимости расположения модулей ввода-вывода промышленных контроллеров различают:
- Моноблочные ПЛК – осуществление удаления или замены модулей ввода-вывода невозможно. Конструкция промышленного контроллера представляет единый цельный корпус с устройствами ввода-вывода
- Модульные ПЛК – смена модулей возможна. Конструкция представляет собой общую корзину с модулем центрального процессора и сменными модулями ввода-вывода. За выбор состава модулей, в зависимости от поставленных задач, отвечает проектировщик АСУ ТП.
- Распределенные ПЛК – модули ввода-вывода вынесены за пределы контроллера, выполняются в спецкорпусах и соединяются с контроллером при помощи промышленной сети с использованием интерфейсов, таких как например RS-485. Модули могут быть расположены на значительном удалении от самого промышленного контроллера.
- Многим промышленным контроллерам доступна возможность замены процессорных плат обладающих различной производительностью. Благодаря этому значительно расширяется круг возможностей решаемых АСУ ТП на базе ПЛК, не меняя конструктива промышленного контроллера.
По способу крепления и конструктивному исполнению промышленные контроллеры подразделяются на:
- Панельные – монтаж осуществляется на дверце шкафа или на панели;
- DIN-реечные — монтаж осуществляется внутри шкафа на DIN-рейку;
- Стоечные – монтаж осуществляется в стойке;
- Бескорпусные – применяется производителями оборудования ОЕМ (Original Equipment Manufacturer) в специализированных конструктивах.
В зависимости от области возможного применения промышленные контроллеры подразделяются на:
- Общепромышленные универсальные ПЛК;
- Коммуникационные ПЛК;
- ПЛК управления роботами;
- ПЛК спецназначения;
- ПЛК управления перемещением и позиционированием.
Также, исходя из представленной классификации, стоит отметить, что промышленные контроллеры могут содержать ввод-вывод или же быть без него. Примером контроллера без модулей ввода-вывода, например, является коммуникационный контроллер, который предназначен для выполнения функции межсетевого шлюза, или пример контроллера, который осуществляет сбор данных с промышленных контроллеров отдельных агрегатов уровня АСУ ТП.
18.12.2025
Класс безопасности систем управления SIL (Safety Integrity Level). Разоблачение мифов.

Класс безопасности систем управления SIL распространяется на 3 типа систем управления:
1. Электрические
2. Электронные
3. Программируемые
Уровень SIL соответствует вероятному ущербу.
SIL1
Ущерб: оборудование, продукция.
Допустимое число отказов: 1 на 0.1 млн. часов
SIL2
Ущерб: Травматизм персонала
Допустимое число отказов: 1 на 1 млн. часов
SIL3
Ущерб: Гибель персонала или населения
Допустимое число отказов: 1 на 10 млн. часов
SIL4
Ущерб: Общая техногенная катастрофа
Допустимое число отказов: 1 на 100 млн. часов

В России ГОСТ Р МЭК 61508 не имеет статуса обязательного стандарта и многие специалисты знакомы со стандартом поверхностно. Это порождает массу мифов и легенд о стандарте, которые идут на руку продавцам импортного оборудования.

Мифы о SILМиф 1: Приборы с уровнем SIL исключительно надежны и отказоустойчивы.
На самом деле: прибор с SIL может каждый час выходить из строя и останавливать производство. SIL учитывает только отказы защиты в момент аварии.
Миф 2: установка датчиков с уровнем SIL повысит безопасность технологического процесса.
На самом деле: отдельные приборы, имеющие SIL, не повышают безопасность. Безопасность равна наименьшему SIL входящих в систему устройств.
Миф 3: Для систем с уровнем SIL2 необходимы исключительно устройства с SIL2.
На самом деле: при резервировании уровень SIL повышается. Два резервируемых устройства с уровнем SIL1 каждый в совокупности соответствуют уровню SIL2.
Миф 4: Замена всех приборов на SIL эффективно обезопасит производство.
На самом деле: Это значительно увеличит стоимость системы управления практически не влияя на безопасность. SIL предназначен только для систем аварийного останова или противоаварийной защиты.

