Барабанов лекции

-51-

можно изменять выбором типа стабилитрона или изменением

3Ш

Рис. 2.12

сопротивления резистора, с которого снимается управляющий сигнал.

Более универсальным датчиком, пригодным для установки в цепях пере- менного и постоянного тока, является импульсный датчик максимального то- ка (рис.2.14).Датчик выполнен из сплава с прямоугольной петлей характери- стики намагничивания. На тороидальном сердечнике датчика имеются 3 об- мотки: обмотка смещения, обеспечивающая насыщенное состояние сердечни- ка при нормальном режиме и определяющая уставку срабатывания датчика, обмотка управления, по которой протекает контролируемый ток, и выходная обмотка, на которой появляется импульсный сигнал при превышении током управления значения уставки. Как правило, обмотка управления является од- новитковой и представляет собой шину или силовой провод цепи преобразо- вания, на который надевается тороидальный сердечник датчика. Аналогично

-52-

формируется импульс в аварийном режиме при токах короткого за-

U ≈

+

VD 1

TA

Рис. 2.13

мыкания. Уставка регулируется в широком диапазоне изменением тока сме- щения.

Для защиты от внутренних повреждений силовой схемы преобразователей целесообразно использовать устройства дифференциальной защиты, позво- ляющие повысить быстродействие и увеличить чувствительность по сравне- нию с максимальной токовой защитой. Дифференциальная защита реагирует на разность входного и выходного токов преобразователя, что позволяет об- наружить повреждение в самом начале аварийного процесса и вызвать коман- ду на отключение повреждения раньше, чем аварийные токи достигнут боль- ших значений. В этом случае на ферритовом кольце датчика располагают две информационные обмотки через которые проходят токи первичного питания преобразователя и цепи нагрузки. Причем их параметры обеспечивают рав- ные коэффициенты передачи этих токов, а обмотки включены в противофазе.

КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

3.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МУФТЫ

Электромагнитные муфты (ЭМ) предназначены для коммутации кинема- тических цепей металлорежущих станков и другого оборудования. По прин- ципу действия муфты делятся на фрикционные, порошковые и гистерезисные, а по характеру подвода питания - на контактные и бесконтактные.

3.1.1.Электромагнитные фрикционные муфты Выполняются в различном конструктиве: с фрикционными дисками и без

них; контактные и бесконтактные.

Конструктивная схема ЭМ без фрикционных дисков приведена на рис. 3.1,а. ЭМ такой конструкции состоит из сердечника 2, расположенного на ве- дущем валу 1, обоймы 3, катушки 4, якоря 5, расположенного на ведомом ва- лу 6. При подаче напряжения на катушку электромагнита якорь перемещается в сторону сердечника и прижимается к нему. Вращающий момент, переда- ваемый на ведомый вал, определяется

M = Pэ Kтр Dср 2 ,

где Pэ - электромагнитное усилие, прижимающее якорь к сердечнику; Kтр -

коэффициент трения; Dср - средний диаметр.

Допустимое усилие и средний диаметр определяются

соответственно наружный и внутренний радиусы. Тогда максимально воз- можный момент, передаваемый муфтой, будет

M = π Kтр Pудπ ( Rн2− Rвн2 )( Rн+ Rвн ) .

2

Значения Kтр и Pуд характерных для ЭМ материалов определяются:

Наша промышленность выпускает ЭМ такой конструкции серии МТ100, 250, 400, 630, 1000, 1600 (цифры обозначают крутящий момент г дц), рабочее напряжение 24, 110 В; время включения 20 - 30 мс, отключения - 15 - 25 мс.

Фрикционные диски имеют допуски на неплоскость 0,02 мм, на непа- раллельность 0,03 мм.

Недостатки контактных муфт:

а) катушки электромагнита увеличивают момент инерции; б) возможно искрение щёточного контакта во время работы;

в) высокая концентричность контактных колец относительно оси вра- щения;

г) быстрый износ щеточного контакта.

