Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
4.43 Mб
Скачать

Проводимости dgn соответствует

приведенная

прово­

димость dg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dgB^

ft.

dgn ■

 

 

(3.66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Или,

учитывая (3.64),

(3.65)

(3.60),

 

 

 

dgK'--

l (2 ax-g-x2)2

dx

 

 

 

(3.67)

 

2pS2 w2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведенная проводимость всего

 

сердечника будет оп­

ределяться выражением

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

(2 ах-\~-х2)2

 

 

 

 

|*

-dx.

(3.68)

 

Sx2w2

 

 

аЛ-ъх

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раскрывая подынтегральную функцию, получим

 

 

 

 

d

 

 

 

Л

 

 

 

I

 

x 2dx

 

~2~

x 3dx

 

 

 

 

 

 

 

gB

Siaw3 ( 4а2

а-\-ъх

-f-4т

а-\-кх

+

d ~т

Г x'ldx \

(3.69)

)

0

После вычисления интегралов и выполнения соответст­ вующих преобразований будем иметь

gв

I

1 /

,,

*d

ч4

, 11

а

а" \

^

т ) -i-

S 2w2d3

 

 

 

) ~^~\2

 

 

» +

- у - )

-- а41па

 

 

 

(3.70)

 

Этому выражению можно придать несколько иной вид,

если вынести за

скобки величину а4:

 

 

 

 

 

/а4

 

( l i

 

1 12

Г

, + л £ .у _ .

 

2pSl2w2K3

4 V

1 2 а /

т

2а

/ п

 

 

НП ( - j f ) ] '

 

 

 

 

(3.71)

Формулы (3.70) и (3.71) применимы как для прямо­ угольных сердечников с различным соотношением сторон,

*ак и для сердечников круглого сечения радиусом /?,. В по­

следнем случае будут соблюдаться следующие соотношения:

h

d

■Я,;

 

2

2

(3.72)

 

 

II—И (/ Н;

 

 

 

S, = ^

, 2.

 

Подставив эти значения в (3.70), получим

gn

 

 

w v

Приведенное сопротивление контуров

вихревых токов

в цилиндрическом сердечнике определится

выражением

,

1

Втср®)2

(3.74)

 

g в

/

 

 

3.3.

ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ РЕЛЕ

Временные характеристики поляризованных реле по своему смыслу аналогичны временным характеристикам нейтральных реле. Однако для двухпозиционных поляризо­ ванных реле время возврата утрачивает свой смысл, по­ скольку переброс якоря из одного положения в другое про­ исходит под действием управляющего сигнала. Время трогания трехпозиционных поляризованных реле обычно рав­ но нулю*), так как начальный момент всех сил, действую­ щих на якорь в среднем (нейтральном) положении, также равен нулю. Поэтому для таких реле время срабатывания равно 'времени движения.

Время трогания поляризованного реле

Время трогания поляризованного реле, так же как нейтрального, может быть определено из уравнения электри­ ческой цепи обмотки управления

 

 

и у =

‘ у 'у +

<3-75>

где iy

-

текущее

значение тока в обмотке

управления:

Гу

 

-сопротивление обмотки управления;

 

бу —потокосцепление обмотки управления, обуслов­

ленное как потоком управления, так и поляри­ зующим потоком;

Uy —напряжение, приложенное к обмотке управле­ ния.

*) При неучете трения покоя.

91

Вследствие того, что конструкция поляризованных реле предусматривает малое значение индукции в ферромагнит­

ных участках магнитном цепи, зависимость

Л'п

cons!)

можно считать линейной. Это позволяет

производную

d'\,

 

следующем виде:

 

 

 

— !_•>. выразить и

 

 

 

dt

d'-fiy

^

uij

 

 

 

 

 

(3.76)

 

dt

 

at

 

 

d3x

 

 

 

Здесь

 

 

const

индуктивность

обмот­

h

 

dL

 

 

 

 

 

 

ки управления.

 

 

 

 

 

 

С учетом

(3.75)

будем иметь

 

 

 

 

,

dLУ

Ч Ч -иу =0.

(3.77)

 

 

dt

 

 

Учитывая,

что при

^=0

гу =0,

решение

будет

иметь

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

и11_(

1-«

 

)

(3.78)

Ч --=

 

 

 

 

 

В момент начала движения якоря (= (хр, а ток управ­ ления будет равен току трогания (гу =1хр).

