Исследование эксплуатационных свойств электромагнитных механизмов релейного действия, страница 2

Из условий электрического равновесия цепи питания ЭМС (по второму закону Кирхгофа с учетом ЭДС источника питания е_и.п, обмотки  е_о и сопротивления цепи питания R_ц.п), баланса сил в механическом оборудовании (по второму закону Ньютона с учетом электромагнитного усилия, развиваемого ЭМ F_ЭМ, компонент силы сопротивления движению F_с, массы подвижных частей m_п.ч), очевидной зависимости скорости якоря v_я от его перемещения x_я и компонент формулы (1) динамика электромагнитного привода описывается системой дифференциальных уравнений:

;                                                  (2)

;                                           (3)

.                                                              (4)

При этом координата перемещения х определяется изменением величины рабочего зазора d относительно исходного (начального) значения δ₀:

                                          x=δ₀ – δ.        

Вид получаемых статических характеристик иллюстрирует рис. 1. Как видно из представленного рисунка все характеристики нелинейны. Это обуславливает и нелинейность свойств всего электромагнитного привода.                                                                  

Рис. 2. Статические характеристики реальной ЭМС с втягивающимся якорем с размерами и свойствами, близкими к исследуемому ЭММ

Схемы включения реле согласно рис. 3, а…в позволяют снизить  и соответственно , а включение реле по рис. 3, г...е, мало влияя на , позволяет увеличить  за счет возрастания  при отпускании.

Объяснить эффекты изменения  при срабатывании и отпускании можно исходя из анализа переходных процессов в представленных схемах (выполнить самостоятельно). Проводя такой анализ, следует помнить, что дифференциальная индуктивность обмотки ЭМ существенно различается при притянутом и отпущенном якоре. Этот эффект в частности, положен в основу исполнения электромагнитных реле времени с дополнительной медной гильзой на магнитопроводе (электромагнитным демпфером), выделенным на рис. 3, e квадратом с отступлением от принятых УГО.

 Рис. 3. Схемы включения реле, позволяющие изменить:
а ... в – время срабатывания; г ... е – время отпускания.

В отличие от реле постоянного тока, реле управления переменного тока не обеспечивает стабильного значения , так как здесь это время зависит от фазы питающего напряжения в момент включения, и на величину тока в обмотке оказывает индуктивность обмотки.

Измерить  и  реле можно непосредственно электронным секундомером (используются контактные группы реле) либо с помощью осциллографа (по кривым тока в обмотке). Результаты измерений будут несколько отличаться. Причина этого расхождения ясна из представленного выше рис. 1. Для этого необходимо обратить внимание на ток в коммутируемой контактами цепи .

Описание установки

Для работы используются два модуля, позволяющих исследовать влияние различных конструктивных и схемных решений реле на их свойства.

На первом модуле имеется четыре реле: переменного тока; постоянного тока практически такого же габарита, что и реле переменного тока, герконовое и поляризованное. Этот модуль используется для уяснения основополагающих положений работы электромагнитных реле без регистрации наблюдений в протоколе.

На втором модуле установлено одно реле напряжения постоянного тока, используемое в различных схемах изменения . Результаты исследований, выполняемых с этим реле, фиксируется в протоколе.