Електрични погонски уређаји

За затварање и отварање контаката електричних уређаја користе се различити актуатори. У ручном погону, снага се преноси са људске руке преко система механичких преноса до контаката. Ручно активирање се користи у неким растављачима, прекидачима, прекидачима и контролерима.

Најчешће се код неаутоматских уређаја користи ручно активирање, мада се код неких заштитних уређаја укључивање врши ручно, а искључивање аутоматски под дејством сабијене опруге. Даљински погони укључују електромагнетне, електропнеуматске, електромоторне и термичке погоне.

Електромагнетни погон

Најраспрострањенији у електричним уређајима је електромагнетни погон који користи силу привлачења арматуре према језгру електромагнет или вучна сила сидра соленоидни калем.

Сваки феромагнетни материјал постављен у магнетно поље добија својства магнета. Стога ће магнет или електромагнет привући феромагнетна тела ка себи.Ова особина је заснована на уређајима различитих типова подизања, увлачења и ротирања електромагнета.

Сила Ф којом електромагнет одн трајни магнет привлачи феромагнетно тело — сидро (слика 1, а),

где је Б магнетна индукција у ваздушном зазору; С је површина попречног пресека стубова.

Магнетни флукс Ф који ствара калем електромагнета и стога магнетна индукција Б у ваздушном зазору, као што је горе поменуто, зависе од магнетомоторне силе завојнице, тј. од броја завоја в и струје која тече кроз њега. Због тога се сила Ф (вучна сила електромагнета) може подесити променом струје у његовом калему.

Својства електромагнетног погона карактерише зависност силе Ф од положаја арматуре. Ова зависност се назива вучна карактеристика електромагнетног погона. Облик магнетног система има значајан утицај на ток вучне карактеристике.

У електричним уређајима је широко распрострањен магнетни систем који се састоји од језгра 1 у облику слова У (слика 1, б) са калемом 2 и ротирајућом арматуром 4, која је повезана са покретним контактом 3 апарата.

Приближан приказ вучних карактеристика је приказан на сл. 2. Када су контакти потпуно отворени, ваздушни зазор к између арматуре и језгра је релативно велики и магнетни отпор система ће бити највећи. Због тога ће магнетни флукс Ф у ваздушном зазору електромагнета, индукција Б и вучна сила Ф бити најмањи. Међутим, са правилно израчунатим погоном, ова сила треба да обезбеди привлачење сидра за језгро.

Пиринач. 1.Шематски дијаграм електромагнета (а) и дијаграм електромагнетног погона са магнетним колом у облику слова У (б)

Како се арматура приближава језгру и ваздушни зазор се смањује, магнетни флукс у зазору се повећава и сила вуче се сходно томе повећава.

Сила потиска Ф коју ствара погон мора бити довољна да савлада силе отпора погонског система возила. То укључује силу тежине покретног система Г, контактни притисак К и силу П коју ствара повратна опруга (види слику 1, б). Промена резултујуће силе при померању анкера приказана је на дијаграму (види слику 2) испрекиданом линијом 1-2-3-4.

Како се арматура креће и ваздушни зазор к се смањује док се контакти не додирују, погон само треба да савлада отпор због масе покретног система и дејства повратне опруге (секција 1-2). Поред тога, напор нагло расте са вредношћу почетног притискања контаката (2-3) и расте са њиховим кретањем (3-4).

Поређење карактеристика приказаних на Сл. 2, омогућава нам да проценимо рад апарата. Дакле, ако струја у контролном калему производи ппм.И2в до, тада је највећи размак к на којем се уређај може укључити к2 (тачка А) и на нижим ппм. И1в, сила вуче неће бити довољна и уређај се може укључити само када се размак смањи на к1 (тачка Б).

Када се електрично коло погонског намотаја отвори, покретни систем се враћа у првобитни положај под дејством опруге и гравитације.При малим вредностима ваздушног јаза и повратних сила, арматура се може држати у средњем положају помоћу заосталог магнетног флукса. Ова појава се елиминише постављањем фиксног минималног ваздушног зазора и подешавањем опруга.

Прекидачи користе системе са држањем електромагнета (слика 3, а). Арматура 1 се држи у привученом положају за јарам језгра 5 помоћу магнетног флукса Ф који генерише држач калем 4 који се напаја од управљачког кола. Ако је потребно да се одвоји, струја се доводи до растављајућег намотаја 3, чиме се ствара магнетни флукс Фо усмерен на магнетни флукс Фу намотаја 4, који демагнетизује арматуру и језгро.

Пиринач. 2. Вучне карактеристике електромагнетног погона и дијаграм сила

Пиринач. 3. Електромагнетни погон са држачем електромагнета (а) и са магнетним шантом (б)

Као резултат тога, арматура се под дејством опруге за одвајање 2 удаљава од језгра и контакти 6 уређаја се отварају. Брзина окидања се постиже због чињенице да на почетку кретања покретног система делују највеће силе затегнуте опруге, док код конвенционалног електромагнетног погона, о коме је раније било речи, померање арматуре почиње са великим зазором. и мали вучни напор.

