전기 구동 장치

전기 장치의 접점을 닫고 여는 데 다양한 액추에이터가 사용됩니다. 수동 드라이브에서 전력은 기계적 전달 시스템을 통해 사람의 손에서 접점으로 전달됩니다. 수동 작동은 일부 단로기, 회로 차단기, 회로 차단기 및 컨트롤러에서 사용됩니다.

대부분의 경우 수동 작동은 비 자동 장치에 사용되지만 일부 보호 장치에서는 수동으로 켜고 압축 스프링의 작용에 따라 자동으로 꺼집니다. 원격 드라이브에는 전자기, 전기 공압식, 전기 모터 및 열 드라이브가 포함됩니다.

전자기 구동

전기 장치에서 가장 널리 사용되는 것은 전기자가 코어에 끌어당기는 힘을 이용하는 전자기 구동 장치입니다. 전자석 또는 앵커의 당기는 힘 솔레노이드 코일.

자기장에 놓인 모든 강자성체는 자석의 특성을 얻습니다. 따라서 자석이나 전자석은 강자성체를 끌어당깁니다.이 속성은 다양한 유형의 리프팅, 후퇴 및 회전 전자석 장치를 기반으로 합니다.

전자석 또는 영구 자석 강자성체-앵커 (그림 1, a)를 끌어들입니다.

여기서 B는 에어 갭의 자기 유도입니다. S는 기둥의 단면적입니다.

위에서 언급한 바와 같이 전자석 코일에 의해 생성된 자속 F와 에어 갭의 자기 유도 B는 코일의 기자력에 따라 달라집니다. 회전 수 w와 전류가 흐릅니다. 따라서 힘 F(전자석을 당기는 힘)는 코일의 전류를 변경하여 조정할 수 있습니다.

전자기 드라이브의 특성은 전기자의 위치에 대한 힘 F의 의존성을 특징으로 합니다. 이러한 종속성을 전자기 드라이브의 견인 특성이라고 합니다. 자기 시스템의 모양은 견인 특성의 과정에 상당한 영향을 미칩니다.

장치의 가동 접점(3)에 연결된 회전 전기자(4)와 코일(2)이 있는 U자형 코어(1)(그림 1, b)로 구성된 자기 시스템이 전기 장치에 널리 보급되었습니다.

견인 특성의 대략적인 모습이 그림에 나와 있습니다. 2. 접점이 완전히 열리면 전기자와 코어 사이의 에어 갭 x가 상대적으로 크고 시스템의 자기 저항이 가장 큽니다. 따라서 전자석의 에어 갭에서 자속 F, 유도 B 및 당기는 힘 F가 가장 작습니다. 그러나 올바르게 계산된 드라이브를 사용하면 이 힘이 코어에 대한 앵커의 인력을 보장해야 합니다.

쌀. 1.전자석 개략도 (a) 및 U 자형 자기 회로가있는 전자기 드라이브 다이어그램 (b)

전기자가 코어에 가까워지고 에어 갭이 감소함에 따라 갭의 자속이 증가하고 이에 따라 당기는 힘이 증가합니다.

드라이브에 의해 생성된 추력 F는 차량 추진 시스템의 항력을 극복하기에 충분해야 합니다. 여기에는 이동 시스템 G의 무게 힘, 접촉 압력 Q 및 리턴 스프링에 의해 생성된 힘 P가 포함됩니다(그림 1, b 참조). 앵커를 움직일 때 발생하는 힘의 변화는 점선 1-2-3-4로 다이어그램(그림 2 참조)에 표시됩니다.

전기자가 이동하고 접점이 닿을 때까지 에어 갭 x가 감소함에 따라 드라이브는 움직이는 시스템의 질량과 리턴 스프링의 작용으로 인한 저항만 극복하면 됩니다(섹션 1-2). 또한 접점(2-3)을 처음 누르는 값에 따라 노력이 급격히 증가하고 움직임(3-4)에 따라 증가합니다.

그림에 표시된 특성의 비교. 2, 장치의 작동을 판단할 수 있습니다. 따라서 제어 코일의 전류가 ppm.I2w를 생성하면 장치가 켜질 수 있는 가장 큰 간격 x는 x2(지점 A)이고 더 낮은 ppm입니다. I1w, 당기는 힘이 충분하지 않고 간격이 x1(지점 B)로 감소할 때만 장치가 켜질 수 있습니다.

