Dispositius d'accionament elèctric

S'utilitzen diferents actuadors per tancar i obrir els contactes dels dispositius elèctrics. En un accionament manual, la potència es transmet des de la mà humana mitjançant un sistema de transmissions mecàniques als contactes. L'accionament manual s'utilitza en alguns seccionadors, disjuntors, disjuntors i controladors.

Molt sovint, l'accionament manual s'utilitza en dispositius no automàtics, encara que en alguns dispositius de protecció, l'encesa es fa manualment i s'apaga automàticament sota l'acció d'una molla comprimida. Els accionaments remots inclouen accionaments electromagnètics, electropneumàtics, elèctrics i tèrmics.

Accionament electromagnètic

El més utilitzat en dispositius elèctrics és un accionament electromagnètic que utilitza la força d'atracció de l'induït cap al nucli. electroimant o la força de tracció de l'àncora bobina de solenoide.

Qualsevol material ferromagnètic col·locat en un camp magnètic adquireix les propietats d'un imant. Per tant, un imant o electroimant atraurà els cossos ferromagnètics cap a si mateix.Aquesta propietat es basa en els dispositius de diversos tipus d'electroimants d'elevació, retracció i rotació.

Una força F amb la qual l'electroimant o imant permanent atrau un cos ferromagnètic: un àncora (Fig. 1, a),

on B és la inducció magnètica a l'entrefer; S és l'àrea de la secció transversal dels pols.

El flux magnètic F creat per la bobina de l'electroimant i, per tant, la inducció magnètica B a l'entrefer, com s'ha esmentat anteriorment, depenen de la força magnetomotriu de la bobina, és a dir. del nombre de voltes w i el corrent que hi circula. Per tant, la força F (força de tracció de l'electroimant) es pot ajustar canviant el corrent de la seva bobina.

Les propietats de l'accionament electromagnètic es caracteritzen per la dependència de la força F de la posició de l'induït. Aquesta dependència s'anomena característica de tracció de l'accionament electromagnètic. La forma del sistema magnètic té una influència significativa en el curs de la característica de tracció.

En els dispositius elèctrics s'ha generalitzat un sistema magnètic format per un nucli 1 en forma d'U (Fig. 1, b) amb una bobina 2 i una armadura giratòria 4, que està connectada al contacte mòbil 3 de l'aparell.

A la fig. 2. Quan els contactes estan totalment oberts, l'espai d'aire x entre l'armadura i el nucli és relativament gran i la resistència magnètica del sistema serà la més gran. Per tant, el flux magnètic F a l'entrefer de l'electroimant, la inducció B i la força de tracció F seran els més petits. Tanmateix, amb una unitat correctament calculada, aquesta força hauria d'assegurar l'atracció de l'àncora al nucli.

Arròs. 1.Diagrama esquemàtic d'un electroimant (a) i diagrama d'un accionament electromagnètic amb un circuit magnètic en forma d'U (b)

A mesura que l'armadura s'acosta al nucli i el buit d'aire disminueix, el flux magnètic del buit augmenta i la força de tracció augmenta en conseqüència.

La força d'empenta F creada per l'accionament ha de ser suficient per superar les forces d'arrossegament del sistema de propulsió del vehicle. Aquests inclouen la força del pes del sistema mòbil G, la pressió de contacte Q i la força P creada per la molla de retorn (vegeu la figura 1, b). El canvi de la força resultant en moure l'ancoratge es mostra al diagrama (vegeu la figura 2) per la línia discontínua 1-2-3-4.

A mesura que l'induït es mou i l'entrefer x disminueix fins que es toquen els contactes, l'accionament només ha de superar la resistència deguda a la massa del sistema mòbil i a l'acció de la molla de retorn (apartat 1-2). A més, l'esforç augmenta fortament amb el valor de la pressió inicial dels contactes (2-3) i augmenta amb el seu moviment (3-4).

Una comparació de les característiques mostrades a la Fig. 2, ens permet jutjar el funcionament de l'aparell. Per tant, si el corrent a la bobina de control produeix ppm.I2w a, aleshores el buit x més gran en què el dispositiu es pot encendre és x2 (punt A) i a ppm inferior. I1w, la força de tracció no serà suficient i el dispositiu només es pot encendre quan la bretxa disminueixi a x1 (punt B).

