התקני הנעה חשמליים

מפעילים שונים משמשים לסגירה ופתיחה של המגעים של מכשירים חשמליים. בהנעה ידנית, הכוח מועבר מהיד האנושית דרך מערכת של הילוכים מכניים למגעים. הפעלה ידנית משמשת בחלק מהנתקים, מפסקי החשמל, מפסקי החשמל והבקרים.

לרוב, הפעלה ידנית משמשת במכשירים לא אוטומטיים, אם כי בחלק מהתקני מגן, ההפעלה מתבצעת באופן ידני וכיבוי אוטומטי תחת פעולת קפיץ דחוס. כוננים מרוחקים כוללים כוננים אלקטרומגנטיים, אלקטרופניאומטיים, מנוע חשמלי וכוננים תרמיים.

הנעה אלקטרומגנטית

השימוש הנפוץ ביותר במכשירים חשמליים הוא כונן אלקטרומגנטי המשתמש בכוח המשיכה של האבזור לליבה אלקטרומגנט או כוח המשיכה של העוגן סליל סולנואיד.

כל חומר פרומגנטי המונח בשדה מגנטי מקבל תכונות של מגנט. לכן, מגנט או אלקטרומגנט ימשכו אל עצמו גופים פרומגנטיים.תכונה זו מבוססת על מכשירים מסוגים שונים של אלקטרומגנטים להרמה, משיכה וסיבוב.

כוח F שבו האלקטרומגנט או מגנט קבוע מושך גוף פרומגנטי - עוגן (איור 1, א),

כאשר B הוא ההשראה המגנטית במרווח האוויר; S הוא שטח החתך של הקטבים.

השטף המגנטי F שנוצר על ידי סליל האלקטרומגנט ולכן האינדוקציה המגנטית B במרווח האוויר, כאמור לעיל, תלויים בכוח המגנטו-מוטיבי של הסליל, כלומר. ממספר הסיבובים w והזרם זורם דרכו. לכן, ניתן לכוונן את הכוח F (כוח המשיכה של האלקטרומגנט) על ידי שינוי הזרם בסליל שלו.

המאפיינים של הכונן האלקטרומגנטי מאופיינים בתלות הכוח F במיקום האבזור. תלות זו נקראת מאפיין המתיחה של הכונן האלקטרומגנטי. לצורת המערכת המגנטית יש השפעה משמעותית על מהלך מאפיין המתיחה.

מערכת מגנטית המורכבת מליבה בצורת U 1 (איור 1, ב) עם סליל 2 ואבזור מסתובב 4, המחובר למגע הנייד 3 של המכשיר, הפכה נפוצה במכשירים חשמליים.

תצוגה משוערת של מאפייני המתיחה מוצגת באיור. 2. כאשר המגעים פתוחים לגמרי, מרווח האוויר x בין האבזור לליבה גדול יחסית וההתנגדות המגנטית של המערכת תהיה הגדולה ביותר. לכן, השטף המגנטי F במרווח האוויר של האלקטרומגנט, האינדוקציה B וכוח המשיכה F יהיו הקטן ביותר. עם זאת, עם כונן מחושב נכון, כוח זה אמור להבטיח את המשיכה של העוגן לליבה.

אורז. 1.דיאגרמה סכמטית של אלקטרומגנט (א) ותרשים של כונן אלקטרומגנטי עם מעגל מגנטי בצורת U (ב)

ככל שהאבזור מתקרב לליבה ומרווח האוויר יורד, השטף המגנטי במרווח גדל וכוח המשיכה גדל בהתאם.

כוח הדחף F שנוצר מההנעה חייב להיות מספיק כדי להתגבר על כוחות הגרר של מערכת ההנעה של הרכב. אלה כוללים את כוח המשקל של המערכת הנעה G, לחץ המגע Q והכוח P שנוצר על ידי קפיץ החזרה (ראה איור 1, ב). השינוי בכוח הנובע בעת הזזת העוגן מוצג בתרשים (ראה איור 2) בקו המקווקו 1-2-3-4.

