Elektriajamid

Elektriseadmete kontaktide sulgemiseks ja avamiseks kasutatakse erinevaid täiturmehhanisme. Käsiajami puhul edastatakse jõud inimese käest mehaaniliste jõuülekannete süsteemi kaudu kontaktidele. Käsitsi käivitamist kasutatakse mõnedes lahklülitites, kaitselülitites, kaitselülitites ja kontrollerites.

Kõige sagedamini kasutatakse mitteautomaatsetes seadmetes käsitsi käivitamist, kuigi mõnes kaitseseadmes toimub sisselülitamine käsitsi ja automaatne väljalülitamine kokkusurutud vedru toimel. Kaugajamid hõlmavad elektromagnetilisi, elektropneumaatilisi, elektrimootoreid ja termoajami.

Elektromagnetiline ajam

Elektriseadmetes kõige laialdasemalt kasutatav elektromagnetiline ajam, mis kasutab armatuuri südamiku külgetõmbejõudu elektromagnet või ankru tõmbejõud solenoidi mähis.

Igasugune magnetvälja asetatud ferromagnetiline materjal omandab magneti omadused. Seetõttu tõmbab magnet või elektromagnet ferromagnetilisi kehasid enda poole.See omadus põhineb erinevat tüüpi tõste-, sissetõmbe- ja pöörlemiselektromagnetide seadmetel.

Jõud F, millega elektromagnet või püsimagnet tõmbab ligi ferromagnetilist keha — ankrut (joon. 1, a),

kus B on magnetiline induktsioon õhupilus; S on pooluste ristlõikepindala.

Elektromagneti pooli poolt tekitatav magnetvoog F ja seetõttu õhupilus tekkiv magnetinduktsioon B, nagu eelpool mainitud, sõltuvad pooli magnetomotoorjõust, s.o. pöörete arvust w ja voolust Läbib seda. Seetõttu saab jõudu F (elektromagneti tõmbejõud) reguleerida, muutes selle mähises olevat voolu.

Elektromagnetilise ajami omadusi iseloomustab jõu F sõltuvus armatuuri asendist. Seda sõltuvust nimetatakse elektromagnetilise ajami veojõu karakteristikuks. Magnetsüsteemi kuju mõjutab oluliselt veokarakteristiku kulgu.

Elektriseadmetes on laialt levinud magnetsüsteem, mis koosneb U-kujulisest südamikust 1 (joonis 1, b) koos mähisega 2 ja pöörlevast armatuurist 4, mis on ühendatud aparaadi liikuva kontaktiga 3.

Veojõuomaduste ligikaudne vaade on näidatud joonisel fig. 2. Kui kontaktid on täielikult avatud, on õhuvahe x armatuuri ja südamiku vahel suhteliselt suur ja süsteemi magnettakistus on suurim. Seetõttu on magnetvoog F elektromagneti õhupilus, induktsioon B ja tõmbejõud F väikseimad. Kuid õigesti arvutatud ajamiga peaks see jõud tagama ankru külgetõmbe südamiku külge.

Riis. 1.Elektromagneti skemaatiline diagramm (a) ja U-kujulise magnetahelaga elektromagnetilise ajami diagramm (b)

Kui armatuur liigub südamikule lähemale ja õhuvahe väheneb, siis magnetvoog pilus suureneb ja tõmbejõud vastavalt suureneb.

Ajami poolt tekitatav tõukejõud F peab olema piisav, et ületada sõiduki tõukejõusüsteemi tõmbejõud. Nende hulka kuuluvad liikuva süsteemi G raskusjõud, kontaktrõhk Q ja tagasivooluvedru tekitatud jõud P (vt joonis 1, b). Ankru liigutamisel tekkiva jõu muutumine on näidatud diagrammil (vt joonis 2) katkendjoonega 1-2-3-4.

Kui armatuur liigub ja õhuvahe x väheneb, kuni kontaktid puutuvad kokku, peab ajam ületama ainult liikuva süsteemi massist ja tagasivooluvedru toimest tuleneva takistuse (jaotis 1-2). Lisaks suureneb pingutus järsult kontaktide esmase vajutamise väärtusega (2-3) ja suureneb nende liikumisega (3-4).

