книги / Электромеханические аппараты автоматики
..pdf- |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
не более 2 Вт 0,05— 220 io-‘- i 102x65x92 235 —
в р е м е н и
РВГ |
|
|
|
0,05— 36 |
5 - 10“6— 0.5 |
9 1 x 4 9 x 7 0 /8 0 |
400 |
к р у г о в с >й |
|
|
|
0,05— 110 |
0,001— 0,5 |
162x142x75 |
1050 |
|
|
|
— |
До 24*4 |
|
120x100x75 |
|
100x100 x 75 |
_ _ |
коммутируемым напряжением С/,= 36 В постоянного тока, напряжением управления Uy= 48 В.
Для удовлетворения первого требования можно использовать реле РПГ-1, например РПГ-0110110 (см. табл. 4.1), содержащее десять замыкающих контактов на герконах КЭМ-1. Эти герконы коммутируют цепи с напряжением до 220 В и током до 1 А, чем удовлетворяются второе и третье требования. Однако реле РПГ-1 выпускаются лишь на напряжения управле ния 12 и 24 В и не выпускаются на напряжение управления 48 В. Можно было бы использовать два последовательно соединенных по цепи управления реле РПГ-1, например РПГ-0104110 с четырьмя замыкающими контактами каждое (рис. 4.21, а). Однако такое включение не обеспечивает на дежную работу всего устройства. При выходе из строя обмотки управления одного из последовательно включенных реле контакты другого реле также окажутся разомкнутыми. Поставленные требования могут быть полностью удовле творены, если использовать два РПГ-9-0540100 с параллельным
191
Рис. 4.20. Принципиальная схема |
кругового переключателя: |
|
I — траектория перемещения ПМ радиуса Л,; I I — окружность зоны срабатывания радиуса |
||
гсраб; II I— окружность зоны отпускания |
радиуса roriI; R 2— радиус расположения герконов; |
|
г— расстояние между |
продольными |
осями герконов и ПМ; Ьы и Лм — поперечные |
размеры постоянного |
магнита |
|
Рис. 4.21. К примеру выбора герконового реле:
R и С — резистор и конденсатор делителя напряжения
включением их обмоток управления (рис. 4.21, б). При таком использовании указанных реле коммутируемый ток 1Х может быть увеличен до 4 А. Габариты всего устройства во втором случае будут такими же, как и в первом, но цена устройства
возрастет, |
ибо |
в, реле |
РП Г-9-0540100 |
используются более |
мощные и |
более |
дорогие |
герконы типа |
МКА-52202. |
Когда цена устройства является определяющим фактором, можно вернуться к первому варианту с реле типа РПГ-0110110, но для повышения надежности использовать схемы включения, показанные на рис. 4.21, в и г. В этих схемах используются резисторный и емкостный делители напряжения, выравнива ющие напряжения на обмотках реле и обеспечивающие работу одного реле при выходе из строя другого.
Сопротивление каждого резистора в схеме рис. 4.21, в может быть найдено из следующих предпосылок. Обычно задаются долей х расхода мощности в делителе напряжения относительно мощности, потребляемой обмотками управления. Как правило, и ^0,1. Таким образом,
Лд= £/у2/^ д; ^ д = х ^ у,
где Ra— сопротивление одного резистора делителя напряжения;
Uy— номинальное |
напряжение обмотки управления реле; а?д |
и 9>у— мощность, |
выделяющаяся в одном резисторе делителя |
напряжения, и мощность, потребляемая обмоткой управления одного реле.
Отсюда Ra~^ U2/к^у.
Тогда для реле РПГ-0110110 с 0>у = 2 Вт на каждую обмотку, приняв х = 0,1, получим
Лд^242/(0,1 -2) = 2880 Ом.
