Perangkat penggerak listrik

Aktuator yang berbeda digunakan untuk menutup dan membuka kontak perangkat listrik. Dalam penggerak manual, daya ditransmisikan dari tangan manusia melalui sistem transmisi mekanis ke kontak. Aktuasi manual digunakan di beberapa pemisah, pemutus sirkuit, pemutus sirkuit, dan pengontrol.

Paling sering, aktuasi manual digunakan pada perangkat non-otomatis, meskipun pada beberapa perangkat pelindung, pengaktifan dilakukan secara manual dan mati secara otomatis di bawah aksi pegas terkompresi. Drive jarak jauh termasuk drive elektromagnetik, elektropneumatik, motor listrik dan termal.

Penggerak elektromagnetik

Yang paling banyak digunakan dalam perangkat listrik adalah penggerak elektromagnetik yang menggunakan gaya tarik angker ke inti elektromagnet atau gaya tarik jangkar kumparan solenoida.

Setiap bahan feromagnetik yang ditempatkan dalam medan magnet memperoleh sifat-sifat magnet. Oleh karena itu, magnet atau elektromagnet akan menarik benda feromagnetik ke dirinya sendiri.Properti ini didasarkan pada perangkat dari berbagai jenis pengangkatan, penarikan, dan rotasi elektromagnet.

Sebuah gaya F dengan mana elektromagnet atau magnet permanen menarik benda feromagnetik - sebuah jangkar (Gbr. 1, a),

di mana B adalah induksi magnetik di celah udara; S adalah luas penampang kutub.

Fluks magnet F yang diciptakan oleh koil elektromagnet dan oleh karena itu induksi magnetik B di celah udara, seperti yang disebutkan di atas, bergantung pada gaya gerak magnet koil, mis. dari jumlah belokan w dan arus mengalir melaluinya. Oleh karena itu, gaya F (gaya tarik elektromagnet) dapat diatur dengan mengubah arus pada kumparannya.

Sifat-sifat penggerak elektromagnetik dicirikan oleh ketergantungan gaya F pada posisi angker. Ketergantungan ini disebut karakteristik traksi dari penggerak elektromagnetik. Bentuk sistem magnet memiliki pengaruh yang signifikan terhadap jalannya karakteristik traksi.

Sistem magnetik yang terdiri dari inti berbentuk U 1 (Gbr. 1, b) dengan koil 2 dan angker putar 4, yang terhubung ke kontak bergerak 3 peralatan, telah tersebar luas di perangkat listrik.

Tampilan perkiraan karakteristik traksi ditunjukkan pada gambar. 2. Ketika kontak terbuka penuh, celah udara x antara jangkar dan inti relatif besar dan resistansi magnetik sistem akan menjadi yang terbesar. Oleh karena itu, fluks magnet F di celah udara elektromagnet, induksi B dan gaya tarik F akan menjadi yang terkecil. Namun, dengan penggerak yang diperhitungkan dengan benar, gaya ini harus memastikan daya tarik jangkar ke inti.

Beras. 1.Diagram skematik elektromagnet (a) dan diagram penggerak elektromagnetik dengan sirkuit magnetik berbentuk U (b)

Saat angker bergerak lebih dekat ke inti dan celah udara berkurang, fluks magnet di celah meningkat dan gaya tarik meningkat.

Gaya dorong F yang diciptakan oleh penggerak harus cukup untuk mengatasi gaya hambat dari sistem propulsi kendaraan. Ini termasuk gaya berat sistem bergerak G, tekanan kontak Q dan gaya P yang diciptakan oleh pegas kembali (lihat Gambar 1, b). Perubahan gaya yang dihasilkan saat menggerakkan jangkar ditunjukkan pada diagram (lihat Gambar 2) dengan garis putus-putus 1-2-3-4.

Saat angker bergerak dan celah udara x berkurang hingga kontak bersentuhan, penggerak hanya perlu mengatasi hambatan karena massa sistem penggerak dan aksi pegas kembali (bagian 1-2). Selain itu, tenaga meningkat tajam dengan nilai penekanan awal kontak (2-3) dan meningkat dengan gerakannya (3-4).

Perbandingan karakteristik yang ditunjukkan pada Gambar. 2, memungkinkan kita untuk menilai pengoperasian peralatan. Jadi jika arus di koil kontrol menghasilkan ppm.I2w ke, maka celah x terbesar di mana perangkat dapat menyala adalah x2 (titik A) dan pada ppm yang lebih rendah. I1w, gaya tarik tidak akan cukup dan perangkat hanya dapat menyala ketika celah berkurang menjadi x1 (titik B).