ככל שהאבזור זז ומרווח האוויר x יורד עד שהמגעים נוגעים, הכונן צריך רק להתגבר על ההתנגדות עקב מסת המערכת הנעה ופעולת קפיץ החזרה (סעיף 1-2). בנוסף, המאמץ עולה בחדות עם ערך הלחיצה הראשונית של המגעים (2-3) ועולה עם תנועתם (3-4).

השוואה בין המאפיינים המוצגים באיור. 2, מאפשר לנו לשפוט את פעולת המנגנון. אז אם הזרם בסליל הבקרה מייצר ppm.I2w to, אז הפער הגדול ביותר x שבו המכשיר יכול להידלק הוא x2 (נקודה A) וב-ppm נמוך יותר. I1w, כוח המשיכה לא יספיק והמכשיר יכול להידלק רק כאשר הפער יורד ל-x1 (נקודה B).

כאשר המעגל החשמלי של סליל הכונן נפתח, המערכת הנעה חוזרת למיקומה המקורי תחת פעולת הקפיץ והכבידה.בערכים קטנים של מרווח האוויר וכוחות השיקום, ניתן להחזיק את האבזור במצב ביניים על ידי השטף המגנטי השיורי. תופעה זו מתבטלת על ידי הגדרת מרווח אוויר מינימלי קבוע והתאמת הקפיצים.

מפסקי חשמל משתמשים במערכות עם אלקטרומגנט מחזיק (איור 3, א). האבזור 1 מוחזק במצב נמשך לעול הליבה 5 על ידי השטף המגנטי F שנוצר על ידי סליל האחזקה 4 המוזן על ידי מעגל הבקרה. אם יש צורך בניתוק, מסופק זרם לסליל הניתוק 3, היוצר שטף מגנטי Fo המכוון לשטף המגנטי Fu של סליל 4, המבטל את האבזור והליבה.

אורז. 2. מאפייני המתיחה של דיאגרמת הנעה אלקטרומגנטית וכוח

אורז. 3. הנעה אלקטרומגנטית עם אלקטרומגנט מחזיק (א) ועם shunt מגנטי (ב)

כתוצאה מכך, האבזור תחת פעולת הקפיץ המתנתק 2 מתרחק מהליבה והמגעים 6 של המכשיר נפתחים. מהירות המעידה מושגת בשל העובדה שבתחילת התנועה של המערכת הניידת פועלים הכוחות הגדולים ביותר של הקפיץ המתוח, בעוד שבכונן האלקטרומגנטי הקונבנציונלי, שנדון קודם לכן, תנועת האבזור מתחילה בפער גדול ומאמץ משיכה נמוך.

כסליל ההפעלה 3 במפסקי זרם, משמשים לעתים פסי רשת או סלילי דה-מגנט, שדרכם עובר הזרם של מעגל האספקה ​​המוגן על ידי המכשיר.

כאשר הזרם בסליל 3 מגיע לערך מסוים שנקבע על ידי הגדרת המכשיר, השטף המגנטי הנובע מ-Fu - Fo העובר דרך האבזור פוחת לערך כזה שהוא לא יכול יותר להחזיק את האבזור במצב משוך, ואת המנגנון כבוי.

במפסקים מהירים (איור 3, ב), סלילי הבקרה והסגירה מותקנים בחלקים שונים של המעגל המגנטי כדי למנוע את השפעתם האינדוקטיבית ההדדית, המאטה את דה-מגנטיזציה של הליבה ומגדילה את זמן הטריפה שלה. במיוחד בשיעורים גבוהים של עלייה בזרם חירום במעגל המוגן.

סליל המעידה 3 מותקן על הליבה 7, המופרדת מהמעגל המגנטי הראשי על ידי פערי אוויר.

