2.2.7. Температурные датчики
Аппараты температурной защиты реагируют на температуру в цепи, поэтому в них используются температурные датчики, например терморезисторы или позисторы.
Полупроводниковые терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления называются термисторами. В них сопротивление уменьшается с повышением температуры.
Если при повышении температуры сопротивление терморезистора увеличивается, то это уже позистор, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Позисторы и термисторы встраиваются в статорные обмотки двигателей, поэтому их называют встроенной температурной защитой.
R∑
R Рис. 37 |
Зависимости сопротивления R позисторов от температуры ν приведены на рис. 37, где кривые 1, 2, 3 – зависимости трёх позисторов, а кривая 4 – суммарная зависимость R(ν) при последовательном включении трёх позисторов. Очевидно, что суммарная зависимость 4 имеет бóльшую крутизну, а значит, увеличивается чувствительность защиты. Позисторы представляют со- |
бой диск диаметром 3,5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремнеорганической эмалью, создающей нужную влагостойкость и энергетическую прочность изоляции. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя позисторы выбираются для νсраб = 105, 115, 130, 145 и 160 ºС. При увеличении температуры позистора на +20ºС от нормальной его сопротивление за 12 секунд возрастает почти в 3 раза.
Аппараты позисторной защиты применяют в условиях нарушения охлаждения электродвигателя, при частых пусках, реверсах и регулировке частоты вращения.
К недостаткам позисторной защиты относятся: нечувствительность к токам короткого замыкания и сложность монтажа датчиков (их устанавливают в пазах статорной обмотки или на лобовой части двигателя). Когда скорость нарастания температуры достигает 10 ºС в секунду, в результате чего возможен перегрев двигателя, датчики нецелесообразно применять из-за их тепловой инерции.
В настоящее время для температурной защиты широко используются приборы типов АЗП и УВТЗ [1].
2.3. Электромеханические исполнительные устройства
Электромеханическое исполнительное устройство включает в себя электромагнит, под действием электромагнитного поля которого происходит перемещение исполнительного узла данного устройства или силовое воздействие на этот узел (например, электромагнитные клапаны, муфты, защелки, подвесы).
2.3.1. Электромагнитные клапаны
Рассмотрим работу электромагнитного клапана – устройства для управления потоком жидкости или газа (рис. 38), которое включает в себя: 1 – якорь; 2 – корпус; 3 – обмотку; 4 – тарель; 5 – сопло; 6 – выходное отверстие; 7 – возвратную пружину; 8 – пружину тарели; 9 – регулировочный зазор; 10 – рабочий зазор; 11 – втулку с внешней резьбой; 12 – шайбу; 13 – сток [2].
Электромагнитный клапан (см. рис. 38) состоит из гидравлического запорного устройства: тарели 4, кинематически связанной с якорем 1 броневого электромагнита, и сопла 5. Запорное устройство и электромагнит имеют общий корпус 2. Пока в обмотке 3 электромагнита тока нет, тарель 4 запорного устройства под действием возвратной пружины 7 плотно прижата к неподвижному соплу 5 в полости клапана, а оттуда в выходное отверстие 6 путь перекрыт. При подаче тока в обмотку 3 электромагнита якорь 1 притягивается к сердечнику 5, возвратная пружина 7 сжимается, освобождая тарель 4, которая под действием пружи- |
Рис. 38 |
ны 8 и давления жидкости устремляется вслед за якорем 1.
В конечном положении якоря рабочий зазор 10 равен нулю, а жидкость протекает через щель, образовавшуюся между соплом 5 и тарелью 4, в полость клапана, а затем в выходное отверстие 6.
Для регулировки характеристик клапана может быть предусмотрен регулировочный немагнитный зазор 9, а верхняя часть стока 13 устанавливается в корпус на резьбе, что позволяет менять регу-
Рис. 39 |
лировочный зазор 9 и соответственно магнитное сопротивление всей цепи. Если электромагнитный привод клапана имеет релейную характеристику (рис. 39, кривая 1), то при увеличении тока до значения срабатывания происходит скачкообразное перемещение тарели в крайнее верхнее положение и клапан полностью открывается. |
Снижение тока до величины тока отпускания приводит к такому же скачкообразному закрыванию клапана. Оставить якорь с тарелью в каком-то промежуточном положении нельзя, поэтому такие устройства называются двухпозиционными.
Во многих практических случаях возникает потребность открыть тарель клапана так, чтобы расход жидкости был меньше, чем при крайнем верхнем положении тарели. Очевидно, что для этого тарель и якорь надо зафиксировать в промежуточном положении, когда щель между соплом 5 и тарелью 4 недостаточна для свободного вытекания жидкости из сопла. Если поставить задачу, чтобы такой клапан обеспечивал не одно, а множество таких положений в зависимости от тока обмотки, то характеристика преобразователя должна быть не релейной, а непрерывной функцией тока (см. рис. 39, кривая 2). Такое устройство называется многопозиционным.
Первым шагом при выборе исполнительного устройства является определение вида характеристики преобразования: релейной или непрерывной.
Релейными характеристиками преобразования обладают, например, исполнительные устройства двухпозиционных клапанов, дверных замков с дистанционным управлением (открыто-закрыто); такие характеристики у крановых электромагнитов, применяемых для захвата металлических грузов кранами. Для электромагнитного молотка, так же как и печатающей иглы принтера, требуется, чтобы исполнительное устройство имело релейную характеристику.
Непрерывными характеристиками преобразования должны обладать исполнительные устройства систем, поддерживающих значение какой-либо физической величины, например, в устройствах управления потоком жидкости или газа в автомобилях [9]. Электромагнитный клапан системы автоматического управления 3202.3747 представлен на рис. 40.
Рис. 40
При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается к стопору (упору) и запорное кольцо перекрывает доступ топлива по каналу системы холостого хода карбюратора.
Обратный ход якоря обеспечивает возвратная пружина. Электромагнитный клапан ЭПХХ отличается простотой, надежностью и малой стоимостью.