Изучение методов измерений и расчетов параметров реле железнодорожной автоматики

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте»

Отчет по лабораторной работе №2

«Исследование электрических параметров и характеристик реле»

Выполнил студент     группы АТ-303

Рахимзянов Р.Р.

Проверил

Доц. В.Б. Культин

Санкт-Петербург

2005

Цель работы:

Изучить методы измерений и расчетов параметров реле железнодорожной автоматики.

Краткие теоретические сведения:

В работе изучаются электрические параметры и характеристики воспринимающей части электромагнитного реле, принцип действия которого основан на притяжении якоря электромагнитным потоком, создаваемым обмоткой реле. Нейтральное электромагнитное реле не реагирует на направление тока в обмотке, поэтому оно является двоичным элементом, т.е. якорь этого реле имеет только два положения: притянутое в рабочем состоянии и отпавшее в выключенном состоянии. В связи с этим реле имеет следующие электрические параметры:

параметры срабатывания – это минимальная электрическая величина, при которой якорь переходит в рабочее состояние, замыкая фронтовые контакты (например Uср);

параметры отпускания – максимальная электрическая величина, при которой якорь переходит из рабочего состояния в выключенное и замыкаются тыловые контакты (например, Uот). Для точного измерения параметра необходимо насыщение магнитной цепи;

рабочий параметр – это величина  большая, чем параметр срабатывания, которая гарантирует надежность работы якоря реле и обеспечивает заданное контактное давление (например, Uр).

Электрические параметры реле могут иметь размерность мощности, ампер-витков, тока или напряжения. Так, обычно у низкоомных реле параметрами являются токи Iср, Iот, Iр, а у высокоомных – напряжения Uср, Uот, Uр. У некоторых реле при срабатывании необходимо различать параметр прямого подъема Uпр.п – это минимальное напряжение, при котором якорь поднимается и замыкает фронтовые контакты, не обеспечивая заданного давления. Параметр полного подъема, например Uпп – это минимальное напряжение, при котором якорь притягивается до упора, а на контактах будет обеспечено заданное контактное давление.

Кроме того, для реле необходимо определять коэффициент запаса К₃ по срабатыванию. Обычно берут его в пределах 1-3, и он может выражаться (как и электрические параметры) в следующих размерностях:

по мощности ;

по ампер-виткам ;

по току ;

по напряжению , иногда K₃ называется коэффициентом надежности по срабатыванию.

коэффициент возврата  - отношение тока отпускания якоря к току полного подъема:

У путевого реле рельсовых цепей он называется коэффициентом безопасности. Кв аналогично К3 вычисляется по мощности, напряжению и ампер-виткам. Комбинированные реле типа КШ и КМШ имеют два якоря и поэтому у них определяются:

напряжения полного подъема Uпп и напряжение отпадания Uот НЯ при нормальном и переведенном положениях ПЯ;

напряжение перебрасывания ПЯ при двух полярностях питающего тока.

Коэффициент возврата К_в – отношение тока отпускания якоря к току полного подъема:

К_в=I_от/I_пп.

У путевого реле рельсовых цепей он называется коэффициентом безопасности. К_в аналогично К_з вычисляется по мощности, напряжению и ампер-виткам.

Комбинированные реле типа КШ и КМШ имеют два якоря и поэтому у них определяются:

напряжение полного подъема U_пп и напряжение отпадания U_от  НЯ при нормальном и переведенном положениях ПЯ;

напряжение перебрасывания ПЯ при двух полярностях питающего тока.

Основы расчета тяговых усилий приведены в учебнике.

Рассмотрим некоторые особенности расчета характеристик исследуемого реле типа КДР. Известно, что тяговые усилия определяются из уравнения, Н,

f= 0.5 Iω 2_вdG_в/dδIω_c.=

Тяговые усилия создаются не всеми обмотками, а частью их, которая обеспечивает рабочий поток Ф_р и обозначается Iω_в.

Эту величину можно найти, если определить коэффициент рассеивания потока

а

Вследствие того, что у реле КДР площадь сердечника S мала, а ход якоря относительно велик, т. е. справедливо неравенство             , проводимость рабочего зазора определяется из выражения

Где R₁ , R₂ , R_ср – расстояния от оси вращения якоря до верхней, нижней и средней линии сердечника, м;

δ – ход якоря, измеренный щупом, м;

α – центральный угол, зависящий от δ.

Тогда

Для исследуемого реле R₁=0.13 м; R₂=0.25 м; R_ср=0,19.

Для расчета по формуле (2) необходимо знать значение величин:

g – удельная проводимость для потоков утечки в воздушном зазоре между якорем и сердечником;

l – длина сердечника реле (для исследуемого реле КДР l=0,76 м).

Для реле КДР полная проводимость определяется из выражения:

где  R_ву – расстояние от середины сердечника до ярма (R_вукдр=0,15);          радиус сердечника (d=0.12).