Магнитпен басқарылатын түйіспелер (геркондар)

9.5.Электромагнитті муфталар

Муфта –бұлмеханикалық моментті бастапқы валдан одан кейінгі валға беруге арналған екі айналмалы валды бір бірімен біріктіруге арналған құрылғы. Муфта электромагнитті деп аталады, егер де механикалық моментті тарату үшін электромагниттік құбылыстар қолданылатын болса. Электромагниттік муфталар сигналды тарату кезіндегі екі валдың бір біріне қатысыт тістесуін жүзеге асыратын релелі іс әрекетті  болуы мүмкін.

Электромагниттік муфталарды автоматика жүйесінде айналуды тарататын және бір валдан екіншісіне дейінгі моментті электрлік басқаруға арналған. Айналу моментін тарату сипатына байланысты электромагниттік муфталарды фрикционды, мұнда момент механикалық үйкеліс есебінен беріледі және ұнтақтық, мұнда момент электромагнитті ұнтақтың түйіршіктерін магниттік тарту күшінің есебінен беріледі деп бөлуге болады.

9.8 – суретте фрикционды муфтаның құрылымдық сұлбасы көрсетілге. Қуаты аз фрикционды муфталарды (9.8,a- сурет) айналуды және алдынғы валдан калесі валға дейінгі моментті тарату жүзеге асырылады. Жартылай муфта алдынғы валға қозғалмастай етіп бекітілген, ал орын ауыстырушы келесі валға орналастырылған. Қозғалмайтын жартылай муфта өзекшенің қызметін атқарады, ал екінші жылжымалысы якорь қызметін атқарады. Одан басқа жартылай муфталар қозғалмайтын жартылай корпусқа орналастырылады,оның ішінде электромагниттік муфталардың орамы болады.

Жоғарыда көрсетілген аз қуатты муфталарда (9.8,a- сурет) үйкеліс күші жарты муфталардың түйісетін ұшында пайда болады.олардың бірі екінші вал бойымен қозғала алады, ал екіншісі алдынғы валда қозғалмастай етіп бекітіледі.

Егер муфта орамына U_r тұрақты кернеуін беретін болсақ, онда орамдар арқылы Ф магнит ағынын құрайтын ток аға бастайды.Бұл ағын өзекшенің қызметін атқаратын, қозғалып жүрген жартылай муфтаны қозғалмайтын якорь қызметін атқаратын жартылай муфтаға қарай тарта бастайды.Сондықтан жартылай муфталар корпус пен орам ішінде айналып тұрады.

Мұндай муфтамен берілетін айналу моменті:

                                      (9.22)

Мұндағы, муфтаның тартылу  күші:

                          .                            (9.23)

9.23) теңдеуді (9.22) теңдеуіне қоя отырып және D_ср=R_BH+R_H екенін есепке ала отырып, мынаны аламыз

.                   (9.24)

Мүмкін болатын күшейтілу үйкелетін беттердің материалына байланысты болады: болат үшін ол  p=40-60 н/см²-қа тең, феррада үшін  p=20-25 н/см²-қа тең, жұқа болат дискілер үшін  p=28-42 н/см² –қа тең.

Үйкеліс коэффициенті материалмен және жағылатын маймен анықталады: болат үшін k_T=0,08, феррадо үшін k_T=0,3, шойын үшін k_T=0,1-0,15.

Қуатты функционалды муфталарға арналған болат дискілі 1 құрылым 9.8,б)- суретте көрсетілген. Дискілердің бірі  бір жақ ұшымен алдынғы валдың пазаларына бекітіледі, ал басқалары сонғы жартылай муфта корпусының пазаларына бекітіледі.

Егер муфта орамына 5 U_п тұрақты кернеуін беретін болсақ, онда орамдар арқылы Ф магнит ағынын тудыратын ток ағады. Бұл ағын қозғалыстағы якорды өзекшеге қарай қысады.Бұл кезде болат дискілердің бетінде пайда болатын үйкеліс күштері айналу моментін береді.Осылайша алдынғы валдан алдынғы валға айналымды тарату жүзеге асырылады. Берілген жағдайда муфта орамы айналады және токты келтіру үшін түйіспелі сақиналар қажет болады. Осы түрдегі муфтаның айналу моменті:

,

мұндағы  - дискілердің орташа диаметрі; n- дискілер саны.

