§ 26.9. Основы расчета и конструирования бесконтактных магнитных реле

Расчет бесконтактного магнитного реле проводят в той же последовательности, что и для обычного магнитного усилителя.

Исходными данными для расчета являются сопротивление на­грузки токи нагрузки (максимальный и минимальный ), частота источника питания токи обмотки управления (ток срабатывания и ток отпускания ), требуемое быстродействие (время отпускания и время срабатывания ).

Обычно целью расчета является определение размеров магнитопровода и обмоточных данных. Размеры магнитопровода опреде­ляются величиной максимальной мощности в нагрузке

и выбранным материалом сердечника:

где —площадь окна намотки; —площадь сечения магнито-провода; —коэффициент заполнения окна намотки медным про­водом; — коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью; —магнитная индукция;—допустимая плотность тока

в обмотке.

Для уменьшения размеров магнитопровода следует применять материалы с высокой индукцией насыщения (пермаллои), увеличи­вать плотность тока / в обмотке за счет улучшения теплоотдачи об­мотки и применения теплостойкой изоляции.

Размеры магнитопровода, полученные (по 26.3), уточняются по справочнику, где приведены стандартные размеры.

Сначала выполняется построение статической характеристики без обратной связи. Затем по методу, изложенному в § 26.7, строят статическую характеристику усилителя с обратной связью Н под­бирают необходимое значение коэффициента обратной связи Кос

Следует отметить, что ширина петли характеристики (см. рис. 26.8, в) магнитного реле уменьшается, а ток холостого хода увели­чивается при больших значениях В_тпх. Обычно эту величину выби­рают на колене кривой намагничивания (выше линейного участка).

Высокая стабильность — одно из главных требований, предъяв­ляемых к магнитному реле. Установлено, что ток срабатывания бо­лее стабилен, чем ток отпускания. Объясняется это тем, что ток от­пускания зависит от максимального тока нагрузки, который, в свою очередь, зависит от колебаний напряжения питания и сопротивле­ния нагрузки. Поэтому целесообразно применять бесконтактные магнитные реле, работающие на «замыкание».

Для получения достаточной стабильности желательно иметь ин­дуктивное сопротивление рабочих обмоток во много раз большим активного сопротивления нагрузки, что снизит влияние колебаний активного сопротивления на характеристики реле. Для стабилиза­ции тока срабатывания целесообразно применение схемы с авто­матическим смещением (см. рис. 26.8, б).

При конструировании бесконтактных магнитных реле исполь­зуются те же материалы и сердечники, что и для магнитных усили­телей. Однако следует иметь в виду, что пермаллои очень чувст­вительны к механическим нагрузкам, даже к таким сравнительно малым, которые создаются обмотками. Поэтому кольцевые магнитопроводы заключают в защитные каркасы, поверх которых и раз­мещаются обмотки. Все реле также закрывают коробкой и иногда заливают изоляционными компаундами, что кроме защиты от ме­ханических воздействий обеспечивает и повышение надежности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автоматика—это передний край научно-технического прогресса. В области автоматики изменения происходят очень быст­ро. Элементы автоматики непрерывно совершенствуются. В книге, которую Вы прочли, рассмотрены современные электромеханиче­ские элементы систем автоматики, тенденции и перспективы раз­вития электромеханических и электромагнитных элементов. Кро­ме того, существуют элементы автоматики, работающие на дру­гих принципах (например, полупроводниковые усилители, тирис-торные реле и контакторы, гидравлические исполнительные устрой­ства, пневматические датчики и преобразователи). Необходимо уметь правильно выбрать тип элемента для конкретного примене­ния. Нет четких постоянных правил и установок — когда следует применять элементы одного типа, а когда — другого, поскольку по­являются новые элементы. Можно сказать, что элементы разных типов конкурируют между собой.

