- •Пояснительная записка
- •Тематический план
- •Раздел 1. Общие сведения Тема 1.1 Классификация, требования, основные характеристики
- •Тема 1.2 Основные физические процессы в контактной аппаратуре
- •Электромагнитные системы
- •Электромагниты переменного тока
- •Замедление и ускорение действия электромагнита
- •Поляризованные электромагнитные механизмы
- •Электрическая дуга и ее гашение
- •Электрическая дуга постоянного тока
- •Условия гашения дуги постоянного тока
- •Горение и гашение электрической дуги переменного тока
- •Способы гашения электрической дуги
- •Контактные системы аппаратов
- •Переходное сопротивление контакта
- •Основные типы контактных соединений
- •Эрозия и износ контактов
- •Вибрация контактов
- •Материалы для контактов
- •Раздел 2. Коммутационные аппараты ручного действия Тема 2.1 Рубильники и пакетные выключатели
- •Рубильники и рубящие переключатели
- •Пакетные выключатели и переключатели
- •Тема 2.2 Универсальные переключатели
- •Раздел 3. Контакторы Тема 3.1 Общие сведения
- •Тема 3.2 Контакторы постоянного тока
- •Тема 3.3 Контакторы переменного тока
- •Раздел 4. Плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели Тема 4.1 Трубчатые и пробочные предохранители
- •Тема 4.2 Устройство и принципиальные схемы автоматов
- •Тема 4.3 Основные серии судовых автоматов
- •Раздел 5. Реле защиты и управления Тема 5.1 Назначение, классификация и основные характеристики реле
- •Электромагнитные реле напряжения и тока
- •Тема 5.2 Реле времени
- •Тема 5.3 Реле защиты
- •Тепловые реле
- •Реле, контролирующие неэлектрические параметры
- •Реле обратной мощности
- •Реле обратного тока
- •Раздел 6 Аппаратура управления электроприводом Тема 6.1 Сопротивления и реостаты
- •Резисторы
- •Реостаты
- •Тема 6.2 Контроллеры
- •Тема 6.3 Магнитные пускатели
- •Магнитные пускатели
- •Комплектные устройства управления
- •Тормозные электромагниты
- •Электрогидравлические толкатели
- •Раздел 7. Командоаппараты Тема 7.1 Общие сведения
- •Кнопки управления
- •Путевые и конечные выключатели
- •Тема 7.2 Командоконтроллеры
- •Раздел 8 Выбор и эксплуатация аппаратуры Тема 8.1 Применение и выбор аппаратов
- •Выбор электрических аппаратов
- •Тема 8.2 Правила эксплуатации судовой аппаратуры
- •Литература Основная:
- •Дополнительная:
- •Контрольные задания
- •Раздел 1. Общие сведения 5
- •Тема 1.1 Классификация, требования, основные характеристики 5
- •Тема 1.2 Основные физические процессы в контактной аппаратуре 7
Электромагнитные системы
Электромагниты (электромагнитные механизмы) предназначены для приведения в действие многих устройств и аппаратов. В них используется явление притяжения между намагниченными ферромагнитными телами и движение ферромагнитных тел в магнитном поле. Электромагниты нашли в аппаратостроении широкое применение как элементы приводов аппаратов (контакторы, реле, автоматы, выключатели) и как устройства, создающие удерживающие силы в муфтах, тормозах и подъемных механизмах.
В зависимости от способа создания магнитного потока и характера намагничивающей силы электромагниты подразделяются на три группы:
-
Нейтральные электромагниты постоянного тока;
-
Поляризованные электромагниты постоянного тока;
-
Электромагниты переменного тока.
В нейтральных электромагнитах постоянного тока рабочий магнитный поток создается с помощью обмотки постоянного тока. Действие электромагнита зависит только от величины этого потока и не зависит от его направления, а, следовательно, и от направления тока в обмотке электромагнита. При отсутствии тока магнитный поток практически равен нулю и на якорь не действует никакая сила притяжения.
