книги / Электромеханические аппараты автоматики

Отсюда следует, что если при перемещении якоря прово­ димость воздушного зазора для потока рассеяния не изменя­ ется, то dAz/d5 = 0, а

Формула (2.7) является аналитическим выражением тяговой электромеханической характеристики реле, т. е. зависимости Рэ(8} при F&= const.

Одной из важных характеристик электромагнитного реле является нагрузочная характеристика РЭ(.Г) ПРИ 5= const. Семей­ ство таких характеристик показано на рис. 2.11, а аналитическое выражение для простейшего случая может быть получено из (2.8):

Закон изменения Л5 при перемещении якоря зависит от размера и формы притягивающихся поверхностей полюса и якоря. Поэтому нагрузочные характеристики могут иметь разнообразную форму.

2.2.3. Расчет МДС и индуктивности обмотки реле

При создании электромагнитных реле выполняются расчеты магнитной и электрической цепей. При расчете магнитной цепи определяются проводимости Л8 и Л,, МДС F, которую должна обеспечить обмотка реле для перемещения якоря, электромагнитная сила Рэ при F= const, индуктивность об­ мотки. При разработке новой конструкции реле выполняются предварительный и поверочный расчеты магнитной цепи [1, 14, 16]. Исходными данными для предварительного расчета обычно являются механическое усилие Рмх, действующее на якорь, ход якоря 5 и габариты реле. В результате определяются основные размеры магнитной цепи: площадь воздушного зазора Ss, сечение сердечника S, длина якоря и сердечника /.

Задача решается с помощью экспериментальных данных, полученных на основании опыта проектирования большого числа реле.

При поверочном расчете определяется МДС F обмотки с учетом потоков рассеяния Ф0 и сопротивления различных участков магнитной цепи. В качестве исходных данных ис­ пользуются: размеры магнитной цепи, полученные из пред­ варительного расчета, кривая намагничивания выбранного

71

материала магнитопровода В(Н), максимальная индукция ,Втах Для какого-либо участка магнитной цепи.

Чаще всего значение Втах выбирается для основания сердечника в предположении, что якорь притянут и 5 = 8К. Для различных исполнений реле это значение индукции на­ ходится в пределах (0,5— 1,8) Тл. Необходимо, чтобы сталь магнитопровода оставалась ненасыщенной, поскольку при на­ сыщенном магнитопроводе электромагнитное усилие Рэ с ро­ стом индукции растет незначительно, а МДС и тепловые потери увеличиваются существенно.

По результатам расчета строится тяговая характеристика Рэ(5). Эта характеристика должна быть согласована с харак­ теристикой Рмх(б), что достигается варьированием коэффици­

т. е. чтобы тяговая характеристика на графике была выше механической.

Тяговая и механическая характеристики могут иметь одну или несколько точек касания.

Индуктивность обмотки оказывает большое влияние на динамические параметры реле, и для реле клапанного типа (см. рис. 2.10, в)

72

Поэтому данное реле может быть использовано для работы в кратко­

временном режиме.

Далее вычерчивается эскиз магнитной цепи и проводится ее поверочный

На работу реле переменного тока влияют индуктивность обмотки и потери мощности на гистерезис ДРг и вихревые токи АРВ. Для уменьшения потерь мощности магнитопровод таких реле выполняется шихтованным из штампованных листов стали. При этом толщина листов тем меньше, чем больше частота напряжения питания обмотки и индукция в магнитопроводе.

В настоящее время применяют реле переменного тока непосредственного действия, обмотка которых включается непосредственно в сеть переменного тока, и нейтральные реле постоянного тока, обмотка которых подключается к сети через полупроводниковые выпрямители. Последние обладают более высокой чувствительностью, надежностью и потребляют меньшую мощность. Однако применение таких реле связано с необходимостью установки выпрямителя. В дальнейшем речь ведется о реле непосредственного действия. Конструк­ тивной особенностью таких реле (рис. 2.13) кроме шихтован­ ного магнитопровода является наличие экранирующего корот­ козамкнутого витка, устраняющего вибрацию якоря.

В реле переменного тока индуктивное сопротивление об­ мотки XL^s>R, что позволяет в ряде случаев пренебрегать

и ЭДС самоиндукции; / — частота сетевого напряжения; w—

76

число витков обмотки реле; Фт — амплитуда магнитного потока

вмагнитной цепи.

В(2.16) предполагается, что магнитный поток синусоидален, что справедливо лишь для ненасыщенных магнитных цепей.

от зазора 8 между якорем и сердечником. По этой причине

В реальных конструкциях реле значение R при больших зазорах сильнее влияет на полное сопротивление обмотки, чем при меньших зазорах 8. Поэтому фактически тяговая характеристика располагается выше при приближении к конеч­ ному зазору 8, (кривая 2).

Ш Ш

Ш //////А

fj

е)

ная стойка; 8 — толкатель

Рис. 2.14. Тяговые характеристики ре­ ле переменного тока

Рис. 2.15. Изменение электромагнитной силы Рэ вр времени

Поскольку Рэ практически не зависит от Z, характеристика реле Р3(Ь) приобретает вид кривой 3 на рис. 2.14. Якорь реле не успевает отпадать в связи с большой постоянной времени цепи обмотки T = L/R .

2.Масса якоря увеличивается, чем создается момент инер­ ции, при котором якорь не успевает отпадать. Этот способ не надежен, ухудшает характеристики реле и почти не применяется.

3.Создаются два или несколько магнитных потоков, сдви­ нутых во времени и в пространстве. При прохождении одного из потоков через нуль другие потоки не равны нулю и создают силу p3i > Рмх. Создать сдвинутые по фазе магнитные потоки можно следующим образом:

а) с помощью двух отдельных магнитопроводов с обмот­ ками при одном общем якоре. Для сдвига по фазе между потоками одна обмотка включается непосредственно в сеть, другая последовательно с конденсатором. В этом случае

увеличиваются габариты реле, и способ применяется редко; б) с помощью двух обмоток в одной магнитной системе.

При этом одна обмотка наматывается на другую и замыкается на конденсатор;

в) с помощью экранирования части сердечника короткозам­ кнутым (КЗ) витком (расщепление магнитного потока). Этот способ наиболее прост и широко распространен.

4. Применяется трехфазный электромагнит, в котором со­ здаются три магнитных потока, сдвинутых относительно друг

с широкой петлей гистерезиса (рис. 2.16). Когда поток в сердечнике 2 уменьшается до нуля, в сердечнике 1 за счет остаточного потока существует поле, удерживающее якорь в притянутом состоянии.

Ниже более подробно рассматривается применение КЗвитка. В КЗ-витке 1 (рис. 2.17, а) наводится ЭДС Ев, П°Д действием которой возникает ток / в, создающий поток

80