В последнее время все большее значение приобретает задача охраны окружающей среды. Проблемы экологии важны для всей нашей планеты. Свою роль здесь должны сыграть и элементы ав­томатики, прежде всего электрические датчики контроля воздушной и водной среды. В настоящее время, например, разработаны нор­мы допустимых концентраций более чем на 500 газообразных, па­рообразных веществ и аэрозолей. Соответственно необходимы и датчики, позволяющие автоматически измерять эти концентрации в разных точках и передавать информацию на расстояние. В ос­новном это электрохимические датчики.

Элементы автоматики экологического назначения разрабатыва­ются и совершенствуются ускоренными темпами. Одновременно по­являются и датчики новых типов, что объясняется двумя причина­ми. Человек осваивает для технического использования новые зоны: с очень низкими и очень высокими температурами; с высокими дав­лениями и космическим вакуумом; со сверхвысокими скоростями и т. д. Традиционные способы измерения и датчики здесь не всегда пригодны. Кроме того, используются новые, ранее не используемые на практике физические явления, применяются новейшие материа­лы и технологии.

Что касается коммутационных электромеханических элементов и магнитных усилителей, то едва ли можно ожидать существенного расширения их применения, поскольку у них есть «конкуренты» — бурно развивающиеся полупроводниковые приборы. Уже вы­пускаются тиристорные пускатели, в ряде случаев заменяющие маг­нитные пускатели. Для малых мощностей (до десятков ватт) по­лупроводниковые усилители, как правило, предпочтительнее маг­нитных. Но для средних мощностей (до 1—2 кВт) пока еще чаще применяют магнитные усилители. Вообще порой при проектирова­нии систем автоматики бывает целесообразно сочетать достоинст­ва элементов разных типов (в том числе не только электромехани­ческих и полупроводников, но и гидравлических, пневматических).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вабиков М. А., Косинский А. В. Элементы и устройства автоматики: — М.: Высшая школа, 1978.

2. Волков Н. И., Милопзоров В. П. Электромашинные устройства автома­тики.— М.: Высшая школа, 1986.

3. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Высшая школа, 1975.

4. Жданов Л. С, Жданов Г. Л. Физика для средних специальных учеб­ных заведений. — М.: Наука, 1987.

5. Кацман М. М. Электрические машины и электропривод автоматических устройств. — М.: Высшая школа, 1987.

6. Квартин М. И. Электромеханические и магнитные устройства автомати­ки.— М.: Высшая школа, 1979.

7. Клюев А. С. Автоматическое регулирование. — М.: Высшая школа, 1986.

8. Михайлов О. П., Стоколов В. Е. Электрические аппараты и средства автоматизации. — М.: Машиностроение, 1982.

9. Преображенский А. А., Шамрай Б. В. Электромагнитные устройства ин­формационно-измерительной техники. — М.: Высшая школа, 1982.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 3

Введение 5

РАЗДЕЛ I

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕМЕНТАХ АВТОМАТИКИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Глава 1. Классификация элементов систем автоматики 7

§ 1.1. Состав систем автоматики 7

§ 1.2. Физические основы работы электромеханических и магнитных

элементов 10

§ 1.3. Статические характеристики 12

§ 1.4. Динамические характеристики 14

§ 1.5. Обратная связь в системах автоматики 16

Глава 2. Основные методы измерения и измерительные схемы 19

§ 2.1. Электрические измерения неэлсктрическнх величин 19

§ 2.2. Мостовая измерительная схема постоянного тока 21

§ 2.3. Чувствительность мостовой схемы 23

§ 2.4. Мостовая схема переменного тока 27

§ 2.5. Дифференциальные измерительные схемы 29

§ 2.6. Компенсационные измерительные схемы 32

РАЗДЕЛ II ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

Глава 3. Классификация электрических датчиков. Контактные датчики 36

§ 3.1. Типы электрических датчиков . .' 36

§ 3.2. Контактные датчики с дискретным выходным сигналом .... 37

Глава 4. Потенциометрические датчики 41

§ 4.1. Назначение. Принцип действия 41

§ 4.2. Конструкции датчиков 42

§ 4.3. Характеристики линейного потенцнометрнческого датчика ... 45

§ 4.4. Реверсивные потенциометрические датчики 47

§ 4.5. Функциональные потенциометрические датчики 50 '

