Elektriske drivenheter

Ulike aktuatorer brukes til å lukke og åpne kontaktene til elektriske enheter. I en manuell drift overføres kraften fra den menneskelige hånden gjennom et system med mekaniske overføringer til kontaktene. Manuell aktivering brukes i enkelte skillebrytere, kretsbrytere, kretsbrytere og kontrollere.

Oftest brukes manuell aktivering i ikke-automatiske enheter, selv om i noen beskyttelsesenheter, slås på manuelt og slås av automatisk under påvirkning av en komprimert fjær. Fjernstasjoner inkluderer elektromagnetiske, elektropneumatiske, elektriske motorer og termiske stasjoner.

Elektromagnetisk drift

Den mest brukte i elektriske enheter er en elektromagnetisk stasjon som bruker tiltrekningskraften til ankeret til kjernen elektromagnet eller trekkkraften til ankeret magnetspole.

Ethvert ferromagnetisk materiale plassert i et magnetfelt får egenskapene til en magnet. Derfor vil en magnet eller elektromagnet tiltrekke seg ferromagnetiske kropper til seg selv.Denne egenskapen er basert på enhetene til ulike typer løftende, tilbaketrekkende og roterende elektromagneter.

En kraft F som elektromagneten eller permanent magnet tiltrekker seg et ferromagnetisk legeme - et anker (fig. 1, a),

hvor B er den magnetiske induksjonen i luftgapet; S er tverrsnittsarealet til polene.

Den magnetiske fluksen F skapt av spolen til elektromagneten og derfor den magnetiske induksjonen B i luftgapet, som nevnt ovenfor, avhenger av spolens magnetomotoriske kraft, dvs. av antall omdreininger w og strømmen som flyter gjennom den. Derfor kan kraften F (trekkkraften til elektromagneten) justeres ved å endre strømmen i spolen.

Egenskapene til den elektromagnetiske stasjonen er preget av avhengigheten av kraften F på posisjonen til ankeret. Denne avhengigheten kalles trekkraften til den elektromagnetiske stasjonen. Formen på det magnetiske systemet har en betydelig innflytelse på trekkkarakteristikkens forløp.

Et magnetisk system bestående av en U-formet kjerne 1 (fig. 1, b) med en spole 2 og et roterende anker 4, som er forbundet med den bevegelige kontakten 3 til apparatet, har blitt utbredt i elektriske apparater.

Et omtrentlig bilde av trekkraftegenskapene er vist i fig. 2. Når kontaktene er helt åpne, er luftgapet x mellom ankeret og kjernen relativt stort og den magnetiske motstanden til systemet vil være størst. Derfor vil den magnetiske fluksen F i luftgapet til elektromagneten, induksjonen B og trekkkraften F være minst. Men med en korrekt beregnet drivkraft bør denne kraften sikre tiltrekningen av ankeret til kjernen.

Ris. 1.Skjematisk diagram av en elektromagnet (a) og diagram av en elektromagnetisk stasjon med en U-formet magnetisk krets (b)

Når ankeret beveger seg nærmere kjernen og luftgapet avtar, øker den magnetiske fluksen i gapet og trekkkraften øker tilsvarende.

Skyvekraften F som skapes av drivverket må være tilstrekkelig til å overvinne dragkreftene til kjøretøyets fremdriftssystem. Disse inkluderer kraften til vekten til det bevegelige systemet G, kontakttrykket Q og kraften P skapt av returfjæren (se fig. 1, b). Endringen i den resulterende kraften ved flytting av ankeret er vist i diagrammet (se fig. 2) med den stiplede linjen 1-2-3-4.

Ettersom ankeret beveger seg og luftgapet x reduseres inntil kontaktene berører hverandre, trenger drevet bare å overvinne motstanden på grunn av massen til det bevegelige systemet og virkningen av returfjæren (seksjon 1-2). I tillegg øker innsatsen kraftig med verdien av den første pressingen av kontaktene (2-3) og øker med deres bevegelse (3-4).

En sammenligning av egenskapene vist i fig. 2, tillater oss å bedømme driften av apparatet. Så hvis strømmen i kontrollspolen produserer ppm.I2w til, så er det største gapet x som enheten kan slå seg på x2 (punkt A) og ved lavere ppm. I1w vil ikke trekkkraften være tilstrekkelig og enheten kan bare slå seg på når gapet reduseres til x1 (punkt B).