Quan s'obre el circuit elèctric de la bobina d'accionament, el sistema mòbil torna a la seva posició original sota l'acció de la molla i la gravetat.A petits valors de l'entrefer i de les forces de restauració, l'armadura es pot mantenir en una posició intermèdia pel flux magnètic residual. Aquest fenomen s'elimina fixant un entrefer mínim fix i ajustant les molles.

Els interruptors automàtics utilitzen sistemes amb un electroimant de retenció (Fig. 3, a). L'induït 1 es manté en una posició atreta al jou del nucli 5 pel flux magnètic F generat per la bobina de retenció 4 que és alimentada pel circuit de control. Si cal desconnectar, es subministra un corrent a la bobina de desconnexió 3, que crea un flux magnètic Fo dirigit al flux magnètic Fu de la bobina 4, que desmagnetitza l'induït i el nucli.

Arròs. 2. Característiques de tracció de l'accionament electromagnètic i diagrama de forces

Arròs. 3. Accionament electromagnètic amb electroimant de retenció (a) i amb derivació magnètica (b)

Com a resultat, l'armadura sota l'acció de la molla de desconnexió 2 s'allunya del nucli i els contactes 6 del dispositiu s'obren. La velocitat d'activació s'aconsegueix a causa del fet que al començament del moviment del sistema mòbil, actuen les forces més grans de la molla tensada, mentre que a l'accionament electromagnètic convencional, comentat anteriorment, el moviment de l'induït comença amb un gran buit. i un baix esforç de tracció.

Com a bobina d'accionament 3 dels interruptors automàtics, de vegades s'utilitzen barres o bobines desmagnetitzadores, per les quals passa el corrent del circuit d'alimentació protegit pel dispositiu.

Quan el corrent de la bobina 3 arriba a un cert valor determinat per la configuració de l'aparell, el flux magnètic resultant Fu - Fo que passa per l'induït disminueix fins a un valor tal que ja no pot mantenir l'armadura en estat estirat, i l'aparell està apagat.

En els interruptors automàtics d'alta velocitat (Fig. 3, b), les bobines de control i tancament s'instal·len en diferents parts del circuit magnètic per evitar la seva influència inductiva mútua, que alenteix la desmagnetització del nucli i augmenta el seu propi temps d'intervenció, especialment a alts índexs d'augment del corrent d'emergència en el circuit protegit.

La bobina d'activació 3 està muntada al nucli 7, que està separat del circuit magnètic principal per espais d'aire.

L'induït 1, els nuclis 5 i 7 es fabriquen en forma de paquets de xapa d'acer i, per tant, el canvi del flux magnètic en ells correspondrà exactament al canvi de corrent en el circuit protegit. El flux Fo creat per la bobina de tall 3 es tanca de dues maneres: a través de l'induït 1 i a través del circuit magnètic sense càrrega 8 amb la bobina de control 4.

La distribució del flux Ф0 al llarg dels circuits magnètics depèn de la velocitat del seu canvi. A altes taxes d'augment del corrent d'emergència, que en aquest cas crea un flux desmagnetitzant Ф0, tot aquest flux comença a fluir per l'induït, ja que un canvi ràpid en la part del flux Fo que passa pel nucli amb la bobina 4 de s'impedeix la fem. d. S'indueix a la bobina de retenció quan el corrent que la travessa canvia ràpidament. Aquest e. etc. c. segons la regla de Lenz, crea un corrent que frena el creixement d'aquesta part del flux Fo.

Com a resultat, la velocitat d'activació de l'interruptor d'alta velocitat dependrà de la velocitat d'augment del corrent que passa per la bobina de tancament 3. Com més ràpid augmenta el corrent, menor és el corrent, comença l'engegada de l'aparell. Aquesta propietat d'un interruptor automàtic d'alta velocitat és molt valuosa perquè el corrent té la velocitat més alta en els modes de curtcircuit i com més aviat l'interruptor comenci a trencar el circuit, més petit serà el corrent limitat per ell.

En alguns casos, cal frenar el funcionament de l'aparell elèctric. Això es fa amb l'ajuda d'un dispositiu per a l'obtenció d'un retard de temps, que s'entén com el temps des que s'aplica o elimina la tensió de la bobina d'accionament de l'aparell fins a l'inici del moviment dels contactes. l'apagada d'aparells elèctrics controlats per corrent continu, es realitza mitjançant una bobina de curtcircuit addicional situada al mateix circuit magnètic amb la bobina de control.