Глава 5. Тензометрические датчики 54

§ 5.1. Назначение. Типы тензодатчнков 54

§ 5.2. Принцип действия проволочных тензодатчнков 54

§ 5.3. Устройство и установка проволочных тензодатчнков 57

§ 5.4. Фольговые, пленочные, угольные и полупроводниковые тензодатчики 59

§ 5.5. Методика расчета мостовой схемы с тензодатчикамн 62

Глава 6. Электромагнитные датчики 64

§ 6.1. Назначение. Типы электромагнитных датчиков 64

§ 6.2. Принцип действия и основы расчета индуктивных датчиков . . 65

§ 6.3. Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики .... 70

§ 6.4. Трансформаторные датчики 77

§ 6.5. Магнитоупругне датчики 84

§ 6.6. Индукционные датчики 86

Глава 7. Пьезоэлектрические датчики 89

§ 7.1. Принцип действия 89

§ 7.2. Устройство пьезодатчиков 91

§ 7.3. Чувствительность пьезодатчика и требования к измерительной цепи 92

Глава 8. Емкостные датчики 93

§ 8.1. Принцип действия. Типы емкостных датчиков 93

§ 8.2. Характеристики и схемы включения емкостных датчиков ... 95

Глава 9. Терморезисторы 101

§ 9.1. Назначение. Типы терморезнсторов 101

§ 9.2. Металлические терморезисторы 102

§ 9.3. Полупроводниковые терморезисторы 104

§ 9.4. Собственный нагрев термисторов 107

§ 9.5. Применение терморезисторов 108

Глава 10. Термоэлектрические датчики 111

§ 10.1. Принцип действия 111

§ 10.2. Материалы, применяемые для термопар 113

§ 10.3. Измерение температуры с помощью термопар 116

Глава 11. Струнные датчики 120

§ 11.1. Назначение и принцип действия 120

§ 11.2. Устройство струнных датчиков 121

Глава 12. Фотоэлектрические датчики 125

§ 12.1. Назначение. Типы фотоэлектрических датчиков 125

§ 12.2. Приемники излучения фотоэлектрических датчиков 126

§ 12.3. Применение фотоэлектрических датчиков 130

Глава 13. Ультразвуковые датчики 136

§ 13.1. Принцип действия и назначение 136

§ 13.2. Излучатели ультразвуковых колебаний 137

§ 13.3. Применение ультразвуковых датчиков 139

Глава 14. Датчики Холла и магнитосопротивления 141

§ 14.1. Физические основы эффекта Холла и эффекта магнитосопротивления 141

§ 14.2. Материалы для датчиков Холла и датчиков магнитосопротивления 143

§ 14.1. Применение датчиков Холла и датчиков магннтосопротнвлення 144

РАЗДЕЛ III

КОММУТАЦИОННЫЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Глава 15. Коммутационные элементы 147

