Sähkökäyttöiset laitteet

Sähkölaitteiden koskettimien sulkemiseen ja avaamiseen käytetään erilaisia ​​toimilaitteita. Manuaalisessa ajossa teho välittyy ihmiskädestä mekaanisen voimansiirtojärjestelmän kautta koskettimiin. Manuaalista ohjausta käytetään joissakin erottimissa, katkaisijoissa, katkaisijoissa ja ohjaimissa.

Useimmiten käsikäyttöä käytetään ei-automaattisissa laitteissa, vaikka joissakin suojalaitteissa päällekytkentä tapahtuu manuaalisesti ja sammutus automaattisesti puristetun jousen vaikutuksesta. Kauko-ohjaimia ovat sähkömagneettiset, sähköpneumaattiset, sähkömoottori- ja lämpökäytöt.

Sähkömagneettinen käyttö

Sähkölaitteissa yleisimmin käytetty on sähkömagneettinen käyttö, joka käyttää ankkurin vetovoimaa ytimeen sähkömagneetti tai ankkurin vetovoima solenoidin kela.

Mikä tahansa magneettikenttään sijoitettu ferromagneettinen materiaali saa magneetin ominaisuudet. Siksi magneetti tai sähkömagneetti vetää puoleensa ferromagneettisia kappaleita.Tämä ominaisuus perustuu erityyppisten nosto-, sisäänveto- ja pyörivien sähkömagneettien laitteisiin.

Voima F, jolla sähkömagneetti tai kestomagneetti vetää puoleensa ferromagneettista kappaletta — ankkuria (kuva 1, a),

missä B on magneettinen induktio ilmavälissä; S on napojen poikkileikkausala.

Sähkömagneetin kelan synnyttämä magneettivuo F ja siten ilmavälissä oleva magneettinen induktio B, kuten edellä mainittiin, riippuvat kelan magnetomotorisesta voimasta, ts. kierrosten lukumäärästä w ja sen läpi virtaavasta virran määrästä. Siksi voimaa F (sähkömagneetin vetovoima) voidaan säätää muuttamalla sen kelassa olevaa virtaa.

Sähkömagneettisen käytön ominaisuuksille on tunnusomaista voiman F riippuvuus ankkurin asennosta. Tätä riippuvuutta kutsutaan sähkömagneettisen käyttölaitteen vetoominaisuudesta. Magneettijärjestelmän muoto vaikuttaa merkittävästi veto-ominaisuuden kulkuun.

Sähkölaitteissa on yleistynyt U-muotoisesta sydämestä 1 (kuva 1, b), jossa on kela 2 ja pyörivä ankkuri 4, joka on kytketty laitteen liikkuvaan koskettimeen 3.

Likimääräinen näkymä vetoominaisuuksista on esitetty kuvassa. 2. Kun koskettimet ovat täysin auki, ilmarako x ankkurin ja sydämen välillä on suhteellisen suuri ja järjestelmän magneettiresistanssi on suurin. Siksi sähkömagneetin ilmavälissä oleva magneettivuo F, induktio B ja vetovoima F ovat pienin. Oikein lasketulla käyttövoimalla tämän voiman pitäisi kuitenkin varmistaa ankkurin vetovoima ytimeen.

Riisi. 1.Kaavio sähkömagneetista (a) ja kaavio sähkömagneettisesta käyttölaitteesta, jossa on U-muotoinen magneettipiiri (b)

Kun ankkuri liikkuu lähemmäs sydäntä ja ilmarako pienenee, magneettivuo raossa kasvaa ja vetovoima kasvaa vastaavasti.

Käytön synnyttämän työntövoiman F on oltava riittävä voittamaan ajoneuvon käyttövoimajärjestelmän vastusvoimat. Näitä ovat liikkuvan järjestelmän G painon voima, kosketuspaine Q ja palautusjousen synnyttämä voima P (ks. kuva 1, b). Syntyvän voiman muutos ankkuria liikutettaessa on esitetty kaaviossa (ks. kuva 2) katkoviivalla 1-2-3-4.

Kun ankkuri liikkuu ja ilmarako x pienenee, kunnes koskettimet koskettavat, käyttölaitteen tarvitsee vain voittaa liikkuvan järjestelmän massan ja palautusjousen toiminnan aiheuttama vastus (kohta 1-2). Lisäksi ponnistus kasvaa jyrkästi koskettimien (2-3) alkupuristuksen arvon myötä ja kasvaa niiden liikkeen myötä (3-4).

Kuvassa esitettyjen ominaisuuksien vertailu. 2, antaa meille mahdollisuuden arvioida laitteen toimintaa. Joten jos ohjauskelan virta tuottaa ppm.I2w to, niin suurin aukko x, jolla laite voi käynnistyä, on x2 (piste A) ja pienemmällä ppm:llä. I1w, vetovoima ei ole riittävä ja laite voi käynnistyä vain, kun rako pienenee x1:een (piste B).