드라이브 코일의 전기 회로가 열리면 무빙 시스템은 스프링과 중력의 작용에 따라 원래 위치로 돌아갑니다.공극과 복원력의 작은 값에서 전기자는 잔류 자속에 의해 중간 위치에 유지될 수 있습니다. 고정된 최소 에어 갭을 설정하고 스프링을 조정하면 이 현상이 제거됩니다.

회로 차단기는 홀딩 전자석이 있는 시스템을 사용합니다(그림 3, a). 전기자(1)는 제어 회로에 의해 공급되는 유지 코일(4)에 의해 생성된 자속(F)에 의해 코어(5)의 요크에 끌어당겨진 위치에 유지된다. 차단이 필요한 경우 차단 코일(3)에 전류가 공급되어 코일(4)의 자속 Fu로 향하는 자속 Fo를 생성하여 전기자와 코어를 감자합니다.

쌀. 2. 전자기 구동의 견인 특성 및 힘 다이어그램

쌀. 3. 홀딩 전자석(a)과 자기 션트(b)가 있는 전자기 드라이브

결과적으로 분리 스프링 2의 작용에 따라 전기자가 코어에서 멀어지고 장치의 접점 6이 열립니다. 트리핑 속도는 가동 시스템의 움직임이 시작될 때 장력이 가해진 스프링의 가장 큰 힘이 작용하는 반면, 앞서 논의한 기존의 전자기 드라이브에서는 전기자의 움직임이 큰 간격으로 시작된다는 사실로 인해 달성됩니다. 낮은 견인 노력.

회로 차단기의 작동 코일(3)로는 장치에 의해 보호되는 공급 회로의 전류가 통과하는 부스바 또는 감자 코일이 때때로 사용됩니다.

코일 3의 전류가 장치의 설정에 의해 결정된 특정 값에 도달하면 전기자를 통과하는 결과적인 자속 Fu-Fo가 전기자를 당긴 상태로 더 이상 유지할 수 없는 값으로 감소하고 장치 꺼져 있습니다.

고속 회로 차단기(그림 3, b)에서 제어 및 폐쇄 코일은 상호 유도 영향을 피하기 위해 자기 회로의 다른 부분에 설치되어 코어의 자기 소거 속도를 늦추고 자체 트리핑 시간을 증가시킵니다. 특히 보호 회로의 비상 전류 증가율이 높을 때.

트리핑 코일(3)은 공극에 의해 주 자기 회로로부터 분리된 코어(7)에 장착된다.

전기자 1, 코어 5 및 7은 강판 패키지 형태로 만들어 지므로 자속의 변화는 보호 회로의 전류 변화와 정확히 일치합니다. 차단 코일(3)에 의해 생성된 플럭스(Fo)는 전기자(1)를 통해 그리고 제어 코일(4)이 있는 충전되지 않은 자기 회로(8)를 통해 두 가지 방식으로 닫힙니다.

자기 회로를 따라 플럭스 Ф0의 분포는 변화율에 따라 달라집니다. 이 경우 감자 플럭스 Ф0를 생성하는 비상 전류의 높은 증가율에서이 모든 플럭스는 전기자를 통해 흐르기 시작합니다. EMF가 방지됩니다. 디. s는 유지 코일을 통과하는 전류가 급격히 변할 때 유지 코일에 유도됩니다. 이 전자 등 c. Lenz의 규칙에 따라 흐름 Fo의 해당 부분의 성장을 늦추는 전류를 생성합니다.

결과적으로 고속 회로 차단기의 트리핑 속도는 폐쇄 코일 3을 통과하는 전류의 증가율에 따라 달라집니다. 전류가 빠르게 증가할수록 전류가 낮아지고 장치 트리핑이 시작됩니다. 고속 회로 차단기의 이러한 속성은 단락 모드에서 전류가 가장 빠르고 회로 차단기가 회로를 차단하기 시작할수록 제한되는 전류가 작아지기 때문에 매우 중요합니다.

