Как добиться надежной работы электроустановок - Пружины

Пружины играют исключительно важную роль в электротехнических изделиях, в упражнении 35 даны примеры применения разнообразных пружин.
Упражнение 35. На рис. 16 даны примеры применения плоских, цилиндрических и спиральных пружин, а также пружинных шайб.
Ответить на вопросы: 1. Как работает реле на рис. 16,<7? Какими свойствами должны обладать его контактные пружины 8, 9 и 101 Для чего служат упоры 6 и 71 Какова роль зазоров 5 и 6j ? Что обозначено поз. 5? Для чего служит пластина отлипания 4, из какого материала она выполнена и как влияет ее толщина на работу реле? 2. Как работает реле на рис. 16,6? Какими свойствами должен обладать контактный мостик 141 Какие части контактного мостика на рис. 16,6 не показаны? 3. Как работает привод выключателя (рис. 16,в)? К чему присоединяется верхний конец рычага 151 Что происходит при включении электромагнита 191 Как производится отключение выключателя? Почему размеры включающего электромагнита 19 значительно больше размеров отключающего электромагнита 211 Под действием какой силы сердечник 20 отключающего электромагнита возвращается в исходное положение? Что произойдет, если электромагниты привода после завершения включения (отключения) останутся под током? Какая деталь защелки 18 не показана? 4. Какие свойства алюминия требуют особого устройства контактных соединений (рис. 16,г)? Объяснить назначение шайбы 23, пружинящей шайбы 24, скобы 25. В каком направлении должно быть свито кольцо на проводе 261 Если под один винт присоединяют два провода (на рисунке не показано), то между ними необходимо поместить шайбу. Зачем? Из какого материала должна быть сделана эта шайба? 5. На рис. 16,д схематически показано устройство измерительного прибора со спиральной пружиной 30. Объяснить, благодаря чему прибор показывает значение измеряемой величины? Что произойдет, если оно увеличится? уменьшится? Что покажет прибор, если пружину снять?
Ответы. 1. При включении катушки 2 якорь 3 притягивается к сердечнику 1 и переключает контакты. При отключении катушки якорь давлением пружины 9 возвращается в исходное положение. Контактные пружины должны быть упругими: пружины 8 и 9 давят вниз, пружина 10 - вверх. Упор б не дает левому концу пружины 8 слишком опуститься, в противном случае контакт не может разомкнуться.

Рис. 16. В электрических аппаратах используются разнообразные пружины - к упражнению 35. Траектории движения подвижных частей электрических аппаратов определяются их конструкцией - к упражнению 36
Упор 7 не дает пружине 10 слишком подняться. Зазор 6 определяет ход якоря и подъем пружины 9. Зазор 6i ограничивает ход пружины 10. Позиция 5 - изоляция между якорем и пружиной 9, а также между пружинами 8, 9 и 10. Пластина отлипания 4 сделана из немагнитного материала, например из бронзы. Она определяет конечный зазор при притянутом якоре. Без этой пластины якорь при небольшой контактной нагрузке может залипнуть. Толщина пластины сильно влияет на время возврата: чем пластина толще, тем якорь отпадает быстрее.
При опущенном сердечнике (рисунок слева) замкнут контакт 13. При втягивании сердечника сначала размыкается контакт 13, а затем замыкается контакт 12 (рисунок справа). При отключении катушки 11 сердечник под действием силы тяжести возвращается в исходное положение. Не показаны серебряные пластинки, приклепанные к контактному мостику слева и справа.
Верхний конец рычага 15 присоединен к узлу подвижных контактов выключателя. При включении электромагнита 19 якорь 16 поворачивается вокруг оси О: выключатель включается. Отключающая пружина 17 растягивается, защелка 18 срабатывает. После этого электромагнит 19 автоматически отключается.
