12

5.1. Переходные процессы

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 = wФ. Пренебрегая потоками утечки и потерями МДС в стали, будем считать, что Ф = Ф_в, fw=Iw_e,w=w_e, где w_e, — часть витков обмотки, которые создают рабочий поток.

Тогда

1= wФв/I = wlwG_в /I= w_e*G_в (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 G_прит > G_вотп. Поэтому и постоянная времени реле т=L/R при притянутом якоре больше, чем при отпущенном.

Для срабатывания реле при нажатии кнопки S1 (рис. 5.1, а) справедливо уравнение,

U=iR=L(di/dt)

где L — индуктивность реле при отпущенном якоре. Из уравнения (5.2)

(5.3)

/р — установившийся (рабочий) ток; т — постоянная времени реле при якоре.

График функции (5.3) представляет собой возрастающую экспо­ненту (штриховая кривая ас на рис. 5.1, б). По этой кривой ток в реле возрастает, если в случае притяжения якоря не изменяются воздуш­ный зазор и индуктивность реле. Фактически ток изменяется по кривой oabc. Участок кривой оа соответствует нарастанию тока по экспоненте с постоянной временит до начала трогания якоря (точка а). 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 меньший ток. Участок be отражает изменение тока после остановки якоря (точка b) до установившегося значения /_р по экспо­ненте с постоянной времени т '=L'/R, где L', т' —соответственно индуктивность и постоянная времени реле при притянутом якоре.

Время притяжения якоря реле t_пр складывается из времени тро­гания t_тp и времени движения t_дв якоря реле: t_пp= t_тp+ t_дв

Обычно t_тp>> t_дв

и можно считать, что t_np== t_тp В выражении (5.3)

После логарифмирования и преобразования этого выражения получим формулу для определения времени трогания якоря:

(5.4)

Из выражения (5.4) следует, что время притяжения якоря возра­стает при увеличении (т), т.е. при росте индуктивности реле; время притяжения уменьшается с увеличением рабочего тока (напряже­ния).

13

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

(5-5)

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 (т') до начала трогания якоря (точка е). Участок еf 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 т (после остановки якоря — точка f). Итак t_отп= t_тp+ t_дв Подставим в выражение (5.5) значе­ния i=I_Tp, t=t_тр. Тогда

Из выражения (5.6) следует, что время отпускания возрастает при увеличении (т)', 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.

5.1б

14,15