18.12.2025
Устройство и принцип действия электромагнитных реле. Их преимущества и недостатки
Реле — называется электрическое устройство, которое предназначается для осуществления коммутации различных участков электрических схем при изменении электрических или неэлектрических входных воздействий. Впервые, термин «реле» фигурирует в тексте патента на изобретение телеграфа за авторством С. Морзе в 1837 году. А само устройство электромагнитного реле было изобретено Джозефом Генри за два года до этого в 1835 году. Интересно также, что термин «реле» произошел от английского слова «relay», которое в те времена означало действие при передаче эстафеты спортсменами или же подмену почтовых лошадей на станциях, когда они начинают уставать.

Наиболее широкое применение в схемах автоматики и системах защиты электроустановок получили электромагнитные реле, благодаря своей высокой надежности и простоте принципа действия. Электромагнитные реле подразделяются на реле переменного и постоянного тока. Последние, в свою очередь, подразделяются на поляризованные (реагируют на полярность управляющего сигнала) и нейтральные (в одинаковой степени реагируют на протекающий по его обмотке постоянный ток любой полярности).

Принцип работы электромагнитных реле основан на применении электромагнитных сил, которые возникают в металлическом сердечнике во время прохождения электрического тока по виткам его катушки. Все детали будущего реле необходимо смонтировать на основание и закрыть крышкой, после чего над сердечником электромагнита устанавливается пластина (подвижный якорь), к которой крепятся от одного до нескольких контактов. Напротив закрепленных контактов устанавливают парные им неподвижные контакты.

Поддерживать якорь в исходном положении помогает закрепленная пружина. Во время подачи напряжения на электромагнит якорь начинает притягиваться, преодолевая сопротивление пружины, при этом, в зависимости от конструкции имеющегося реле, происходит размыкание или замыкание контактов. Если отключить напряжение – благодаря пружине якорь вернется в исходное положение. Иные модели реле могут содержать в себе электронные элементы. Примерами таких реле могут послужить резистор, который подключается к обмотке катушки, чтобы реле более четко срабатывало, и конденсатор, расположенный параллельно контактам, дабы снизить вероятность появления искр и помех.

У электромагнитного реле имеется ряд преимуществ, недоступных полупроводниковым конкурентам:
- Возможность коммутации нагрузок общей мощностью не более 4 кВт в то время когда объем реле не превышает 10см3;
- Проявление устойчивости к импульсам перенапряжения и способным оказать разрушительное воздействие помехам, возникающим во время разряда молнии или по причине протекания коммутационных процессов в высоковольтном оборудовании;
- Наличие исключительной электрической изоляции, проложенной между катушкой (управляющей цепью) и группой контактов (требования последнего стандарта – 5 кВ) – недоступная мечта для большей части полупроводниковых ключей;
- Малый уровень выделения тепла замкнутых контактов вследствие малого падения напряжения: во время коммутации тока 10 А малогабаритным реле суммарно рассеивается по катушке и контактам не более 0,5 Вт, при учете что симисторным реле отдается в атмосферу не менее 15 Вт, в результате чего приходится решать вопрос по интенсивному охлаждению, а попутно усугубляется проблема парникового эффекта на нашей планете;
- В сравнении с полупроводниковыми ключами электромагнитные реле имеют более низкую стоимость.
- Кроме достоинств электромагнитные электромеханические реле имеют и свои недостатки: не высокая скорость работы, ограниченность электрического и механического ресурса, возникновение радиопомех во время замыкания и размыкания контактов, и последнее, но наиболее неприятное свойство – возникновение серьезных проблем во время коммутации высоковольтных и индуктивных нагрузок на постоянном токе.
Как правило, электромагнитные реле применяются при коммутации нагрузок при переменном токе с напряжением 220В или при постоянном токе в диапазоне напряжений 5 – 24В и токами коммутации 10 – 16 А. Стандартными нагрузками для мощных реле являются – лампы накаливания, нагреватели, обогреватели, электромагниты, маломощные электродвигатели (к примеру, сервоприводы и вентиляторы), иные активные, индуктивные и емкостные потребители электрической энергии с диапазоном мощностей 1 Вт – 3 кВт.