Принимаем Ra= 3000 Ом и по каталогам выбираем резистор
типа |
МЛТ |
со следующими данными [85 ]: рассеиваемая |
|||
мощность |
tP= 0,25 Вт; |
номинальное |
сопротивление |
||
/?д = 3000 Ом + 5%; |
полная |
длина L = 47 мм; |
максимальный |
||
диаметр 0 = 4 мм; |
масса т = 0,25 г. |
рис. 4.21, г, ем |
|||
При использовании схемы, показанной на |
|||||
кость |
одного |
конденсатора |
[88] |
|
|
С^0,02/сраб<?у/С/у2,
где С— искомая емкость конденсатора; /сраб— время срабатыва
ния реле, которое может |
быть найдено по табл. П.8. |
Для герконов КЭМ-1, |
используемых в реле РПГ-0110110, |
/сраб = 3 мс. Отсюда С ^ 0 ,2 -2*3 • 10_3/242 = 0,2028 мкФ. Выбира
ем конденсатор марки |
КМБМ с номинальным напряжением |
|
С/= 30 В, номинальной |
емкостью С=0,15 мкФ, полной длиной |
|
£ = 38 мм, |
максимальным диаметром £>=11 мм и массой |
|
т = 2,5 г |
[86]. |
|
Требуется выбрать параметры обмотки управления (число витков, марку и диаметр провода) для реле напряжения на; четырех герконах типа КЭМ-1 с внутренним их расположением^, если известно, что обмотка подключена к источнику напряжет ния большой мощности. Напряжение управления t/y = 60 В постоянного тока.
При выборе параметров обмотки управления можно придер
живаться |
следующей |
последовательности [22, 51, 72, |
88, 89]. |
|
1. Из |
конструктивных соображений |
выбираются |
размеры |
|
обмотки |
управления: |
длина /к = 35 мм; |
внутренний |
диаметр |
обмотки для четырех расположенных внутри нее герконов ^B«2(AI+ A)+rf6( l+ 4/2) = 2(3 + 0,25)+5,4(l+v/2)= 19,54 мм,
где </6= 5 ,4м м — диаметр баллона геркона; Ав и А— толщина каркаса катушки и зазор между герконами и каркасом. Примем А, = 3 мм, А= 0,25 мм, dB= 20 мм.
Для определения наружного диаметра обмотки dK необ ходимо рассчитать или задаться толщиной обмотки Ик. Оп тимальная толщина обмотки зависит от размеров геркона и внутреннего ее диаметра. В общем случае ее можно
ориентировочно |
принять [51, 72, |
88, |
89] |
|
|
^ |
a 0.375(L+ ^ H |
^ |
|
где L — полная |
длина |
герконов; |
п— их число в реле. |
|
Тогда |
|
|
|
|
[0,375 • 5,4 (80 + 3,14 • 5,4) $ 4 ]/35 = 6,2 мм.
Примем ht = 6 мм. Тогда наружный диаметр обмотки
dH= dB+2hK= 20 + 2-6 = 32 мм.
2. Подсчитывается удельное сопротивление р, провода об мотки при допустимом для выбранного класса изоляции превышении температуры тдоп. Как правило, используются обмоточные провода с эмалевой изоляцией ПЭЛ, ПЭВ-1, ПЭРЛ-1, ПЭВТЛ-1, ПЭВ-2, ПЭЛР-2, ПЭВТЛ-2, для большин ства из которых допустимое превышение температуры может быть принято равным 50° С и р, = р0(1+аА/); А/ = тД0П+Г0,р —/0,
где р0= 1,75 *10 8 О м -м — удельное электрическое |
сопротивле |
ние медного провода при температуре t0 = 20° С; |
A t— измене |
ние температуры обмотки по отношению к f0; tBKр— тем пература окружающей среды; а — температурный коэффициент сопротивления; для меди а =0,0043.
194
Таким образом,
р,= 1,75 • 10-8 [1+0,0043 (50+ 35-20)] = 2,2-10"8 Ом-м.
3. Определяется рабочая МДС обмотки реле. Для надежной работы п герконов рабочая МДС обмотки реле должна быть больше МДС Fcpa6 одного геркона, указанной в приложении табл. П.8:
Fp= ^ F Cpa6; K3 = KFK„,
где KF— коэффициент запаса по МДС срабатывания одного
геркона |
(KF= 1,3ч-1,5); Кп= ^/п — коэффициент, |
учитывающий |
||||
взаимное |
влияние герконов |
[22, 51, 72]. |
£.„«=110 А |
|||
В |
нашем |
случае |
для |
геркона КЭМ-1 |
||
и F =1,4 ^ 4 • 110 = 244,5 А. |
|
[22, 51, 72] |
||||
4. |
Диаметр |
провода |
обмотки без изоляции |
|||
dг= 2 |
[ Ш |
± й _ 2 |
/244.5 -0.022(20+<) - 10- » _ |
|||
|
|
V |
иу |
V |
60 |
|
Найденное значение округляется до стандартного и выбира ется провод ПЭВ-2, диаметр которого без изоляции <4 = 0,1 мм [51]; диаметр с изоляцией <4Э= 0,13 мм; площадь поперечного сечения <7= 0,00785 мм2; коэффициент заполнения по меди
*,« = 0,36.
