лабораторные работы / Построение механической характеристики реле вар 12

Расчёт реле.

Построение механической характеристики реле

Дано:

F₀ = 0,11 Н – начальное контактное нажатие на размыкающем контакте;

_К = 0,11 мм – раствор контактов;

h = 0,1 мм – толщина контактных пружин;

b = 1,0 мм – ширина подвижной переключающей пружины;

b_Н = 1,0 мм – ширина пружины неподвижных контактов;

L = 10,5 мм – расстояние от места крепления переключающей пружины до толкателя якоря;

l = 7,75 мм – расстояние от места крепления переключающей пружины до размыкающего контакта;

L₁ = 8,75 мм – расстояние от места крепления переключающей пружины до замыкающего контакта;

l_Н = 2,0 мм – рабочая длина пружин неподвижных контактов;

l_Т = 7,0 мм – расстояние от толкателя якоря до его оси вращения;

l_Я = 4,5 мм – расстояние от центра полюса сердечника до оси вращения якоря;

Е_К = 1,3·10⁵ Н/мм² – материал контактной пружины: модуль упругости материала (бериллий бронза);

F_В0 = 0,08 Н – начальное усилие возвратной пружины;

l_в = 2,5 мм – расстояние от центра вращения якоря до места приложения усилия возвратной пружины;

Е_В = 1,4·10⁵ Н/мм² – материал возвратной пружины;

l_В = 6,0 мм – длина возвратной пружины;

b_В = 2,0 мм – ширина возвратной пружины;

h_В = 0,1 мм – толщина возвратной пружины;

форма контактных пружин – прямолинейная.

Решение:

1. Определяем жесткости переключающей пружины и неподвижных контактов и коэффициенты k и k₁.

= 0,028 Н/мм;

= 4,0625 Н/мм;

= 0,738;

= 0886.

2. Определяем значения усилий и перемещений толкателя якоря (при этом считаем, что контактное нажатие на замыкающем контакте должно быть не менее 0,11 Н):

= 0,073 Н;

= 0,187 мм;

= 0,002624 Н;

= 0,09346 мм;

= 0,09308 Н;

= 0,066 мм.

3. Определяем усилия на якоре относительно центра полюсов сердечника и перемещения якоря по линии центра полюса. Предварительно находим отношение l_Т/l_Я. В соответствии с конструктивным исполнением реле l_T = 7,0 мм, l_Я = 4,5 мм.

l_Т/l_Я = 7,0/4,5 = 1,556.

4. Строим механическую характеристику контактного узла в системе координат, где по оси ординат откладываем усилия на якоре относительно центра полюсов, а по оси абсцисс – соответствующие перемещения якоря.

При построении механической характеристики реле следует пересчитать значения сил и перемещений относительно центра притяжения якоря к полюсам сердечника.

Полученные значения сил необходимо увеличить, а значения перемещений – уменьшить в l_Т/l_Я раз:

F_Я' = F₂'·( l_Т/l_Я) = 0,1136 Н;

δ_Я' = y₂'·( l_Я/l_Т) = 0,1202 мм;

F_Я'' = F₂''·( l_Т/l_Я) = 0,00408 Н;

δ_Я'' = y₂''·( l_Я/l_Т) = 0,06 мм;

F_Я''' = F₂'''·( l_Т/l_Я) = 0,1448 Н;

δ_Я''' = y₂'''·( l_Я/l_Т) = 0,04245 мм.

Для увеличения надежности коммутации замыкающего контакта регулировка реле производится так, что замыкание этого контакта должно происходить при наличии между якорем и полюсом сердечника (по центру полюса) зазора 0,05 мм. Фактическое контактное нажатие на замыкающем контакте при полностью притянутом якоре будет благодаря этому значительно больше, чем на размыкающем контакте. На оси абсцисс слева от начала координат откладываем значение этого остаточного зазора. Рабочий ход якоря, соответствующий критической точке на механической характеристике, будет равен:

δ_КР = 0,05 + δ_Я''' + δ_Я'' = 0,1525 мм.

5. Определяем механическую характеристику возвратной пружины якоря. Конструктивные параметры возвратной пружины: начальное усилие F_В0 = 0,08 Н, расстояние от центра вращения якоря до места приложения усилия возвратной пружины l_в = 2,5 мм, материал пружины – нейзильбер (Е_В = 1,4·10⁵ Н/мм²), длина, ширина и толщина пружины l_В, b_В и h_В соответственно 6,0; 2,0 и 0,1 мм.

Начальное усилие возвратной пружины приложено к якорю в его исходном положении у ограничительного упора. Для повышения надежности коммутации размыкающего контакта между переключающей контактной пружиной и толкателем якоря устанавливается зазор 0,3 мм.

Соответствующий свободный ход якоря по линии центра полюса будет равен:

= 0,193мм.

На оси абсцисс откладываем значение хода якоря (без учета остаточного зазора):

δ_ХЯ = δ_Я' + δ_Я'' + δ_Я''' + δ_СХ = 0,4156 мм.

Определяем перемещение возвратной пружины в месте приложения ее усилия к якорю:

= 0,231 мм.

Находим усилие возвратной пружины:

= 0,155 Н.

Определяем усилие возвратной пружины, отнесенное к центру полюса сердечника:

= 0,086 Н.

На оси абсцисс в точке, соответствующей значению δ_ХЯ = 0,4156 мм откладываем значение начального усилия возвратной пружины якоря, рав­ное 0,04 Н, а на оси ординат – усилие F_ВЦ = 0,086 Н и соединяем полу­ченные значения прямой линией.

В результате расчета по полученным данным построили графики механических характеристик возвратной пружины и контактного узла, а также их суммарный график, который и является механической характеристикой реле. Из этой характеристики усилие F_КР в критической точке составляет 0,1881 Н.

Механическая характеристика реле

1 – механическая характеристика возвратной пружины якоря;

2 – механическая характеристика контактного узла;

3 – суммарная механическая характеристика реле