3. Основні характеристики електромагнітних апаратів

Синусоїдальний змінний струм, що протікає по котушці апарата, що втягує, створює також синусоїдальний магнітний потік Сила притягання якоря до ярма характеризується рівністю

Сила пульсує в часі з подвійною частотою струму що тече через котушку. Пульсуюче тягове зусилля викликає вібрацію якоря з тією же подвійною частотою, що приводить до неприпустимої гучності в роботі магнітної системи апарата змінного струму, до виникнення додаткових теплових втрат, до механічного зношування осей обертання. При відході якоря знижується контактне натискання, що може привести до зварювання контактів.

Одним з ефективних способів гасіння вібрації якоря є спосіб короткозамкнених витків.

Виток з латуні закладають у шліци на торці ярма (рис. 5.8, а) таким чином, щоб він охоплював 2/3 площі поперечного переріза магнітопровіду. Ця частина ярма називається екранованої, а магнітний потік, що проходить по ній, позначається Інша частина ярма з потоком має назву неекранованої. Змінний магнітний потік індукує у короткозамкненому витку струм, що, у свою чергу наводить магнітний потік Магнітний потік короткозамкненого витка відповідно до правила Ленца, протидіє зміні магнітного потоку (на рис. 5.8, а показаний момент, коли потік наростає).

Струм у витку й магнітний потік у силу великої індуктивності короткозамкненого витка відстають від потоку на кут, близький до 90° (рис. 5.8, б). Магнітний потік є геометричною сумою потоків тобто а магнітний потік — геометричною різницею потоків й

Магнітні потоки в якорі не збігаються по фазі на кут (рис. 5.8, в).

Рис. 5.8. Принцип дії короткозамкненого витка.

Сили притягання створювані цими потоками, мають нульові значення в різні моменти часу. Результуюча сила притягання має постійну складову , що дозволяє зменшити вібрацію якоря.

При роботі короткозамкнений виток сильно нагрівається індукованими в ньому струмами, а також піддається дії електродинамічних сил. При виході витка з ладу необхідно виготовляти його з одного шматка методом штампування або вирубки. Матеріалом може служити латунь, мідь або нержавіюча сталь.

Крива, що характеризує залежність сил опорів переміщенню якоря від ходу якоря _, називається механічною характеристикою контактора (рис. 5.9, ламана лінія 1).

Сили опору переміщенню якорі визначаються зусиллями зворотної (ділянка ) і контактної (ділянка δ₂ - 0) пружин, силами інерції й масою рухливої системи, а також тертям в осях.

Тягова характеристика контактора виражає залежність сили тяги , що розвиває якорем, від величини повітряного зазору .

Форма кривої тягової характеристики залежить від роду струму магнітної системи. У контакторах постійного струму - це крива за формою гіпербола, у контакторах змінного струму - тягова характеристика більше жорстка.

Рис. 5.9. Характеристики контакторів:

а-постійного струм; б-змінного струму; 1-механічна характеристика; 2-тягова характеристика; 3- тягова характеристика при зниженні напруги.

Покажемо це аналітично з деякими допущеннями. Магнітний потік у магнітопровіду контактора можна виразити співвідношенням

де — струм у котушці, що втягує ; - число витків котушки ; - магнітний опір магнітопровіду.

Якщо в котушку задається постійний струм, то його величина залежить тільки від омічного опору котушки, що не залежить від магнітного опору магнітопровіду.

Прийнявши магнітний опір сталевих ділянок магнітопровіду рівним нулю й виразивши магнітний опір зазору через його геометричні розміри, одержимо, що

Сила притягання якоря до сердечника визначається відомим співвідношенням

яке показує, що в міру зменшення повітряного зазору між якорем і сердечником тягове зусилля буде інтенсивно збільшуватися (крива 2 на рис. 5.9, а).