5.Число витков обмотки
К, Л Л |
0 ,3 6 - 6 -3 5 |
и>= — |
= 9630. |
ч0,0778
Принимаем w= 9600 витков. |
|
|
|
||||
Сопротивление |
обмотки |
ro6 = p,nwdK/q, где й?к= 0,5 (</„+</„)= |
|||||
= dK+hK— средний |
диаметр |
обмотки, |
|
|
|||
|
|
|
<4 = 20+6 = 26 мм. |
|
|
||
Таким образом, |
|
|
|
|
|
||
|
г06 = 0,022 - 3,14 - 9600 -26-10 “3/0,00785 = 2113,2 Ом. |
||||||
6. |
Установившееся |
превышение |
температуры |
т обмотки |
|||
над |
температурой |
окружающей |
среды |
[22, 51, 72] |
|
||
|
|
т |
|
т |
1 |
|
|
|
|
р |
AnNKToPtl^ { d x +h S |
|
|||
где Кт0— коэффициент |
теплоотдачи; для |
большинства |
случаев |
||||
Ат0 = 10 Вт/м2 -°С; |
|
|
|
|
|
|
|
(6 0 -0 ,1)2 - 1 0 9
48,416 °С.
Тр _ 4 • 3 ,14 • 9600 -10 • 0.022 • 35 • 26 (26 + 6)
Если по расчету получилось тр > тдоп, то необходимо yeeL личить диаметр d провода обмотки или использовать изоляции!» следующего класса теплостойкости.
7. Мощность, потребляемая обмоткой управления, = £/у2/гоб = 60/2113,2 = 1,703 Вт.
Ток обмотки управления Iy = Uy/ro6 = 60/2113,2 = 28,4 мА.
В приложении П.29 приведена программа :PE.KRB” на языке БЕЙСИК расчета обмотки управления герконового реле и результаты машинного расчета.
4.2.3. Выбор постоянного магнита для кругового переключателя
Требуется выбрать ПМ для кругового переключателя или путевого выключателя на герконах типа КЭМ-2.
Исходные данные: материал ЮНД-4 с остаточной индукцией Вг= 0,5 Тл, коэрцитивной силой Нс = 40 кА/м и коэффициентом прямоугольное™ а = 0,56;
продольные оси ПМ и герконов параллельны (рис. 4.20),
аих поперечные оси лежат в одной плоскости; минимальное расстояние между продольными осями геркона
и |
ПМ г= 20 мм. |
|
|
|
||
|
Необходимо |
определить размеры ПМ (см. рис. 3.9). |
||||
|
1. Определяется зазор срыва геркона (3.21): |
|
||||
|
|
5сраб = (К5„ - а)/(2К); |
К =6,66 + 44,4 h/b, |
|
||
где 8Н, a, |
b, А— начальный зазор между перекрывающимися |
|||||
концами |
КС |
геркона, |
размер |
этого перекрытия, |
ширина |
|
и |
толщина КС |
в зоне |
перекрытия соответственно; |
К — коэф |
||
фициент неравномерности магнитного поля в зоне перекрытия. Из рис. 3.6 принимаются: а = 0,75 мм; 6 = 0,8 мм; А = 0,36 мм;
8Н= 0,08 мм.
