книги / Электромеханические аппараты автоматики

С учетом (2.89), (2.90) можно записать

/м _ (3—ос)х Я,

(2.97)

5М стЛ6 Нс'

При выборе размеров ПМ кроме (2.97) необходимо выпол­ нить еще одно условие, обеспечивающее работу ПМ в точке с максимальной магнитной энергией [18]:

2.4.2. Магнитоэлектрические реле

На рис. 2.29 представлены два варианта конструкции магнитоэлектрических реле. В конструкции рис. 2.29, а одна или несколько обмоток (рамок) 1 могут быть намотаны на металлическом каркасе и питаться как постоянным, так и переменным током. Вращающий электромагнитный момент, действующий на рамку,

где «пр — число проводников с током, находящихся в магнитном поле; А. пр — электромагнитная сила, действующая на один

Ри^. 2.29. Варианты конструкции магнитоэлектрического реле:

(г с подковообразным магнитом и обмоткой в виде поворотной рамки; б — с обмоткой, перемещающейся в кольцевом воздушном зазоре: 1 — обмотка реле

сопротивлением R0 = p2(l+2r)/(bA0). Вследствие этого возника­ ет дополнительный тормозной момент

В конструкции на рис. 2.29, б обмотка перемещается по­ ступательно под действием втягивающих или выталкивающих электромагнитных сил в кольцевом зазоре. Поэтому полностью используется длина каждого витка, что увеличивает электромаг­ нитную силу, приходящуюся на единицу массы обмотки. Электромагнитная сила, действующая на обмотку,

цевом зазоре; А, Ъ— высота и толщина обмотки; и>0— удельное число витков; гср— средний радиус обмотки.

Как следует из (2.103), в пределах рабочего хода Р3 = const. Противодействующие усилия создаются с помощью плоской

пружины, на которой установлен подвижный контакт. Контакты реле изготавливаются из платины, сплавов пла­

тины с иридием, осмия с родием и работают при малых контактных нажатиях. Такие контакты обычно коммутируют цепи с напряжением 12 В и током /<0,05 А. Для увеличения контактных нажатий иногда применяют специальные блоки­ рующие устройства, варианты которых показаны на рис. 2.31. С переключающим контактом механически связана ферромаг­ нитная пластина 1, которая притягивается постоянным маг­ нитом (рис. 2.31, а) или электромагнитом (рис. 2.31, б), создавая дополнительное контактное нажатие.

' Вследствие большой пороговой чувствительности, определя­ емой малой мощностью срабатывания Рсраб, магнитоэлект­ рические реле нашли широкое применение в различных ав­ томатических устройствах. Часто эти реле используются для управления пневматическими цепями. Для магнитоэлектричес­ ких реле ток срабатывания /сраб = (0,5н-1)х 10_6 А, мощность

Рис. 2.31. Б л о к и р у ю щ и е у строй ства:

а—с постоянными магнитами; б—с электромагнитами

постоянного магнита используется электромагнит с обмоткой vv2, создающей постоянный магнитный поток. На роторе располагается такая же обмотка \\\, как и в магнитоэлект­

в (2.104) и преобразований можно получить среднее за период

При изменении фазы одного из токов на п происходит изменение знака а и вызванное этим изменение направления отклонения ротора. Таким образом, ферродинамические реле

Наиболее широкое применение ферродинамические реле получили в качестве датчиков и приемников систем дистан­ ционной передачи угла.

2.4.4. Тепловые реле

Тепловые реле (термореле) срабатывают при определенной температуре чувствительного элемента. Чувствительный эле­ мент нагревается либо проходящим по нему током, либо током, протекающим в нагревательном устройстве, либо за

104

Рис. 2.33. Б и м етал ли ч ески е реле:

а—с электроподогревателем; б —реагирующие на температуру окружающей ср^Ды

(otj>a2)

На рис. 2.33 показаны некоторые конструктивные варианты биметаллических реле. Биметаллическая пластина в конструк­ ции рис. 2.33, а отклоняется за счет нагрева током, проходящим по нагревателю, а в конструкции рис. 2.33,6 — под действием температуры окружающей, среды. Слой с меньшим значением а называется инертным (пассивным) и -изготавливается из инвара (36% никеля и 64% железа) или других сплавов. Для пассивных слоев ориентировочно a = 3 1 0 _rfK _1 Слой с боль­ шим значением а называется активным и изготавливается из константана, латуни, немагнитной стали и т. д. Для активных слоев обычно а = (5ч-7)• 10-8 К -1.