Ұнтақтық муфталардың қарапайым құрылымы 9.9 a-суретте көрсетілген.ол екі магнит өткізгіштен – 1 және 2 жартылай муфталардан тұрады.2- ші жартылай муфтада орам 3 орналасқан. Жартылай муфталардың 1 және 2 жұмсақ беттері арасындағы бос ауа қуысы ферромагнитті заттармен толтырылған. Ереже бойынша, бұл темір ұнтағы мен жағушы заттардан тұрады.

 

 

9.8- Сурет. Фрикционды муфталардың құрылымдық сұлбасы

 

Егер муфта орамына U_п тұрақты кернеуін беретін болсақ, онда орамдар арқылы Ф магнит ағынын құрайтын ток ағып өтеді.Бұл ағын темір бөлшектерін магниттейді және тангенциалды күшті құрайтын элементарлы магнит тізбектерін құрайды. Токты ажыратқан кезде магнит өрісі жоғалып кетеді, элементарлы магнит тізбектері бұзылады.Ұнтақты муфтаның бұл типінде орам айналады және токты келтіру үшін міндетті түрде түйіспелі сақиналарды қарастыырған жөн.

Ұнтақты муфтаның құрылымы (9.9,б-сурет) цилиндирден және стаканнан тұрады. Мұндай ұнтақты муфтаның жұмыс жасау принципінің алдынғыдан еш айырмашылығы жоқ, оның ерекшелігі тек жартылай муфтаның активті бөлігінің ауданы біршама үлкенірек болып табылатындығында.

Муфта тарата алатын шектік айналу моменті

,

Мұндағы - муфта бос ауа қуысының орташа диаметрі;s- цилиндрлік муфтаныкіне тең;p- жұмыстық тангенциалды күш.

Жүргізілген зерттеулер тангенциалды күштің шамасы бос ауа қуысындағы индукцияға, ұнтақ құрамына, айналу жылдамдығына,және бос ауа қуысшамасына тәуелді болатын күрделі функция екендігін көрсетті.Бос ауа қуысының 0,25 – тен 1,5 мм – ге дейінгі,индукцияның 0,5 – тен 1,0 Тл – ға дейігні және айналу жылдамдығы 16м/с-қа дейін жететін өзгеріс шектерінде P шамасын келесі бойынша анықталған нақты дәлдікпен есептеп табуға болады,н/м²:

,

мұндағы  бос ауа қуысындағы индукция, Тл; - бос ауа қуысы, см; - суспензияның (темір ұнтағы мен жағушы заттардың қосындысы)қатыстық магнит өтімділігі; k- өлшемдік коэффициенті,см, ол кезегінде индукцияға , бос ауа қуысына және муфтаның айналу жылдамдығына тәуелді болады.

 

9.9 Сурет.  Ұнтақтық муфтаның құрылымдық сұлбасы

 

Фрикционды муфталармен салыстырғанда электромагнитті ұнтақты муфталар жылдам әрекет етеді, МҚК – тің шамасы және іске қосылу қуатының шамасы аз болады және фрикционды муфталардың үйкеліс беттері тез тозып қалғанда қызмет ету мерзімі жоғары болады. Ұнтақты муфтаның қызмет ету мерзімі 400-500 сағатты құрайды,одан кейінгі мометтің жылдам түсуі байқалады, ол интенсивті қышқылданумен және ұнтақ түйіршіктерінің бұзылуымен сипатталады.

 

Соңғы уақытта автоматика жүйелерінде магнитпен басқарылатын түйіспелер және геркондар (гермитизацияланған түйіспелер) кеңінен қолданылуда. Олар түйіспелер гермитизациялау арқылы реле жұмысының сенімділігін толықтай жоғарылатады. Гернондар сенімді түйіспелерге ие, олар қоршаған ортаның әсерлеріне ұшырамайды (шаң, ылғалдылық, газдар)

9.10,a- суретте шыны колбадан және шыны колбаға жапсырылған екі пластинадан тұратын геркон көрсетілген. Пластинкалар пермалайдан жасалады және бір уақытта түйіспелі болып табылады. Колба ішіндегі кеңістік азотпен немесе инертті газбен толтырылады. Пластинканың сыртқы ұштарына сымдар жапсырылуы мүмкін.

Қалыпты жағдайда пластиналар колбаға түйіспелер тұйықталатындай етіп жапсырылады. Егер герконды магнит өрісіне орналастырсақ, онда түйіспелер арасындағы бос ауа қуысында электормагниттік тартылыс пайда болады және бұл түйіспелер электромагниттік күш пластиналарының механикалық күшінен үлкен болған жағдайда тұйықталады.