Рабочее напряжение и сила тока в катушке реле не должны превышать предельно допустимых значений, поскольку уменьшение этих значений значительно снизит надежность контактирования, а их увеличение приведет к перегреву катушки, тем самым снизив надежность реле при предельно допустимых значения положительной температуры. Крайне нежелательно даже кратковременное воздействие повышенного напряжения, поскольку при этом возникают в деталях магнитопровода и в контактных группах механические перенапряжения, а электрическое перенапряжение обмотки катушки может привести к пробою изоляции во время размыкания цепи.

Во время выбора режима работы реле стоит учитывать характер воздействующих нагрузок, род и значение коммутируемого тока, частоту коммутации.

Во время коммутации индуктивных и активных нагрузок самым тяжелым является процесс размыкания цепи, поскольку образовывающийся дуговой разряд становится причиной основного износа контактов.
18.12.2025
История электрификации России до первой мировой войны
Точкой начала отсчета эры электричества в Российском государстве считается 1879 год, когда был освещен электрическим светом Литейный мост в Петербурге. Это был первый в мире мост, который осветили при помощи электричества. Этот исторический факт связан с одним интересным курьезом. Дело в том, что городской управой Санкт-Петербурга была продана монополия по освещению городских улиц частным компаниям, которые осуществляли освещение с помощью газовых и масляных фонарей. Литейный мост был построен после заключения данного соглашения и под действие договора не попадал. Вот почему электрификация государства Российского началась именно с моста.

За год до этого события в 1878 году инженером Бородиным была осуществлена электрификация токарного цеха железнодорожных мастерских города Киева. В результате данного действа цех стали освещать четыре электрических дуговых фонаря. Это известный факт, но он не выбран в качестве точки отсчета потому, что имел узковедомственное значение и был недоступен к лицезрению широкой публикой.

Следующая важная дата – 30 января 1880 года. Эта дата считается днем рождения электротехнического отдела Русского технического общества, призванного курировать дальнейшую электрификацию России. В этом же году были начаты работы по освещению городских улиц Петербурга и Москвы. Правда, объем проведенных работ был крайне незначителен — порядка 200 ламп на обе столицы. Лампами Яблочкова были освещены Киевские мастерские Днепровского пароходства. Стоит отметить, что на данном этапе электрификации всеми потребителями электроэнергии (коими были исключительно осветительные приборы) использовался постоянный ток, вследствие чего источник электроэнергии приходилось располагать непосредственно рядом с потребителем, что предполагало определенные проблемы во время передачи электрической энергии на значительные расстояния. К примеру, в Киевских железнодорожных мастерских у каждого фонаря располагалась электромагнитная машина Грамма.

Два года спустя, 15 мая 1883 года, было ознаменовано грандиозной иллюминацией Кремля. Поводом к этому торжеству стала коронация императора Александра III в Петербурге. Для того чтобы данный проект стал возможен на Софийской набережной возвели специальную электростанцию. В этом же году освещается центральная улица столицы Империи, а спустя некоторое время электрификации подвергся и Зимний Дворец. Выполнением этого заказа занималась немецкая фирма «Siemens und Halske». Имеются данные, которые утверждают, что для претворения в жизнь данного проекта была построена первая в России достаточно крупная электростанция, способная вырабатывать 35 кВт энергии. Данная электростанция уникальна еще тем, что была расположена на барже, которая была пришвартована к набережной Мойки, в непосредственной близости от полицейского моста.

Далее на протяжении нескольких лет не встречается ни одного упоминания о каких-либо крупных мероприятиях, связанных с электрификацией, однако в 1886 году приходит весть о том, что в Киеве освещен парк «Шато-де-Флер» (в настоящий момент времени там располагается стадион Динамо).

31 июля 1887 года Обществом Электрического Освещения, основателем которого является Карл Федорович Сименс (на тот момент Российский подданный, купец первой гильдии), принимается решение о начале целенаправленной электрификации Москвы. Осуществление столь амбициозных планов началось с Тверской улицы, а именно с устройства электрического освещения в Постниковском пассаже (теперь Театр имени Ермоловой).