Ketika sirkuit listrik koil penggerak terbuka, sistem penggerak kembali ke posisi semula di bawah aksi pegas dan gravitasi.Pada nilai kecil celah udara dan gaya pemulih, angker dapat dipegang pada posisi tengah oleh fluks magnet sisa. Fenomena ini dihilangkan dengan mengatur celah udara minimum tetap dan menyesuaikan pegas.

Pemutus sirkuit menggunakan sistem dengan elektromagnet penahan (Gbr. 3, a). Angker 1 ditahan dalam posisi tertarik ke kuk inti 5 oleh fluks magnet F yang dihasilkan oleh kumparan penahan 4 yang diumpankan oleh rangkaian kontrol. Jika perlu untuk memutuskan, arus disuplai ke koil pemutus 3, yang menghasilkan fluks magnet Fo yang diarahkan ke fluks magnet Fu dari koil 4, yang mendemagnetisasi angker dan inti.

Beras. 2. Karakteristik traksi penggerak elektromagnetik dan diagram gaya

Beras. 3. Penggerak elektromagnetik dengan memegang elektromagnet (a) dan dengan shunt magnetik (b)

Akibatnya, angker di bawah aksi pegas pemutus 2 menjauh dari inti dan kontak 6 perangkat terbuka. Kecepatan trip dicapai karena fakta bahwa pada awal pergerakan sistem bergerak, gaya terbesar dari pegas yang dikencangkan bekerja, sedangkan pada penggerak elektromagnetik konvensional, yang dibahas sebelumnya, pergerakan angker dimulai dengan celah yang besar dan upaya traksi rendah.

Karena kumparan penggerak 3 pada pemutus sirkuit, busbar atau kumparan demagnetisasi kadang-kadang digunakan, yang melaluinya arus sirkuit suplai yang dilindungi oleh perangkat lewat.

Ketika arus dalam kumparan 3 mencapai nilai tertentu yang ditentukan oleh pengaturan peralatan, fluks magnet yang dihasilkan Fu - Fo yang melewati jangkar berkurang ke nilai sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi menahan jangkar dalam keadaan ditarik, dan peralatan dimatikan.

Pada pemutus sirkuit berkecepatan tinggi (Gbr. 3, b), koil kontrol dan penutup dipasang di berbagai bagian sirkuit magnetik untuk menghindari pengaruh induktif timbal baliknya, yang memperlambat demagnetisasi inti dan meningkatkan waktu tripnya sendiri, terutama pada tingkat kenaikan arus darurat yang tinggi di sirkuit yang dilindungi.

Koil tripping 3 dipasang pada inti 7, yang dipisahkan dari sirkuit magnet utama oleh celah udara.

Angker 1, inti 5 dan 7 dibuat dalam bentuk paket lembaran baja, dan oleh karena itu perubahan fluks magnet di dalamnya akan sama persis dengan perubahan arus di sirkuit yang dilindungi. Fluks Fo yang dibuat oleh cut-off coil 3 ditutup dengan dua cara: melalui armature 1 dan melalui sirkuit magnetik 8 yang tidak bermuatan dengan control coil 4.

Distribusi fluks Ф0 di sepanjang sirkuit magnetik bergantung pada laju perubahannya. Pada tingkat peningkatan arus darurat yang tinggi, yang dalam hal ini menciptakan fluks demagnetisasi Ф0, semua fluks ini mulai mengalir melalui jangkar, karena perubahan cepat pada bagian fluks Fo melewati inti dengan koil 4 dari ggl dicegah. D. s diinduksi dalam kumparan penahan ketika arus yang melaluinya berubah dengan cepat. Ini e.dll. c. menurut aturan Lenz, menciptakan arus yang memperlambat pertumbuhan bagian dari aliran Fo.

Akibatnya, kecepatan trip pemutus sirkuit kecepatan tinggi akan bergantung pada laju peningkatan arus yang melewati koil penutup 3. Semakin cepat arus meningkat, semakin rendah arus, peralatan trip dimulai. Properti dari pemutus sirkuit berkecepatan tinggi ini sangat berharga karena arus memiliki kecepatan tertinggi dalam mode hubung singkat dan semakin cepat pemutus sirkuit mulai memutus sirkuit, semakin kecil arus yang dibatasi olehnya.