Joonisel fig näidatud omaduste võrdlus. 2, võimaldab meil hinnata seadme tööd. Seega, kui juhtpooli vool tekitab ppm.I2w to, siis suurim vahe x, mille juures seade saab sisse lülituda, on x2 (punkt A) ja madalamal ppm. I1w, tõmbejõust ei piisa ja seade saab sisse lülituda ainult siis, kui vahe väheneb x1-ni (punkt B).

Kui ajamipooli elektriahel avaneb, naaseb liikuv süsteem vedru ja raskusjõu toimel algsesse asendisse.Õhupilu ja taastavate jõudude väikeste väärtuste korral saab armatuuri hoida vahepealses asendis jääkmagnetvoo abil. See nähtus kõrvaldatakse fikseeritud minimaalse õhuvahe seadmisega ja vedrude reguleerimisega.

Kaitselülitites kasutatakse hoideelektromagnetiga süsteeme (joonis 3, a). Armatuuri 1 hoiab südamiku 5 ike külge tõmmatud asendis magnetvoog F, mille tekitab hoidepool 4, mida toidab juhtahelast. Kui on vaja lahti ühendada, suunatakse lahutusmähisesse 3 vool, mis tekitab pooli 4 magnetvoole Fu suunatud magnetvoo Fo, mis demagnetiseerib armatuuri ja südamiku.

Riis. 2. Elektromagnetilise ajami veoomadused ja jõudiagramm

Riis. 3. Elektromagnetiline ajam koos hoideelektromagnetiga (a) ja magnetšundiga (b)

Selle tulemusena liigub armatuur lahutusvedru 2 toimel südamikust eemale ja seadme kontaktid 6 avanevad. Väljalülituskiirus saavutatakse tänu sellele, et liikuva süsteemi liikumise alguses mõjuvad pingestatud vedru suurimad jõud, samas kui tavapärases elektromagnetajamis, millest varem juttu oli, algab armatuuri liikumine suure vahega. ja madala veojõuga.

Kaitselülitite käivitusmähisena 3 kasutatakse mõnikord siine või demagnetiseerivaid mähiseid, mida läbib seadmega kaitstud toiteahela vool.

Kui vool mähises 3 jõuab teatud väärtuseni, mis on määratud aparaadi seadistusega, väheneb tekkiv armatuuri läbiv magnetvoog Fu-Fo sellise väärtuseni, et see ei suuda enam armatuuri tõmmatud olekus hoida ja aparaat on välja lülitatud.

Kiiretes kaitselülitites (joonis 3, b) on juht- ja sulgemismähised paigaldatud magnetahela erinevatesse osadesse, et vältida nende vastastikust induktiivset mõju, mis aeglustab südamiku demagnetiseerumist ja pikendab selle enda väljalülitumisaega. eriti kaitstud vooluahela avariivoolu suure suurenemise korral.

Väljalülitusmähis 3 on paigaldatud südamikule 7, mis on eraldatud põhimagnetahelast õhuvahedega.

Armatuur 1, südamikud 5 ja 7 on valmistatud teraslehest pakendite kujul ja seetõttu vastab magnetvoo muutus neis täpselt kaitstud vooluahela voolu muutumisele. Katkestusmähise 3 tekitatud voog Fo suletakse kahel viisil: läbi armatuuri 1 ja läbi laadimata magnetahela 8 juhtmähisega 4.

Voolu Ф0 jaotus mööda magnetahelaid sõltub selle muutumise kiirusest. Avariivoolu suure suurenemise korral, mis antud juhul tekitab demagnetiseeriva voo Ф0, hakkab kogu see voog läbi armatuuri voolama, kuna mähise 4 südamikku läbiva voo Fo osa kiire muutus. emf on takistatud. d. s indutseeritakse hoidmismähises, kui seda läbiv vool muutub kiiresti. See e jne. c) Lenzi reegli kohaselt tekitab see voolu, mis aeglustab voolu selle osa Fo kasvu.

Selle tulemusena sõltub kiirkaitselüliti väljalülituskiirus sulgurmähist 3 läbiva voolu suurenemise kiirusest. Mida kiiremini vool suureneb, seda väiksem on vool, algab seadme väljalülitumine. See kiirkaitselüliti omadus on väga väärtuslik, kuna voolul on lühisrežiimides suurim kiirus ja mida varem kaitselüliti vooluahelat katkestama hakkab, seda väiksemaks jääb sellega piiratud vool.