Вообще, если говорить об «Обществе Электрического Освещения», то оно сыграло неизмеримую по своей важности роль в процессе электрификации России. Кстати: устав этого общества был утвержден высочайшим Указом императора Александра III 4 июля 1886 года. После завершения революции 1917 года мощности данного предприятия были национализированы и вошли в состав единой энергосистемы, на основе которой в настоящее время работает АО «Мосэнерго».

3 февраля 1888 года в Москве был заключен договор на аренду земли для строительства первой в России центральной городской электростанции. Электростанция получила название Георгиевской. Она располагалась на пересечении Георгиевского переулка и Большой Дмитровки. Среди потребителей, которые получали электричество от электростанции, появлялись и частные домовладельцы. Дальность подачи электростанцией электрической энергии ограничивалась радиусом в полторы версты. Кабеля прокладывались в специальных кирпичных каналах.

Кроме Центральной электростанции, в то время в Москве функционировало еще несколько менее мощных электростанций – Городская (освещение площади храма Христа Спасителя и Каменного моста), Императорских театров, Университетская, при Брестском и Ярославском вокзалах, Дворцовая (освещение Кремля). Подобным образом обстояли дела в других крупнейших городах Российской империи – Санкт-Петербурге и Киеве. Длина питающих кабелей была ограничена в силу того, для электрификации использовался постоянный ток, поэтому повсеместно строились небольшие локальные электростанции.

Уже в середине 1892 года (3 июля) в Киеве запустили первый в Российской империи электрический трамвай, протяженность линии которого составляла полтора километра. Мощность станции, от которой питалось трамвайное сообщение, составляла 30 кВт.

В 1895 году на реке Большая Охта в Санкт-Петербурге запустили первую в России гидроэлектростанцию, невероятной для тех времен мощности – 300 кВт. В этом же году под ведомством Управления Владикавказской железной дороги была построена и введена в эксплуатацию ГЭС «Белый уголь», расположенная между Ессентуками и Кисловодском на реке Подкумок. Электроэнергия с этой гидроэлектростанции использовалась для освещения курортов.

Следует сделать оговорку о том, что всероссийская электрификация в данный период носила децентрализованный характер, именно поэтому указанные нами события не представляют собой полный список проводимых мероприятий с целью электрификации России. Богатые домовладельцы устанавливали в своих домах собственные источники электрической энергии, причем порой достаточно мощные, то же самое наблюдалось и в усадебном землевладении и в сельскохозяйственном секторе. Учитывая то, что эти события практически отсутствовали на страницах газет, нам про них практически ничего не известно.

Еще одним важным событием того времени стало строительство и запуск электростанции на Раушской набережной. Эта электростанция первая по-настоящему крупная электростанция в России, которая к тому же вырабатывала трехфазный переменный ток. Такое нововведение позволяло осуществлять передачу электрической энергии на гораздо большие расстояния, используя принцип повышения напряжения. Монтаж оборудования электростанции начался 28 апреля 1897 года, а запуск состоялся уже в ноябре этого же года. Мощность данной паротурбинной электростанции при запуске составляла 1,47 МВт, в 1915 во время Первой Мировой Войны была запущена вторая очередь электростанции, мощность которой составила 21 МВт. Самая старая из сохранившихся в Москве проводок передавала ток видимо от этой электростанции. Потребителям того времени поставлялся ток частотой 50 Гц, зато напряжение в сети составляло 127 В.

Постепенно стала складываться ситуация, когда большая часть электроэнергии, вырабатываемая Раушской электростанцией, уходила на питание электрических трамваев, появившихся в Москве в начале ХХ века. Чтобы разгрузить Раушскую электростанцию возле Малого Каменного моста была установлена электростанция, которая и должна была питать трамвайную сеть. Мощность её составляла – 6 МВт.

