文档介绍：第十五章传动装置
本章主要介绍了电力机车电器上常用的传动装置(电磁式、电空式)的作用、种类、组成、工作原理和特点、特性。
电器传动装置是有触点开关电器用来驱使电器运动部分(触头、接点)按规定进行动作的执行机构。在电力机车电器上采用的主要是电磁传动装置和电空传动装置,其次还采用了手动、机械式传动装置,个别的还采用了电动机传动(如调压开关)。
电磁传动装置就是通过电磁铁把电磁能转变成机械能来驱动电器动作的机构。电空传动装置是以电磁阀控制的压缩空气作为动力,驱使电器运动部分动作的机构,前者主要用于小型电器,后者主要用于较大容量的电器中。
第一节电磁传动装置
一、电磁传动装置的基本组成和工作原理
电磁传动装置是一种通过电磁铁把电磁能变成机械能来驱使电器触头动作的机构。电磁传动装置实际上就是一个电磁铁,它的形式很多,比如:螺管式、直动式工形、U形等。但它们的基本组成和工作原理却是相同的。它主要由吸引线圈和磁系统组成。以直流接触器所用的拍合式电磁铁为例,说明其组成和工作原理。如图15—1所示:
图15—1 拍合式电磁铁的结构
1—线圈;2—铁心;3—衔铁;—止档;5—反力弹簧;
6—工作气隙;7—常闭触头;8—常开触头。
它主要由线圈、静铁心、动铁心(衔铁)、极靴、反力弹簧、调节螺钉(止挡)、工作气隙等组成。
其工作原理是:当线圈接通电流后,线圈中产生磁势IW,在磁系统和工作气隙所构成的回路中,产生碰通,其流向用右手螺线管法则确定。在工作气隙两端的衔铁和极靴上产生异性磁极(N、S),衔铁受到电磁吸力,当这个吸力产生的转矩大于反力弹簧产生的转矩后,则衔铁将吸合,并带动触头动作(常开触头闭合,常闹触头打开)。当线圈电流减小时,磁势减小,吸力也减小,如果吸力小于弹簧反力(归算后),衔铁在反力弹簧的作用下将打开,带动触头将处于另一工作位置(常开触头打开,常闭触头闭合)。由此可见,只要控制电磁铁吸引线圈电流(或电压)就能通过触头来控制其他电器。
我们规定:当线圈失电时,触头若是打开的,称为常开触头(也称动合触头);触头若是闭合的,则称为常闹触头(也称动断触头)。
二、电磁铁(电磁传动装置)的分类
为了认识和选用电磁铁,通常电磁铁按以下方法分类:
,分为直流电磁铁和交流电磁铁。
直流电磁铁线圈通的是直流电,可以认为匝数、电流均不变,故其为恒磁势()系统,磁通不交变,在铁心中没有涡流和磁滞损耗,铁心可用整块钢或工程纯铁制造。为加工方便,套线圈部分的铁心常做成圆柱形。交流电磁铁的吸引线圈通的是交流电,可以认为匝数为和磁通有效值不变,故其为恒磁链()系统。但总磁通z交变,在铁心中有涡流和磁滞损耗,铁心是用电工钢片叠制而成,为加工方便,铁心做成方形的。
,分为并联电磁铁和串联电磁铁。
并联电磁铁的线圈与电源并联,输人电量是电压,其线圈称并联线圈或电压线圈,其阻抗要求大,电流小,故其匝数多且导线细,这种电磁铁应用较为广泛。
串联电磁铁的线圈与负载串联,反应的是电流量,其线圈称为串联线圈或电流线圈。其阻抗要求小,故其匝数少且导线粗,应用较少。
,分为直动式和转动式电磁铁。
,分为开路磁系统和闭路磁系统。
第二节电磁铁的吸力与特性
一、电磁铁的吸力计算基本公式
这里只给出电磁铁吸力计算的基本公式,以便做简单的定性分析。
(一)直流电磁铁的吸力计算基本公式
根据物理学推导,我们可以得到计算电磁铁衔铁吸力F的基本计算公式:
(15—1)
式中——磁极端面磁通();
——磁极的面积()。
这个公式是在假定磁极端面下的磁力线均匀分布的情况下得出的,适合工作气隙较小时的分析。
(二)交流电磁铁的吸力计算及分析
交流电磁铁的吸力计算公式可以在直流电磁铁计算公式的基础上得到。
设交流电磁铁中的交变磁通为:
代表磁通的幅值,将代人式(15—1)得:
式中——最大吸力;
——平均吸力;
——吸力中的交变分量。若磁通有效值用表示,
则:
交流电磁铁磁通与吸力波形如图15—2所示:
图15—2 交流电磁铁的磁通与吸力波形
通过以上可知交流电磁铁的吸力有以下两个特点:
。
,但总是大于或等于零。
在电磁铁工作过程中,决定其能否将衔铁吸合的是平均吸力的大小,即通常所说的交流电磁铁吸力。由于单相交变磁通所产生的吸力在每一周期内有两次经过零点,所以在工频电路上,每秒钟内有100次经过零点。当吸力为零时,衔铁因失去吸力而开始返回,还没有离开多远时,又被吸住,如此往复,形成振动,产生噪音,损坏零件。一般用分磁