Quan s'elimina l'energia de la bobina de control, el flux magnètic creat per aquesta bobina canvia del seu valor de funcionament a zero.

Quan aquest flux canvia, s'indueix un corrent a la bobina curtcircuitada en una direcció tal que el seu flux magnètic impedeix la reducció del flux magnètic de la bobina de control i manté l'induït de l'accionament electromagnètic de l'aparell en la posició atreta.

En lloc d'una bobina de curtcircuit, es pot instal·lar una funda de coure al circuit magnètic. La seva acció és similar a la d'una bobina de curtcircuit. El mateix efecte es pot aconseguir curtcircuitant el circuit de la bobina de control en el moment en què es desconnecta de la xarxa.

Per obtenir la velocitat d'obturació per encendre l'aparell elèctric, s'utilitzen diversos mecanismes de cronometratge mecànics, el principi de funcionament dels quals és similar a un rellotge.

Els accionaments dels dispositius electromagnètics es caracteritzen per l'activació i el retorn de corrent (o tensió). El corrent de funcionament (tensió) és el valor més petit de corrent (tensió) amb el qual es garanteix un funcionament clar i fiable del dispositiu. Per als dispositius de tracció, la tensió de reacció és del 75% de la tensió nominal.

Si reduïu gradualment el corrent a la bobina, el dispositiu s'apagarà a un determinat valor. El valor més alt del corrent (tensió) al qual el dispositiu ja està apagat s'anomena corrent inversa (tensió). El corrent invers Ib és sempre més petit que el corrent de funcionament Iav, ja que en encendre el sistema mòbil de l'aparell, cal superar les forces de fricció, així com l'augment dels espais d'aire entre l'induït i el jou del sistema electromagnètic. .

La relació entre el corrent de retorn i el corrent de captura s'anomena factor de retorn:

Aquest coeficient és sempre inferior a un.

Accionament electropneumàtic

En el cas més senzill, l'accionament pneumàtic consta d'un cilindre 1 (Fig. 4) i un pistó 2, que està connectat a un contacte mòbil 6. Quan la vàlvula 3 està oberta, el cilindre està connectat a la canonada d'aire comprimit 4, que aixeca el pistó 2 a la posició superior i tanca els contactes. Quan la vàlvula es tanca posteriorment, el volum del cilindre sota el pistó es connecta a l'atmosfera i el pistó sota l'acció de la molla de retorn 5 torna al seu estat original, obrint els contactes.Aquest actuador es pot anomenar actuador pneumàtic accionat manualment.

Per a la possibilitat de control remot del subministrament d'aire comprimit, s'utilitzen electrovàlvules en lloc d'una aixeta. La vàlvula solenoide (Fig. 5) és un sistema de dues vàlvules (admissió i escapament) amb un accionament electromagnètic de baixa potència (5-25 W). Es divideixen en encès i apagat en funció de la naturalesa de les operacions que realitzen quan la bobina està activada.

Quan la bobina està activada, la vàlvula de tancament connecta el cilindre d'accionament a la font d'aire comprimit, i quan la bobina està desactivada, comunica el cilindre a l'atmosfera, bloquejant simultàniament l'accés al cilindre d'aire comprimit. L'aire del dipòsit flueix per l'obertura B (Fig. 5, a) fins a la vàlvula inferior 2, que està tancada en la posició inicial.

Arròs. 4. Accionament pneumàtic

Arròs. 5. Engegar (a) i apagar (b) electrovàlvules

El cilindre de l'actuador pneumàtic connectat a l'orifici A es connecta a través de la vàlvula oberta 1 a l'atmosfera a través de l'orifici C. Quan la bobina K s'activa, la vareta del solenoide pressiona la vàlvula superior 1 i, superant la força de la molla 3, es tanca. vàlvula 1 i obre la vàlvula 2. Al mateix temps, l'aire comprimit des de l'orifici B a través de la vàlvula 2 i l'orifici A al cilindre de l'actuador pneumàtic.