Далее будут приведены некоторые даты, которые характеризуют распространение электрической энергии по территории России:
- 1901 год – запуск первых электростанций в Ярославле и Курске;
- 1908 год – запущена первая электростанция в городе Чита;
- 1912 год – запущена электростанция во Владивостоке;
- 1912 – 1914 года – период строительства и запуска самой крупной в мире теплоэлектростанции, топливом для которой служит торф, «Электропередача» недалеко от города Богородск (Ногинск);
- 1915 год – запуск Московского Электролампового Завода.
Итак, в период предвоенного развития электроэнергетическая отрасль России вышла на значение суммарной установленной мощности источников электроэнергии равное 1100 МВт, а за год выработка составляла 1900000 МВт/ч (по данным за 1913 год). Суммарная мощность всех запущенных гидроэлектростанций России в 1917 году составляла 19 МВт. Гиндукушская ГЭС на тот момент считалась самой мощной, её потенциал оценивался в 1,35 МВт.
18.12.2025
Типы кабелей и проводов: силовой, коаксиальный, оптоволоконный кабель и витая пара
Силовые кабели

Среди наиболее популярных в последнее время видов кабельной продукции можно назвать кабель ВВГ и его модификации. ВВГ обозначается силовой кабель с изоляцией ТПЖ из ПВХ, оболочкой (кембриком) из ПВХ, медным материалом жилы, не имеющий внешней защиты.

Используется для передачи и распределения электрического тока, рабочее напряжение 660 – 1000 В, частота 50 Гц. Количество жил может варьироваться от 1 до 5. Сечение – от 1,5 кв.мм до 240 кв.мм. Жилы могут быть как одно-, так и многопроволочными.

ВВГ применяется в широком диапазоне температур: от – 50 до + 50 ºС. Выдерживает влажность до 98% при температуре до + 40 ºС. Кабель достаточно прочен на разрыв и изгиб, стоек к агрессивным химическим веществам. При монтаже следует помнить, что каждый кабель или провод имеет определенный радиус изгиба. Это означает, что для поворота на 90º в случае с ВВГ радиус изгиба должен быть не меньше 10 диаметров сечения кабеля. Внешняя оболочка, как правило, черного цвета. Не распространяет горение.

Разновидности ВВГ:
- АВВГ – те же характеристики, только вместо медной жилы используется алюминиевая;
- ВВГнг – кембрик с повышенной негорючестью;
- ВВГп – наиболее часто встречающаяся разновидность. Сечение кабеля не круглое, а плоское;
- ВВГз – пространство между изоляцией ТПЖ и кембриком заполнены жгутами из ПВХ или резиновой смесью.
КГ расшифровывается очень просто – кабель гибкий. Это проводник с рабочим переменным напряжением до 660 В, частотой до 400 Гц или постоянного напряжения 1000 В.

Жилы медные, гибкие или повышенной гибкости. Их количество варьируется от 1 до 6. Изоляция ТПЖ – резина, внешняя оболочка из того же материала. Диапазон рабочих температур от – 60 до + 50 ºС. Кабель применяется в основном для подсоединения различных переносных устройств. Есть разновидность КГнг с негорючей изоляцией. КГ прекрасно зарекомендовал себя именно в качестве кабеля, работающего практически при любых условиях на открытом воздухе.

Кабели для передачи информации

Помимо электроэнергии кабели предают информационные сигналы.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального провода и металлической оплетки, разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку.

К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он также дает заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5-3 раза по сравнению с кабелем на основе витых пар). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Поэтому его сейчас применяют реже, чем витую пару.

Экран выполняет 2 функции: 1) защита от электромагнитных помех. 2)передача информационных сигналов.

Преимущества: низкая чувствительность к электромагнитным помехам, высокая частота передачи (порядка 50 МГц) на длинных линиях порядка километров. Недостаток: высокий вес кабеля, сложность прокладки. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля обе компоненты электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности.

Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий и толстый.

Тонкий КК – это кабель диаметром 0,5 см. Прост в применении и годится практически для любых видов сетей. Подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютера. Тонкий КК способен передавать сигнал на расстояния до 185 м без искажений.