Чтобы отключить выключатель, надо освободить защелку 18, после чего отключающая пружина 17, сокращаясь, повернет якорь 16 вокруг оси О: привод займет положение, указанное на рис. 16,в.
Для освобождения защелки надо включить электромагнит 21, который втянет сердечник 20. После этого электромагнит автоматически отключается. Электромагнит 19 должен развивать большие усилия, чтобы переместить узел подвижных контактов и растянуть сильную отключающую пружину. Электромагнит 21 должен только втянуть относительно легкий сердечник 20. Сердечник 20 в исходное положение возвращается силой тяжести. Электромагниты рассчитаны на кратковременный режим включения. Если их не отключить, то они сгорят. Не показана пружина, возвращающая защелку в рабочее положение.
Алюминий "течет". Поэтому без надлежащих мер, состоящих в поддержании постоянного давления и ограничении выдавливания провода, контакт нарушится. Пружинящая шайба 24 поддерживает постоянство давления. Шайба 23 нужна для передачи давления от головки винта 22 на шайбу 24. Скоба 25 предотвращает выдавливание кольца,2б. Кольцо должно быть свито в направлении завинчивания винта 22, иначе при завинчивании кольцо разогнется. Если между кольцами двух проводов, соединяемых под один винт, не поместить шайбу, то кольцо на одном из проводов может разойтись и тогда кольцо другого провода в него провалится. Иными словами, образуется разрыв цепи, что может привести не только к отказам, но и к образованию ложных цепей.
К сожалению, "экономия на шайбах" - явление довольно распространенное. Шайба должна быть из цветного металла, например из латуни. Если же шайба стальная, то необходимо атикорроэийное покрытие для предохранения ее от ржавления.
Это требование объясняется тем, что шайба является частью контактного соединения.
Стрелка 28 устанавливается на отметке шкалы 27, соответствующей значению измеряемой величины, благодаря взаимодействию электромагнита 29 и спиральной пружины 30. Дело в том, что чем глубже втягивается в электромагнит лепесток из ферромагнитного материала, тем сильнее закручивается пружина, следовательно, сопротивление увеличивается.
При равенстве электромагнитного усилия и сопротивления пружины устанавливается равновесие, которому соответствует положение стрелки. Если значение измеряемой величины увеличится, то стрелка переместится вправо до нового уравновешивания электромагнитной силы и сопротивления еще сильнее закрутившейся пружины. Если значение измеряемой величины уменьшается, то пружина перемешает стрелку влево до нового положения равновесия. Если пружину снять, то стрелка прибора при любом значении измеряемой величины дойдет до правого упора.
Как видно из примеров, рассмотренных в упражнении 35, пружины используются для контактного нажатия, а также возврата подвижной системы реле, приводов выключателей и т.п. в первоначальное положение. Пружины широко применяются для задания уставки срабатывания защитных реле тока и напряжения. Пружины также работают как буфера, сглаживающие вредные действие ударных нагрузок.
По внешнему виду пружина — изделие очень простое. Однако в действительности - это сложная, тяжело нагруженная и ответственная деталь. Она должна быть прочна, неразрушаема и стабильна, т.е. должна сохранять постоянство нагрузки при отсутствии остаточных деформаций в течение нескольких сотен тысяч включений аппарата.
Технология изготовления пружин сложна, требуется специальная термообработка. Материалы, из которых изготовляют пружины, должны быть и упруги, и пластичны. Упругость необходима для возвращения к первоначальным размерам после снятия нагрузки. Пластичность требуется для хорошей навиваемости цилиндрических пружин на оправку без разрушения проволоки. Если характеристика цилиндрической пружины отличается от заданной, то это может быть из-за несоответствия диаметра проволоки и числа витков тем, что требуются. Особое значение для любых пружин - цилиндрических, спиральных, плоских - имеет материал.
Краткие сведения о пружинах, приведенные выше, имеют исключительной целью показать, что самодельные пружины, а также замена пружин случайными категорически недопустимы.