Као покретачки калем 3 у прекидачима се понекад користе сабирнице или намотаји за демагнетизацију кроз које пролази струја струјног кола заштићеног уређајем.

Када струја у калему 3 достигне одређену вредност која је одређена подешавањем апарата, резултујући магнетни флукс Фу — Фо који пролази кроз арматуру опада до те вредности да више не може да држи арматуру у повученом стању, а апарат је искључен.

У брзим прекидачима (сл. 3, б) управљачки и затварајући калем су уграђени у различите делове магнетног кола да би се избегло њихово међусобно индуктивно дејство, што успорава демагнетизацију језгра и повећава сопствено време окидања, посебно при високим стопама повећања струје у случају нужде у штићеном колу.

Окидач 3 је постављен на језгро 7, које је ваздушним празнинама одвојено од главног магнетног кола.

Арматура 1, језгра 5 и 7 су направљени у облику пакета од челичног лима, па ће стога промена магнетног флукса у њима тачно одговарати промени струје у заштићеном колу. Флукс Фо који ствара гранични калем 3 затвара се на два начина: кроз арматуру 1 и кроз ненапуњено магнетно коло 8 са контролним калемом 4.

Расподела флукса Ф0 дуж магнетних кола зависи од брзине његове промене. При високим брзинама пораста струје у случају нужде, која у овом случају ствара демагнетизирајући флукс Ф0, сав овај флукс почиње да тече кроз арматуру, пошто се брза промена дела флукса Фо који пролази кроз језгро са калемом 4 од емф је спречен. д. с индукује се у калему за задржавање када се струја кроз њега брзо мења. Овај е. итд. в.по Ленцовом правилу ствара струју која успорава раст тог дела тока Фо.

Као резултат тога, брзина искључења брзог прекидача зависиће од брзине повећања струје која пролази кроз калем за затварање 3. Што се струја брже повећава, то је мања струја, почиње искључивање апарата. Ово својство брзог прекидача је веома вредно јер струја има највећу брзину у режимима кратког споја и што пре прекидач почне да прекида струјно коло, то ће бити мања струја ограничена њоме.

У неким случајевима потребно је успорити рад електричног апарата. Ово се ради уз помоћ уређаја за добијање временског кашњења под којим се подразумева време од момента довођења или скидања напона са погонског намотаја апарата до почетка померања контаката.Кашњење за искључивање електричних уређаја контролисаних једносмерном струјом, врши се помоћу додатног краткоспојног намотаја који се налази на истом магнетном колу са управљачким намотајем.

Када се струја уклони из контролне завојнице, магнетни флукс који ствара овај калем мења се са његове радне вредности на нулу.

Када се овај флукс промени, индукује се струја у кратко спојеној завојници у таквом правцу да њен магнетни флукс спречава смањење магнетног флукса контролног намотаја и држи арматуру електромагнетног погона апарата у привученом положају.

Уместо намотаја кратког споја, на магнетно коло се може уградити бакарни рукав. Његово деловање је слично делу завојнице кратког споја. Исти ефекат се може постићи кратким спојем кола контролног намотаја у тренутку када је искључен из мреже.

Да би се добила брзина затварача за укључивање електричног апарата, користе се различити механички временски механизми, чији је принцип рада сличан сату.

Погони електромагнетних уређаја се одликују струјним (или напонским) активирањем и повратком. Радна струја (напон) је најмања вредност струје (напона) при којој је обезбеђен јасан и поуздан рад уређаја. За уређаје за вучу реакциони напон износи 75% називног напона.

Ако постепено смањите струју у завојници, онда ће се при одређеној вредности уређај искључити. Највећа вредност струје (напона) при којој је уређај већ искључен назива се реверзна струја (напон). Реверзна струја Иб је увек мања од радне струје Иав, јер је при укључивању мобилног система апарата потребно савладати силе трења, као и повећане ваздушне зазоре између арматуре и јарма електромагнетног система. .

Однос повратне струје и струје хватања назива се повратни фактор:

Овај коефицијент је увек мањи од један.

Електропнеуматски погон

У најједноставнијем случају, пнеуматски погон се састоји од цилиндра 1 (слика 4) и клипа 2, који је повезан са покретним контактом 6. Када је вентил 3 отворен, цилиндар је повезан са цеви за компримовани ваздух 4, чиме се клип 2 подиже у горњи положај и затварају контакти. Када се вентил накнадно затвори, запремина цилиндра испод клипа је повезана са атмосфером и клип се под дејством повратне опруге 5 враћа у првобитно стање, отварајући контакте.Такав актуатор се може назвати пнеуматским актуатором са ручним управљањем.

