電力驅動裝置
不同的執行器用於關閉和打開電氣設備的觸點。在手動驅動中,動力通過機械傳動系統從人手傳輸到觸點。手動操作用於一些隔離開關、斷路器、斷路器和控制器。
大多數情況下,手動啟動用於非自動設備,儘管在一些保護設備中,手動打開並在壓縮彈簧的作用下自動關閉。遠程驅動器包括電磁、電動氣動、電動機和熱驅動器。
電磁驅動
電氣設備中應用最廣泛的是利用電樞對鐵芯的吸引力的電磁驅動 電磁鐵 或錨的拉力 電磁線圈.
任何置於磁場中的鐵磁材料都會獲得磁鐵的特性。因此,磁鐵或電磁鐵會將鐵磁體吸引到自身。此屬性基於各種類型的起重、縮回和旋轉電磁鐵的裝置。
電磁鐵或 永久磁鐵 吸引鐵磁體——錨(圖 1,a),
其中 B 是氣隙中的磁感應強度; S是電桿的橫截面積。
如上所述,電磁鐵線圈產生的磁通量 F 以及氣隙中的磁感應強度 B 取決於線圈的磁動勢,即匝數 w 和流過它的電流。因此,可以通過改變其線圈中的電流來調節力F(電磁鐵的拉力)。
電磁驅動器的特性的特徵在於力 F 與電樞位置的相關性。這種相關性稱為電磁驅動器的牽引特性。磁系統的形狀對牽引特性曲線有重要影響。
由帶有線圈 2 的 U 形磁芯 1(圖 1,b)和連接到設備的可動觸點 3 的旋轉電樞 4 組成的磁系統已在電氣設備中得到廣泛應用。
牽引特性的近似視圖如圖 1 所示。 2、當觸點全開時,銜鐵與鐵芯之間的氣隙x比較大,系統的磁阻會最大。因此,電磁鐵氣隙中的磁通量F、感應強度B和拉力F將最小。然而,通過正確計算的驅動力,該力應確保將錨吸引到核心。
米。 1.電磁鐵示意圖(a)和U型磁路電磁驅動示意圖(b)
隨著電樞向鐵心靠近,氣隙減小,氣隙中的磁通量增加,拉力相應增加。
驅動器產生的推力 F 必須足以克服車輛推進系統的阻力。這些包括移動系統的重力 G、接觸壓力 Q 和復位彈簧產生的力 P(見圖 1,b)。移動錨時合力的變化如圖(見圖 2)中的虛線 1-2-3-4 所示。
當電樞移動並且氣隙 x 減小直到觸點接觸時,驅動器只需克服由於移動系統的質量和復位彈簧的作用而產生的阻力(第 1-2 節)。此外,力度隨著觸點 (2-3) 的初始按壓值急劇增加,並隨著它們的移動 (3-4) 增加。
特性比較如圖 1 所示。 2、可以讓我們判斷儀器的運行情況。因此,如果控制線圈中的電流產生 ppm.I2w 至,則設備可以開啟的最大間隙 x 為 x2(A 點)並且處於較低的 ppm。 I1w,拉力將不夠,只有當間隙減小到 x1(B 點)時,設備才能打開。
當驅動線圈的電路打開時,運動系統在彈簧和重力的作用下返回到原來的位置。在氣隙和恢復力較小的情況下,電樞可以通過剩磁通量保持在中間位置。通過設置固定的最小氣隙和調整彈簧可以消除這種現象。
斷路器使用帶有保持電磁鐵的系統(圖 3,a)。電樞1通過由控制電路饋送的保持線圈4產生的磁通量F保持在被吸引到芯5的磁軛的位置。如果需要斷開連接,則向斷開線圈3供應電流,這產生指向線圈4的磁通量Fu的磁通量Fo,這使電樞和芯消磁。