האבזור 1, הליבות 5 ו-7 עשויות בצורה של חבילות של יריעות פלדה, ולכן השינוי של השטף המגנטי בהן יתאים בדיוק לשינוי הזרם במעגל המוגן. השטף Fo שנוצר על ידי סליל הניתוק 3 נסגר בשתי דרכים: דרך האבזור 1 ודרך המעגל המגנטי הלא טעון 8 עם סליל הבקרה 4.

התפלגות השטף Ф0 לאורך המעגלים המגנטיים תלויה בקצב השינוי שלו. בקצבי עלייה גבוהים של זרם החירום, שבמקרה זה יוצר שטף דה-מגנטיזציה Ф0, כל השטף הזה מתחיל לזרום דרך האבזור, מכיוון ששינוי מהיר בחלק של השטף Fo העובר דרך הליבה עם סליל 4 של ה-emf נמנע. ד. s המושרה בסליל ההחזקה כאשר הזרם דרכו משתנה במהירות. זה ה' וכו'. ג לפי הכלל של לנץ, הוא יוצר זרם שמאט את הצמיחה של אותו חלק של הזרימה Fo.

כתוצאה מכך, מהירות היציאה של מפסק המעגל המהיר תהיה תלויה בקצב העלייה של הזרם העובר דרך סליל הסגירה 3. ככל שהזרם גדל מהר יותר, כך הזרם נמוך יותר, ניתוק המנגנון מתחיל. תכונה זו של מפסק מהיר היא בעלת ערך רב מכיוון שלזרם יש את המהירות הגבוהה ביותר במצבי הקצר וככל שהמפסק יתחיל לשבור את המעגל מוקדם יותר, כך הזרם המוגבל על ידו יהיה קטן יותר.

במקרים מסוימים, יש צורך להאט את פעולת המנגנון החשמלי. הדבר נעשה בעזרת מכשיר לקבלת השהיית זמן, המובן כזמן מרגע הפעלת המתח או הסרת המתח מסליל ההנעה של המכשיר ועד לתחילת תנועת המגעים. כיבוי מכשירים חשמליים הנשלטים על ידי זרם ישר, מתבצע באמצעות סליל קצר חשמלי נוסף הממוקם על אותו מעגל מגנטי עם סליל הבקרה.

כאשר הכוח מוסר מסליל הבקרה, השטף המגנטי שנוצר על ידי סליל זה משתנה מערך הפעולה שלו לאפס.

כאשר שטף זה משתנה, מושרה זרם בסליל המקוצר בכיוון כזה שהשטף המגנטי שלו מונע את הפחתת השטף המגנטי של סליל הבקרה ומחזיק את האבזור של הכונן האלקטרומגנטי של המכשיר במצב הנמשך.

במקום סליל קצר חשמלי, ניתן להתקין שרוול נחושת על המעגל המגנטי. פעולתו דומה לזו של סליל קצר חשמלי. ניתן להשיג את אותו אפקט על ידי קצר במעגל של סליל הבקרה ברגע שבו הוא מנותק מהרשת.

כדי להשיג את מהירות התריס להפעלת המנגנון החשמלי, נעשה שימוש במנגנוני תזמון מכניים שונים, שעיקרון הפעולה שלהם דומה לשעון.

כונני מכשירים אלקטרומגנטיים מאופיינים בהפעלה והחזרה של זרם (או מתח). זרם הפעלה (מתח) הוא הערך הקטן ביותר של זרם (מתח) שבו מובטחת פעולה ברורה ואמינה של המכשיר. עבור מכשירי מתיחה, מתח התגובה הוא 75% מהמתח הנקוב.

