电力驱动装置

电力驱动装置不同的执行器用于关闭和打开电气设备的触点。在手动驱动中,动力通过机械传动系统从人手传输到触点。手动操作用于一些隔离开关、断路器、断路器和控制器。

大多数情况下,手动启动用于非自动设备,尽管在一些保护设备中,手动打开并在压缩弹簧的作用下自动关闭。远程驱动器包括电磁、电动气动、电动机和热驱动器。

电磁驱动

电气设备中应用最广泛的是利用电枢对铁芯的吸引力的电磁驱动 电磁铁 或锚的拉力 电磁线圈.

任何置于磁场中的铁磁材料都会获得磁铁的特性。因此,磁铁或电磁铁会将铁磁体吸引到自身。此属性基于各种类型的起重、缩回和旋转电磁铁的装置。

电磁铁或 永久磁铁 吸引铁磁体——锚(图 1,a),

其中 B 是气隙中的磁感应强度; S是电杆的横截面积。

如上所述,电磁铁线圈产生的磁通量 F 以及气隙中的磁感应强度 B 取决于线圈的磁动势,即匝数 w 和流过它的电流。因此,可以通过改变其线圈中的电流来调节力F(电磁铁的拉力)。

电磁驱动器的特性的特征在于力 F 与电枢位置的相关性。这种相关性称为电磁驱动器的牵引特性。磁系统的形状对牵引特性曲线有重要影响。

由带有线圈 2 的 U 形磁芯 1(图 1,b)和连接到设备的可动触点 3 的旋转电枢 4 组成的磁系统已在电气设备中得到广泛应用。

牵引特性的近似视图如图 1 所示。 2、触点全开时,衔铁与铁芯之间的气隙x比较大,系统的磁阻会最大。因此,电磁铁气隙中的磁通量F、感应强度B和拉力F将最小。然而,通过正确计算的驱动力,该力应确保将锚吸引到核心。

电磁铁示意图(a)和U型磁路电磁驱动示意图(b)

米。 1.电磁铁示意图(a)和U型磁路电磁驱动示意图(b)

随着电枢向铁心靠近,气隙减小,气隙中的磁通量增加,拉力相应增加。

驱动器产生的推力 F 必须足以克服车辆推进系统的阻力。这些包括移动系统的重力 G、接触压力 Q 和复位弹簧产生的力 P(见图 1,b)。移动锚时合力的变化如图(见图 2)中的虚线 1-2-3-4 所示。

当电枢移动并且气隙 x 减小直到触点接触时,驱动器只需克服由于移动系统的质量和复位弹簧的作用而产生的阻力(第 1-2 节)。此外,力度随着触点 (2-3) 的初始按压值急剧增加,并随着它们的移动 (3-4) 增加。

特性比较如图 1 所示。 2、可以让我们判断仪器的运行情况。因此,如果控制线圈中的电流产生 ppm.I2w 至,则设备可以开启的最大间隙 x 为 x2(A 点)并且处于较低的 ppm。 I1w,拉力将不够,只有当间隙减小到 x1(B 点)时,设备才能打开。

当驱动线圈的电路打开时,运动系统在弹簧和重力的作用下返回到原来的位置。在气隙和恢复力较小的情况下,电枢可以通过剩磁通量保持在中间位置。通过设置固定的最小气隙和调整弹簧可以消除这种现象。

断路器使用带有保持电磁铁的系统(图 3,a)。电枢1通过由控制电路馈送的保持线圈4产生的磁通量F保持在被吸引到芯5的磁轭的位置。如果需要断开连接,则向断开线圈3供应电流,这产生指向线圈4的磁通量Fu的磁通量Fo,这使电枢和芯消磁。

电磁驱动推力特性及受力图

米。 2.电磁驱动的牵引特性及受力图

带保持电磁铁 (a) 和磁分流器 (b) 的电磁驱动器

米。 3. 带保持电磁铁 (a) 和分流器 (b) 的电磁驱动

结果,衔铁在断开弹簧2的作用下从铁心移开并且装置的触点6打开。实现跳闸速度是因为在可移动系统开始运动时,张紧弹簧的作用力最大,而在前面讨论的传统电磁驱动中,电枢的运动开始时有很大的间隙牵引力低。

