Ел. магнітний привод

Приводи комутаційних апаратів.

Пускачі.

Пускач – комутаційний апарат, який призначений для пуску, зупинки та захисту електродвигунів без введення та виведення у їх коло опорів.

Пускачі здійснюють захист ЕД від струмів перенавантаження. Поширеним елементом такого захисту є теплові реле, вмонтовані у пускач. Принцип дії пускачів і призначення деталей аналогічне контактору.

Магнітний пускач – пристрій з триполюсним контактором, двома тепловими реле і кнопками керування.

Ел. магнітний привод контакторів та пускачів при відповідному виборі параметрів може здійснювати функції захисту ел. обладнання від роботи при зниженій напрузі.

Якщо ел. магнітна сила, яка розвивається приводом при зниженні напруги у мережі, стане недостатньою для утримання апарата у включеному стані, то він самовільно відключиться і здійснить захист ел. обладнання від роботи при зниженій напрузі.

По типу комутуючого вузла розрізняють:

· контактні;

· безконтактні;

· гібридні.

У безконтактному апараті комутуючий вузол може бути на магнітних або напівпровідникових елементах. У гібридному в більшості випадків мають місце механічні контакти в сукупності з напівпровідниковими, або магнітними елементами.

Пристрої, за допомогою яких виконується переміщення рухомих частин апаратів називають приводами. Розрізняють безпосередні та дистанційні, індивідуальні та групові приводи.

У цьому приводі використовується сила притягання якоря до осердя ел. магніту.

(Рис. Магнітопроводи ел. магнітів.)

Найбільше застосування мають апарати із замкненим магніто проводом і поворотним якорем (дивись рисунок).

Залежність сили притягання Q_п від повітряного проміжку (ходу якорях) називають тяговою характеристикою ел. магнітного привода:.

Називають тяговою характеристикою ел.приводу. При підключенні котушки до U₀:

, де:

W – кількість витків котушки;

Ф – магнітний потік.

Помножимо обидві частини рівняння на idt та про інтегрувавши, отримаємо:

,

Де F – МРС котушки ел.магніту.

Права частина рівняння - це енергія, отримана магнітним полем до досягнення сталого магнітного потоку за час t, тобто підведена енергія від джерела живлення, за винятком втрат в опорі кола.

Дію ел. магнітного привода можна розділити на:

1) Збільшення струму до початку переміщення якоря.

2) Переміщення якоря ел.магніту.

Зображають ці етапи так:

(Рис. Залежність (Ф(F))

Після закінчення 1-го етапу в т. А магнітна енергія W_M1 може бути отримана в результаті графічного інтегрування функції Ф=f(F):

m_f і m_ф - масштаби МРС і магнітного потоку відповідно.

S_оав – площа, обмежена кривою оа і віссю координат.

Ф₁ – магнітний потік в кінці 1-го етапу.

У процесі переміщення якоря магнітний потік збільшується від Ф₁ до Ф₂, в наслідок зменшення повітряного проміжку від до (). Залежність Ф=f(F) зображена кривою ас.

На другому етапі до котушки ел. магніту підведена енергія:

Якби магнітний потік зростав при нерухомому притягнутому якорі, магнітна енергія поля дорівнювала б:

Таким чином, одна і таж точка С, якій відповідає потік Ф₂, може бути досягнута при переміщенні якоря і при нерухомому заздалегідь притягнутому якорі (крива О_с). Різниця між магнітною енергією (шлях О_ас), яка підводиться протягом перших двох етапів і потенціальною магнітною енергією, яка визначається із останнього виразу відповідає механічній енергії, що витрачається на переміщення якоря.

Де:

сила притягання ел. магніту, яка змінюється при зміні.

Тоді середнє значення сили Q_M в інтервалі буде:

Аналогічно можна визначити середнє значення Q в інтервалах,

, і т. д.

та побудувати залежність, врахувавши що

.

У першому наближенні струм у котушці ел. магніту в процесі переміщення якоря приймають сталим. Вважають, що перехідні електричні процеси до початку цього переміщення закінчилися, нехтують магнітним опором магнітопроводу.