경우에 따라 전기 장치의 작동 속도를 늦출 필요가 있습니다. 이것은 장치의 구동 코일에서 전압이 적용되거나 제거되는 순간부터 접점 이동 시작까지의 시간으로 이해되는 시간 지연을 얻기 위한 장치의 도움으로 수행됩니다. 직류로 제어되는 전기 장치를 끄는 것은 제어 코일과 동일한 자기 회로에 위치한 추가 단락 코일을 통해 수행됩니다.

제어 코일에서 전원이 제거되면 이 코일에 의해 생성된 자속은 작동 값에서 0으로 변경됩니다.

이 플럭스가 변하면 자기 플럭스가 제어 코일의 자기 플럭스 감소를 방지하고 장치의 전자기 드라이브의 전기자를 끌어 당기는 위치에 유지하는 방향으로 단락 코일에 전류가 유도됩니다.

단락 코일 대신 구리 슬리브를 자기 회로에 설치할 수 있습니다. 그 동작은 단락 코일의 동작과 유사합니다. 네트워크에서 분리되는 순간 제어 코일의 회로를 단락시켜 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.

전기 장치를 켜기 위한 셔터 속도를 얻기 위해 작동 원리가 시계와 유사한 다양한 기계식 타이밍 메커니즘이 사용됩니다.

전자기 장치 드라이브는 전류(또는 전압) 작동 및 반환이 특징입니다. 작동 전류(전압)는 장치의 명확하고 안정적인 작동이 보장되는 최소 전류(전압) 값입니다. 견인 장치의 경우 반응 전압은 정격 전압의 75%입니다.

코일의 전류를 점차적으로 줄이면 특정 값에서 장치가 꺼집니다. 장치가 이미 꺼져 있는 전류(전압)의 가장 높은 값을 역전류(전압)라고 합니다. 역방향 전류 Ib는 항상 작동 전류 Iav보다 작습니다. 장치의 모바일 시스템을 켤 때 마찰력을 극복하고 전자기 시스템의 전기자와 요크 사이의 증가 된 에어 갭을 극복해야하기 때문입니다. .

반환 전류 대 캡처 전류의 비율을 반환 계수라고 합니다.

이 계수는 항상 1보다 작습니다.

전기공압 드라이브

가장 간단한 경우 공압 드라이브는 실린더 1(그림 4)과 가동 접점(6)에 연결된 피스톤(2)으로 구성됩니다. 밸브(3)가 열리면 실린더는 압축 공기 파이프(4)에 연결되고, 피스톤 2를 상단 위치로 올리고 접점을 닫습니다. 나중에 밸브가 닫히면 피스톤 아래의 실린더 부피가 대기에 연결되고 리턴 스프링 5의 작용에 따라 피스톤이 원래 상태로 돌아가 접점이 열립니다.이러한 액추에이터는 수동으로 작동되는 공압식 액추에이터라고 할 수 있습니다.

압축 공기 공급의 원격 제어 가능성을 위해 수도꼭지 대신 솔레노이드 밸브가 사용됩니다. 솔레노이드 밸브(그림 5)는 저전력(5-25W) 전자기 드라이브가 있는 두 개의 밸브(흡기 및 배기) 시스템입니다. 코일에 전원이 공급될 때 수행하는 작업의 특성에 따라 켜짐과 꺼짐으로 나뉩니다.

코일에 전원이 공급되면 차단 밸브는 작동 실린더를 압축 공기 공급원에 연결하고 코일에 전원이 공급되지 않으면 실린더를 대기와 연결하는 동시에 압축 공기 실린더에 대한 접근을 차단합니다. 탱크의 공기는 개구부 B(그림 5, a)를 통해 초기 위치에서 닫힌 하부 밸브 2로 흐릅니다.

쌀. 4. 공압 드라이브

쌀. 5. 솔레노이드 밸브 켜기(a) 및 끄기(b)

포트 A에 연결된 공압 액추에이터의 실린더는 열린 밸브 1을 통해 포트 C를 통해 대기와 연결됩니다. 코일 K에 전원이 공급되면 솔레노이드 로드가 상부 밸브 1을 누르고 스프링 3의 힘을 이겨내고 닫힙니다. 밸브 1을 열고 밸브 2를 엽니다. 동시에 압축 공기가 포트 B에서 밸브 2 및 포트 A를 통해 공압 액추에이터 실린더로 들어갑니다.