אם אתה מפחית בהדרגה את הזרם בסליל, אז בערך מסוים שלו המכשיר יכבה. הערך הגבוה ביותר של הזרם (מתח) שבו המכשיר כבר כבוי נקרא זרם הפוך (מתח). הזרם ההפוך Ib תמיד קטן יותר מזרם ההפעלה Iav, מכיוון שכאשר מפעילים את המערכת הניידת של המכשיר, יש צורך להתגבר על כוחות החיכוך, כמו גם על פערי האוויר המוגדלים בין האבזור לעול המערכת האלקטרומגנטית. .

היחס בין זרם ההחזרה לזרם הלכידה נקרא גורם ההחזרה:

מקדם זה תמיד קטן מאחד.

הנעה אלקטרו-נאומטית

במקרה הפשוט ביותר, ההנעה הפנאומטית מורכבת מצילינדר 1 (איור 4) ובוכנה 2, המחוברת למגע נע 6. כאשר השסתום 3 פתוח, הצילינדר מחובר לצינור האוויר הדחוס 4, מה שמעלה את הבוכנה 2 במצב העליון וסוגר את המגעים. כאשר השסתום נסגר לאחר מכן, נפח הצילינדר מתחת לבוכנה מחובר לאטמוספירה והבוכנה בפעולת קפיץ החזרה 5 חוזרת למצבה המקורי ופותחת את המגעים.מפעיל כזה יכול להיקרא מפעיל פנאומטי המופעל ידנית.

עבור האפשרות של שליטה מרחוק על אספקת אוויר דחוס, שסתומי סולנואיד משמשים במקום ברז. שסתום הסולנואיד (איור 5) הוא מערכת של שני שסתומים (כניסה ופליטה) עם הנעה אלקטרומגנטית בהספק נמוך (5-25 W). הם מחולקים להפעלה וכיבוי בהתאם לאופי הפעולות שהם מבצעים כאשר הסליל מופעל.

כאשר הסליל מופעל, שסתום הסגירה מחבר את צילינדר ההפעלה למקור האוויר הדחוס, וכאשר הסליל מופעל, הוא מתקשר את הגליל לאטמוספירה, ובו זמנית חוסם את הגישה לגליל האוויר הדחוס. אוויר מהמיכל זורם דרך פתח B (איור 5, א) אל השסתום התחתון 2, אשר סגור במצב ההתחלתי.

אורז. 4. הנעה פניאומטית

אורז. 5. הפעלת (א) וכיבוי (ב) שסתומי סולנואיד

הצילינדר של המפעיל הפנאומטי המחובר ליציאה A מחובר דרך השסתום הפתוח 1 לאטמוספירה דרך יציאה C. כאשר הסליל K מופעל, מוט הסולנואיד לוחץ על השסתום העליון 1, ומתגבר על כוח הקפיץ 3, נסגר שסתום 1 ופותח את השסתום 2. במקביל, האוויר הדחוס מיציאה B דרך שסתום 2 ויציאה A לתוך גליל המפעיל הפנאומטי.

להיפך, שסתום הסגירה, כאשר הסליל אינו נרגש, מחבר את הצילינדר לאוויר הדחוס, וכאשר הסליל נרגש - לאטמוספירה. במצב ההתחלתי, שסתום 1 (איור 5, ב) סגור, ושסתום 2 פתוח, ויוצר נתיב לאוויר דחוס מיציאה B ליציאה A דרך שסתום 2.כאשר הסליל מופעל, שסתום 1 נפתח, מחבר את הצילינדר לאטמוספירה, ואספקת האוויר נעצרת על ידי שסתום 2.

הנעה של מנוע חשמלי

כדי להניע מספר מכשירים חשמליים, משתמשים במנועים חשמליים עם מערכות מכניות הממירות את התנועה הסיבובית של ציר המנוע לתנועת התרגום של מערכת המגע. היתרון העיקרי של כוננים אלקטרו-מוטוריים בהשוואה לפנאומטיים הוא קביעות המאפיינים שלהם ואפשרות ההתאמה שלהם. על פי עקרון הפעולה, ניתן לחלק את הכוננים הללו לשתי קבוצות: עם חיבור קבוע של פיר המנוע עם מכשיר חשמלי ועם חיבור תקופתי.