В бесконтактных муфтах (рис. 3.1,в) катушка электромагнита распола- гается на неподвижном основании, а сердечник, диски и якорь на ведомом ва- лу, водило - на ведущем.

Промышленность выпускает ЭМ с фрикционными дисками контактные и бесконтактные серии ЭТМ 053-071 с параметрами М = 25-500 Н м, частота вращения 2000 - 4000 об/мин, время срабатывания 0,01 - 0,05 с. Причем эти параметры обеспечиваются при неподвижном ведомом валу, т.е. моменты и частота вращения передаются за время срабатывания.

3.1.2.Порошковые муфты

Впорошковых муфтах передаваемый момент пропорционален подавае- мому на катушку току. Муфта (рис. 3.1,г) состоит из двух дисков, в зазоре между которыми создается магнитное поле. Зазор заполняется суспензи-

-56-

ей, состоящей из ферромагнитного порошка (размер частиц 2 - 8 мкм), талька, графита, масла. При подаче напряжения на катушку создается магнит- ный поток, под воздействием которого суспензия «затвердевает», причем сте- пень затвердения пропорциональна потоку.

Предельный момент, передаваемый муфтой, определяется

M = pS Dс р ,

2

где Dс р - средний диаметр по зазору; S - площадь активной части зазора; p

- удельное тангенциальное давление. Параметр p в свою очередь определяется

= 4 105 B2 K p ,

µδ

где B - индукция, создаваемая в зазоре катушкой муфты; δ -зазор; - маг-

нитная проницаемость суспензии; K - размерный коэффициент.

Графики (качественные) зависимости передаваемого крутящего момен- та Mк р = f ( Iя ) для фрикционных и порошковых муфт приведены на рис.

3.1,д. Эти муфты передают значительные моменты (до 100 Н м) при частотах

вращения до 1000 мин-1. Недостатком их является старение смеси, приводя- щее к уменьшению подвижности частиц. Область применения - передача мо- ментов в различных передачах, испытательные стенды. Срок службы без сме- ны суспензии 400 - 500 часов.

3.2.ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЗАКРЕПЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

ИДЕМАГНЕТИЗАТОРЫ

Применяются на плоскошлифовальных станках для закрепления дета- лей. Устройства для поступательного перемещения - электромагнитные пли- ты, для вращательного движения - электромагнитные столы.

Электромагнитное закрепление по сравнению с кулачковым имеет сле- дующие преимущества:

а) можно закрепить много деталей, расположенных на плите; б) нет зажатия крупных деталей во многих точках;

в) большая точность обработки, так как деталь, не испытывая бокового сжатия, может свободно расширяться;

г) возможность обработки детали с торцов и боков. Недостатки:

а) не обеспечиваются большие усилия; б) при аварийном снятии питания происходит срыв детали с поверхности

стола.

-58-

Плиты с постоянными магнитами не требуют источников питания и не до-

пускают срыва деталей, однако усложня- ются расположение и съём деталей.

4.БЕСКОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

4.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Вотличие от контактных коммутационных АУ размыкание цепи осу- ществляется без разрыва электрической цепи. По сравнению с контактными они имеют следующие преимущества: нет дуги при размыкании; нет подвиж- ных элементов; высокая надёжность и срок службы; высокое быстродействие.

Вто же время им присущи и недостатки:

а) нет полного разрыва цепи и гальванической развязки, что характери- зуется соотношением разомкнутого и замкнутого состояния элемента, что ха- рактеризуется отношением обратного Rобр и прямого Rпр и сопротивле-

ний:

- контактные Rобр = 1010− 1014 ;

Rпр

- бесконтактные Rобр = 104− 107 ;

Rпр

б) не допускают больших перегрузок по току, причем они кратковре- менны (миллисекунды), что характеризуется отношением максимально до-

в) весьма чувствительны к сверхтокам и перенапряжениям; г) стоимость в последнее время стала ниже контактных.

В зависимости от типа используемых первичных элементов различают две группы АУ на магнитных элементах; на полупроводниковых приборах: транзисторные и тиристорные.

4.2. МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