За могућност даљинског управљања доводом компримованог ваздуха, уместо славине се користе соленоидни вентили. Електромагнетни вентил (слика 5) је систем од два вентила (усисни и издувни) са електромагнетним погоном мале снаге (5-25 В). Деле се на укључене и искључене у зависности од природе операција које обављају када је калем под напоном.

Када је калем под напоном, запорни вентил повезује покретачки цилиндар са извором компримованог ваздуха, а када је калем без напона, комуницира цилиндар са атмосфером, истовремено блокирајући приступ цилиндру компримованог ваздуха. Ваздух из резервоара струји кроз отвор Б (слика 5, а) до доњег вентила 2, који је затворен у почетном положају.

Пиринач. 4. Пнеуматски погон

Пиринач. 5. Укључивање (а) и искључивање (б) електромагнетних вентила

Цилиндар пнеуматског актуатора повезан са прикључком А је преко отвореног вентила 1 повезан са атмосфером преко прикључка Ц. Када је калем К под напоном, соленоидна шипка притиска горњи вентил 1 и, савладавајући силу опруге 3, затвара се. вентил 1 и отвара вентил 2. Истовремено, компримовани ваздух из прикључка Б преко вентила 2 и прикључка А улази у цилиндар пнеуматског актуатора.

Напротив, запорни вентил, када калем није узбуђен, повезује цилиндар са компримованим ваздухом, а када је калем узбуђен - са атмосфером. У почетном стању, вентил 1 (слика 5, б) је затворен, а вентил 2 је отворен, стварајући пут за компримовани ваздух од прикључка Б до прикључка А кроз вентил 2.Када је калем под напоном, вентил 1 се отвара, повезујући цилиндар са атмосфером, а вентил 2 зауставља довод ваздуха.

Електромоторни погон

За погон бројних електричних уређаја користе се електромотори са механичким системима који претварају ротационо кретање вратила мотора у транслационо кретање контактног система. Главна предност електромоторних погона у односу на пнеуматске је константност њихових карактеристика и могућност њиховог подешавања. Ови погони се по принципу рада могу поделити у две групе: са трајним повезивањем вратила мотора са електричним уређајем и са периодичним прикључком.

Код електричног уређаја са електромотором (слика 6) ротација од електромотора 1 се преноси преко зупчаника 2 на брегасто вратило 3. У одређеном положају, брег вратила 4 подиже шипку 5 и затвара се. покретни контакт који је са њим повезан са стационарним контактом 6.

У погонском систему групних електричних уређаја понекад се уводе уређаји који обезбеђују степенасту ротацију осовине електричног уређаја са заустављањем у било ком положају. Приликом кочења, мотор се гаси. Такав систем обезбеђује тачну фиксацију осовине електричног апарата у положају.

Као пример, Сл. 7 је шематски приказ такозваног малтешког унакрсног погона који се користи у групним контролерима.

Пиринач. 6. Електромоторни погон са трајним спојем вратила мотора и електричних апарата

Пиринач. 7. Електромоторни погон групног контролера

Шипак. 8. Термички актуатор са биметалном плочом.

Погон се састоји од серво мотора и пужног мењача са фиксирањем положаја помоћу малтешког крста. Пуж 1 је повезан са сервомотором и преноси ротацију на осовину пужног точка 2, покрећући диск 3 прстима и резом (слика 7, а). Осовина малтешког крста 4 се не ротира све док прст диска 6 (слика 7, б) не уђе у жлеб малтешког крста.

Даљњом ротацијом, прст ће ротирати крст, а самим тим и осовину на којој се налази, за 60°, након чега ће се прст ослободити, а сектор за закључавање 7 ће прецизно фиксирати положај осовине. Када окренете осовину пужног зупчаника за један окрет, малтешко попречно вратило ће се окренути за 1/3 окрета.

Зупчаник 5 је постављен на осовину малтешког крста, који преноси ротацију на главну брегасту осовину групног контролера.

Термални погон

Главни елемент овог уређаја је биметална плоча, који се састоји од два слоја различитих метала чврсто везаних преко целе контактне површине. Ови метали имају различите температурне коефицијенте линеарне експанзије. Метални слој са високим коефицијентом линеарног ширења 1 (слика 8) назива се термоактивни слој, за разлику од слоја са нижим коефицијентом линеарног ширења 3, који се назива термопасиван.

Када се плоча загрева струјом која пролази кроз њу или грејним елементом (индиректно загревање), долази до различитог издужења два слоја и плоча се савија према термопасивном слоју. Са таквим савијањем, контакти 2 спојени на плочу могу се директно затворити или отворити, што се користи у термичким релејима.

Савијање плоче такође може ослободити засун полуге на електричном апарату, који се затим ослобађа опругама. Задата погонска струја се контролише избором грејних елемената (са индиректним грејањем) или променом контактног раствора (са директним загревањем).Време за враћање биметалне плоче у првобитни положај након рада и хлађења варира од 15 с до 1,5 минута.