Геркондағы магнит өрісі магнит тұрақтыларымен немесе орамдағы токтар арқылы пайда болуы мүмкін. Қарапайым жағдайда бұл ішінде гернон орналасатын соленоид болуы мүмкін.

Геркондардың тағы бір ерекшелігі олардың жылдам әрекет етуі болып табылады, яғни іске қосылуға аз уақыт кетеді. Герконның іске қосылуы және жіберу уақыты милисекундтарды құрайды (электромагниттік релелерде ондаған милисекундтарды), өйткені оларда якорь болмайды.

Магнитпен басқарылатын түйіспелерді жақсарту үшін пермаллойдан жасалған пластиналарды алтынмен, күміспен, родиймен немесе ртутьпен жабады. Магнитпен басқарылатын түйіспелерді қарапайым релелерге ұқсас нейтралды және поляризацияланған, сондай-ақ тұйықталған, ашық және ауыстырылып қосылатындай етіп жасауға болады.

Құрылымдық орындалуына байланысты МТ келесі артықшылықтарға ие:

1. Кез келген ортадағы комутацияның сенімділігі;

2. Қызмет етуінің ұзақ мерзімі (10⁸ - 10 - дейін).

3. Жылдам әрекет етуі;

4. Дірілге және радиацияға қарсы тұра алуы;

5. Дайындау кезіндегі бағасының төмендігі.

МТ кемшіліктеріне мыналарды жатқызамыз: түйіспелі топтардың аз саны (бір колбада түйіспенің бір жұбының болуы); басқа қарапайым электромагниттік релелеріне қарағанда МҚК ның жоғары болуы, өйткені магнит ағыны бірнеше ауа аралықтарынан өтуі тиіс; айнымалы ток көзіне байланысты жұмыс жасаудың мүмкін болмауы; шыны колбаға байланысты герконның өте нәзік болатындығы;

 

 

9.10-сурет. Магнитпен басқарылатын түйіспелердің құрылымдық пішіндері

 

Поляризацияланған геркондарды жасауды колбалар ішіне жұқа пластиналы тұрақты магнитті орналастыру арқылы жүзеге асырады; олар МТ да орталық пластиналардың іске қосылу және жіберу тогымен жүзеге асырылады;

Реленің МТ- н жұмыс жасау процесінің басқа қарапайым электромагниттік реле процесінен айырмашылығы болады. Қарапайым реледе якорь қозғалысы (I_ср) тогына жеткенде ғана басталады, бұл кезде электромагниттік күшейту бос ауа кеңістігіндегі нүктеде серіппенің механикалық қарсы әркет етуінен асып кетеді.

Герконда пластиналардың қозғалысы орамда ток пайда болысымен бірден басталады. НС биіктігі бойынша бос ауа қуысы (9.11- сурет)  жағдайларынан өтеді. Оларда түйіспелі пластиналардың механикалық сипаттамасы I₁ және I₂ токтарына сәйкес келетін тартқыш сипаттамалармен қиылысады. МДС тогы ең жоғары (жоғарғы шегі) мәнге жеткенде, бұл кезде тарту сипаттамасы механикалыққа жанасады, ал бос ауа кеңістігі  тең болғанда, пластиналардың бір біріне қарай жақындауы тоқтатылады.

 

 

9.11 Сурет. Герконның тарту  және механикалық сипаттамасы.

 

Төңкерме мәннен төмен бос ауа қуысы үшін, тартқыш сипаттама механикалықтан жоғары орналасады, бұл дегеніміз пластиналар орамдағы токтың өзгеруінсіз де P_э – P_м күштерінің айырмасының әсерінен бір біріне энергиялы түрде жақындайды дегенді білдіреді.

 

9.7. Бақылау сұрақтары

1. Электромагнитті релелер қалай жіктеледі?

2. Қандай сипаттама реленің тарту сипаттамасы деп аталады?

3. Қандай сипаттама реленің механикалық сипаттамасы деп аталады?

4. Айнымалы ток электрмагнитті релелерінің қандай ерекшеліктері бар?

5. Якорь дірілін қандай әдістермен жояды?

6. Магнитті басқарылатын реле деген не?

7.  Поляризацияланған реле деген не?

8. Іске қосылу және жіберу тогы деген не ?

9.  сипаттамасы қалай аталады?

10. Электромагнитті муфтаның құрылысы?

11. Гркондардың қандай ерекшеліктері бар?