Якщо в котушку подати змінний струм, то його величина буде залежати від повного електричного опору котушки, що зростає при зменшенні повітряного зазору отже, струм у котушці буде зменшуватися. При зменшенні повітряного зазору буде зменшуватися й магнітний опір магнітопровіду. Ці обставини приводять до того, що магнітний потік міняється незначно. Дійсно, магнітний потік контактора змінного струму можна виразити в такий спосіб:

Прийнявши активний опір котушки рівним нулю, а індуктивний виразивши у вигляді

одержимо

При прийнятих допущеннях магнітний потік у магнітній системі змінного струму не залежить від ходу якоря, що означає незмінність тягового зусилля при переміщенні якоря.

У дійсності при зменшенні повітряного зазору основний магнітний потік буде трохи зростати за рахунок зменшення потоків розсіювання, що приведе до збільшення й тягового зусилля (крива 2 на мал. 5.9, б).

Для нормальної роботи контактора необхідно, щоб протягом усього ходу якоря тягове зусилля перевершувало сили опору пружин. Перевищення тягового зусилля над силами опору на початку ходу якоря сприяє збільшенню швидкості руху якоря й зменшенню власного часу включення контактора.

Значне перевищення сил тяга над силами опору при зазорі (і меншому) сприяє підвищенню ударостійкості апарата, але приводить до ударів якоря об сердечник, рухливих контактів по нерухомим, збільшенню вібрації й прискоренню зношування.

Як при постійному, так і при змінному струмі положення тягових характеристик залежить від величини напруги, прикладеного до котушки: зі зменшенням напруги тягова характеристика розташовується нижче (крива 3 на рис. 5.9).

Мінімальна напруга, при якій відбувається притягання якоря до сердечника, називається напругою спрацьовування контактора Для контакторів постійного струму напруга спрацьовування повинне бути не більше 0,8, а для контакторів змінного струму — не більше 0,85 номінального значення напруги.

Максимальне значення напруги, при якому відбувається відпадіння якоря від сердечника, називається напругою відпускання . У контакторів постійного струму воно є в межах 0,15-0,25 номінальній напруги, а у контакторів змінного струму в межах не більше 0,7 номінальній напруги. Відношення значення напруги відпускання до значення напруги спрацьовування називається коефіцієнтом повернення контактора або реле

Динамічні властивості контакторів характеризуються власним часом включення й власним часом відключення, величини яких залежать від конструкції апарата, роду струму й інших факторів. Орієнтовно можна вважати, що власний час включення контактора становить (0,05 - 0,5)с, а власний час відключення - (0,02-0,1) с.

ВИВОДИ

1. Принцип дії електромагнітних контактних апаратів побудованій на електромагнітній взаємодії рухливого якоря й сердечника, жорстко пов'язаного з нерухомим ярмом.

2. Для гасіння дуги в апаратах, що комутують кола головного струму, використовують дугогасильні системи.

3. В апаратах з котушками змінного струму діюче на якір електромагнітне зусилля містить змінну складову, наслідком якої є вібрація якоря.

4. Для усунення вібрації якоря в ярмо електромагнітного апарата з котушкою змінного струму встановлюють короткозамкнені струмопровідні кільця.

Лекція №6

ТЕМА: Принципи управління АЕП.

Навчальні цілі:

1. Ознайомити слухачів з основами класифікації керуючих пристроїв АЕП.

2. Вивчити основні побудови і принципи дії апаратів і елементів керуючих пристроїв АЕП.

3. Ознайомити слухачів з основними характеристиками апаратів і елементів керуючих пристроїв АЕП.

.

План лекції:

Введення.

1. Порядок побудови й читання електричних схем керування АЭП.

2. Принципи автоматизації пуску, реверса й захисту АЭП.

Виводи.

Література:

1. М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер. Общий курс электропривода. М..:- Энергоиздат. 1996.

2. Ю.Е. Глухов. Управление автоматизированным электроприводом. Севастополь: - СВВМИУ. 1979.

3. Справочник по автоматизированному електроприводу. Под ред.. В.А. Елисеева, А.В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат. 1983.