Одним из основных недостатков биметаллических реле является зависимость работы от температуры окружающей

Рис. 2.34. С п о со б ы т ем п ер ату р н о й ком п енсац и и (oijX X j):

1—при отрицательной температуре окружающей среды; 2—при положительной тем­ пературе окружающей среды

среды. Когда это приводит к увеличению погрешности, при­

параллельно с чередованием однородных сплавов. При измене­ нии температуры среды обе пластины изгибаются в одну сторону и расстояние A «const. При прохождении тока по нагревателю пластина с обмоткой изгибается больше и кон­ такты замыкаются.

На рис. 2.34, б одинаковые сплавы располагаются на разных сторонах биметаллических пластин, которые жестко связаны между собой. Изгибающие моменты от температуры среды равны и направлены встречно, поэтому система остается неподвижной и зазор между контактами не меняется. При прохождении тока одна пластина изгибается сильнее и происхо­ дит переключение контактов. В конструкции рис. 2.34, в компен­ сация влияния температуры окружающей среды достигается, как и в предыдущем случае, расположением одинаковых сплавов в разные стороны. За счет этого происходит изгиб отдельных пластин в разных направлениях, чем и достигается компенсация. Другие конструкции термореле описаны в [78].

2.4.5. Электромеханические реле других принципов действия

Резонансные реле могут быть построены на основе элек­ тромеханического резонанса между переменным магнитным полем и вибрирующим якорем или на основе электрического резонанса токов или напряжений. Одна из конструкций первого вида реле показана на рис. 2.35, а. Постоянный магнит 1 служит для увеличения электромагнитного усилия Рэ, действующего

ю

a j 777777777777

Рис. 2.35. Электромеханическое (а) и электрическое (б) резонансные реле

на якорь 2, и для получения колебаний якоря с частотой питания обмотки 3. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи якорь имеет прорези, а его материал должен обладать высоким удельным электрическим сопротивлением. Амплитуда колебаний якоря возрастает при равенстве частоты изменения усилия Рэ и собственной резонансной частоты механических колебаний. Из этого условия определяются напряжение и время срабатывания реле.

На рис. 2.35, о представлена электрическая схема включения электрических резонансных реле. В этой схеме в качестве линии связи может использоваться линия электропередачи, контактная сеть трамвая или троллейбуса и т. д. В схеме используются один или несколько генераторов, работающих на разных частотах. Генератор и реле отделены от линии трансформаторами Т\ —73 и конденсаторами C l—СЗ. Конден­ саторами С4 и С5 осуществляется резонансная настройка реле. С помощью таких схем можно по одной линии связи управлять рядом реле, настроенных на разные частоты.

Резонансные реле могут быть построены с использованием полосовых фильтров, пропускающих узкую полосу частот со±Асо. Фильтры могут быть чисто электрическими либо с использованием электромеханических резонансных систем (камертонных, магнитострикционных, электрострикционных). Реле реагируют на полосу частот ±Дсо0. Если Дсо>Асо0, то напряжение, подаваемое на реле, понижается и оно не срабатывает.

К электромеханическим реле относятся также реле, в ко­

следующим образом. Если на пластину полупроводника (ши­ фер, агат) наложить металлическую пластину, то они будут соприкасаться лишь в отдельных точках. Из-за высокого переходного сопротивления через эти точки при наличии разности потенциалов протекает небольшой ток. В остальных местах между металлической пластиной и полупроводником находится воздух, играющий роль диэлектрика в конденсаторе. Между пластиной и полупроводником при воздушных зазорах 0,001—0,01 мм уже при сравнительно небольших напряжениях возникают значительные электрические силы притяжения. Под их воздействием металлическая пластина изгибается, замыкая контакты рабочей цепи. В конструкции рис. 2.36, а полупровод­ ник имеет профильный срез, к срезу прилегает упругая металлическая пластина 2, которая жестко закреплена и служит одним из электродов. Другой электрод — пластина 3 укрепля­ ется с противоположной стороны полупроводника. На входные выводы 4, 5 реле подается напряжение U. При U=Ucpa6

108