Учитывая это замечание, из (3.78) определим время тро­ гания

 

Lv

1п

 

Ч

(37.9),

 

тр-

Л,

 

 

у

 

 

'Тр

,

U у

 

 

значение тока управле-

1де iy

—------------- установишееся

ч

ния в обмотке wУ

L

Если обозначить отношение Ч - = к 3 (к коэффи- -тр

циент запаса по току), то выражение (3.79) примет вид

 

Ly

«У

(3.80)

тр'

In

-1 ■

 

 

Определение времени движения якоря при срабатывании поляризованного реле

В общем случае время движения якоря может быть оп­ ределено графоаналитическим методом Лысова Н. Е. [13].

Однако малое насыщение магнитной цепи электромагнит­

92

ных поляризованных реле, малое значение вихревых токов и, главное, линейность зависимости электромагнитной силы от тока управления и перемещения якоря позволяют опре­ делять время движения аналитическим путем,

В этом случае время движения якоря как двух-, так и трех-позиционного реле определяется на основании двух

уравнений: уравнения движения якоря и уравнения измене­ ния тока в обмотке управления.

Уравнение движения якоря таково:

dt-

+

( 3 . 8 1 )

 

 

где т—приведенная масса подвижных частей поляризован­

ного реле;

х—перемещение якоря;

/э —электромагнитная сила;

с—жесткость пружины.

Учитывая выражение (2.106), будем иметь

т

d2x .

.

----- г- сх =

кхх -г- Koix .

 

dtl

1 ' -

Уравнение изменения тока в обмотке управления вид

d'iу

'уГУ dt и ,

При неучете потоков рассеяния это выражение представить в виде

(3.82)

имеет

(3.83)

можно

d<!>s

Ч Ч ~r wy ' (3-84)

Суммарный поток Фу , пронизывающий обмотку управ­

ления, можно представить в виде двух составляющих: а) поток, создаваемый током управления Ф,- ;

б) поток, создаваемый источником поляризующего маг­ нитного поля Фп

Фу - Ф/у -г Фп .

(3.85)

Магнитный поток, создаваемый током управления, мо­ жет быть определен из выражения

 

 

Ф;

Ч ®у

(3.86)

 

 

 

где

 

магнитное сопротивление

цепи управления;

 

®У

н. с. обмотки управления.

 

 

 

 

 

Учитывая соображения, которые были высказаны в 2.4 относительно определения поляризующего потока, послед­

93

ний может быть выражен в виде линейной зависимости от перемещения

Фп = к х,

(3.87)

где к-постоянный коэффициент, величина которого опре­ деляется характеристиками магнитопровода.

Подставив выражения (3.87)

и (3.86) в

(3.85), а

затем

в (3.84), получим

/

 

 

 

 

 

 

 

d

L w y -

\

 

 

 

h ГУ“Ь ~dt (

Щ

^ Wy К /

'

(3.88)

Отношение

Wy'1

есть не что

иное,

как индуктивность

 

обмотки управления:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = J ^ -

 

 

(3-89)

При ненасыщенной магнитной цепи величину Z.y молено

считать постоянной.

 

выполнения

дифференцирования

Следовательно,

после

выражение (3.88) примет вид

dx

 

 

 

 

div

i-y ry + wy

 

(3.90)

Ly

 

= ^y

Обозначив

 

 

C1=^KWy ,

 

 

(3.91)

 

 

 

 

 

окончательно получим

dx

 

 

 

 

dL

 

 

 

 

 

h

~dt

ГУh

~~df =

 

(3.92)

Уравнения (3.82) и (3.92) позволяют определить

время

движения поляризованного реле. Для этого из (3.82)

выра­

зим ток управления

 

 

 

 

 

 

 

к 2

т d t 2 (с — к\)х

 

(3.93)

Продифференцировав по времени, получим

 

di„

1

 

т d3x

{ с - к х) dx

 

(3.94)

~dt

кА

Ай3

dt

 

 

 

Выражения

(3.93)

и (3.94)

подставим

в (3.92)

и по­

лучим

 

 

d 3x

 

d x

т

 

 

 

ZL

 

 

 

 

 

т d t 3

■(с—«0 J+

 

 

 

к2

 

 

И.

d 2x

+ (с— Ki) X

 

d x

--U,у

(3.95)

/<2

т d F

~г О dt

94

После преобразований, введя обозначения

 

 

 

 

 

_

_ V

 

'

 

 

 

 

 

 

С |к

 

 

 

(3.96)

 

 

 

 

u v

 

 

 

будем иметь

 

 

 

dx

 

 

 

d2x

 

 

 

 

 

 

■zrtl dP

 

; (с кх)

- С;

dt -f-(с —кх)х=1{.,1ч.

