Исследование эксплуатационных свойств электромагнитных механизмов релейного действия

Лабораторная работа № 4

Исследование эксплуатационных свойств

электромагнитных механизмов реленого действия

Цель работы

Приобретение навыков определения основных эксплуатационных свойств электромагнитных механизмов релейного действия переменного и постоянного токов.

Основные  теоретические положения

Электромагнитным механизмом (ЭММ) называется устройство, в котором электромагнитное преобразование энергии источника питания приводит к совершению механической работы рабочим органом. Весьма распространенным ЭММ релейного (старт-стопного) действия являются электромагнитные реле и контакторы. Они относятся к коммутационной аппаратуре, в которой привод контактов (рабочих органов) выполняется за счет электромагнитов различного конструктивного исполнения.

Классификация, конструкция, принцип работы различной коммутационной аппаратуры широко представлены в рекомендованной литературе, файлах информационной поддержки и должны быть изучены самостоятельно.

При изучении литературы по данному направлению необходимо уяснить:

– понятия реле напряжения и тока, нейтрального и поляризованного реле;

– принципы конструктивного выполнения контактов, связывая это с понятиями коммутационной способности и коэффициента управления реле (коммутационная способность оценивается значением мощности, при которой контакты выполняют заданное число коммутаций, а коэффициент управления показывает, во сколько раз большую мощность могут коммутировать контакты реле по сравнению с мощностью, рассеиваемой на обмотке).

– условные графические изображения и буквенно-цифровое обозначение коммутационной аппаратуры и различного назначения реле (можно найти в методическом пособии «Проектирование средств и систем автоматики», авторы В.А. КОНДРАТЬЕВ, В.П. ЕРУШИН, С.А. ЕГОРОВА).

При наладке и эксплуатации электромагнитной аппаратуры релейного действия используются следующие термины.

Втягивание (отпадание) – действие аппарата, при котором якорь перемещается в положение, соответствующее минимальному (максимальному) воздушному зазору. Иначе эти действия иногда называют, соответственно, срабатыванием и отключением реле.

Напряжение (ток) втягивания (срабатывания) – наименьшее значение напряжения (тока), при котором начинается и полностью заканчивается втягивание якоря. Обозначение –  либо .

Напряжение (ток) отпадания (отключения) – наибольшее значение напряжения (тока), при котором начинается и полностью заканчивается отпадание якоря. Обозначение –  либо .

Коэффициент возврата – отношение напряжения (тока) отпадания к напряжению (току) втягивания. Обозначение – k_в.

 Коэффициент запаса – отношение номинального напряжения (тока) к напряжению (току) втягивания. Обозначение – k_з.

Время срабатывания (отпускания) – время от момента коммутации цепи катушки аппарата до момента коммутации цепи его контактной группы.

Для реле автоматики немаловажно время срабатывания и время отпускания реле, оцениваемые с учетом всех процессов, происходящих в реле как электромеханическом механизме, где рабочим органом служат контакты.

Величина  и  представляется двумя слагаемыми: временем трогания  и временем движения . Смысл этих понятий ясен из названия и поясняется рис. 1.

Численные значения  и  различаются при срабатывании и отпускании ЭММ релейного действия. Величина  зависит от электромагнитной инерции обмотки и силы сопротивления движению. На , помимо указанных выше причин, оказывает влияние и масса подвижных частей ЭММ. Количественная оценка свойств ЭММ в динамике выполняется на основе положений теории электропривода. При этом для оценки величин электромагнитных сил и инерции необходимо использовать потокосцепление обмотки Y(I, d) в функции рабочего воздушного зазора d и силы тока I .  В упрощенном восприятии, достаточном для уяснения ключевых положений работы ЭММ релейного действия потокосцепление можно воспринимать как произведение магнитного потока в сердечнике Ф на число витков w. При этом на вид характеристик влияют и свойства стали магнитопровода: насыщение по мере увеличения I либо уменьшении d.

Электромагнитная инерция обусловлена проявлением ЭДС обмотки, рассчитываемая по закону электромагнитной индукции в координатах Лагранжа для мгновенных значений параметров состояния ЭМ, представляется суммой:

,                                            (1)

где е_т(i, х) – ЭДС, обусловленная скоростью изменения тока и дифференциальной индуктивностью L_д.(i, х) обмотки

;

;

е_с (i, х) – ЭДС, обусловленная скоростью движения якоря и коэффициентом K_с (i, х), который значим только при наличии тока в обмотке и как следствие – магнитного потока в расточке ЭМС

;

.

Аргументы в формулах приведены для того, чтобы обратить внимание на зависимость мгновенных значений величин от конкретных параметров состояния ЭМД в приводе.

Величина электромагнитного усилия развиваемой ЭМС на якоре определяется по условию

.