Поляризованные электромагниты характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков: поляризующего и рабочего. Поляризующий магнитный поток в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Рабочий поток возникает под действием МДС рабочей или управляющей обмотки, обтекаемой постоянным током. Действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления рабочего потока, т. е. от направления тока в рабочей обмотке. В электромагнитах переменного тока магнитный поток периодически меняется по величине и направлению, в результате чего сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой. Для того чтобы электромагнит непрерывно мог удерживать свою нагрузку, прибегают к специальным мерам, которые несколько усложняют его конструкцию, увеличивают размеры и массу.
Несмотря на многообразие встречающихся электромагнитов, все они состоят из органа, воспринимающего сигнал, — намагничивающей (включающей) катушки 1; исполнительного органа — подвижного магнитопровода (якоря) 4; неподвижного магнитопровода (сердечника 2, ярма 5); корпуса; пружин и узлов, удерживающих и фиксирующих якорь и катушку; различных тянущих, толкающих и крепежных деталей (рис. 1.2.1,а).
Якорь отделяется от остальных частей магнитопровода рабочим и паразитным зазорами и представляет собой часть электромагнита, которая, воспринимая электромагнитное усилие, передает его деталям приводимого в действие механизма.
Электромагниты классифицируются также по способу действия, роду тока, способу включения намагничивающих катушек в цепь, характеру работы, скорости действия, роду движения якоря и конструкции магнитной цепи.
Рис. 1.2.1. Элементы конструкции электромагнита: а — с поворотным якорем; б — с втягивающим якорем
|
По способу включения различают электромагниты с параллельной и последовательной катушкой. Параллельные катушки имеют обмотки с относительно большим сопротивлением, так как выполняются из тонкого провода при большом числе витков и обычно включаются на полное напряжение сети. Ток, протекающий по ним, определяется сопротивлением цепи обмотки и напряжением сети. Следовательно, при параллельном включении катушки в сеть постоянного тока в установившемся режиме с = const ( - воздушный зазор в магнитной системе) электромагнитная система работает при постоянной МДС. В электромагнитах с постоянной МДС при изменении зазора изменяется магнитное сопротивление и магнитный поток, а ток, протекающий по катушке, остается постоянным. К электромагнитам с постоянной МДС относятся электромагниты с параллельными катушками постоянного тока и последовательными катушками постоянного и переменного тока. При переменном токе сила тока в параллельной катушке зависит от индуктивности системы, меняющейся обратно пропорционально воздушному зазору. В этом случае электромагнитная система работает при постоянстве потокосцеплений.
Последовательные обмотки имеют относительно малое сопротивление и выполняются из небольшого количества витков провода большого сечения. Сила тока такой обмотки не определяется величиной ее сопротивления, а зависит от тех устройств, которые включены последовательно с катушкой. Иногда электромагнитные механизмы имеют как параллельные, так и последовательные обмотки.
По режиму работы электромагниты разделяются на работающие длительно, повторно-кратковременно и кратковременно.
По скорости действия — на быстродействующие, нормальной скорости действия и замедленно действующие.
По роду движения якоря — на прямоходовые и поворотные. У первых якорь перемещается поступательно, у вторых поворачивается вокруг оси или опоры.
Одна из конструкций электромагнита с втягивающим якорем показана на рис. 1.2.1,б. Характерной особенностью таких электромагнитов является то, что якорь располагается целиком или частично внутри катушки. При срабатывании электромагнита якорь перемещается поступательно и втягивается в катушку.
По конструкции магнитной цепи различают электромагниты с разомкнутым и замкнутым магнитопроводом. По форме магнитопровода электромагниты бывают П-образные, Ш-образные, С-образные, Е-образные и др. По способу фиксации поворотного якоря могут быть электромагниты с вращением на призме, на оси, на гибкой связи. Для уменьшения потерь на вихревые токи и перемагничивание магнитопровод электромагнитов переменного тока набирают из тонколистовой электротехнической стали.