Главная Электромагнитные устройства



говые йркатели, пускатели, автоматические выключатели и переключатели- (низкого и высокого напряжения), герметизированные и вакуумные контакты, маг-нитоуправляемые контакты (герконы) и т. п.; КУ высокочастотной энергии - электромагнитные переключатели ВЧ каналов и т. п.; КУ сверхвысокочастотной энергии - электромагнитные переключатели каналов волноводов и т. п.; электромагнитные клапаны, вентили, заслонки и т. п.; золотниковые и распределительные устройства (в гидро- и пневмосистемах); электромагнитные муфты сцепления и переключения.

Коммутирующие устройства предназначены для включения, отключения или переключения НЧ, ВЧ и СВЧ энергий в различных цепях и каналах. Потребность в таких устройствах велика, и поэтому КУ по сравнению с другими получили наибольшее распространение и имеют разнообразные конструкции.

6.1.1. Коммутирующие устройства низкочастотной энергии

Коммутирующие устройства общего применения. Самое широкое применение во всех отраслях промышленности получили электромагнитные КУ НЧ энергии типа электромагнитных реле, контакторов, магнитоуправляемых контактов, электромеханических шаговых искателей и др. [65, 96, 101, 107, 118, 122, 127, 132].

В [85] рассмотрены классификация, основы конструирования и функциональные возможности существующих разновидностей КУ с учетом принципов их действия; приведены конструкции и технические характеристики современной номенклатуры КУ, выпускаемых отечественной промышленностью (магнитоуп-равляемые контакты, микропереключатели, КУ ручного управления, электромагнитные коммутационные реле, электронные и оптоэлектронные коммутаторы, высокочастотные высоковольтные КУ, реле времени, автоматы защиты сети, КУ с жидкометаллическими контактами, схемы оптических КУ).

В [98] приведены новые перспективные гибридные (комбинированные) электрические аппараты, сочетающие положительные качества контактных аппаратов (малые потери мощности и габаритные размеры) и полупроводниковых (повышенная коммутационная износостойкость, меньшие эксплуатационные расходы и бездуговая коммутация), в которых ток во включенном состоянии аппарата проходит через контакты, а коммутация его выполняется мошными полупроводниковыми приборами, включенными параллельно контактам. Это позволило создать: гибридные контакторы с коммутационной износостойкостью, в 20...50 раз большей, чем в контактных; гибридные переключатели питания с временем переключения, равным полупроводниковым переключателям, но с меньшими в 2...3 раза массой и габаритными размерами; гибридные быстродействующие выключатели со значительно меньшим защитным интегралом, недостижимым для контактных выключателей, и со сниженными в 2...3 раза габаритными размерами по сравнению с полупроводниковыми выключателями. Гибридные аппараты имеют повышенные значения надежности и долговечности при Меньших габаритных размерах и повышенном быстродействии. В них меньше расход материалов (стали и меди).

В [84] рассматриваются новые КУ, базирующиеся на герсиконах (мощных герконах). Излагаются методы расчета основных характеристик и режимов работы, вопросы применения и схемы их включения.

Коммутирующие устройства специальных областей применения. Из специальных переключающих устройств НЧ энергии определенный интерес пред-




Рис. 6.1. Быстродействующий переключатель

ставляет, например, быстродействующий электромагнитный переключатель (рис. 6.1), привод которого построен иа двух ЭМ 1 к 3, жестко соединенных между собой болтами 6 и имеющих общий якорь 7. Якорь имеет отверстие с винтовой нарезкой и установлен иа винте 5, который одним концом опирается иа втулку 4 ЭМ 3, а другим - на шариковую опору 8 ЭМ /. Винт является выходным валом. Якорь подпружинен пружинами 2, благодаря которым при отключении якорь и сопряженный с ним выходной вал располагаются в средних положениях. Пружины предотвращают также проворачивание якоря.

При включении одного из ЭМ общий якорь, двигаясь к стопу включенного ЭМ, преобразует с помощью передачи винт - гайка поступательное движение якоря во вращательное (на определенный угол) выходного вала. Установленные иа выходном валу коммутирующие элементы в каждом из положений производят коммутацию электрических цепей (коммутирующие элементы и цепи на рис. 6.1 ие показаны).

Момент иа выходном валу (винте) без учета трения в опорах М= =-Рг tg(a-р), где Р-осевая сила, действующая иа винт, равная разности сил ЭМ и противодействующих сил пружин при их прогибе в каждом из мгновенных положений якоря; г - средний радиус винта; а - угол подъема средней винтовой линии (для преобразования поступательного движения во вращательное а2р); p = arctg( cos0,5(3)-приведенный угол трения; f - коэффициент трения скольжения пары винт - гайка; (3 - угол профиля резьбы.

Особенности и достоинства привода переключателя: выходной вал имеет среднее (нейтральное) положение «Отключено»; при включении из нейтрального положения в начальный момент противодействующая сила пружин невелика, что благоприятно сказывается иа быстродействии привода; при переключении из одного крайнего положения «Включено 1» (см. рис. 6.1) в другое - «Включено 2» или наоборот сила прогиба пружин ускоряет отключение переключателя; при подходе якоря к крайнему положению пружины противодействуют ЭМ, вследствие чего ослабляется удар якоря о стоп ЭМ, т. е. пружины оказывают демпфирующее действие.



Недостатком привода переключателя является низкий КПД винтовой передачи с трением скольжения (обычно 0,45...0,7). Для увеличения КПД в некоторых случаях применяют винтовые передачи с трением качения, однако они значительно сложнее в изготовлении. Расчет и конструкция таких передач даны в [73, 100, 128].

Если выходной вал жестко закрепить в якоре и обеспечить перемещение якоря в направляющих втулках ЭМ, то выходной вал получит вместо вращательного движения поступательное. При этом обеспечивается высокая точность установки выходного вала в конечных (крайних) положениях.

6.1.2. Коммутирующие устройства высокочастотной энергии

Переключатель ВЧ энергии, построенный на базе ЭМ, показан на рнс. 6.2. Он направляет ВЧ энергию, поступающую по коаксиальному кабелю к высокочастотному разъему «Вход», на разъемы «Выход 1» или «Выход 2». Передача энергии от входного разъема на соответствующий выходной разъем осуществляется через замыкающие пластины 3 или 4, закрепленные с обеих сторон на секторе 2 ножевого типа. Сектор вращается на оси 1. При отключенном ЭМ 7 под действием пружин 5 сектор 2 устанавливается в положение (см. рис.), а пластины 3 замыкают цепь «Вход»-«Выход 1». При включенном ЭМ 7 тол-


Рис. 6.2. Переключатель ВЧ энергии



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [58] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116


0.0161