米。 2.電磁驅動的牽引特性及受力圖
米。 3. 帶保持電磁鐵 (a) 和分流器 (b) 的電磁驅動
結果,電樞在斷開彈簧2的作用下遠離鐵心並且裝置的觸點6打開。實現跳閘速度是因為在可移動系統開始運動時,張緊彈簧的作用力最大,而在前面討論的傳統電磁驅動中,電樞的運動開始時有很大的間隙牽引力低。
作為斷路器中的致動線圈3,有時使用母線或去磁線圈,受設備保護的供電電路的電流通過它們。
當線圈 3 中的電流達到由設備設置確定的某個值時,通過銜鐵的合成磁通量 Fu-Fo 減小到無法再將銜鐵保持在拉動狀態的值,並且設備被關閉。
在高速斷路器中(圖3,b),控制和合閘線圈安裝在磁路的不同部分,以避免它們之間的互感影響,減緩了鐵芯的退磁並增加了其自身的脫扣時間,特別是在受保護電路中的緊急電流增加率很高的情況下。
脫扣線圈3安裝在鐵芯7上,鐵芯7與主磁路通過氣隙隔開。
電樞1、鐵心5、7採用鋼板封裝形式製成,因此它們內部磁通量的變化將恰好對應於被保護電路中電流的變化。由截止線圈 3 產生的磁通量 Fo 以兩種方式閉合:通過電樞 1 和通過控制線圈 4 的未充電磁路 8。
磁通 Ф0 沿磁路的分佈取決於其變化率。在緊急電流的高增長率下,在這種情況下會產生退磁通量 Ф0,所有這些通量開始流過電樞,因為通過線圈 4 的鐵芯的通量 Fo 的部分發生快速變化電動勢被阻止。 d.當通過它的電流快速變化時,在保持線圈中感應出 s。這e.等等c. 根據楞次定律,它產生了一個電流,使那部分流量 Fo 的增長速度減慢。
因此,高速斷路器的脫扣速度將取決於通過合閘線圈3的電流的增加速率。電流增加越快,電流越低,設備開始脫扣。高速斷路器的這一特性非常可貴,因為電流在短路模式下速度最快,斷路器越早開始分斷電路,其限制的電流就越小。
在某些情況下,有必要減慢電氣設備的運行速度。這是在獲得時間延遲的設備的幫助下完成的,時間延遲被理解為從施加電壓或從設備的驅動線圈移除電壓到觸點開始移動的時間。關閉由直流電控制的電氣設備,是通過與控制線圈位於同一磁路上的附加短路線圈來實現的。
當控制線圈斷電時,該線圈產生的磁通量從其工作值變為零。
當該磁通量發生變化時,在短路線圈中感應出電流,其磁通量防止控制線圈的磁通量減少,並將設備的電磁驅動器的電樞保持在吸引位置。
可以在磁路上安裝銅套代替短路線圈。其作用類似於短路線圈。在與網絡斷開的瞬間將控制線圈的電路短路也可以達到同樣的效果。
為了獲得開啟電子設備的快門速度,使用了各種機械計時機構,其操作原理類似於時鐘。
電磁設備驅動的特點是電流(或電壓)驅動和返回。工作電流(電壓)是確保器件清晰可靠運行的最小電流(電壓)值。對於牽引裝置,反應電壓為額定電壓的75%。
如果逐漸減小線圈中的電流,則在一定值時設備將關閉。設備已經關閉時的電流(電壓)的最高值稱為反向電流(電壓)。反向電流Ib總是小於工作電流Iav,因為在開啟設備的移動系統時,需要克服摩擦力,以及電磁系統銜鐵和磁軛之間增加的氣隙.