作为断路器中的致动线圈3,有时使用母线或去磁线圈,受设备保护的供电电路的电流通过它们。

当线圈 3 中的电流达到由设备设置确定的某个值时,通过衔铁的合成磁通量 Fu-Fo 减小到无法再将衔铁保持在拉动状态的值,并且设备被关闭。

在高速断路器中(图3,b),控制和合闸线圈安装在磁路的不同部分,以避免它们之间的互感影响,减缓了铁芯的退磁并增加了其自身的脱扣时间,特别是在受保护电路中的紧急电流增加率很高的情况下。

脱扣线圈3安装在铁芯7上,铁芯7与主磁路通过气隙隔开。

电枢1、铁心5、7采用钢板封装形式制成,因此它们内部磁通量的变化将恰好对应于被保护电路中电流的变化。由截止线圈 3 产生的磁通量 Fo 以两种方式闭合:通过电枢 1 和通过控制线圈 4 的未充电磁路 8。

磁通 Ф0 沿磁路的分布取决于其变化率。在紧急电流的高增长率下,在这种情况下会产生退磁通量 Ф0,所有这些通量开始流过电枢,因为通过线圈 4 的铁芯的通量 Fo 的部分发生快速变化电动势被阻止。 d.当通过它的电流快速变化时,在保持线圈中感应出 s。这e.等等c. 根据楞次定律,它产生了一个电流,使那部分流量 Fo 的增长速度减慢。

因此,高速断路器的脱扣速度将取决于通过合闸线圈3的电流的增加速率。电流增加越快,电流越低,设备开始脱扣。高速断路器的这一特性非常可贵,因为电流在短路模式下速度最快,断路器越早开始分断电路,其限制的电流就越小。

在某些情况下,有必要减慢电气设备的运行速度。这是在获得时间延迟的设备的帮助下完成的,时间延迟被理解为从施加电压或从设备的驱动线圈移除电压到触点开始移动的时间。关闭由直流电控制的电气设备,是通过与控制线圈位于同一磁路上的附加短路线圈来实现的。

当控制线圈断电时,该线圈产生的磁通量从其工作值变为零。

当该磁通量发生变化时,在短路线圈中感应出电流,其磁通量防止控制线圈的磁通量减少,并将设备的电磁驱动器的电枢保持在吸引位置。

可以在磁路上安装铜套代替短路线圈。其作用类似于短路线圈。在与网络断开的瞬间将控制线圈的电路短路也可以达到同样的效果。

为了获得开启电子设备的快门速度,使用了各种机械计时机构,其操作原理类似于时钟。

电磁设备驱动的特点是电流(或电压)驱动和返回。工作电流(电压)是确保设备清晰可靠运行的最小电流(电压)值。对于牵引装置,反应电压为额定电压的75%。

如果逐渐减小线圈中的电流,则在一定值时设备将关闭。设备已经关闭时的电流(电压)的最高值称为反向电流(电压)。反向电流Ib总是小于工作电流Iav,因为在开启设备的移动系统时,需要克服摩擦力,以及电磁系统衔铁和磁轭之间增加的气隙.

返回电流与捕获电流之比称为返回系数:

该系数始终小于 1。

电空驱动

在最简单的情况下,气动驱动器由气缸 1(图 4)和活塞 2 组成,活塞 2 连接到活动触点 6。当阀门 3 打开时,气缸连接到压缩空气管 4,这将活塞 2 提升到顶部位置并闭合触点。当阀门随后关闭时,活塞下方气缸的容积与大气相通,活塞在复位弹簧5的作用下恢复原状,触点打开。这种致动器可以称为手动操作的气动致动器。