במכשיר חשמלי עם מנוע חשמלי (איור 6), הסיבוב מהמנוע החשמלי 1 מועבר דרך גלגל גלגל שיניים 2 אל גל הזיזים 3. במצב מסוים, הפיקה של הציר 4 מרימה את המוט 5 ונסגרת המגע הנייד המשויך אליו למגע הנייח 6.

במערכת ההנעה של מכשירים חשמליים קבוצתיים, לפעמים מוצגים מכשירים המספקים סיבוב צעד של פיר של מכשיר חשמלי עם עצירה בכל עמדה. בזמן בלימה המנוע כבוי. מערכת כזו מבטיחה קיבוע מדויק של הפיר של המנגנון החשמלי במקומו.

כדוגמה, איור. 7 הוא המחשה סכמטית של מה שמכונה הכונן המלטזי המשמש בבקרים קבוצתיים.

אורז. 6. הנעת מנוע חשמלי עם חיבור קבוע של פירי מנוע ומכשור חשמלי

אורז. 7. הנעת מנוע חשמלי של בקר הקבוצה

תאנה. 8. מפעיל תרמי עם פלטה דו מתכתית.

הכונן מורכב ממנוע סרוו ותיבת הילוכים תולעת עם קיבוע מיקום באמצעות צלב מלטזי. התולעת 1 מחוברת למנוע הסרוו ומעבירה סיבוב לציר של גלגל התולעת 2, ומניעה את הדיסק 3 באצבעות ובריח (איור 7, א). הציר של הצלב המלטזי 4 אינו מסתובב עד שהאצבע של הדיסק 6 (איור 7, ב) נכנסת לחריץ של הצלב המלטזי.

עם סיבוב נוסף, האצבע תסובב את הצלב, ולכן את הציר שעליו היא יושבת, ב-60 מעלות, לאחר מכן האצבע תשתחרר, וגזרת הנעילה 7 תקבע במדויק את מיקום הפיר. כאשר אתה מסובב את גל גלגל השיניים של התולעת סיבוב אחד, הציר המלטזי יסתובב 1/3 סיבוב.

גיר 5 מותקן על הציר של הצלב המלטזי, אשר מעביר סיבוב לגל הזיזים הראשי של בקר הקבוצה.

הנעה תרמית

המרכיב העיקרי של המכשיר הזה הוא צלחת דו מתכתית, המורכב משתי שכבות של מתכות שונות המחוברות היטב על פני כל משטח המגע. למתכות אלו יש מקדמי טמפרטורה שונים של התפשטות ליניארית. שכבת מתכת בעלת מקדם התפשטות ליניארי גבוה 1 (איור 8) נקראת שכבה תרמואקטיבית, בניגוד לשכבה בעלת מקדם התפשטות ליניארי 3 נמוך יותר, הנקראת תרמופסיבית.

כאשר הצלחת מתחממת על ידי זרם העובר דרכה או על ידי גוף חימום (חימום עקיף), מתרחשת התארכות שונה של שתי השכבות והפלטה מתכופפת לעבר שכבה תרמופסיבית. עם כיפוף כזה, ניתן לסגור או לפתוח ישירות מגעים 2 המחוברים לצלחת, המשמשים בממסרים תרמיים.

כיפוף הצלחת יכול גם לשחרר את תפס הידית במכשיר החשמלי, אשר לאחר מכן משוחרר על ידי הקפיצים. זרם הכונן שנקבע נשלט ע"י בחירת גופי חימום (עם חימום עקיף) או ע"י שינוי פתרון המגע (עם חימום ישיר). משך הזמן להחזרת הלוח הדו-מתכתי למקומו המקורי לאחר הפעולה והקירור משתנה בין 15 שניות ל- 1.5 דקות.