返回電流與捕獲電流之比稱為返回係數:
該係數始終小於 1。
電空驅動
在最簡單的情況下,氣動驅動裝置由氣缸 1(圖 4)和活塞 2 組成,活塞 2 連接到活動觸點 6。當閥門 3 打開時,氣缸連接到壓縮空氣管 4,這將活塞 2 提升到頂部位置並閉合觸點。當閥門隨後關閉時,活塞下方氣缸的容積與大氣相通,活塞在復位彈簧5的作用下恢復原狀,觸點打開。這種致動器可以稱為手動操作的氣動致動器。
為了遠程控制壓縮空氣供應的可能性,使用電磁閥代替水龍頭。電磁閥(圖 5)是一個由兩個閥門(進氣閥和排氣閥)組成的系統,採用低功率 (5-25 W) 電磁驅動。它們根據線圈通電時執行的操作性質分為開和關。
當線圈通電時,截止閥將致動氣缸連接到壓縮空氣源,當線圈斷電時,它使氣缸與大氣連通,同時阻止進入壓縮空氣氣缸。來自罐的空氣通過開口 B(圖 5,a)流向下部閥門 2,該閥門在初始位置關閉。
米。 4.氣動驅動
米。 5. 開啟 (a) 和關閉 (b) 電磁閥
接在A口的氣動執行器的氣缸經開閥1經C口與大氣相通。當線圈K通電時,電磁桿壓住上閥1,克服彈簧3的彈力,關閉閥1打開閥2。同時,壓縮空氣從B口經閥2和A口進入氣動執行器氣缸。
相反,截止閥,當線圈未被激勵時,將氣缸連接到壓縮空氣,而當線圈被激勵時 - 到大氣。在初始狀態下,閥門 1(圖 5,b)關閉,閥門 2 打開,壓縮空氣從端口 B 通過閥門 2 流向端口 A。當線圈通電時,閥門 1 打開,氣缸與大氣相連,閥門 2 停止供氣。
電機驅動
為了驅動許多電氣設備,電動機與機械系統一起使用,這些機械系統將電動機軸的旋轉運動轉換為接觸系統的平移運動。與氣動驅動器相比,電動機驅動器的主要優點是其特性的穩定性和調整的可能性。根據工作原理,這些驅動器可分為兩組:電機軸與電氣設備的永久連接和周期性連接。
在帶有電動機的電動裝置中(圖 6),電動機 1 的旋轉通過齒輪 2 傳遞到凸輪軸 3。在某個位置,軸 4 的凸輪提升桿 5 並關閉與之相關的動觸點與靜觸點 6.
在成組電氣設備的驅動系統中,有時會引入使電氣設備的軸逐步旋轉並在任意位置停止的裝置。制動期間,發動機關閉。這樣的系統確保電氣設備的軸準確地固定就位。
作為一個例子,圖。圖7是在組控制器中使用的所謂的馬耳他交叉驅動器的示意圖。
米。 6.電機軸與電氣設備永久連接的電機驅動
米。 7、群控器電機驅動
如圖。 8. 雙金屬板熱敏執行器。
該驅動器由一個伺服電機和一個通過馬耳他十字定位的蝸輪箱組成。蜗杆 1 連接到伺服電機並將旋轉傳遞到蝸輪 2 的軸,用手指和閂鎖驅動圓盤 3(圖 7,a)。馬耳他十字 4 的軸直到圓盤 6(圖 7,b)的指狀物進入馬耳他十字的凹槽中才旋轉。
隨著進一步的旋轉,手指將旋轉十字架,因此它所在的軸旋轉 60°,之後手指將被釋放,鎖定扇區 7 將精確地固定軸的位置。當您將蝸輪軸轉動一圈時,馬耳他十字軸將轉動 1/3 圈。
齒輪 5 安裝在馬耳他十字軸上,將旋轉傳遞給組控制器的主凸輪軸。
熱驅動
該設備的主要元素是 雙金屬板,它由兩層不同的金屬組成,牢固地粘合在整個接觸表面上。這些金屬具有不同的線性膨脹溫度係數。具有高線性膨脹係數 1(圖 8)的金屬層稱為熱活性層,而具有較低線性膨脹係數 3 的金屬層稱為熱被動層。
當板被流過它的電流或加熱元件(間接加熱)加熱時,兩層會發生不同的伸長率,並且板會向熱鈍化層彎曲。通過這種彎曲,可以直接閉合或打開與板連接的觸點2,用於熱繼電器。
彎曲板也可以釋放電氣設備上的槓桿閂鎖,然後由彈簧將其釋放。設定的驅動電流通過選擇加熱元件(間接加熱)或改變接觸溶液(直接加熱)來控制,雙金屬板在運行和冷卻後恢復原位的時間從15秒到1.5分鐘不等。