(3.97)

Частное

решение этого линейного уравнения будет

 

 

 

 

/To/v

 

 

 

(3.98)

 

 

 

 

-к.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее решение усеченного уравнения можно представить

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aV=A<?M + А^е м -f

А-Ле v .

 

(3.99)

Таким образом, решение уравнения (3.97)

будет иметь

вид

к -dу

 

 

\t

 

 

 

 

 

 

Ахе

А ,е

4- А ,е Кз(

(3.100)

 

с—кх

 

 

 

 

 

 

 

Здесь аь

л2, Х3 находятся из характеристического урав­

нения, которое в данном случае будет иметь вид

(3.101)

чшААу-тк1-f- |т(с—/Tj) -j.- c2| a-|~ (с - кi) ~

0.

После деления на tm и введения новой переменной

 

 

 

\ \

т

- .

1

 

(3.102)

 

 

У = ^ + -

 

 

 

получим кубическое уравнение вида

 

(3.103)

где

 

У -]- 3ру -f 2 q =

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

-.(с к ,)-f- с 2 . с — Kj

27 г;‘

 

3"Ат

' ~т

3р=

31[' кх) -j- с2\ т

 

Ъ"Ат

 

 

 

 

Кубическое уравнение вида (3.103) решается по

лам Кардана.

 

 

 

 

Из формулы (3.100) находим cix

 

dx

= А уа,

е

f А у ге ^

-{-Аг\ е Kit.

dt

 

 

 

 

(3.104)

форму­

(3.105)

95

Подставим в (3.89)

и получим

\ {

 

 

.

h,t .

 

 

,

diy

 

 

~f-CiAJ^e

 

 

 

 

Ly ~ 4 г Л ~ 1у Г у

- f -

clA2rie

'

- f -

 

 

 

 

+

cxA ^ e ht = Uy .

 

 

 

 

(3.106)

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

diy,

Гу-1 у -

L^~

 

( \A xe M + a2A2eh/ +

 

 

dt

 

 

 

~ Ly

y

Ly

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ A 3h e l**)-p-

 

 

 

 

 

 

( 3 . 1 0 7 )

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

выраже­

Общий интеграл этого уравнения находится из

ния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ly =

е

- d t

 

 

 

С’1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U y

/ - л

 

f- d

I

-

,

A2f

,

 

 

г

1— т—

(а,Л,е

 

+ /.,Л 2е 2

+

 

 

 

 

. У

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 А.,Л:.е ^

 

 

 

■dt

 

<? 1.

 

 

 

(3.108)

 

 

'

>

dt 4-

 

 

 

Если считать, что движение якоря начинается с момента подачи управляющего сигнала (как, например, в трехпо­ зиционных поляризованных реле), то произвольную посто­ янную С необходимо считать равной нулю (С=0). В этом

случае после

вычисления

интегралов

в (3.107) и

необхо­

димых преобразований получим

 

 

 

 

 

AJ

 

А

Гу \ 1+

-А,

е

А^з

(3.109)

1+^3

 

где

 

При ненулевом значении начальной силы противодей­ ствия, когда движение якоря начанается после возрастания тока управления до значения тока трогания, положение бу­ дет иным и выражение (3.105) примет иной вид.

Как известно, при замене неопределенного интеграла определенным в пределах от нуля до х получается реше­

ние, которое принимает значение произвольной постоян­ ной при jc—0, поскольку неопределенный интеграл равен

определенному от той же функции с постоянным (произ­ вольным) нижним пределом и переменным верхним

л:

j /(*) d x= J / (jc) dx=F{x)~F{a).

a

В этом случае произвольная постоянная c——F(a). Учи­ тывая это, выражение для тока управления примет иной, нежели (3.109), вид вследствие начала отсчета не от нуля, а от некоторого значения, определяемого моментом на­ чала движения (т. е. током трогания)

t

f

 

 

(*dt

*

 

 

 

f

L,

\-'к2А2е

 

L

 

 

t

 

 

 

i e

 

0

/.,Л2

,('•

 

i -P m'

 

l+X„-

 

 

 

 

 

 

 

( 6

 

 

 

(3.110)

 

 

 

 

 

 

 

Постоянные

интегрирования A u А2 и А3 определяются

из начальных условий,

которые .для различных реле раз­

личны.