Толстый КК – это кабель диаметров 1 см. Чем толще кабель, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал. Толстый КК передает сигнал до 500 м. Для подключения к толстому КК применяют специальное устройство – трансивер.

При заземлении экрана в нескольких точках по нему начинают протекать выравнивающие токи (ведь разные «земли» обычно имеют неравные потенциалы). Такие токи могут стать причиной внешних наводок (иной раз достаточных для выхода из строя интерфейсного оборудования), именно это обстоятельство является причиной требования заземления кабеля локальной сети только в одной точке.

Наибольшее распространение получили кабели с волновым сопротивлением 50 ом. Это связано с тем, что эти кабели из-за относительно толстой центральной жилы характеризуются минимальным ослаблением сигнала (волновое сопротивление пропорционально логарифму отношения диаметров внешнего и внутреннего проводников).

RG-6 – коаксиальный кабель для передачи высокочастотных сигналов.

Кабели марки RG имеют множество разновидностей и отличаются друг от друга по некоторым характеристикам, например сопротивлению проводника, устойчивости к температурным и ударным нагрузкам, времени затухания сигнала, разновидности экрана и т.д.

Коаксиальный кабель РК-50 очень часто применяется в ультразвуковой расходометрии. Первичные преобразователи (излучатели и приемники ультразвуковых волн) соединяются с блоком электроники ультразвукового расходомера посредством отрезков коаксиального кабеля фиксированной длины.

Коаксиальный кабель является частью схемы, параметры которой определяют параметры формируемого ультразвукового импульса. Поэтому самовольное изменение длины отрезков коаксиальных кабелей входящих в комплект поставки ультразвуковых расходомеров (US-800, UFM-001 и т.п.) либо запрещено производителем вовсе, либо требует ввода «новой» длины кабелей в настройки расходомера. В противном случае погрешность измерения может оказаться выше заявленной производителем, а в некоторых случаях это может и вовсе привести к отказам в работе. К такому же эффекту может привести применение коаксиального кабеля с другим волновым сопротивлением. Например, РК-75 с волновым сопротивлением 75 Ом против 50 Ом у РК-50.

Витая пара

Служит для построения компьютерных сетей. Витая пара может быть экранированной и неэкранированной.

Состоит из одной или нескольких пар проводов, перевитых попарно, что делается в целях улучшения приема и передачи сигнала. Проводники в парах изготовлены из монолитной медной проволоки толщиной 0,4—0,6 мм. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары).

Также внутри кабеля встречается так называемая «разрывная нить» (обычно капрон), которая используется для облегчения разделки внешней оболочки — при вытягивании она делает на оболочке продольный разрез, который открывает доступ к кабельному сердечнику, гарантированно не повреждая изоляцию проводников. Также разрывная нить, ввиду своей высокой прочности на разрыв, выполняет защитную функцию.

Каждый проводник заключен в изоляцию из ПВХ или пропилена. Внешняя оболочка также из ПВХ. Кабель может быть дополнительно оснащен влагонепронициаемой оболочкой из полипропилена.

В зависимости от вида кабеля возможны различные варианты защиты:
- UTP или незащищенная, без общего экрана для пар проводов;
- FTP, или фольгированная, с экраном из алюминиевой фольги;
- STP, или защищенная, с общим экраном из медной сетки, к тому же каждая витая пара окружена отдельным экраном;
- S/FTP, или фольгированная, экранированная с общим экраном из фольги, к тому же каждая пара дополнительно включена в экран.
Кроме того, витые пары разделяются на категории по количеству пар, объединенных в один кабель. Самый распространенный вид, применяемый для компьютерных сетей – это категория CAT5. Он состоит из 4 пар проводов различного цвета. Скорость передачи данных – до 1 Гб/с при использовании всех пар.

Нужно отличать электрическую изоляцию проводящих жил, которая имеется в любом кабеле, от электромагнитной изоляции. Первая состоит из непроводящего диэлектрического слоя — бумаги или полимера, например поливинилхлорида или полистирола. Во втором случае помимо электрической изоляции проводящие жилы помешаются также внутрь электромагнитного экрана, в качестве которого чаще всего применяется проводящая медная оплетка.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.

