19. Переходные процессы при выключении реле.
Обесточить реле можно размыканием цепи ключом S1 (см. рис. 5.1, а) или шунтированием обмотки ключом S2. Рассмотрим второй способ. Уравнение переходного процесса
а его решение
График функции (5.5) есть убывающая экспонента (линия deg на рис 5.1, б). По этой кривой ток убывает, если при отпускании якоря не изменяются воздушный зазор и индуктивность реле. Фактически ток изменяется по кривой defg. Участок de соответствует уменьшению тока по экспоненте с постоянной времени до начала трогания якоря (точка e). Участок ef соответствует движению якоря. При этом воздушный зазор увеличивается, индуктивность реле уменьшается и магнитный поток резко убывает. Поэтому в обмотке реле возникает противоЭДС, задерживающая убывание тока. Участок fg отражает убывание тока до нуля по экспоненте с постоянной времени τ (после остановки якоря – точка f).
Итак, tотп = tтр + tдв примерно равно tтр. Подставим в выражение (5.5) значения i = Iтр, t = tтр.
Тогда
Из выражения (5.6) следует, что время отпускания возрастает при увеличении τ' , т.е. при увеличении индуктивности реле; время отпускания возрастает при увеличении рабочего тока (напряжения).
Временные и электрические параметры некоторых нейтральных реле железнодорожной автоматики приведены в табл. 5.1.
18. Переходные процессы при включении реле.
Характер переходных процессов при срабатывании и обесточивании реле определяется тем, что реле является индуктивной нагрузкой. Эти процессы усложняются из-за изменения воздушного зазора между якорем и сердечником при движении якоря и вследствие изменения индуктивности реле.
Статическую индуктивность определяют из соотношения:
LI = ωФ
Пренебрегая потоками утечки и потерями МДС в стали, будем считать, что Ф = Фв, Iω = Iωв, ω = ωв, где ωв - часть витков обмотки, которые создают рабочий поток.
Тогда
L = ωФв/I = ωI ωвGв/I = ω2Gв (5.1)
Выражение (5.1) можно использовать для приближенного расчета индуктивности. Из чего следует, что индуктивность реле при притянутом якоре больше, чем при отпущенном, так как Gвприт > Gвотп. Поэтому и постоянная времени реле при притянутом якоре больше, чем при отпущенном.
Для срабатывания реле при нажатии кнопки S1 (рис. 5.1, а) справедливо уравнение,
где L – индуктивность реле при отпущенном якоре. Из уравнения (5.2)
где Ip – установившийся (рабочий) ток;
τ - постоянная времени реле при отпущенном якоре.
График функции (5.3) представляет собой возрастающую экспоненту (штриховая кривая ac на рис 5.1, б). По этой привой ток в реле возрастает, если в случае притяжения якоря не изменяются воздушный зазор и индуктивность реле. Фактически ток изменяется по кривой oabc. Участок кривой oa соответствует нарастанию тока по экспоненте с постоянной времени τ до начала трогания якоря (точка a). Участок ab соответствует движению якоря. При этом воздушный зазор уменьшается, индуктивность реле возрастает, магнитный поток резко увеличивается. В обмотке реле появляется противоЭДС, задерживающая нарастание тока. Но якорь не останавливается, так как для его дальнейшего движения (при уменьшенном зазоре) достаточен малый ток. Участок bc отражает изменение тока после остановки якоря (точка b) до установившегося значения Ip по экспоненте с постоянной времени τ'=L'/R , где L',τ' - соответственно индуктивность и постоянная времени реле при притянутом якоре.
Время притяжения якоря реле tпр складывается из времени трогания tтр и времени движения tдв якоря реле: tпр = tтр + tдв.
Обычно tтр >> tдв, и можно считать, что tпр примерно равно tтр . В выражении (5.3) примем i = Iтр, t = tтр. Тогда
После логарифмирования и преобразования этого выражения получим формулу для определения времени трогания якоря:
Из выражения (5.4) следует, что время притяжения якоря возрастает при увеличении τ, т.е. при росте индуктивности реле; время притяжения уменьшается с увеличением рабочего тока (напряжения).
Рис. 5.1. Схема включения и выключения реле и графики переходных процессов