Файл: Основы авиационной автоматики учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 154

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

8 — величина воздушного зазора между якорем и сердеч­ ником реле.

Индуктивность L обмотки представим в общем виде

r W 0

(2.75)

L = — r i

где Ф — рабочий поток;

w — число витков обмотки.

На основании закона Ома для магнитной цепи имеем

 

Ф = wl

(2.76)

Ru + Rb

 

где R M — магнитное сопротивление цепи по магнитопроводу;

/?5 — магнитное сопротивление воздушного зазора 8.

 

Если магнитная система реле остается ненасыщенной во всем

диапазоне изменения воздушного зазора 8, то величина

сопро­

тивления

RH будет постоянной /?м = const и соответственно

dR

 

Сопротивление

Rh равно:

 

 

-----—= 0 .

 

 

d 8

 

 

 

 

 

 

 

 

ß s =

 

(2.77)

 

 

 

p0S

 

 

где

ң.0 =

4u 10-7[Гн/м|

— магнитная проницаемость воздуха;

 

 

5 — площадь сечения воздушного зазо­

 

 

 

ра.

 

 

Тогда с учетом (2.75), (2.76) и (2.77) получим

 

 

 

L =

w і

 

(2.78)

 

 

 

 

Если насыщение отсутствует, то

 

 

 

 

dL

w-

 

 

 

 

do "

Ru

E-o •

 

 

 

 

 

 

Сучетом (2.74) будем иметь

1(Iw)2

F> =

 

 

Ru + ■

Po5

 

 

 

Обозначим

Iw

= (Iw)a

— намагнШшваю-

 

Rm +

Po 5

щая сила обмотки, приходящаяся на воздушный зазор 8. Тогда

9*

131


окончательно выражение для силы Fэ с учетом значения

р-0 бу­

дет

 

 

 

 

 

F 3 = - 2 и 1 0 -7(Л«у)п24 - .

 

(2.79)

 

 

8 s

 

 

Размерности величин, входящих в (2.79), принимаются

следую­

щими:/—А; 5 — м2; 8 — м, а сила F9—Н

 

 

Из выражения (2.79) видно, что при постоянной намагничива­

ющей силе обмотки, приходящейся на воздушный зазор

(ho)0 —

= const,

зависимость силы притяжения

F3 якоря

от величины

зазора

8 выражается квадратичной гиперболой.

несколько от­

Реальные тяговые характеристики

FB—/(о )

личаются от построенных по формуле (2.79), особенно при ма­ лых и больших значениях воздушного зазора. Последнее обус­

ловлено насыщением магнитопровода при

малых 8

и боль­

шими потоками рассеяния при больших 8.

Оба эти фактора не

учитывались при выводе формулы (2.79). Одна из реальных тя­ говых характеристик реле показана на рис. 2.40 пунктиром.

Р и с.

2.40. Характеристики реле:

а — тяговая; б

— согласование

тяговой характеристики

и

характеристики

пружины

Механическую характеристику, т. е. зависимость силы упру­ гости пружины от величины воздушного зазора Fu = <р(8), мо­ жно считать линейной

 

= F 0 + k„p (д0 -

8),

(2.80)

где

£„р — жесткость пружины;

 

 

 

 

F0 — начальная сила, развиваемая пружиной;

 

воз­

 

80 и 8 — соответственно начальное и текущее значения

 

душного зазора.

■{>(8) показана

на

рис.

 

Механическая характеристика /•'„ =

2.40,6. При подборе пружин реле необходимо обеспечить соглаоо-

132


■вание характеристики пружины с тяговой характеристикой электромагнита. Согласование характеристик определяет соот­ ношение силы притяжения якоря и силы пружины во всем диапа­ зоне изменения воздушного зазора.

На

рис. 2.40,6

приведено

семейство тяговых характеристик,

соответствующих

различным

значениям

(/гс»)D

обмотки, и изоб­

ражена характеристика пружины аб.

начальной величине о0

Если реле обесточено, то зазор равен

и .пружина развивает силу F0. При увеличении тока в обмотке ре­

ле электромагнитная сила притяжения

возрастает и при wl= і

= w lСр

становится равной силе пружины (точка а), происходит

срабатывание реле, в процессе которого

сила

притяжения (лри

постоянном

значении

намагничивающей

силы

w l = w / cp) до­

стигает величины

F3

(отрезок вг), а сила пружины возрастает

до величины

Дм

(отрезок бг). При этом величина зазора изме­

няется от 80 до ок. Работа, совершаемая электромагнитом, равна площади авгд, а энергия деформации пружины — площади абгд. Разность площадей, т. е. заштрихованная площадь абв, численно

•равняется кинетической энергии якоря, расходуемой при ударе контактов якоря об ограничитель. Чем больше площадь, тем большую кинетическую энергию развивает якорь, поэтому при ударе об упор возможно отскакивание якоря и дребезг контак­ тов. Для уменьшения площади абв иногда применяют пружины с нелинейной характеристикой. Однако уменьшение заштрихован­ ной площади целесообразно лишь до некоторого предела, так как при этом уменьшается сила контактного давления FK (отрезок бв). Эта сила выбирается из условия обеспечения необходимой мощности на контактах и безотказной работы реле в условиях вибраций и ускорений.

