Поляризованное реле

Рисунок 31 – Поляризованное реле:1 – контакты; 2 – сердечник; 3 – обмотка; 4 – постоянный магнит; 5 – якорь

В нормальном режиме якорь находится в центре. Затем, если в одну из обмоток сердечника подать ток определённой полярности, то якорь займёт строго определённое положение под действием максимального тягового усилия суммарного магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом (Ф_п) и электромагнитом (Ф_эм). На рисунке 31 результирующий поток левой ветви электромагнита Ф_рл определен суммой магнитных потоков Ф_п и Ф_эм обмотки управления, а правой ветви – разностью этих потоков, поэтому якорь притянут к левой ветви сердечника и замыкает контакты левой ветви. Для изменения положения якоря следует поменять полярность обмотки управления. Таким образом, положение якоря определяется полярностью сигнала управления. Если на обмотку управления подать переменный ток, то наблюдается вибрация якоря с частотой сети на обмотке управления

10. Обмотки электромагнитов и их расчёт

10.1 Расчёт обмотки электромагнитов постоянного тока (материал, форма, сечение провода, вид намотки, каркас или без)

Обмотка должна быть рассчитана таким образом, чтобы с одной стороны обеспечить требуемую МДС F, а с другой – чтобы её максимальная температура перегрева не превышала допустимой для используемого в обмотке класса нагревостойкости изоляции.

Рассматривают обмотки тока (включены последовательно с нагрузкой) и обмотки напряжения (включены параллельно с нагрузкой).

Проведём расчёт обмотки постоянного тока. Эскиз обмотки дан на рисунке 32: 1 – сердечник; 2 – обмотка; 3 – окно; сечение сердечника и обмотки дано по А-А.

Рисунок 32 – Эскиз обмотки

Алгоритм упрощенный:

1. Зададимся током «I» и магнитодвижущей силой «F».

2. Определим число витков «W» обмотки:

. (14)

3. Пусть обмотка наматывается на каркас из электрокартона и окно имеет сечение Q(мм²). Тогда при рядовой намотке (виток к витку) диаметр провода составит:

, мм. (15)

При предполагаемом диаметре провода >0,3-0,4 мм и рядовой намотке K_зап = 1 – коэффициент заполнения окна в этом случае максимален и учитывается автоматически. Если намотка «дикая», то K_зап < 1:

. (16)

Найденный «d» округляют до стандартного в большую сторону (справочник по ЭА!). Если задано сечение , то и результат уточняем до стандартного.

4. Рассчитывают «R» обмотки для определения активных потерь в меди ∆Р_м, считая, что обмотка выполнена из меди. Если это не так, то по справочнику отыскивают ρ используемого материала.

, (17)

где ρ- удельное сопротивлениемеди, Ом∙мм²/м; – средняя длина витка обмотки, м.

5. Определяют потери в меди ∆Р_м = I²∙R.

6. По справочнику устанавливают соотношение ∆Р_{м (доп)} ≥ ∆Р_{м (расч)} для обмотки с заданными габаритами и окном сечением Q. Если не соблюдается данное соотношение, то следует поменять сечение окна.

Проведём расчёт обмотки напряжения на постоянном токе по упрощенному алгоритму:

1. Задаемся «U» и «F» и R.
2. Определяем W = F∙R/U.
3. Находим «d» аналогично предыдущему варианту расчёта при тех же условиях.
4. Уточняем «d» в соответствии со справочником и определяем R полученной обмотки.
5. Определяем ток I и рассчитываем ∆Р_м.
6. Устанавливаем соотношение ∆Р_{м (доп)} ≥ ∆Р_{м (расч)} и при его несоответствии корректируем сечение провода или окна.

10.2 Расчёт обмотки электромагнитов переменного тока

Исходные данные: напряжение сети U_с; амплитуда F_м; амплитуда Ф_м. В основу расчёта положена формула:

U² = (I∙R)² + (4,44∙f_с∙ W∙Ф_м)².

Задача определения числа витков «W» и диаметра «d» решается методом последовательных приближений. Предположим, что R обмотки много меньше X_L тогда, пренебрегая R, отыщем «W»:

W = К∙U/4,44∙f_с∙Ф_м, (18)

где К – поправочный коэффициент, учитывающий возможное пренебрежение «R»; K=0,7…0,8.

I = F_м/√2∙W. (19)

Для определения «d» и сечения провода, задаются экономической плотностью тока j_э:

j_э=2-4 А/мм² – длительный режим работы; j_э=5-12 А/мм² – повторно-кратковременный режим работы; j_э=13-30 А/мм² – кратковременный. При сроке службы до 500 часов j_э практически можно увеличивать в 2 раза. Сечение провода q равно:

q = I/j_э. (20)

По сечению «q» находят искомый «d»:

.

По выбранному способу укладки определяется максимальный К_зап и сечение окна «Q_расч»:

Q_расч = W∙π∙d²/4∙К_зап.

Находим R по формуле 17. По «R» находим ∆Р_м и определяем допустимость расчётных потерь стандартным.

При Q_расч ≠ Q_станд варьируем «W» и «d» до получения удовлетворительного результата.