Når den elektriske kretsen til drivspolen åpnes, går det bevegelige systemet tilbake til sin opprinnelige posisjon under påvirkning av fjær og tyngdekraft.Ved små verdier av luftgapet og gjenopprettingskrefter kan ankeret holdes i en mellomposisjon av den gjenværende magnetiske fluksen. Dette fenomenet elimineres ved å sette en fast minimumsluftspalte og justere fjærene.

Effektbrytere bruker systemer med en holdeelektromagnet (fig. 3, a). Ankeret 1 holdes i en tiltrukket posisjon til åket til kjernen 5 av den magnetiske fluksen F generert av holdespolen 4 som mates av styrekretsen. Hvis det er nødvendig å koble fra, tilføres en strøm til frakoblingsspolen 3, som skaper en magnetisk fluks Fo rettet mot den magnetiske fluksen Fu til spolen 4, som avmagnetiserer ankeret og kjernen.

Ris. 2. Trekkegenskaper for elektromagnetisk driv og kraftdiagram

Ris. 3. Elektromagnetisk drift med holdeelektromagnet (a) og med magnetisk shunt (b)

Som et resultat beveger ankeret seg under påvirkning av frakoblingsfjæren 2 bort fra kjernen og kontaktene 6 til enheten åpnes. Utløsningshastigheten oppnås på grunn av det faktum at ved begynnelsen av bevegelsen til det bevegelige systemet virker de største kreftene til den spente fjæren, mens i den konvensjonelle elektromagnetiske driften, diskutert tidligere, begynner bevegelsen av ankeret med et stort gap og lav trekkraft.

Som aktiveringsspolen 3 i effektbrytere brukes noen ganger samleskinner eller avmagnetiseringsspoler, gjennom hvilke strømmen til forsyningskretsen som er beskyttet av enheten passerer.

Når strømmen i spolen 3 når en viss verdi bestemt av innstillingen av apparatet, reduseres den resulterende magnetiske fluksen Fu — Fo som passerer gjennom ankeret til en slik verdi at den ikke lenger kan holde ankeret i en trukket tilstand, og apparatet er slått av.

I høyhastighetsbrytere (fig. 3, b) er kontroll- og lukkespolene installert i forskjellige deler av magnetkretsen for å unngå deres gjensidige induktive påvirkning, noe som bremser avmagnetiseringen av kjernen og øker dens egen utløsningstid, spesielt ved høye økninger i nødstrøm i den beskyttede kretsen.

Utløsningsspolen 3 er montert på kjernen 7, som er adskilt fra den magnetiske hovedkretsen med luftgap.

Armaturet 1, kjernene 5 og 7 er laget i form av pakker av stålplate, og derfor vil endringen av den magnetiske fluksen i dem nøyaktig svare til endringen av strømmen i den beskyttede kretsen. Fluksen Fo skapt av avskjæringsspolen 3 lukkes på to måter: gjennom ankeret 1 og gjennom den uladede magnetkretsen 8 med kontrollspolen 4.

Fordelingen av fluksen Ф0 langs de magnetiske kretsene avhenger av endringshastigheten. Ved høye økningshastigheter av nødstrømmen, som i dette tilfellet skaper en demagnetiserende fluks Ф0, begynner all denne fluksen å strømme gjennom ankeret, siden en rask endring i delen av fluksen Fo som går gjennom kjernen med spolen 4 av emf forhindres. d. s indusert i holdespolen når strømmen gjennom den endres raskt. Dette e. etc. c. i henhold til Lenz sin regel, skaper den en strøm som bremser veksten av den delen av strømmen Fo.

Som et resultat vil utløsehastigheten til høyhastighetsbryteren avhenge av økningshastigheten til strømmen som passerer gjennom lukkespolen 3. Jo raskere strømmen øker, jo lavere er strømmen, utløsningen av apparatet begynner. Denne egenskapen til en høyhastighetsbryter er svært verdifull fordi strømmen har den høyeste hastigheten i kortslutningsmodusene, og jo før strømbryteren begynner å bryte kretsen, jo mindre blir strømmen begrenset av den.