Экранированная витая пара хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитные колебания вовне, что, в свою очередь, защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку.

Для построения сетей применяются следующие разновидности кабеля:UTP (unshielded twisted pair) — незащищенная витая пара — витые пары которого не имеют экранирования;

FTP (Foiled Twisted Pair) — фольгированная витая пара — имеет общий экран из фольги, однако у каждой пары нет индивидуальной защиты;

STP (shielded twisted pair) — защищенная витая пара — каждая пара имеет собственный экран;

Преимущества: простота монтажа, низкая цена. Недостаток: высокая чувствительность к электромагнитным помехам. Для защиты от электромагнитных помех применяют экран. В зависимости от количества витков на 1м провода, от типа изоляции и типа экрана витые пары разделяются на категории и на частоту использования: 3 категория – 16МГц, 4 категория – 20 МГц, 5 категория – 100 МГц. Типичная длина сегмента – сотни метров.

Категории кабеля витая пара

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины.
- Кабель категории 1 — это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь, но не данные. Данный тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропускания, перекрестных наводок).
- Кабель категории 2 — это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт Е1А/Т1А 568 не различает кабели категорий 1 и 2.
- Кабель категории 3 — это кабель для передачи данных в полосе часто до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины. Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей.
- Кабель категории 4 — это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слишком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом.
- Кабель категории 5 — самый совершенный кабель в настоящее время, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях. Кабель категории 5 примерно на 30-50% дороже, чем кабель категории 3.
- Кабель категории 6 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 МГц.
- Кабель категории 7 — перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.
Оптоволокно

Оптоволоконный кабель (он же волоконно-оптический) — это принципиально иной тип кабеля по сравнению с другими типами электрических или медных кабелей. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент — это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.

Волоконно-оптический кабель состоит из тонких (5-60 микрон) гибких стеклянных волокон (волоконных световодов), по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля — он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех (в силу особенностей распространения света такие сигналы легко экранировать).

Каждый световод состоит из центрального проводника света (сердцевины) — стеклянного волокна, и стеклянной оболочки, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выхолят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции — стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае мы имеем дело с режимом так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется, однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды (такой кабель иногда называют броневым, он может объединять под одной оболочкой несколько оптоволоконных кабелей).

Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений. Однако в данном случае необходимо применение специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки. Самый главный из них — высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети.
18.12.2025
Звезда или треугольник. Оптимальное подключение асинхронного электродвигателя
Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую производительность и надежность их эксплуатации, совсем небольшую стоимость и неприхотливость ремонта и обслуживания двигателя, а также способность переносить достаточно высокие перегрузки механического типа. Все эти достоинства, которыми обладают асинхронные двигатели, обусловлена тем, что данный тип двигателей имеет очень простую конструкцию. Но, не смотря на большое число достоинств, асинхронным двигателям присущи и их определенные отрицательные моменты.

В практической работе принято использовать два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей к электросети. Эти способы подключения носят названия: звезда и треугольник.

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «звезда», тогда соединение концов обмоток статора электродвигателя происходит в одной точке. При этом трехфазное напряжение подают на начала обмоток. Ниже, на рисунке 1, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «звездой».

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «треугольник», тогда обмотки статора электродвигателя присоединяются последовательно друг за другом. При этом начало последующей обмотки соединяется с концом предыдущей обмотки и так далее. Ниже, на рисунке 2, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «треугольником».

Если не вдаваться в теоретические и технические основы электротехники, то можно принять на веру тот факт, что работа тех электродвигателей, у которых обмотки подключены по схеме «звезда», является более мягкой и плавной, чем у электродвигателей, обмотки которых соединены по схеме «треугольник». Но тут же стоит обратить внимание на ту особенность, что электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда», не способны развить полную мощность, заявленную в паспортных характеристиках. В том случае, если соединение обмоток выполнено по схеме «треугольник», то электродвигатель работает на максимальную мощность, которая заявлена в техническом паспорте, но при этом имеют место быть очень высокие значения пусковых токов. Если произвести сравнение по мощности, то электродвигатели, чьи обмотки будут соединены по схеме «треугольник», способны выдавать мощность в полтора раза выше, чем те электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда».