Per contra, la vàlvula de tancament, quan la bobina no està excitada, connecta el cilindre a l'aire comprimit i, quan la bobina està excitada, a l'atmosfera. En l'estat inicial, la vàlvula 1 (Fig. 5, b) està tancada i la vàlvula 2 està oberta, creant un camí per a l'aire comprimit del port B al port A a través de la vàlvula 2.Quan la bobina s'activa, la vàlvula 1 s'obre, connectant el cilindre a l'atmosfera, i el subministrament d'aire s'atura per la vàlvula 2.

Accionament de motor elèctric

Per conduir una sèrie de dispositius elèctrics, s'utilitzen motors elèctrics amb sistemes mecànics que converteixen el moviment de rotació de l'eix del motor en el moviment de translació del sistema de contacte. El principal avantatge dels accionaments electromotors respecte als pneumàtics és la constància de les seves característiques i la possibilitat del seu ajust. Segons el principi de funcionament, aquests accionaments es poden dividir en dos grups: amb connexió permanent de l'eix del motor amb un dispositiu elèctric i amb connexió periòdica.

En un dispositiu elèctric amb motor elèctric (Fig. 6), la rotació del motor elèctric 1 es transmet a través d'una roda d'engranatge 2 a l'arbre de lleves 3. En una posició determinada, la lleva de l'eix 4 aixeca la vareta 5 i es tanca. el contacte mòbil associat amb el contacte estacionari 6.

En el sistema d'accionament dels dispositius elèctrics de grup, de vegades s'introdueixen dispositius que proporcionen la rotació gradual de l'eix d'un dispositiu elèctric amb una parada en qualsevol posició. Durant la frenada, el motor s'apaga. Aquest sistema garanteix una fixació precisa de l'eix de l'aparell elèctric en posició.

Com a exemple, la FIG. La figura 7 és una il·lustració esquemàtica de l'anomenada unitat creuada maltesa utilitzada als controladors de grup.

Arròs. 6. Accionament del motor elèctric amb connexió permanent dels eixos del motor i dels aparells elèctrics

Arròs. 7. Accionament del motor elèctric del controlador del grup

Fig. 8. Actuador tèrmic amb placa bimetàl·lica.

L'accionament consta d'un servomotor i una caixa d'engranatges sense fi amb fixació de posició mitjançant una creu de Malta. El cuc 1 està connectat al servomotor i transmet la rotació a l'eix de la roda de cuc 2, accionant el disc 3 amb els dits i un pestell (Fig. 7, a). L'eix de la creu de Malta 4 no gira fins que el dit del disc 6 (Fig. 7, b) entra a la ranura de la creu de Malta.

Amb una rotació addicional, el dit girarà la creu i, per tant, l'eix sobre el qual s'assenta, 60 °, després de la qual cosa s'alliberarà el dit i el sector de bloqueig 7 fixarà amb precisió la posició de l'eix. Quan gireu l'eix de l'engranatge de cuc una volta, l'eix de la creu de Malta girarà 1/3 de volta.

L'engranatge 5 està muntat a l'eix de la creu de Malta, que transmet la rotació a l'arbre de lleves principal del controlador del grup.

Accionament tèrmic

L'element principal d'aquest dispositiu és placa bimetàl·lica, que consta de dues capes de metalls diferents unides fermament sobre tota la superfície de contacte. Aquests metalls tenen diferents coeficients de temperatura d'expansió lineal. Una capa metàl·lica amb un coeficient d'expansió lineal elevat 1 (Fig. 8) s'anomena capa termoactiva, en contrast amb una capa amb un coeficient d'expansió lineal més baix 3, que s'anomena termopassiva.

Quan la placa s'escalfa per un corrent que la travessa o per un element de calefacció (escalfament indirecte), es produeix un allargament diferent de les dues capes i la placa es doblega cap a una capa termopassiva. Amb aquesta flexió, els contactes 2 connectats a la placa es poden tancar o obrir directament, que s'utilitza en els relés tèrmics.

Doblar la placa també pot alliberar el pestell de la palanca de l'aparell elèctric, que després és alliberat per les molles. El corrent d'accionament establert es controla seleccionant elements calefactors (amb escalfament indirecte) o canviant la solució de contacte (amb escalfament directe) El temps per tornar la placa bimetàl·lica a la seva posició original després de l'operació i el refredament varia de 15 s a 1,5 minuts.