I noen tilfeller er det nødvendig å bremse driften av det elektriske apparatet. Dette gjøres ved hjelp av en anordning for å oppnå en tidsforsinkelse, som forstås som tiden fra det øyeblikk spenningen påføres eller fjernes fra drivspolen til apparatet til starten av bevegelsen av kontaktene. å slå av elektriske enheter styrt av likestrøm, utføres ved hjelp av en ekstra kortslutningsspole plassert på samme magnetiske krets med kontrollspolen.

Når strøm fjernes fra kontrollspolen, endres den magnetiske fluksen som skapes av denne spolen fra driftsverdien til null.

Når denne fluksen endres, induseres en strøm i den kortsluttede spolen i en slik retning at dens magnetiske fluks forhindrer reduksjon av den magnetiske fluksen til kontrollspolen og holder ankeret til den elektromagnetiske stasjonen til apparatet i tiltrukket posisjon.

I stedet for en kortslutningsspole kan en kobberhylse installeres på magnetkretsen. Dens handling ligner på en kortslutningsspole. Den samme effekten kan oppnås ved å kortslutte kretsen til kontrollspolen i det øyeblikket den er koblet fra nettverket.

For å oppnå lukkerhastigheten for å slå på det elektriske apparatet, brukes forskjellige mekaniske tidsmekanismer, hvis operasjonsprinsipp ligner på en klokke.

Elektromagnetiske enhetsdrifter er preget av strøm (eller spenning) aktivering og retur. Driftsstrøm (spenning) er den minste verdien av strøm (spenning) som sikrer klar og pålitelig drift av enheten. For trekkutstyr er reaksjonsspenningen 75 % av merkespenningen.

Hvis du gradvis reduserer strømmen i spolen, vil enheten slå seg av ved en viss verdi av den. Den høyeste verdien av strømmen (spenningen) der enheten allerede er slått av kalles omvendt strøm (spenning). Reversstrømmen Ib er alltid mindre enn driftsstrømmen Iav, fordi når du slår på mobilsystemet til apparatet, er det nødvendig å overvinne friksjonskreftene, så vel som de økte luftgapene mellom ankeret og åket til det elektromagnetiske systemet .

Forholdet mellom returstrømmen og fangstrømmen kalles returfaktoren:

Denne koeffisienten er alltid mindre enn én.

Elektroneumatisk drift

I det enkleste tilfellet består det pneumatiske drevet av en sylinder 1 (fig. 4) og et stempel 2, som er koblet til en bevegelig kontakt 6. Når ventilen 3 er åpen, er sylinderen koblet til trykkluftrøret 4. som hever stempelet 2 i toppposisjon og lukker kontaktene. Når ventilen deretter stenger, blir volumet av sylinderen under stempelet koblet til atmosfæren og stempelet under påvirkning av returfjæren 5 går tilbake til sin opprinnelige tilstand og åpner kontaktene.En slik aktuator kan kalles en manuelt betjent pneumatisk aktuator.

For mulighet for fjernstyring av tilførsel av trykkluft, brukes magnetventiler i stedet for en kran. Magnetventilen (fig. 5) er et system med to ventiler (inntak og eksos) med en laveffekt (5-25 W) elektromagnetisk drift. De er delt inn i på og av avhengig av arten av operasjonene de utfører når spolen er energisert.

Når spolen er aktivert, kobler stengeventilen aktiveringssylinderen til kilden til trykkluft, og når spolen er deaktivert, kommuniserer den sylinderen til atmosfæren, samtidig som den blokkerer tilgangen til trykkluftsylinderen. Luft fra tanken strømmer gjennom åpningen B (fig. 5, a) til den nedre ventilen 2, som er lukket i utgangsposisjonen.

Ris. 4. Pneumatisk drift

Ris. 5. Slå på (a) og slå av (b) magnetventiler

Sylinderen til den pneumatiske aktuatoren koblet til port A er koblet gjennom den åpne ventilen 1 til atmosfæren gjennom porten C. Når spolen K er energisert, presser solenoidstangen den øvre ventilen 1 og, overvinner kraften fra fjæren 3, lukkes ventil 1 og åpner ventil 2. Samtidig går den komprimerte luften fra port B gjennom ventil 2 og port A inn i den pneumatiske aktuatorsylinderen.

