2.2. Приклад розрахунку механічної характеристики

Розрахувати механічну характеристику електромагнітного реле з двома розмикаючими й одним замикаючим контактами (рис. 2.2).

Контакти реле — мостикового типу, тому можна вважати контактне зусилля прикладеним до середини містка. Дані контактів: початкове натискання на місток Р₀=2 Н; кінцеве натискання на місток Р_к=3 Н. Провал контактів h=3 мм. Розміри: l₁=14 мм; l₂=42 мм; l₃=50 мм; l₄=102 мм. Максимальний зазор між якорем і сердечником =5 мм. Жорсткість вимикаючої пружини С_о= 20 Н/мм.

Рис. 2.2. Конструктивна і кінематична схеми реле

Як видно з рис. 2.2, якір реле конструктивно виконаний урівноваженим, та й абсолютна величина ваги рухливих частин невелика, тому при розрахунку механічної характеристики вагою рухливих частин можна зневажити. Зневажаємо також силою тертя в осі обертання, оскільки вона виконана у вигляді призми і практично тертя не має.

В конструкції, що розраховується, величини плеч сил, вимикаючої і контактних пружин, можна вважати незалежними від ходу якоря, а зусилля пружин, такми що змінюються лінійно залежно від ходу якоря, тому розрахунок механічної характеристики робимо, розраховуючи індивідуальні механічні характеристики окремих реальних сил, приведених до осі дії привода, якою у даному випадку буде вісь сердечника магнітної системи, з наступним їх додаванням.

2.2.1.Механічна характеристика від сили вимикаючої пружини

Початкове зусилля вимикаючої пружини повинне забезпечити повне ввімкнення (з одержанням кінцевого контактного натискання) двох розмикючих контактів і зафіксувати якір у вимкненому положенні, з достатньою силою притиснувши його до упорного гвинта (див. рис. 2.2). Сила притиснення якоря до упора для реле береться порядку Р_у =2...5 Н. З рівняння рівноваги моментів щодо осі обертання якоря при його вимкненому положенні маємо

(2.7)

Прийнявши величину сили притиснення якоря до упора рівної Р_у =3 н та обчисливши, одержимо

.

Зусилля вимикаючої пружини діє на якір протягом усього його ходу. Прогин вимикаючої пружини l, що відповідає повному ходу якоря , визначиться з подібних трикутників l/1₁=/1₂, звідки l=1₁/1₂ = 1,67 мм.

Тоді кінцеве зусилля вимикаючої пружини

.

З рівняння рівноваги для розрахунку значення сили пружини, що вимикає, приведеної до осі дії тягової сили, тобто до осі сердечника магнітної системи, Р_1мех=Роl₁/l₂. Оскільки характеристика приведеної сили пружини, що вимикає, залишається прямолінійною, то розраховуємо тільки дві точки для її побудови:

₁=510^-3 м; Р_{1 МЕХ; =5}=Р_{0 ПОЧ} l₁/l₂=3014/42=10 Н.

₂=0 м; Р_{1 МЕХ; =0}=Р_{0 КІН} l₁/l₂=63,414/42=21,1 Н.

Механічна характеристика Р_{1 мех}=f() показана на рис. 2.3.

2.2.2. Механічна характеристика від сил контактів, що розмикаються

Ці сили діють тільки на частині ходу якоря, що відповідає величині провалу контактів і за цей хід зусилля, створюване кожним контактом, змінюється від значення кінцевого контактного натискання до початкового контактного натискання. Після того, як провал контактів закінчиться і між ними утвориться який завгодно малий зазор, зусилля, створюване контактами, стрибком зміниться до нуля.

Визначимо з подібних трикутників величину ходу якоря х₁ , що відповідає провалу контактів,

х₁/l₂ =h/l₃

звідки

x₁=hl₂/l₃=342/502,5 мм.

Отже, зусилля контактів, що розмикаються, діє в інтервалі ходу якоря 2,5 мм<<5 мм. Як тільки зазор між якорем і сердечником стане рівним 2,5 мм, то між контактами утвориться зазор і зусилля стрибком падає до нуля.

З рівняння рівноваги для розрахунку значення сили контактів, що розмикаються, приведеної до осі дії тягової сили

Р_2мех= - m^.Р_кl₃/l₂ (2.8)

розраховуємо дві точки для побудови характеристики Р_2мех=f():

₂ =510^-3 м; Р_{2 МЕХ; =5} = -m^.Р_К.КІН l₃ / l₂= -2350/42= -7,15 Н;

₂ =2,510^-3 м; Р_{2 МЕХ; =2,5} = -m^.Р_К.ПОЧ l₃ / l₂= -2250/42= -4,75 Н.

Як уже говорилося, при ₂ <2,10^-3 м, Р_2мех=0. Механічна характеристика Р_2Mex=f() показана на рис. 2.3.