Dalam beberapa kasus, perlu untuk memperlambat pengoperasian peralatan listrik. Hal ini dilakukan dengan bantuan perangkat untuk mendapatkan waktu tunda, yang dipahami sebagai waktu dari saat tegangan diterapkan atau dilepas dari koil penggerak peralatan hingga dimulainya pergerakan kontak. mematikan perangkat listrik yang dikendalikan oleh arus searah, dilakukan dengan menggunakan koil hubung singkat tambahan yang terletak di sirkuit magnet yang sama dengan koil kontrol.

Ketika daya dilepas dari koil kontrol, fluks magnet yang diciptakan oleh koil ini berubah dari nilai operasinya menjadi nol.

Ketika fluks ini berubah, arus diinduksi dalam koil hubung singkat sedemikian rupa sehingga fluks magnetnya mencegah pengurangan fluks magnet koil kontrol dan menahan angker penggerak elektromagnetik peralatan pada posisi tertarik.

Alih-alih koil hubung singkat, selongsong tembaga dapat dipasang di sirkuit magnetik. Tindakannya mirip dengan koil hubung singkat. Efek yang sama dapat dicapai dengan melakukan hubungan pendek pada rangkaian koil kontrol pada saat terputus dari jaringan.

Untuk mendapatkan kecepatan rana untuk menyalakan peralatan listrik, berbagai mekanisme pengaturan waktu mekanis digunakan, yang prinsip kerjanya mirip dengan jam.

Penggerak perangkat elektromagnetik dicirikan oleh aktuasi dan pengembalian arus (atau tegangan). Arus operasi (tegangan) adalah nilai arus (tegangan) terkecil di mana pengoperasian perangkat yang jelas dan andal dipastikan. Untuk perangkat traksi, tegangan reaksi adalah 75% dari tegangan pengenal.

Jika Anda secara bertahap mengurangi arus dalam koil, maka pada nilai tertentu perangkat akan mati. Nilai arus (tegangan) tertinggi di mana perangkat sudah dimatikan disebut arus balik (tegangan). Arus balik Ib selalu lebih kecil dari arus operasi Iav, karena saat menyalakan sistem seluler peralatan, gaya gesek perlu diatasi, serta peningkatan celah udara antara angker dan kuk sistem elektromagnetik .

Rasio arus balik ke arus tangkap disebut faktor balik:

Koefisien ini selalu kurang dari satu.

Penggerak elektropneumatik

Dalam kasus paling sederhana, penggerak pneumatik terdiri dari silinder 1 (Gbr. 4) dan piston 2, yang dihubungkan ke kontak bergerak 6. Ketika katup 3 terbuka, silinder dihubungkan ke pipa udara tekan 4, yang menaikkan piston 2 di posisi atas dan menutup kontak. Ketika katup kemudian menutup, volume silinder di bawah piston terhubung ke atmosfer dan piston di bawah aksi pegas balik 5 kembali ke keadaan semula, membuka kontak.Aktuator semacam itu dapat disebut aktuator pneumatik yang dioperasikan secara manual.

Untuk kemungkinan kendali jarak jauh pasokan udara terkompresi, katup solenoida digunakan sebagai pengganti faucet. Katup solenoid (Gbr. 5) adalah sistem dua katup (asupan dan buang) dengan penggerak elektromagnetik berdaya rendah (5-25 W). Mereka dibagi menjadi hidup dan mati tergantung pada sifat operasi yang mereka lakukan saat koil diberi energi.

Saat koil diberi energi, katup penutup menghubungkan silinder penggerak ke sumber udara terkompresi, dan saat koil dimatikan, ia mengkomunikasikan silinder ke atmosfer, sekaligus memblokir akses ke silinder udara terkompresi. Udara dari tangki mengalir melalui bukaan B (Gbr. 5, a) ke katup bawah 2, yang ditutup pada posisi awal.

Beras. 4. Penggerak pneumatik

Beras. 5. Menghidupkan (a) dan mematikan (b) katup solenoida

Silinder aktuator pneumatik yang terhubung ke port A dihubungkan melalui katup terbuka 1 ke atmosfer melalui port C. Ketika koil K diberi energi, batang solenoida menekan katup atas 1 dan, mengatasi gaya pegas 3, menutup katup 1 dan membuka katup 2. Pada saat yang sama, udara terkompresi dari port B melalui katup 2 dan port A ke dalam silinder aktuator pneumatik.