반대로 차단 밸브는 코일이 여기되지 않을 때 실린더를 압축 공기에 연결하고 코일이 여기되면 대기에 연결합니다. 초기 상태에서 밸브 1(그림 5, b)은 닫혀 있고 밸브 2는 열려 있어 밸브 2를 통해 포트 B에서 포트 A로 압축 공기 경로가 생성됩니다.코일에 전원이 공급되면 밸브 1이 열리고 실린더가 대기에 연결되고 공기 공급이 밸브 2에 의해 중지됩니다.

전기 모터 드라이브

여러 전기 장치를 구동하기 위해 전기 모터는 모터 샤프트의 회전 운동을 접촉 시스템의 병진 운동으로 변환하는 기계 시스템과 함께 사용됩니다. 공압 드라이브에 비해 전기 모터 드라이브의 주요 이점은 특성의 일관성과 조정 가능성입니다. 작동 원리에 따라 이러한 드라이브는 모터 샤프트와 전기 장치의 영구 연결 및 주기적 연결의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

전기 모터가 있는 전기 장치(그림 6)에서 전기 모터(1)의 회전은 기어 휠(2)을 통해 캠축(3)으로 전달됩니다. 특정 위치에서 샤프트(4)의 캠은 로드(5)를 들어 올리고 닫힙니다. 고정 접점과 연결된 가동 접점 6.

그룹 전기 장치의 구동 시스템에는 임의의 위치에서 정지하는 전기 장치의 샤프트를 단계적으로 회전시키는 장치가 도입되는 경우가 있습니다. 제동 중에는 엔진이 꺼집니다. 이러한 시스템은 전기 장치의 샤프트를 제 위치에 정확하게 고정합니다.

예를 들어, 도 7은 그룹 컨트롤러에서 사용되는 소위 말티즈 크로스 드라이브의 개략도이다.

쌀. 6. 모터 샤프트와 전기 장치가 영구적으로 연결된 전기 모터 드라이브

쌀. 7. 그룹 컨트롤러의 전기 모터 구동

무화과. 8. 바이메탈 플레이트가 있는 열 액추에이터.

드라이브는 서보 모터와 말티즈 크로스로 위치를 고정하는 웜 기어박스로 구성됩니다. 웜(1)은 서보 모터에 연결되어 웜 휠(2)의 샤프트에 회전을 전달하여 손가락과 걸쇠로 디스크(3)를 구동합니다(그림 7, a). 몰타 십자가 4의 샤프트는 디스크 6의 손가락(그림 7, b)이 몰타 십자가의 홈에 들어갈 때까지 회전하지 않습니다.

더 회전하면 손가락이 십자형으로 회전하므로 손가락이 놓인 샤프트가 60 ° 회전 한 후 손가락이 풀리고 잠금 섹터 7이 샤프트의 위치를 ​​정확하게 고정합니다. 웜기어 축을 1바퀴 돌리면 말티즈 십자축이 1/3바퀴 돌게 됩니다.

기어 5는 그룹 컨트롤러의 메인 캠 샤프트에 회전을 전달하는 말티즈 크로스의 샤프트에 장착됩니다.

열 드라이브

이 장치의 주요 요소는 바이메탈 플레이트, 전체 접촉 표면에 단단히 결합된 두 개의 이종 금속 층으로 구성됩니다. 이러한 금속은 선팽창 온도 계수가 다릅니다. 선팽창 계수가 높은 금속층 1(그림 8)은 열활성층이라고 하며 선팽창 계수가 낮은 층 3은 열수동층이라고 합니다.

플레이트를 통과하는 전류 또는 가열 요소(간접 가열)에 의해 플레이트가 가열되면 두 레이어의 다른 연신율이 발생하고 플레이트는 열 수동 레이어 쪽으로 구부러집니다. 이러한 굽힘으로 플레이트에 연결된 접점 2를 직접 닫거나 열 수 있으며 이는 열 계전기에 사용됩니다.

판을 구부리면 전기 장치의 레버 걸쇠도 풀릴 수 있으며 그런 다음 스프링에 의해 풀립니다. 설정된 구동 전류는 가열 요소를 선택하거나(간접 가열) 접촉 솔루션을 변경하여(직접 가열) 바이메탈 플레이트를 작동 및 냉각 후 원래 위치로 되돌리는 시간은 15초에서 1.5분까지 다양합니다.