13. Механическая характеристика реле

Работу реле определяют две характеристики – механическая и тяговая. Рассмотрим механическую характеристику на примере реле НМШ (рис. 4.1). Основными частями этого реле являются: обмотка 10, сердечник 7, ярмо 1, якорь 6, груз 9 для возвращения якоря в опущенное положение, антимагнитный штифт 8 высотой δ0, контактная тяга 4 с верхним 3 и нижним 2 штифтами, контактная система 5. Когда якорь реле опущен, воздушный зазор равен δ, а когда притянут, то δ0.

Механической характеристикой реле называется зависимость механических усилий, преодолеваемых при перемещении якоря, от значения ходя якоря: fмφ(δ) .

Притяжению якоря препятствуют масса якоря и груза Q, сопротивление упругих контактных пружин и силы трения. Механическая характеристика реле НМШ (рис. 4.2) имеет вид ломаной линии abcd и может быть построена экспериментально или в результате расчета.

В исходном положении, когда якорь реле отпущен, под действием силы Q (см. рис. 4.1) верхний штифт 3 контактной тяги давит сверху вниз на пружину О и изгибает ее, чем создается контактное нажатие на тыловом контакте. Точка a (см. рис. 4.2) соответствует началу движения якоря. При этом воздушный зазор равен δ, и требуется приложить к якорю силу Q. Участок ab характеристики соответствует первому этапу движения якоря, когда контактная тяга 4 (см. рис. 4.1) поднимается вверх и выпрямляется пружина О. Для этого требуется приложить силу f1 (см. рис. 4.2) и якорь перемещается на расстояние δ1. Затем нижний штифт 2 (см. рис. 4.1) подхватывает снизу пружину О и перемещает ее вверх до замыкания фронтового контакта. Этому соответствует участок bc (см. рис. 4.2). Участок cd соответствует совместному изгибу вверх пружин О и Ф, чем обеспечивается контактное нажатие на фронтовом контакте.

Механическая характеристика необходима для расчета параметров электромагнита реле. Тяговое усилие fэ, развиваемое электромагнитом, должно быть больше силы fм, препятствующей притяжению якоря, при всех значениях δ. Это условие срабатывания реле:

fэ > fм   (4.1)

Контактная система реле 5 (рис. 4.1) несколько упрощена. Не показаны регулировочные пластины, имеющие в отличие от контактных пружин, большие значения остаточных деформаций. Они позволяют устанавливать зазоры между контактами и создавать предварительное натяжение контактных пружин. В связи с этим на механической характеристике (рис. 4.2) в точках b и c имеются вертикальные участки, определяющие величины контактных давлений между тыловым – общим и общим – фронтовым контактами соответственно.

16. Расчет магнитодвижущей силы электромагнита реле. Построение согласованной тяговой характеристики реле.

Магнитодвижущая сила электромагнита реле затрачивается на прохождение магнитного потока по стали и воздуху: Iω = Iωст + Iωв. Так как Gв < < Gст, то Iωв >> Iωcn, и поэтому будем считать, что Iω = Iωв. Пренебрежем потоками утечки и будем считать, что Ф = Фв. Тогда Wmмех = 0,5IωвdФв. На основании закона Ома для магнитной цепи dФв = IωвdGв.

Тогда:

                                                                                                      

Подставим выражение (4.14) в (4.13):

С учетом выражения (4.3) получим

Из выражения (4.16) следует, что при сила притяжения электромагнита обратно пропорциональна квадрату значения воздушного зазора. Поэтому график тяговой характеристики имеет вид гиперболы (рис. 4.5). Условие срабатывания реле (4.1) графически выражается в том, что кривая тяговой характеристики лежит выше ломаной механической характеристики для всех δ. В этом случае тяговая и механическая характеристики согласованы. Точка касания выступа механической характеристики и кривой fэ(δ) называется критической точкой (точка а), а соответствующая МДС - критической МДС или МДС срабатывания.

Если подставить по закону Ома для магнитной цепи в выражение (4.16)

где то получим формулу Максвелла для расчета электромагнитов, не имеющую ранее введенных двух допущений Рис. 4.5. Тяговая и механическая характеристики