§ 15.1. Назначение. Основные понятия 147

§ 15.2. Кнопки управления и тумблеры 148

§ 15.3. Пакетные переключатели 151

§ 15.4. Путевые и конечные выключатели 154

Глава 16. Электрические контакты 157

§ 16.1. Режим работы контактов 157

§ 16.2. Конструктивные типы контактов 158

§ 16.3. Материалы контактов 160

Глава 17. Электромагнитные нейтральные реле 162

§ 17.1. Назначение. Принцип действия 162

§ 17.2. Основные параметры и типы электромагнитных реле 165

§ 17.3. Электромагнитные реле постоянного тока 166

§ 17.4. Последовательность работы электромагнитного реле 167

§ 17.5. Тяговая и механическая характеристики электромагнитного реле 169

§ 17.6. Основы расчета магннтопровода электромагнитного реле . . . 173

§ 17.7. Основы расчета обмотки реле 176

§ 17.8. Электромагнитные реле переменного тока 178

§ 17.9. Быстродействие электромагнитных реле 181

Глава 18. Электромагнитные поляризованные реле 185

§ 18.1. Назначение. Принцип действия 185

§ 18.2. Магнитные цепи поляризованных реле 185

§ 18.3. Настройка контактов и устройство поляризованного реле ... 189

§ 18.4. Вибропреобразователн 191

Глава 19. Специальные виды реле 195

§ 19.1. Типы специальных реле 195

§ 19.2. Магнитоэлектрические реле 196

§ 19.3. Электродинамические реле 197

§ 19.4. Индукционные реле 199

§ 19.5. Реле времени 201

§ 19.6. Электротермические реле 203

§ 19.7. Шаговые искатели и распределители 204

§ 19.8. Магнитоуправляемые контакты. Типы и устройство 206

§ 19.9. Применение магннтоуправляемых контактов 208

Глава 20. Контакторы и магнитные пускатели 210

§ 20.1. Назначение контакторов и магнитных пускателей 210

§ 20.2. Устройство и особенности контакторов 211

§ 20.3. Конструкции контакторов 212

§ 20.4. Магнитные пускатели 215

§ 20.5. Автоматические выключатели 219

Глава 21. Электромагнитные исполнительные устройства 220

§ 21.1. Назначение электромагнитных исполнительных устройств . . . 220

§ 21.2. Классификация электромагнитов 221

§ 21.3. Порядок проектного расчета электромагнита 223

§ 21.4. Особенности расчета электромагнитов переменного тока . . . 226

§ 21.5. Электромагнитные муфты 228

РАЗДЕЛ IV

МАГНИТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И МОДУЛЯТОРЫ

Глава 22. Магнитные усилители без обратной связи 231

§ 22.1. Физические основы работы магнитных усилителей 231

8 22.2. Принцип действия магнитного усилителя 235

5 22.3. Основные схемы и параметры нереверсивных магнитных усилителей 239

§ 22.4. Основные характеристики магнитных усилителей 243

§ 22.5. Теория идеального магнитного усилителя 246

§ 22.0. Инерционность идеального магнитного усилителя 250

§ 22.7. Графоаналитический способ построения статической характе­ристики магнитного усилителя 252

Глава 23. Магнитные усилители с обратной связью 255

§ 23.1. Назначение и способы введения обратной связи 255

§ 23.2. Однотактный магнитный усилитель с внешней обратной связью 256

§ 23.3. Инерционность магнитного усилителя с обратной связью 259

§ 23.4. Регулировка коэффициента обратной связи 260

§ 23.5. Характеристики реального магнитного усилителя с обратной связью 261

§ 23.6. Графическое построение статической характеристики магнитного

усилителя с обратной связью 262

§ 23.7. Магнитные усилители с внутренней обратной связью 264

Глава 24. Реверсивные магнитные усилители 266

§ 24.1. Статическая характеристика реверсивного (двухтактного)

магнитного усилителя 266

§ 24.2. Усилители с выходным переменным током 268

§ 24.3. Реверсивные магнитные усилители с выходным постоянным током 270

§ 24.4. Обратная связь в реверсивных магнитных усилителях .... 272

§ 24.5. Основы расчета магнитных усилителей 274

Глава 25. Магнитные усилители специального назначения 276

§ 25.1. Многокаскадный магнитный усилитель 276

§ 25.2. Быстродействующие магнитные усилители 278

§ 25.3. Операционные магнитные усилители 280

§ 25.4. Трехфазные магнитные усилители 282

Глава 26. Магнитные модуляторы и бесконтактные магнитные реле 284

§ 26.1. Назначение магнитных модуляторов 284

§ 26.2. Магнитные модуляторы с выходным переменным током основ­ной

частоты 286

§ 26.3. Магнитные модуляторы с выходным переменным током удво­- енной частоты 287

§ 26.4. Магнитные модуляторы с выходным импульсным сигналом 289

<j 26 5. Магнитомодуляционные датчики магнитных величин 291

§ 26.6. Назначение и принцип действия бесконтактных магнитных реле 292

§ 26.7. Характеристики и схемы бесконтактных магнитных реле 293

§ 26.8. Переходные процессы в бесконтактных магнитных реле ... 296 § 26.9. Основы расчета и конструирования бесконтактных магнитных реле 297

Заключение 299

Список литературы 300