Kun käyttökäämin sähköpiiri avautuu, liikkuva järjestelmä palaa alkuperäiseen asentoonsa jousen ja painovoiman vaikutuksesta.Pienillä ilmaraon ja palautusvoimien arvoilla ankkuria voidaan pitää väliasennossa jäännösmagneettivuon avulla. Tämä ilmiö eliminoidaan asettamalla kiinteä minimiilmarako ja säätämällä jousia.

Katkaisijat käyttävät järjestelmiä, joissa on pitävä sähkömagneetti (kuva 3, a). Ankkuria 1 pitää vetoasennossa sydämen 5 ikeeseen magneettivuo F, jonka muodostaa pitokela 4, jota ohjauspiiri syöttää. Jos on tarpeen irrottaa, katkaisukelaan 3 syötetään virtaa, joka muodostaa kelan 4 magneettivuon Fu suunnatun magneettivuon Fo, joka demagnetisoi ankkurin ja sydämen.

Riisi. 2. Sähkömagneettisen käytön vetoominaisuudet ja voimakaavio

Riisi. 3. Sähkömagneettinen käyttö pitosähkömagneetilla (a) ja magneettishuntilla (b)

Tämän seurauksena irrotusjousen 2 vaikutuksesta ankkuri siirtyy poispäin ytimestä ja laitteen koskettimet 6 avautuvat. Laukaisunopeus saavutetaan sillä, että liikkuvan järjestelmän liikkeen alussa vaikuttavat jännitetyn jousen suurimmat voimat, kun taas aikaisemmin käsitellyssä perinteisessä sähkömagneettisessa käytössä ankkurin liike alkaa suurella raolla. ja alhainen vetovoima.

Katkaisijoiden käyttökääminä 3 käytetään joskus virtakiskoja tai demagnetointikäämiä, joiden läpi laitteen suojaaman syöttöpiirin virta kulkee.

Kun kelan 3 virta saavuttaa tietyn laitteen asettelun määrittämän arvon, tuloksena oleva ankkurin läpi kulkeva magneettivuo Fu - Fo pienenee sellaiseen arvoon, että se ei enää pysty pitämään ankkuria vedetyssä tilassa ja laite on sammutettu.

Suurnopeuskatkaisijoissa (kuva 3, b) ohjaus- ja sulkukäämit on asennettu magneettipiirin eri osiin, jotta vältetään niiden keskinäinen induktiivinen vaikutus, joka hidastaa sydämen demagnetoitumista ja lisää sen omaa laukaisuaikaa. varsinkin hätävirran suurella kasvunopeudella suojatussa piirissä.

Laukaisukela 3 on asennettu sydämeen 7, joka on erotettu magneettisesta pääpiiristä ilmaraoilla.

Ankkurit 1, sydämet 5 ja 7 on valmistettu teräslevypakkausten muodossa, ja siksi niiden magneettivuon muutos vastaa tarkasti suojatun piirin virran muutosta. Katkaisukelan 3 synnyttämä vuo Fo suljetaan kahdella tavalla: ankkurin 1 kautta ja varaamattoman magneettipiirin 8 kautta ohjauskelalla 4.

Vuon Ф0 jakautuminen magneettipiirejä pitkin riippuu sen muutosnopeudesta. Hätävirran suurella kasvunopeudella, joka tässä tapauksessa luo demagnetoivan vuon Ф0, kaikki tämä vuo alkaa virrata ankkurin läpi, koska vuon Fo osassa, joka kulkee sydämen läpi kelan 4 kanssa, tapahtuu nopea muutos. emf on estetty. d. s indusoituu pitokelaan, kun sen läpi kulkeva virta muuttuu nopeasti. Tämä e. jne. c. Lenzin säännön mukaan se muodostaa virran, joka hidastaa virtauksen Fo osan kasvua.

Tämän seurauksena suurnopeuksisen katkaisijan laukaisunopeus riippuu sulkukäämin 3 läpi kulkevan virran kasvunopeudesta. Mitä nopeammin virta kasvaa, sitä alhaisempi virta on, laitteen laukaisu alkaa. Tämä nopean katkaisijan ominaisuus on erittäin arvokas, koska virralla on suurin nopeus oikosulkutiloissa ja mitä nopeammin katkaisija alkaa katkaista piirin, sitä pienempi sen rajoittama virta on.

Joissakin tapauksissa on tarpeen hidastaa sähkölaitteen toimintaa. Tämä tehdään laitteen avulla aikaviiveen saamiseksi, jolla tarkoitetaan aikaa siitä hetkestä, kun jännite kytketään tai poistetaan laitteen käyttökelasta koskettimien liikkeen alkamiseen. tasavirralla ohjattujen sähkölaitteiden sammuttaminen suoritetaan lisäoikosulkukäämin avulla, joka sijaitsee samassa magneettipiirissä ohjauskelan kanssa.