 

 

 

 

 

 

 

Для двухпозиционных реле они будут определятся сле­

дующими начальными условиями: при

 

 

 

^~0; х --=0: F d i^ ' ‘у = *ТР'

 

На основании этого из (3.100),

(3.105) и (3.109) имеем:

 

 

 

^2

 

 

 

 

А 1+ ^ 2-г^зН - -— = 0;

 

 

 

 

 

С /vj

 

 

 

 

 

А 1 —|—2^-г—i—3X3= 0;

|

 

(3.111)

ДД1

 

,

Х3Ла

 

и ~ гу Др ==q _

,

 

 

1—J—TXj

 

1 —j—тУ2

1 —(—'CX.g

 

Cl

 

 

97

Для трехпозиционного поляризованного электромаг­ нитного реле начальные условия будут иные, а именно: при

dx

t—0; х = 0; ——г,—= 0; /у = 0.

Из тех выражений

(3.100),

(3.105)

и

(3.109)

будем иметь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

^ 1+ ^ 2+^:)+

с—Кх ==(^’

 

 

 

 

 

 

Д 1

 

.. А 2Д ~j” Д

 

0 |

 

 

 

(3.112)

_

Д Им

J__

 

Д

j __Д.3^8

 

_ ^ У _

0.

 

 

 

1-f-xX, 1

1 -{-ХА2 1

l- f-x X n

c t

 

 

 

 

Система

уравнений

(3.111)

отличается

от

системы

(3.112) только третьим уравнением.

 

 

 

из урав­

Время движения (/дв) может быть определено

нения

(3.100)

при

максимальном

значении

переменной

х=---хк . С этой

 

целью

можно рекомендовать

графический

метод

решения

уравнений.

Для этого уравнение (3.100)

целесообразно

представить в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

/(*)=?(*)■

 

 

 

 

(3.113)

 

где

/

(1) = х к

 

 

■--a—const,-

 

 

<t (t) --- Д jek]t- r A А М ■

Построив кривую в (t) (рис. 3.17), найдем точку пере­ сечения кривой 9 (t) с прямой /((). Абсцисса точки пере­ сечения дает приближенное значение t,Ui.

Рис. 3.17

Следует отметить, что рассмотренный метод определе­ ния времени движения якоря поляризованного реле доста­ точно сложен. Поэтому при расчете t№ для некоторых

реле могут быть использованы более простые, но менее универсальные методы, изложенные в работах [1], [2],

[6] и др.

98

 

 

 

 

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

 

 

 

 

1. С о т с к о в

Б. С. Элементы автоматической и телемеханической ап­

паратуры. Госэнергоиздат, 1950.

 

 

 

 

 

 

 

2.

В и т е н б е р г

М.

И.

Расчет электромагнитных

реле.

Госэнергоиз

дат,

1961.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Б а б и к о в

М.

А.

Электрические

аппараты,

ч.

1.

Госэнергоиздаг

1951.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Б а б и к о в

М.

А.

Электрические

аппараты,

ч.

2.

Госэнергоиздат,

1956.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

С ту п ел ь

Ф. А. Электромеханические реле. Издание Харьковского

Университета,

1956.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

М а н о в ц е в

А. П. Элементы аппаратуры телеуправления.

Изда­

ние ВИА им. Куйбышева, 1955.

 

А. Г. Электромагниты постоян­

7. Г о р д о н

 

А.

В..

Сли в и н с к а я

ного тока. Госэнергоиздат, 1960.

К. Проектирование

авиационных

8. С р и б н е р

Л.

А.,

Ш а р а г о Л.

систем программного управления. Машгиз, 1962.

 

 

 

 

 

9.

К о л о с о в С.

П.

Элементы авиационных автоматических уст­

ройств. Оборонгиз, 1963.

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Р у н о в

К.

Д.

Электрификация

самолетов,

вып.

I.

Изд.

ВВИА

нм. Н. Е. Жуковского, 1958.

 

 

 

 

 

 

 

11. Л у п а л

 

Н.

В., Б ос ин

М. И. и др. Теоретические основы

авто­

матики и телемеханики. Изд. Министерства путей

сообщения, 1961.

12. Д е к а б р у н

И.

Е.

Электромагнитные реле

 

и

преобразователи.

Госэнергоиздат,

1959.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. В. Пик,

 

Г.

Уйгар.

Расчет коммутационных реле

(перевод

с ан­

глийского). Госэнергоиздат, 1961.

 

 

механизмов.

Обо­

14. Л ы с о в

 

Н.

Е.

Расчет

электромагнитных

 

ронгиз. 1949.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