4. Электродинамические усилия в витке и катушке

а) ЭДУ в витке. Индуктивность, Гн, кругового витка (рис. 1) при r/R 0,25 определяется с точностью до 1 % по формуле

(1)

Рис. 1. ЭДУ в витке

Поскольку известна аналитическая зависимость индуктивности от размеров витка, при определении ЭДУ целе­сообразно воспользоваться энергетическим методом. Усилие, действующее в витке, направлено по радиусу, посколь­ку с ростом радиуса возрастает индуктивность, а следовательно, электромагнитная энергия проводника. Это усилие, H,

(2)

Из (1) и (2) получим

Усилие приложено к окружности длиной 2 R. При расчёте

электродинамической стойкости необходимо знать усилие , действующее в сечении витка и стремящееся его разорвать. Для определения рассмотрим уравнение равновесия полувитка.

Очевидно, что

(3)

где — усилие, действующее на единицу длины, равное

После интегрирования получим

(4)

Если виток состоит из витков, обтекаемых одним током, то индуктивность увеличивается в раз и разрыва­ющее усилие

(5)

где —радиус сечения окружности, охватывающей вит­ков.

Если круговой виток находится в магнитном поле, создаваемом другими проводниками, то кроме рассчитанного возникает дополнительное усилие в результате взаимодей­ствия тока витка с этим внешним полем.

б) ЭДУ в катушке. ЭДУ в катушке направлены так, чтобы ее потокосцепление возрастало. Они стремятся сжать катушку по высоте и толщине и увеличить ее сред­ний диаметр.

39. Командоаппараты: кнопки, универсальные переключатели, командо-контроллеры, путевые выключатели.

а) Кнопки управления. Простейшим командоаппаратом является кнопка управлении. Кнопка используется для схем пуска, остановки и реверса, электродвигателей путем .замыкания и размыкания обмоток контакторов, которые коммутируют главную цепь, а также для управ­ления самыми различными схемами автоматики. Для повышения надежности контакты часто пополняются из серебра. При использовании кнопки для включения электромагнитов переменного тока ее контакты в замкнутом положении должны надежно пропускать пус­ковые токи обмоток. В том случае, когда необходимо производить, переключение нескольких цепей по определенной программе с большой часто­той включений, применяются командоконтроллеры.

б) Командоконтроллеры. Широкое рас­пространение получили нерегулируемые кулач­ковые командоконтроллеры. С помо­щью мостикового контакта / в отключаемой це­пи создаются два разрыва, что облегчает га­шение дуги. С помощью командоконтроллера производится управление силовыми контакторами, которыми в свою очередь комму­тируются силовые цепи. При необходимости точной регулировки момента срабатывания при­меняются регулируемые кулачковые командоконтроллеры. Достоинством механизма является независимость скорости размыкания контактов от частоты вращения вала. Это дает возможность использовать регулируе­мый командоконтроллер в качестве путевого выключателя с малой час­тотой вращения вала. Момент замыкания и размыкания контактов может регулироваться в широких пределах с большой точностью. Число ком­мутируемых цепей может меняться oт 4 до 12, что позволяет использо­вать командоконтроллер для управления сложными схемами автомати­ки. Вращение вала командоконтроллера осуществляется специальным исполнительным двигателем, что обеспечивает дистанционное управле­ние им.

в) Путевые выключатели. Путевой выключатель предназначен для замыкания или размыкания слаботочных сигнальных цепей в зависимости от простран­ственного положения рабочего органа управляемого элект­ропривода. Частным случаем путевых являются конечные (концевые) выключатели, обеспечивающие коммутацию сигнальных цепей только в крайних положениях хода рабочего органа. Контактные путевые вы­ключатели можно подразделить на кнопочные и рычажные. В кнопоч­ном путевом выключателе контролируемый рабочий орган воздействует на шток кнопочного элемента. Размыкание и замыкание контакта происходит со скоростью перемещения контролируемого ор­гана. При больших ходах рабочего органа и больших токах применяют­ся рычажные путевые переключатели.

Благодаря наличию пружин замыкание и размыкание контактов происходит с большой скоростью. При большом числе переключаемых цепей и большой точности в качестве путевого переключателя применяется регулируемый командоконтроллер. Контактные путевые переключатели обеспечивают точность срабатывания ±0,02-0,05 мм и благодаря простоте конструкции находят ши­рокое применение. Для повышения надежности и долговечности в кон­тактных путевых выключателях часто применяются герметичные магнитоуправляемые контакты-герконы. Бесконтактные путевые выключатели. В таких выключателях контролируемый рабочий орган воздействует не на контакты, а на бесконтактные датчики. Вырабатываемый датчиками сигнал используется для управления элект­роприводом.

г) Универсальные переключатели. Для схем управления электро­приводом, электрических аппаратов и разнообразных устройств авто­матики широко применяются универсальные переключатели (УП). Одна секция такого переключателя имеет неподвижный контакт и два подвижных контакта. Использование одного или двух разрывов определяется значениями отключаемого тока и на­пряжения коммутируемой цепи. В наиболее тяжелых режимах контакты двух соседних секций соединяются последовательно, что обеспечивает четыре последовательных разрыва цепи. Номинальный ток переключате­ля 20 А. Число коммутируемых цепей (секций) изменяется от 2 до 16.Благодаря большой отключающей способности и большому коли­честву коммутируемых цепей переключатели типа УП широко исполь­зуются для пуска и реверса двигателей мощностью до 5 кВт. Эти переключатели удобны при реверсировании и регулировании частоты вращения асинхронных двигателей путем переключения числа полюсов обмоток.