При цих припущеннях тягова характеристика Q_M від дельта має вигляд гіперболи.

має вигляд квадратичної гіперболи (Рис. Тягова характеристика ел. магніту ординатами.)

(Рис. Тягова характеристика ел. магніту ординатами.)

Площа, обмежена і та кривою, відповідає механічній роботі по переміщенню якоря на ділянці. Придатність ел. магніта для даного апарата визначають, зіставляючи діаграму сил опору рухомої частини, (протидіюча характеристика) з тяговою характеристикою ел. магніту. Діаграма сил опору може мати різний вигляд в залежності від характеристик пружин та їх попереднього натягу.Типові для ел.магнітних індивідуальних контакторів та (наведені на рис. Тягова та протидіюча характеристики контактора).

(Рис. Тягова та протидіюча характеристики контактора)

Зазор відповідає відпущеному, а притягнутому стану якоря. У точці сила Q_n утворюється в основному вагою рухомої системи і силою вимикальної (поворотної) пружини (силами тертя нехтуємо).

Під час руху якоря зазор зменшується, а сила Q_n зростає за рахунок додаткового стиснення вимикальної пружини. У точці відбувається зімкнення контактів, при цьому Q_n зростає стрибком на значення початкової сили натиснення контактів, яка визначається попереднім натисненням контактної пружини. Далі Q_n зростає плавно за рахунок додаткового стиснення цієї пружини. Протидіючі сили пружин та ваги рухомої системи завжди спрямовані в один бік, незалежно від напрямку переміщення якоря.

Структура ел.магнітних приводів дозволяє підвищувати або знижувати швидкодію апаратів, зменшуючи або збільшуючи вихрові струми в магнітопроводі.

Для підвищення швидкодії вихрові струми зменшують, застосовуючи магнітопроводи із шихтованої ел. технічної сталі. Якщо швидкодія не потрібна, то застосовують масивну магнітну систему, при якій час спрацювання 0.08 – 0.15 с.

Для створення великих витримок часу на осердя ел. магніту встановлюють масивне кільце з міді чи латуні,яке його охоплює. Це кільце підсилює дію вихрових струмів. Сповільнення дії ел.магніту може бути досягнуто також збільшенням його постійної часу

При зменшенні постійної часу, швидкодія ел.магніту збільшується.

В останньому випадку застосовування масивних магнітопроводів; короткозамкнутих контурів, створених у кріпильних та інших деталях, які лежать на шляху у потоку, недопустимо, так як вони будуть збільшувати час спрацювання електромагніту.

При змінах магнітного потоку в кільці наводиться ЕРС:

де - кількість витків кільця. Під дією цієї ЕРС в кільці,яке має дуже малий ел.опір виникає відносно-великий струм ℓ_Д та МРС F_Д :

Результуюча МРС ел. магніту:

Електро пневматичний привод.

У випадках, коли привод повинен створювати великі силі та значні переміщення, ел. магніти не придатні для використання, так як у них сила притягнення різко змінюється навіть при відносно невеликому переміщенні.

Крім того, застосовувати потужні ел. магніти недоцільно з точки зору їх підвищеної вартості, габаритів, значних витрат електроенергії та кольорових металів.

Тому користуються пневматичними приводами,які можуть забезпечити великі переміщення рухомої частини апарата при відносно сталому тиску стисненого повітря.

При увімкненні пневматичного привода відсутні різкі удари і вібрації.

Пневматичний привід у поєднанні з ел. вентилями називають ел. пневматичним. У його конструкцію входять:

- виконавчий пневматичний пристрій;

- керуючі електропневматичні вентилі.

Ці вентилі впускають повітря у виконавчий пристрій та випускають його по сигналах кіл керування.

Схема найпростішого еп.привода. Принцип дії ел. магнітних вентилів. Діаграма сил одноциліндрового ел.пневматичного приводу. Розрахунок діаметра циліндра привода. Законспектувати самостійно – посібник стр. 68-70.

Дата добавления: 2014-01-13