Лабораторная работа №3 исследование способов изменения временных параметров реле

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение переходных процессов в электромагнитном реле.

2. Исследование способов изменения временных параметров реле.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Если электромагнитное реле подключается к источнику энергии с напряженном U=const с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, то для цепи обмотки (рис. 3.1) будет справедливо дифференциальное уравнение:

(1)

Следует иметь в виду, что при изменении положения якоря, а также в результате насыщения магнитопровода значение L изменяется по довольно сложному закону, что затрудняет решение уравнения (1).

Для упрощения расчета время притяжения реле представляют состоящим из двух слагаемых: времени нарастания магнитного потока в реле от момента замыкания цепи до начала движения якоря (время трогания якоря реле t_ТР ) и времени движения якоря ( t_ДВ )

t_ПР=t_ТР+t_ДВ

При расчете времени t_ТР изменением индуктивности обмотки реле можно пренебречь (L=const).Тогда решением уравнения (1) является

(2)

г де -постоянная времени обмотки реле.

Выражение (2) справедливо при изменении t в пределах 0<t<tтр. Приняв t = tтр, i = iтр, подучим:

(3)

где коэффициент запаса.

Для большинства электромагнитных реле железнодорожной автоматики и телемеханики i_ТР = i_ПР (якорь не может зависать в среднем положении). В этом случае

(4)

Время движения якоря реле аналитически рассчитать трудно. Поэтому его учитывают на основании, эксперимента

(5)

где К=1,1 до 1,3.

При выключении реле справедливо дифференциальное уравнение

(6)

где L’ - индуктивность обмотки реле при притянутом якоре;

r_k=f(t) - сопротивление размыкающегося контакта ( К_н ).

Решением этого уравнения является

(7)

Где .

Приняв t=t_тр, i=I_тр , получим:

⁽⁸⁾

где Кз - коэффициент запаса реле;

Кв - коэффициент возврата реле;

- рабочий ток».

Поскольку r_k >>R , то .

Таким образом, изменение временных характеристик реле связано с изменением коэффициента запаса К_З или постоянной времени обмотки τ или τ '.

Обычно при расчете реле коэффициента запаса К_З выбирают, исходя из условий надежной работы реле при неблагоприятных условиях (минимальном напряжения питания, максимальной температуре и пр.). Уменьшение К_З недопустимо, так как может вызвать отказы в работе реле, увеличение К_З нежелательно, т.к. увеличивает механический износ реле. Поэтому чаще всего временные параметры реле изменяют путей изменения τ и τ '.

Плотность тока в обмотке реле выбирается исходя из условий ее нагрева (j=const.), коэффициент заполнения окна обмотки К_ЗАП можно считать не зависящим от диаметра намоточного провода [1]. (К_ЗАП=const.) следует иметь в виду, что если окно обмотки используется полностью и j=const , то IW =const независимо от количества витков обмотки.

В этом случае сопротивление обмотки пропорционально числу витков обмотки, ее индуктивности квадрату числа витков, т.е.

R ⁼ n₁W (9)

L ⁼ n₂W² (10)

где n₁ , n₂ - коэффициенты пропорциональности.

Отсюда

(11)

Таким образом, если коэффициент запаса К_З=const временные параметры реле пропорциональный числу витков обмотки.

Реле железнодорожной автоматики и телемеханики, как правило, имеют сплошные (нешихтованные) магнитопроводы. Временные параметры реле увеличивается, поскольку возникающие в магнитопроводах вихревые токи задерживают нарастание или спадание магнитного потока. Поэтому, а также в связи с невысокой точностью определения индуктивности обмотки, вычисление по формулам (4) и (8) затруднительно. Более точно эти параметру определяются экспериментальным путем.

Для увеличения временных параметров реле часто используют короткозамкнутые обмотки или мерные гильзы и шайбы. Несложно показать [2], что время трогания при срабатывании увеличивается в раз, где - постоянная времени обмотки реле; -постоянная времени гильзы (короткозамкнутой обмотки).

Изменение временных параметров реле достигается электрическими схемными методами.

Формулы, позволяющие рассчитать временные параметры реле при различных схемных способах их изменения, приведены в [2].