Kun ohjauskelasta poistetaan virta, tämän kelan luoma magneettivuo muuttuu käyttöarvostaan ​​nollaan.

Kun tämä vuo muuttuu, oikosuljetussa kelassa indusoituu virta sellaiseen suuntaan, että sen magneettivuo estää ohjauskelan magneettivuon pienenemisen ja pitää laitteen sähkömagneettisen käytön ankkurin vetoasennossa.

Oikosulkukäämin sijasta magneettipiiriin voidaan asentaa kupariholkki. Sen toiminta on samanlainen kuin oikosulkukäämin. Sama vaikutus voidaan saavuttaa oikosulkemalla ohjauskäämin piiri sillä hetkellä, kun se on irrotettu verkosta.

Suljinnopeuden saamiseksi sähkölaitteen kytkemiseksi päälle käytetään erilaisia ​​mekaanisia ajoitusmekanismeja, joiden toimintaperiaate on samanlainen kuin kello.

Sähkömagneettisille laitekäytöille on ominaista virran (tai jännitteen) aktivointi ja paluu. Käyttövirta (jännite) on pienin virran (jännitteen) arvo, jolla laitteen selkeä ja luotettava toiminta varmistetaan. Vetolaitteiden reaktiojännite on 75 % nimellisjännitteestä.

Jos vähennät vähitellen kelan virtaa, laite sammuu tietyllä arvolla. Virran (jännitteen) suurinta arvoa, jolla laite on jo kytketty pois päältä, kutsutaan käänteisvirraksi (jännitteeksi). Käänteinen virta Ib on aina pienempi kuin käyttövirta Iav, koska laitteen liikkuvaa järjestelmää käynnistettäessä on voitettava kitkavoimat sekä sähkömagneettisen järjestelmän ankkurin ja ikeen väliset lisääntyneet ilmaraot. .

Paluuvirran suhdetta sieppausvirtaan kutsutaan paluukertoimeksi:

Tämä kerroin on aina pienempi kuin yksi.

Elektropneumaattinen käyttö

Yksinkertaisimmassa tapauksessa pneumaattinen käyttö koostuu sylinteristä 1 (kuva 4) ja männästä 2, joka on liitetty liikkuvaan koskettimeen 6. Venttiilin 3 ollessa auki sylinteri on liitetty paineilmaputkeen 4, joka on liitetty paineilmaputkeen. joka nostaa männän 2 yläasentoon ja sulkee koskettimet. Kun venttiili myöhemmin sulkeutuu, männän alla olevan sylinterin tilavuus kytkeytyy ilmakehään ja mäntä palautusjousen 5 vaikutuksesta palaa alkuperäiseen tilaansa avaamalla koskettimet.Tällaista toimilaitetta voidaan kutsua käsikäyttöiseksi pneumaattiseksi toimielimeksi.

Paineilman syötön kauko-ohjauksen mahdollistamiseksi hanan sijasta käytetään solenoidiventtiilejä. Solenoidiventtiili (kuva 5) on kahden venttiilin (imu- ja pakoventtiili) järjestelmä, jossa on pienitehoinen (5-25 W) sähkömagneettinen käyttö. Ne on jaettu päälle ja pois päältä riippuen niiden toimintojen luonteesta, joita ne suorittavat, kun kela on jännitteellinen.

Kun patteri on jännitteellinen, sulkuventtiili yhdistää käyttösylinterin paineilman lähteeseen, ja kun käämi on jännitteettömänä, se viestii sylinterin ilmakehään ja samalla estää pääsyn paineilmasylinteriin. Säiliöstä ilma virtaa aukon B (kuva 5, a) kautta alempaan venttiiliin 2, joka on kiinni alkuasennossa.

Riisi. 4. Pneumaattinen käyttö

Riisi. 5. Solenoidiventtiilien kytkeminen päälle (a) ja pois päältä (b).

Pneumaattisen toimilaitteen sylinteri, joka on kytketty porttiin A, on kytketty avoimen venttiilin 1 kautta ilmakehään portin C kautta. Kun käämi K saa jännitteen, solenoiditanko painaa ylempää venttiiliä 1 ja jousen 3 voiman voitettuaan sulkeutuu. venttiili 1 ja avaa venttiilin 2. Samanaikaisesti paineilma portista B venttiilin 2 ja portin A kautta pneumaattisen toimilaitteen sylinteriin.