Рассмотрим процесс отпускания якоря реле. При уменьшении тока в обмотке реле отпускание происходит в точке б. В этой точке намагничивающая сила обмотки достигает значения ®Д0тп> при которой сила электромагнита становится равной силе пру­ жины. В точке б, как видно из рис. 2.40,6, пересекаются тяговая

Дэ= / ( 8) и механическая Дм = ®(8) характеристики.

всегда

Намагничивающая сила

отпускания реле

rdülmn

меньше намагничивающей

силы срабатывания

wlcp.

Послед­

нее обусловлено тем, что тяговые характеристики при

5 = 80

идут значительно круче механической характеристики. Вводится понятие коэффициента возврата реле, под которым понимается отношение намагничивающей силы отпускания к намагничиваю­ щей силе срабатывания

£ __ ® ^ о т п

(2.81)

ЧЮІ,ср

' с р

где /0тп — ток отпускания реле;

 

/ср — ток срабатывания реле.

 

133


Для реле, работающих в системах автоматического управле­ ния, стремятся получить коэффициент возврата возможно более близким к единице. Однако при линейной характеристике пру­ жины квредко превышает значение 0,6—0,7. Для характеристики чувствительности реле обычно указывают величину тока сраба­ тывания /ср и тока отпускания /отп реле.

Обмотка реле представляет собой цепь с индуктивностью L н сопротивлением R, в которой при включении на постоянное нап­ ряжение происходит нарастание тока до установившегося значе­

ния /уст= ---- 1 однако реле сработает раньше, чем ток нарастет

R

до установившегося значения. Отношение установившегося зна­ чения тока к току срабатывания называется коэффициентом за­ паса по срабатыванию

(2.82)

ивыбирается обычно в пределах от 3 до 6.

Бзаключение следует отметить, что рассмотренные характе­ ристики являются статическими, однако в ряде случаев они мо­ гут быть использованы также для определения сил, действую­ щих на якорь реле в процессе его движения. Это будет справед­ ливо в том случае, когда последовательно с обмоткой реле включено достаточно большое сопротивление. Тогда противо- э.д.с., наводимая в обмотке реле при движении якоря, не вызы­ вает заметного изменения тока в этой обмотке и намагничиваю­ щая сила Iw практически постоянна.

Различают также следующие временные характеристики ре­

ле:

— в р е м я т р о г а н н я tTp — время от момента включе­ ния реле на постоянное напряжение до начала движения якоря. Это время определяется временем нарастания тока до величины

тока трогания

/тр (или срабатывания /ср);

— в р е м я

д в и ж е н и я tAB — время от начала движения

до окончания движения якоря;

— в р е м я

с р а б а т ы в а н и я реле tcp равно сумме вре­

мени трогания и времени движения якоря

(2.83)

Для электромагнитных реле обычного исполнения величина от­ ношения £двДір составляет 0,1 — 0,4. Аналогичные временные параметры имеет реле при отпускании. Процесс отпускания ре­ ле начинается с момента отключения обмотки от источника пи­ тания до момента размыкания контактов. Этот процесс так же, как процесс срабатывания, характеризуется соответствующим

134


в р е м е н е м т р о г а н и я £гр0, в р е м е н е м д в и ж е н и я г?дв0 и в р е м е н е м о т п у с к а н и я

^отп =

*тр 0 + *дв о = ^трО (1 +

М •

(2.84)

 

V

^Tp О'

 

Отношение tRBJ t Tр0

имеет примерно тот же порядок 0,1

— 0,4,

что и при срабатывании реле.

Процесс срабатывания и отпускания электромагнитного реле

проще всего исследовать, проследив кривую

изменения тока в

его обмотке с течением времени.

 

 

 

 

 

Пусть в момент t—0 обмотка реле подключается к источнику

постоянного напряжения f/='Const. Так как при

0 обмотка бы­

ла обесточена, то якорь за счет возвратной

пружины

занимал

крайнее положение и воздушный зазор максимален 8 =

80.

Соот­

ветственно индуктивность обмотки при этом

минимальна

L =

=

Величина индуктивности обмотки при неподвижном яко­

ре — постоянная величина, поэтому ток / в обмотке электромаг­

нита после

подключения к источнику

питания t/=cons't будет

нарастать по экспоненте

 

 

 

 

 

— е

гмнн) ■

(2.85)

где

R — активное сопротивление цепи обмотки;

Тмин =

^ м"н- — минимальная постоянная времени обмотки.

 

R

 

равного току

срабатывания

Когда ток достигает значения,

(току трогания) /= /ср = / тр,

якорь

начинает

перемещаться.

Время, соответствующее этому промежутку времени, есть время

трогания tTp.

 

 

и t = tip

будет

 

 

 

Уравнение (2.85) д л я /= / ср

 

 

Отсюда получаем

 

/ср =

/уСТ(1 — е

^міш).

 

(2.86)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tTp= -

Тыт Іп^І — £ p- j

= Тит ln -

k - y

,

(2.87)

где

/уст= —

— установившееся значение тока

в обмотке;

 

R

 

 

 

 

по срабатыванию.

 

k 3 — коэффициент запаса

 

При &з>3 величина

In—

= — lnfl ——

и

 

 

 

Ä3

1

\

/

К

 

время трогания соответственно равно:

 

 

 

 

 

 

 

“ т р

 

 

 

 

 

(2.88)

135