Tvert imot, avstengningsventilen, når spolen ikke er begeistret, kobler sylinderen til den komprimerte luften, og når spolen er begeistret - til atmosfæren. I den opprinnelige tilstanden er ventil 1 (fig. 5, b) stengt, og ventil 2 er åpen, og skaper en vei for trykkluft fra port B til port A gjennom ventil 2.Når spolen er aktivert, åpnes ventil 1, kobler sylinderen til atmosfæren, og lufttilførselen stoppes av ventil 2.

Elektrisk motordrift

For å drive en rekke elektriske enheter brukes elektriske motorer med mekaniske systemer som konverterer rotasjonsbevegelsen til motorakselen til translasjonsbevegelsen til kontaktsystemet. Den største fordelen med elektromotoriske stasjoner sammenlignet med pneumatiske er konstansen til deres egenskaper og muligheten for justering. I henhold til operasjonsprinsippet kan disse stasjonene deles inn i to grupper: med permanent tilkobling av motorakselen med en elektrisk enhet og med periodisk tilkobling.

I en elektrisk enhet med en elektrisk motor (fig. 6) overføres rotasjonen fra den elektriske motoren 1 gjennom et tannhjul 2 til kamakselen 3. I en bestemt posisjon løfter kammen til akselen 4 stangen 5 og lukkes den bevegelige kontakten knyttet til den med den stasjonære kontakten 6.

I drivsystemet til gruppeelektriske enheter introduseres noen ganger enheter som gir trinnvis rotasjon av akselen til en elektrisk enhet med stopp i enhver posisjon. Under bremsing er motoren slått av. Et slikt system sikrer nøyaktig fiksering av akselen til det elektriske apparatet i posisjon.

Som et eksempel viser fig. 7 er en skjematisk illustrasjon av det såkalte maltesiske kryssdrevet som brukes i gruppekontrollere.

Ris. 6. Elektrisk motordrift med permanent tilkobling av motoraksler og elektriske apparater

Ris. 7. Elektrisk motordrift av gruppekontrolleren

Fig. 8. Termisk aktuator med bimetallplate.

Drivverket består av en servomotor og en snekkegirkasse med posisjonsfeste ved hjelp av et maltesisk kryss. Snekken 1 er koblet til servomotoren og overfører rotasjon til akselen til snekkehjulet 2, og driver skiven 3 med fingre og en lås (fig. 7, a). Skaftet til malteserkorset 4 roterer ikke før fingeren til skiven 6 (fig. 7, b) går inn i sporet til malteserkorset.

Med ytterligere rotasjon vil fingeren rotere krysset, og derfor akselen som den sitter på, med 60°, hvoretter fingeren frigjøres, og låsesektoren 7 vil nøyaktig fiksere posisjonen til akselen. Når du dreier snekkegirakselen én omdreining, vil den maltesiske tverrakselen dreie 1/3 omdreining.

Gear 5 er montert på akselen til det maltesiske korset, som overfører rotasjon til hovedkamakselen til gruppekontrolleren.

Termisk drift

Hovedelementet i denne enheten er bimetall plate, som består av to lag med forskjellige metaller som er godt bundet over hele kontaktflaten. Disse metallene har forskjellige temperaturkoeffisienter for lineær utvidelse. Et metalllag med høy lineær ekspansjonskoeffisient 1 (fig. 8) kalles et termoaktivt lag, i motsetning til et lag med lavere lineær ekspansjonskoeffisient 3, som kalles termopassivt.

Når platen varmes opp av en strøm som går gjennom den eller av et varmeelement (indirekte oppvarming), oppstår en annen forlengelse av de to lagene og platen bøyer seg mot et termopassivt lag. Med slik bøyning kan kontakter 2 koblet til platen lukkes eller åpnes direkte, som brukes i termiske reléer.

Bøying av platen kan også frigjøre spaklåsen på det elektriske apparatet, som deretter frigjøres av fjærene. Den innstilte drivstrømmen styres ved å velge varmeelementer (med indirekte oppvarming) eller ved å endre kontaktløsning (med direkte oppvarming) Tiden for å returnere bimetallplaten til opprinnelig posisjon etter drift og avkjøling varierer fra 15 s til 1,5 minutter.