Mõnel juhul on vaja elektriaparaadi tööd aeglustada. Seda tehakse ajaviite saamiseks mõeldud seadme abil, mille all mõistetakse aega pinge rakendamisest või seadme ajamipoolilt eemaldamise hetkest kuni kontaktide liikumise alguseni. alalisvooluga juhitavate elektriseadmete väljalülitamine toimub täiendava lühismähise abil, mis asub juhtmähisega samal magnetahelal.

Kui juhtpoolilt toide eemaldatakse, muutub selle mähise tekitatud magnetvoog tööväärtusest nulliks.

Selle voo muutumisel indutseeritakse lühises mähises vool sellises suunas, et selle magnetvoog takistab juhtpooli magnetvoo vähenemist ja hoiab aparaadi elektromagnetilise ajami armatuuri tõmmatud asendis.

Lühise pooli asemel võib magnetahelale paigaldada vaskhülsi. Selle tegevus on sarnane lühismähise omaga. Sama efekti saab saavutada ka juhtpooli vooluahela lühistamisel hetkel, kui see on võrgust lahti ühendatud.

Elektriseadmete sisselülitamiseks vajaliku säriaja saamiseks kasutatakse erinevaid mehaanilisi ajastusmehhanisme, mille tööpõhimõte on sarnane kellaga.

Elektromagnetseadmete ajamid iseloomustavad voolu (või pinge) käivitamine ja tagasivool. Töövool (pinge) on voolu (pinge) väikseim väärtus, mille juures on tagatud seadme selge ja usaldusväärne töö. Tõmbeseadmete puhul on reaktsioonipinge 75% nimipingest.

Kui vähendate mähise voolu järk-järgult, lülitub seade selle teatud väärtuse juures välja. Voolu (pinge) suurimat väärtust, mille juures seade on juba välja lülitatud, nimetatakse pöördvooluks (pingeks). Pöördvool Ib on alati väiksem kui töövool Iav, sest aparaadi mobiilsüsteemi sisselülitamisel on vaja ületada hõõrdejõud, aga ka suurenenud õhuvahed armatuuri ja elektromagnetilise süsteemi ikke vahel. .

Tagasivoolu ja püüdmisvoolu suhet nimetatakse tagastusteguriks:

See koefitsient on alati väiksem kui üks.

Elektropneumaatiline ajam

Kõige lihtsamal juhul koosneb pneumaatiline ajam silindrist 1 (joonis 4) ja kolvist 2, mis on ühendatud liikuva kontaktiga 6. Kui klapp 3 on avatud, on silinder ühendatud suruõhutoruga 4, mis tõstab kolvi 2 ülemisse asendisse ja sulgeb kontaktid. Kui ventiil seejärel sulgub, ühendatakse kolvi all oleva silindri maht atmosfääriga ja kolb tagasivooluvedru 5 toimel naaseb algsesse olekusse, avades kontaktid.Sellist täiturmehhanismi võib nimetada käsitsi juhitavaks pneumaatiliseks ajamiks.

Suruõhu juurdevoolu kaugjuhtimise võimaluseks kasutatakse segisti asemel solenoidventiile. Solenoidklapp (joonis 5) on kahe klapi (sisselaske- ja väljalaskeava) süsteem väikese võimsusega (5-25 W) elektromagnetilise ajamiga. Need jagunevad sisse- ja väljalülitamiseks sõltuvalt nende toimingute olemusest, mida nad teostavad, kui mähis on pingestatud.

Kui mähis on pingestatud, ühendab sulgventiil täiturilindri suruõhu allikaga ja kui mähis on pingevaba, edastab see silindri atmosfääri, blokeerides samal ajal juurdepääsu suruõhusilindrile. Õhk paagist voolab läbi ava B (joonis 5, a) alumisse ventiili 2, mis on algasendis suletud.

Riis. 4. Pneumaatiline ajam

Riis. 5. Solenoidventiilide sisse- (a) ja väljalülitamine (b).

Pneumaatilise täiturmehhanismi silinder, mis on ühendatud pordiga A, on avatud klapi 1 kaudu ühendatud atmosfääriga läbi pordi C. Kui mähis K on pinge all, vajutab solenoidvarras ülemist klappi 1 ja vedru 3 jõu ületades sulgub. klapi 1 ja avab klapi 2. Samal ajal suruõhk pordist B läbi ventiili 2 ja pordi A pneumaatilise täiturmehhanismi silindrisse.