Sebaliknya, katup penutup, saat koil tidak bersemangat, menghubungkan silinder ke udara terkompresi, dan saat koil bersemangat - ke atmosfer. Pada keadaan awal, katup 1 (Gbr. 5, b) tertutup, dan katup 2 terbuka, menciptakan jalur udara tekan dari port B ke port A melalui katup 2.Saat koil diberi energi, katup 1 terbuka, menghubungkan silinder ke atmosfer, dan suplai udara dihentikan oleh katup 2.

Penggerak motor listrik

Untuk menggerakkan sejumlah alat listrik digunakan motor listrik dengan sistem mekanis yang mengubah gerak putar poros motor menjadi gerak translasi sistem kontak. Keuntungan utama penggerak motor listrik dibandingkan penggerak pneumatik adalah keteguhan karakteristiknya dan kemungkinan penyesuaiannya. Menurut prinsip operasi, penggerak ini dapat dibagi menjadi dua kelompok: dengan sambungan permanen poros motor dengan perangkat listrik dan dengan sambungan berkala.

Pada perangkat listrik dengan motor listrik (Gbr. 6), putaran dari motor listrik 1 disalurkan melalui roda gigi 2 ke poros bubungan 3. Pada posisi tertentu, bubungan poros 4 mengangkat batang 5 dan menutup kontak bergerak yang terkait dengannya dengan kontak stasioner 6.

Dalam sistem penggerak perangkat listrik grup, perangkat kadang-kadang diperkenalkan yang memberikan rotasi bertahap poros perangkat listrik dengan berhenti di posisi apa pun. Selama pengereman, mesin dimatikan. Sistem seperti itu memastikan fiksasi yang akurat dari poros peralatan listrik pada posisinya.

Sebagai contoh, Gambar. 7 adalah ilustrasi skematis dari apa yang disebut Maltese cross drive yang digunakan dalam pengontrol grup.

Beras. 6. Penggerak motor listrik dengan sambungan permanen poros motor dan peralatan listrik

Beras. 7. Penggerak motor listrik dari pengontrol grup

Ara. 8. Aktuator termal dengan pelat bimetal.

Drive terdiri dari motor servo dan gearbox cacing dengan pengaturan posisi melalui salib Malta. Cacing 1 terhubung ke motor servo dan mentransmisikan putaran ke poros roda cacing 2, menggerakkan cakram 3 dengan jari dan kait (Gbr. 7, a). Poros salib Malta 4 tidak berputar sampai jari cakram 6 (Gbr. 7, b) memasuki alur salib Malta.

Dengan rotasi lebih lanjut, jari akan memutar salib, dan oleh karena itu poros tempatnya duduk, sebesar 60 °, setelah itu jari akan dilepaskan, dan sektor pengunci 7 akan secara tepat memperbaiki posisi poros. Saat Anda memutar poros roda gigi cacing satu putaran, poros silang Malta akan berputar 1/3 putaran.

Gear 5 dipasang pada poros Maltese Cross, yang mentransmisikan rotasi ke camshaft utama pengontrol grup.

Penggerak termal

Elemen utama dari perangkat ini adalah pelat bimetal, yang terdiri dari dua lapisan logam berbeda yang terikat kuat di seluruh permukaan kontak. Logam-logam ini memiliki koefisien suhu ekspansi linier yang berbeda. Lapisan logam dengan koefisien muai panjang 1 yang tinggi (Gbr. 8) disebut lapisan termoaktif, berbeda dengan lapisan dengan koefisien muai panjang 3 yang lebih rendah, yang disebut termopasif.

Ketika pelat dipanaskan oleh arus yang melewatinya atau oleh elemen pemanas (pemanasan tidak langsung), pemanjangan yang berbeda dari kedua lapisan terjadi dan pelat melengkung ke arah lapisan termopasif. Dengan pembengkokan seperti itu, kontak 2 yang terhubung ke pelat dapat langsung ditutup atau dibuka, yang digunakan pada relai termal.

Membengkokkan pelat juga dapat melepaskan kait tuas pada peralatan listrik, yang kemudian dilepaskan oleh pegas. Arus drive yang diatur dikontrol dengan memilih elemen pemanas (dengan pemanasan tidak langsung) atau dengan mengubah solusi kontak (dengan pemanasan langsung) Waktu untuk mengembalikan pelat bimetal ke posisi semula setelah operasi dan pendinginan bervariasi dari 15 detik hingga 1,5 menit.