Центробежный выключатель: принцип работы и применение.

Введение

Электрический переключатель, использующий центробежную силу вращающегося вала.

Центробежный переключатель – это электрический переключатель, работающий за счет центробежной силы, возникающей при вращении вала, как правило, электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Переключатель предназначен для включения или выключения в зависимости от скорости вращения вала.

История

Патент № 1 630 394 на центробежный выключатель был выдан Роялю Ли 31 мая 1927 года. Он послужил основой для создания компании Lee Engineering Company.

Электродвигатели

Возможно, наиболее распространенным применением центробежных переключателей является однофазный, расщеплённо-фазный индукционный двигатель. Здесь переключатель используется для отключения пусковой обмотки двигателя, когда двигатель приближается к своей нормальной рабочей скорости. В этом случае центробежный выключатель состоит из грузов, установленных на валу двигателя и удерживаемых вблизи вала силой пружины. В состоянии покоя рычаги, прикреплённые к грузам, прижимают пластину с низким коэффициентом трения и непроводящую по свойствам к набору электрических контактов, установленных на корпусе двигателя, замыкая контакты и соединяя пусковую обмотку с источником питания. Когда двигатель приближается к своей нормальной рабочей скорости, центробежная сила преодолевает силу пружины, и грузы отходят от оси, поднимая пластину от электрических контактов. Это позволяет контактам разомкнуться и отключает пусковую обмотку от источника питания; затем двигатель продолжает работать исключительно с использованием рабочей обмотки. Двигатели, использующие такой центробежный выключатель, издают характерный щелчок при запуске и остановке, когда центробежный выключатель открывается и закрывается. Вариация центробежного переключателя использует переключающий контакт для обеспечения того, чтобы вспомогательные обмотки оставались в цепи через рабочий конденсатор. Эти двигатели называются двигателями с двойным пуском или конденсаторного пуска с конденсаторным рабочим режимом. Центробежные переключатели можно найти во многих сушилках для белья, подающих питание на двигатель параллельно с пусковым выключателем. Пока двигатель продолжает вращаться, центробежный выключатель подаёт питание, но если что-то заклинит в сушилке и замедлит её слишком сильно, выключатель отключит питание. Центробежные переключатели также использовались в ранних электрических вентиляторах, особенно в тех, которые были изготовлены в 1900-х и начале 1910-х годов. В авиации центробежный переключатель используется для управления цепями запуска и зажигания, цепью индикации регулируемой скорости и цепью защиты от перегрузки вспомогательной силовой установки. Этот переключатель установлен внутри вращающегося корпуса и может быть настроен на включение или выключение цепи при увеличении или уменьшении оборотов устройства. Центробежные переключатели разработаны для минимизации трения между вращающимся датчиком скорости и неподвижным корпусом выключателя. В большинстве случаев это достигается за счёт контакта на низкой скорости, который отводится на рабочей скорости, поэтому трение возникает только в течение коротких периодов запуска и замедления. Однако переключатели контроля перегрузки по скорости работают в обратном направлении, замыкая контакт на высокой скорости, но избегая контакта на нормальной рабочей скорости.

Perhaps the most common use of centrifugal switches is within single phase, split phase induction motors. Here, the switch is used to disconnect the starting winding of the motor once the motor approaches its normal operating speed. In this case, the centrifugal switch consists of weights mounted to the shaft of the motor and held near the shaft by spring force. At rest, levers attached to the weights press a low friction, non conductive plate against a set of electrical contacts mounted to the motor housing, closing the contacts and connecting the starting winding to the power source. When the motor approaches its normal operating speed, centrifugal force overcomes the spring force and the weights swing out, raising the plate away from the electrical contacts. This allows the contacts to open and disconnects the starting winding from the power source; the motor then continues operating solely using its running winding. Motors using such a centrifugal switch make a distinct clicking noise when starting and stopping as the centrifugal switch opens and closes. A variation of the centrifugal switch used a changeover contact to ensure that the auxiliary windings remain in the circuit through a running capacitor. These motors are called two value or capacitor start capacitor run motors. Centrifugal switches are found in many clothes dryers, supplying power to the motor in parallel with the start switch. As long as the motor continues turning, the centrifugal switch supplies power, but if something jams in the dryer and slows it down too much, the switch will cut power. Centrifugal switches were also used in early electric fans, particularly those made in the 1900s and early 1910s. In aircraft, a centrifugal switch is used to control the starting and ignition circuits, the governed speed indication circuit and the overspeed protection circuit of the auxiliary power unit. This switch is mounted inside a rotating body. This can be set to activate or deactivate a circuit as the rpm of device increases or decreases. Centrifugal switches are designed to minimize frictional contact between the rotating speed sensor and the non rotating switch body. In most cases, this is done by having contact at low speed, which is pulled away at operating speed, so there is friction only during brief periods of start up and slow down. However, overspeed switches work the other way, making contact at high speed, but avoiding contact at normal operating speed.