Vastupidi, sulgventiil, kui mähis pole ergastatud, ühendab silindri suruõhuga ja kui mähis on ergastatud - atmosfääriga. Algolekus on ventiil 1 (joonis 5, b) suletud ja klapp 2 avatud, luues suruõhu tee pordist B pordisse A läbi ventiili 2.Kui mähis on pingestatud, avaneb klapp 1, ühendades silindri atmosfääriga ja õhuvarustuse peatab ventiil 2.

Elektrimootori ajam

Mitmete elektriseadmete juhtimiseks kasutatakse elektrimootoreid koos mehaaniliste süsteemidega, mis muudavad mootori võlli pöörleva liikumise kontaktsüsteemi translatsiooniliseks liikumiseks. Elektrimootori ajamite peamine eelis võrreldes pneumaatiliste ajamitega on nende omaduste püsivus ja reguleerimisvõimalus. Vastavalt tööpõhimõttele võib need ajamid jagada kahte rühma: mootori võlli püsiva ühendusega elektriseadmega ja perioodilise ühendusega.

Elektrimootoriga elektriseadmes (joonis 6) kandub pöörlemine elektrimootorilt 1 üle hammasratta 2 kaudu nukkvõllile 3. Teatud asendis tõstab võlli 4 nukk varda 5 ja sulgub. sellega seotud liikuv kontakt statsionaarse kontaktiga 6.

Grupi elektriseadmete ajamisüsteemis võetakse mõnikord kasutusele seadmeid, mis tagavad elektriseadme võlli astmelise pöörlemise, mis tahes asendis peatub. Pidurdamise ajal lülitub mootor välja. Selline süsteem tagab elektriseadme võlli täpse fikseerimise.

Näitena on joonisel fig. 7 on skemaatiline illustratsioon nn Malta ristajamist, mida kasutatakse rühmakontrollerites.

Riis. 6. Elektrimootori ajam koos mootori võllide ja elektriseadmete püsiühendusega

Riis. 7. Grupikontrolleri elektrimootori ajam

Joonis fig. 8. Bimetallplaadiga termoajam.

Ajam koosneb servomootorist ja tigukäigukastist, mille asend on fikseeritud malta risti abil. Uss 1 on ühendatud servomootoriga ja edastab pöörlemise tiguratta 2 võllile, ajades ketast 3 sõrmede ja riiviga (joonis 7, a). Malta risti 4 võll ei pöörle enne, kui ketta 6 sõrm (joon. 7, b) siseneb Malta risti soonde.

Edasise pööramise korral pöörab sõrm risti ja seega ka võlli, millel see istub, 60 ° võrra, mille järel sõrm vabastatakse ja lukustussektor 7 fikseerib täpselt võlli asendi. Kui keerate tiguülekande võlli ühe pöörde, pöördub Malta ristvõll 1/3 pööret.

Käik 5 on paigaldatud Malta risti võllile, mis edastab pöörlemise rühmakontrolleri peamisele nukkvõllile.

Soojusajam

Selle seadme põhielement on bimetallplaat, mis koosneb kahest erinevate metallide kihist, mis on kogu kontaktpinna ulatuses kindlalt seotud. Nendel metallidel on erinevad lineaarse paisumise temperatuuritegurid. Suure joonpaisumise koefitsiendiga 1 metallikihti (joonis 8) nimetatakse termoaktiivseks kihiks, erinevalt madalama joonpaisumisteguriga 3 kihist, mida nimetatakse termopassiivseks.

Kui plaati kuumutatakse seda läbiva voolu või kütteelemendiga (kaudne kuumutamine), tekib kahe kihi erinev pikenemine ja plaat paindub termopassiivse kihi poole. Sellise painutamise korral saab plaadiga ühendatud kontakte 2 otse sulgeda või avada, mida kasutatakse termoreleedes.

Plaadi painutamine võib vabastada ka elektriseadme hoova riivi, mis seejärel vabastatakse vedrude abil. Seadistatud ajami voolu juhitakse kütteelementide valimisega (kaudse soojendusega) või kontaktlahenduse muutmisega (otseküttega) Aeg bimetallplaadi algsesse asendisse tagasi viimiseks pärast töötamist ja jahutamist varieerub vahemikus 15 s kuni 1,5 minutit.