为了远程控制压缩空气供应的可能性,使用电磁阀代替水龙头。电磁阀(图 5)是一个由两个阀门(进气阀和排气阀)组成的系统,采用低功率 (5-25 W) 电磁驱动。它们根据线圈通电时执行的操作性质分为开和关。

当线圈通电时,截止阀将致动气缸连接到压缩空气源,当线圈断电时,它使气缸与大气连通,同时阻止进入压缩空气气缸。来自罐的空气通过开口 B(图 5,a)流向下部阀门 2,该阀门在初始位置关闭。

气动驱动

米。 4.气动驱动

打开 (a) 和关闭 (b) 电磁阀

米。 5. 开启 (a) 和关闭 (b) 电磁阀

接在A口的气动执行器的气缸经开阀1经C口与大气相通。当线圈K通电时,电磁杆压住上阀1,克服弹簧3的弹力,关闭阀1打开阀2。同时,压缩空气从B口经阀2和A口进入气动执行器气缸。

相反,截止阀,当线圈未被激励时,将气缸连接到压缩空气,而当线圈被激励时 - 到大气。在初始状态下,阀门 1(图 5,b)关闭,阀门 2 打开,压缩空气从端口 B 通过阀门 2 流向端口 A。当线圈通电时,阀门 1 打开,气缸与大气相连,阀门 2 停止供气。

电机驱动

为了驱动许多电气设备,电动机与机械系统一起使用,这些机械系统将电动机轴的旋转运动转换为接触系统的平移运动。与气动驱动器相比,电动机驱动器的主要优点是其特性的稳定性和调整的可能性。根据工作原理,这些驱动器可分为两组:电机轴与电气设备的永久连接和周期性连接。

在带有电动机的电动装置中(图 6),电动机 1 的旋转通过齿轮 2 传递到凸轮轴 3。在某个位置,轴 4 的凸轮提升杆 5 并关闭与之相关的动触点与静触点 6.

在成组电气设备的驱动系统中,有时会引入使电气设备的轴逐步旋转并在任意位置停止的装置。制动期间,发动机关闭。这样的系统确保电气设备的轴准确地固定就位。

作为一个例子,图。图7是在组控制器中使用的所谓的马耳他交叉驱动器的示意图。

具有电动机轴和电气设备的永久联轴器的电动机驱动器

米。 6.电机轴与电气设备永久连接的电机驱动

群控电机驱动

米。 7、群控器电机驱动

带双金属板的热执行器

如图。 8. 双金属板热敏执行器。

该驱动器由一个伺服电机和一个通过马耳他十字定位的蜗轮箱组成。蜗杆 1 连接到伺服电机并将旋转传递到蜗轮 2 的轴,用手指和闩锁驱动圆盘 3(图 7,a)。马耳他十字4的轴直到圆盘6(图7,b)的指状物进入马耳他十字的凹槽中才转动。

随着进一步的旋转,手指将旋转十字架,因此它所在的轴旋转 60°,之后手指将被释放,锁定扇区 7 将精确地固定轴的位置。当您将蜗轮轴转动一圈时,马耳他十字轴将转动 1/3 圈。

齿轮 5 安装在马耳他十字轴上,将旋转传递给组控制器的主凸轮轴。

热驱动

该设备的主要元素是 双金属板,它由两层不同的金属组成,牢固地粘合在整个接触表面上。这些金属具有不同的线性膨胀温度系数。具有高线性膨胀系数 1(图 8)的金属层称为热活性层,而具有较低线性膨胀系数 3 的金属层称为热被动层。

当板被流过它的电流或加热元件(间接加热)加热时,两层会发生不同的伸长率,并且板会向热钝化层弯曲。通过这种弯曲,可以直接闭合或打开与板连接的触点2,用于热继电器。

弯曲板也可以释放电气设备上的杠杆闩锁,然后由弹簧将其释放。设定的驱动电流通过选择加热元件(间接加热)或改变接触溶液(直接加热)来控制,双金属板在运行和冷却后恢复原位的时间从15秒到1.5分钟不等。

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