книги из ГПНТБ / Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие

Подставив в (2.82), получим

Для этого определим производную энергии магнитного поля

зазоров с возрастанием и убыванием л: соответственно

тока управления якорь будет удерживаться в среднем по­ ложении. Однако это равновесие неустойчиво, так как при малейшем отклонении якоря от нейтрали сила / 3 будет направлена в сторону отклонения, способствуя его увели­ чению. Допустим, что якорь отклоняется влево от нуле­ вого положения (при этом dx~> 0, см. рис. 2.14). В этом случае сопротивление Яв, уменьшается, а сопротивление Ява

рону отклонения якоря. При перемещении якоря вправо от нейтрали (dx< 0) сопротивление Яв, возрастает, а сопро­

тивление Ява уменьшается и разность (Яв2 — Яв, ) будет

60

отрицательной. Сила / 3 будет также отрицательной, на­ правленной в сторону отрицательных значений х (вправо).

Таким образом, в рассматриваемом случае усилие / 3, обусловленное энергией только поляризующего источника, в случае отклонения якоря от нейтрали стремится при­ жать его к ближайшему полюсу. Оно совпадает с направ­ лением усилия / 2 —электромагнитной силой обычного нейтрального электромагнита.

Зависимость силы / 3 от знака производной и соотно­ шения сопротивления /?В) и /?в создает предпосылки для

превращения ее в аналог возвратной пружины (так назы­ ваемая магнитная пружина). Для этого необходима спе­ циальная конфигурация воздушных зазоров, обеспечиваю-

щая отрицательный знак производной dRi, . Очевидно, в

этом случае усилие / 3 будет стремится возвратить якорь в нейтральное положение при любом его отклонении вправо или влево.

Из проведенного анализа можно сделать следующий общий вывод. Электромагнитные силы, развиваемые в по­

значении тока управления и положения якоря в общем случае отличаются на бесконечно малую величину. Это различие вызывается той составляющей общей электро­ магнитной силы, которая обусловлена только управляющим потоком. Если же учесть малую долю этого усилия в об­ щей величине электромагнитной силы, то можно считать их равными. Отсюда далее следует, что усилие / э можно

считать независимым от того, какой закон изменения по­ тока или тока управления имеет место в магнитной цепи поляризованного реле. В любом случае величину электро­ магнитной силы можно определять из выражений (2.27) или

(2.39).

При неучете малой величины составляющей электро­ магнитной силы, возникающей за счет лишь одного потока

61

Составляющую

можно определить из следующих соображений применитель­ но к реле, конструктивная схема и схема замещения кото­ рого даны на рис. 1.11, 1.12 и 1.13.

Потокосцепление поляризующего потока с обмоткой уп­ равления может быть вычислено по формуле (2.73)

В данном выражении под ФП| и Фхи необходимо по­

нимать абсолютные значения составляющих поляризующе­ го потока. Учитывая выражения (2.83), будем иметь

Следует помнить, что при сделанных допущениях по­

Выражения (2.97) и (2.90) после подстановки их в (2.89) позволяют выразить электромагнитную силу поляризован­ ного реле в функции тока управления гу и перемещения л

62

2.5. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ И НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ

Статической электромеханической характеристикой реле называется зависимость электромагнитной силы от переме­ щения якоря при постоянном значении тока управления —

— / э (х, i.y = const).

Кроме статической электромеханической характеристи­ ки, для анализа работы поляризованных реле используется так называемая нагрузочная характеристика, под которой понимают зависимость электромагнитной силы от тока управления при определенном положении якоря —

Как ту, так и другую характеристику можно построить, используя выражение (2.106). Из него следует, что электро­ механическая и нагрузочная статические характеристики носят линейный характер.

В действительности экспериментальные характеристики несколько отличны от линейных. На рис. 2.16 показан примерный вид реальной зависимости / э (х, гу =0).

Отступление от линейного закона наступает при боль­ ших абсолютных значениях перемещения, когда между якорем и одним из полюсов создается весьма малый воз­ душный зазор, а между яко­ рем и другим полюсом - боль­ шой. При этом уменьшается магнитное сопротивление цепи якоря, и на характер зависимости / э (х, гу == 0) ока­

зывает влияние усилие / 2 (см. 2.3), создаваемое только

потоком управления. Однако ход якоря обычно ограничивается прямолинейным участком, что позволяет пользоваться при расчетах соотноше-

нием (2.106).

На рис. 2.17 представлено семеиство электромехани­ ческих характеристик поляризованного электромагнитного реле для различных значений тока управления.

Если отложить по оси ох величины смещения якоря от среднего положения при замкнутых контактах —влево х к

и вправо хК}(см. рис. 2.14) —и провести прямые, парал­

лельные оси ординат, то точки пересечения этих прямых с электромеханическими характеристиками дадут величины электромагнитной силы при двух крайних положениях покоя реле. Например, если контакты 3,1 замкнуты

64

при iy = 0, на якорь будет действовать усилие, опреде­

ляемое величиной ординаты а. Ее величина определится выражением (2.106) при /у = 0 . В этом случае

В другом крайнем положении, когда замкнуты кон­ такты 3,2 (при iy =0),

Предположим, что в исходном положении при гу = 0 замкнуты контакты 3,1. На якорь при этом действует уси-

65

На рис. 2.19 приведены нагрузочные характеристики по­ ляризованного электромагнитного реле с полным преобла­ данием. В данном случае при гу=0 замкнуты контакты

3,2, т. е. x Kkj—x (см. рис. 1.17). Тяговое усилие, развивае­ мое при этом / э , может быть определено из выражения (2.111) а ток трогания - по формуле (2.115).

Частичное и полное преобладание может быть получено не только путем специальной установки неподвижных контактов. Этих же результатов можно достичь также пу­ тем создания двухобмоточного поляризованного реле с сим­ метричной установкой контактов. В этом случае по одной из обмоток протекает ток /н , создающий начальное намаг­

ничивание, а по другой—ток управления. Таким образом, общая намагничивающая сила управления определяется суммой F„ ~\~Fy- Выбором величины тока обмотки подмаг-

ничивания можно установить различный режим работы реле.

На рис. 2.20 представлен график, характеризующий за­ висимость положения реле от величины тока управления. При построении этого графика не учитывается изменение тока в обмотке управления при движении якоря. Считается,

57