Päinvastoin, sulkuventtiili, kun käämi ei ole viritetty, yhdistää sylinterin paineilmaan ja kun kela on viritetty - ilmakehään. Alkutilassa venttiili 1 (kuva 5, b) on kiinni ja venttiili 2 auki, mikä luo paineilman reitin portista B porttiin A venttiilin 2 kautta.Kun patteriin kytketään virta, venttiili 1 avautuu yhdistäen sylinterin ilmakehään ja venttiili 2 pysäyttää ilmansyötön.

Sähkömoottorikäyttö

Useiden sähkölaitteiden ohjaamiseen käytetään sähkömoottoreita mekaanisten järjestelmien kanssa, jotka muuttavat moottorin akselin pyörivän liikkeen kosketusjärjestelmän translaatioliikkeeksi. Sähkömoottorikäyttöjen tärkein etu pneumaattisiin verrattuna on niiden ominaisuuksien pysyvyys ja säätömahdollisuus. Toimintaperiaatteen mukaan nämä käytöt voidaan jakaa kahteen ryhmään: moottorin akselin pysyvällä kytkennällä sähkölaitteeseen ja jaksoittaiseen kytkentään.

Sähkömoottorilla varustetussa sähkölaitteessa (kuva 6) pyöriminen sähkömoottorista 1 välittyy hammaspyörän 2 kautta nokka-akselille 3. Tietyssä asennossa akselin nokka 4 nostaa tangon 5 ja sulkeutuu. siihen liittyvä liikkuva kosketin kiinteään koskettimeen 6.

Ryhmäsähkölaitteiden käyttöjärjestelmässä otetaan joskus käyttöön laitteita, jotka mahdollistavat sähkölaitteen akselin vaiheittaisen pyörimisen pysäytyksellä missä tahansa asennossa. Jarrutuksen aikana moottori sammuu. Tällainen järjestelmä varmistaa sähkölaitteen akselin tarkan kiinnityksen.

Esimerkkinä kuviossa 1 on esitetty 2000 mm. Kuva 7 on kaavamainen esitys ryhmäohjaimissa käytetystä ns. Maltan ristiajosta.

Riisi. 6. Sähkömoottorikäyttö, jossa moottorin akselit ja sähkölaitteet on kytketty kiinteästi

Riisi. 7. Ryhmäohjaimen sähkömoottorikäyttö

Kuva. 8. Bimetallilevyllä varustettu lämpötoimilaite.

Käyttö koostuu servomoottorista ja kierukkavaihteistosta, jossa on asennon kiinnitys maltan ristin avulla. Kierukka 1 on kytketty servomoottoriin ja välittää pyörimisen kierukkapyörän 2 akselille ohjaten kiekkoa 3 sormilla ja salvalla (kuva 7, a). Maltan ristin 4 akseli ei pyöri ennen kuin kiekon 6 sormi (kuva 7, b) menee Maltan ristin uraan.

Kierrettäessä sormi pyörittää ristiä ja siten akselia, jolla se istuu, 60°, minkä jälkeen sormi vapautetaan ja lukitussektori 7 kiinnittää tarkasti akselin asennon. Kun käännät kierukkavaihteen akselia yhden kierroksen, Maltan poikkiakseli kääntyy 1/3 kierrosta.

Vaihde 5 on asennettu Maltan ristin akseliin, joka välittää pyörimisen ryhmäohjaimen päänokka-akselille.

Lämpökäyttö

Tämän laitteen pääelementti on bimetallilevy, joka koostuu kahdesta eri metallikerroksesta, jotka on kiinnitetty tiukasti koko kosketuspinnalle. Näillä metalleilla on erilaiset lineaarisen laajenemisen lämpötilakertoimet. Metallikerrosta, jolla on korkea lineaarilaajenemiskerroin 1 (kuva 8), kutsutaan termoaktiiviseksi kerrokseksi, toisin kuin kerrosta, jolla on pienempi lineaarilaajenemiskerroin 3, jota kutsutaan termopassiiviseksi.

Kun levyä lämmitetään sen läpi kulkevalla virralla tai lämmityselementillä (epäsuora lämmitys), tapahtuu kahden kerroksen erilainen venymä ja levy taipuu kohti termopassiivista kerrosta. Tällaisella taivutuksella levyyn liitetyt koskettimet 2 voidaan sulkea tai avata suoraan, mitä käytetään lämpöreleissä.

Levyn taivuttaminen voi myös vapauttaa sähkölaitteen vipusalvan, joka sitten vapautuu jousien avulla. Asetettua käyttövirtaa ohjataan valitsemalla lämmityselementit (epäsuoralla lämmityksellä) tai vaihtamalla kosketinratkaisua (suoralla lämmityksellä) Aika, jolloin bimetallilevy palautuu alkuperäiseen asentoonsa käytön ja jäähdytyksen jälkeen, vaihtelee 15 sekunnista 1,5 minuuttiin.