Основываясь на всем вышеописанном, для того, чтобы снизить токи при запуске, целесообразно применять подключение обмоток по комбинированной схеме «треугольник-звезда». Особенно такой тип подключения актуален для электродвигателей, обладающих большей мощностью. Таким образом, в связи с соединением по схеме «треугольник- звезда» изначально запуск выполняется по схеме «звезда», а после того, как электродвигатель «набрал обороты», выполняется переключение в автоматическом режиме по схеме «треугольник».

Схема управления электродвигателем представлена на рисунке 3.

Рис. 3 Схема управления

Еще один вариант схемы управления электродвигателем заключается в следующем (рис. 4).

Рис. 4 Схема управления двигателем

На контакт NC (нормально закрытый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, подаётся напряжение питания.

После того, как произойдет включение пускателя КЗ, нормально закрытыми контактами КЗ расцепляются цепи катушки пускателя K2 (запрет случайного включения). Контакт КЗ в цепи питания катушки пускателя K1 замыкается.

Когда запускается магнитный пускатель K1, в цепи питания его катушки замыкаются контакты K1. Реле времени включается в то же самое время, контакт этого реле K1 в цепи катушки пускателя КЗ размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.

При отключении обмотки пускателя КЗ, замкнётся контакт КЗ в цепи катушки пускателя K2. После того, как пускатель K2 включится, он размыкает своими контактами K2 цепь питания катушки пускателя КЗ.

Трёхфазное напряжение питания подаётся на начало каждой из обмоток W1, U1 и V1 с помощью силовых контактов пускателя K1. Когда срабатывает магнитный пускатель КЗ, тогда при помощи его контактов КЗ выполняется замыкание, посредством которого между собой соединяются концы каждой из обмоток электродвигателя W2, V2 и U2. Таким образом, выполняется подключение обмоток электродвигателя по схеме соединения «звезда».

Реле времени, объединенное с магнитным пускателем K1, сработает спустя определенное время,. При этом происходит отключение магнитного пускателя КЗ и одновременное включение магнитного пускателя K2. Таким образом силовые контакты пускателя K2 замкнутся и напряжение питания будет подано на концы каждой из обмоток U2, W2 и V2 электродвигателя. Иными словами, электродвигатель включается по схеме подключения «треугольник».

Для того, чтобы электродвигатель запустить по схеме соединения «треугольник-звезда», различные изготовители производят специальные пусковые реле. Данные реле могут носить разнообразные названия, например, реле «старт-дельта» или «пусковое реле времени», а также и некоторые другие. Но назначение всех этих реле заключается в одном и том же.

Типовая схема, выполненная с реле времени, предназначенном для запуска, то есть реле «треугольник-звезда», для осуществления управления запуска трехфазного электродвигателя асинхронного типа представлена на рисунке 5.

Рис.5 Типовая схема с пусковым реле времени (реле «звезда/треугольник») для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя.

Итак, подытожим все вышеописанное. Для того, чтобы понизить пусковые токи осуществлять запуск электродвигателя требуется в определенной последовательности, а именно:
1. сперва электродвигатель запускают на пониженных оборотах соединённым по схеме «звезда»;
2. затем электродвигатель соединяют по схеме «треугольник».
Первоначальный запуск по схеме «треугольник» создаст максимальный момент, а последующее соединение по схеме «звезда» (для которой в 2 раза меньше пусковой момент) с продолжением работы в номинальном режиме, когда двигатель «набрал обороты», произойдёт переключение на схему соединения «треугольник» в автоматическом режиме. Но не стоит забывать о том, какая нагрузка создается перед запуском на валу, так как вращающий момент при соединении по схеме «звезда» ослаблен. По этой причине маловероятно, что данный метод запуска будет приемлем для электродвигателей с высокой нагрузкой, так как они в таком случае могут потерять свою работоспособность.
17.12.2025