Тогда К =6,66 + 44,4 • 0,36/0,8 = 26,64; |
|
||
5сра6 = (26,64 • 0,08 - |
0,75)/(2 • 26,64) = 0,026 мм. |
||
2. Подсчитывается внутренняя магнитная проводимость за |
|||
зора срыва |
|
|
|
^бераб=-g~ 14) \/Т+~КЬ/а. |
|||
Для зазора срыва при |
5 = 8сра6 |
|
|
А6сра6= 1,257 -10 _ч 0,75 |
0,8 |
1+26,64 ^ ^ = 4 - 10-8 Гн. |
|
0,026 V |
' |
0,75 |
|
3. Рассчитывается внешняя магнитная проводимость геркона [22, 51, 72]:
ЛвшНо ( ~ T + 2fi(.J,
где |
L — полная длина |
геркона; dc— диаметр |
проволоки, из |
||||||||||
,которой штампуются |
КС |
(диаметр участка |
КС, заваренного |
||||||||||
в |
стекло), |
выбирается |
из |
рис. 3.6. |
Для |
данного |
примера |
||||||
L = 45,4 мм; dc= 0,6 мм. |
|
|
|
[88] |
|
|
|
|
|||||
|
Поскольку |
обычно |
4L/3Tcs>2i/c, то |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Лвш —4ц0£/3я; |
|
|
|
|
(4.1) |
||
Лвш = — • 1,257 |
К Г 9 -45,4 = 0,5333 • 1(Г9 -45,4 = 2,4213 • 1(Г8 Гн. |
||||||||||||
|
Зтс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Определяется напряженность магнитного поля в рабочем |
||||||||||||
зазоре геркона |
при |
его |
срабатывании, |
создаваемая |
ПМ [88]: |
||||||||
|
|
|
|
J J |
_^сраб у/** |
^вш |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
^ |
^ вш + ^ 6ср аб |
|
|
|
|
||
где |
Fcpa6 — МДС срабатывания |
одиночного геркона |
(табл. 3.1); |
||||||||||
п —число |
герконов, |
которые |
должны |
срабатывать |
|
одновре |
|||||||
менно. |
геркона |
|
КЭМ-2 |
7^ 6 = 65 А. |
При |
п= 1 |
|||||||
|
Для |
|
|||||||||||
Я6 = (65 • 1• 2,4213)/(45,4 • 2,4213+ 4) = 0,53986 А/мм = 539,86 А/м.
51, |
5. Вычисляется магнитный показатель материала |
ПМ [22, |
|
72]: |
|
(4.2) |
|
|
n = B r/{ii0Hc), |
||
|
П=- |
0,5 |
|
|
9,95. |
|
|
|
1,257 |
1 0 " 8 -40 000 |
|
6.Рассчитывается объем ПМ, обеспечивающий напряжен
ность Н& магнитного |
поля |
[22, |
51, |
72]: |
|
|
|
V = |
|
— г3 (1 + ^ 1 —а); |
(4.3) |
||
|
м |
7 7 + 1 |
Н ' |
v |
' |
|
V = 4 -3 ,1 4 |
539-86203(1+ y i Z o > ) = 206)1 ммз |
|
||||
9 ,9 5 + 1 |
40 000 |
|
|
|
|
|
7.Для дальнейших расчетов необходимо выбрать форму
ПМ |
(цилиндр, параллелепипед, |
треугольная |
призма |
и т. п.) |
|||||
и найти |
соответствующий коэффициент формы: |
|
|||||||
|
|
|
|
KV= P2J S M, |
|
|
(4.4) |
||
где |
Рм |
и |
SM— внешний периметр |
поперечного |
сечения |
и пло |
|||
щадь поперечного |
сечения ПМ. |
|
DM и внутренним |
||||||
Для |
цилиндра |
с внешним диаметром |
|||||||
|
АГф= 47г/( 1—Р2); |
для параллелепипеда |
ЛГф= 4 (1 Н- е) 2/е, для |
||||||
треугольной равнобедренной |
призмы |
|
|
|
|||||
|
|
|
^ |
_4 (2 x - f - l) 2 |
__8(1 -hsiny/2) 2 |
|
|
||
Ф У(2к)2-1 |
siny |
где $ = dJD u; e = hJbM— отношение толщины Ам (размер в на
правлении, |
перпендикулярном перемещению |
ПМ) к |
ширине |
Ьм (размер вдоль перемещения ПМ, см. |
рис. 4.20) |
парал |
|
лелепипеда; |
у.= ам/См— отношение одной из |
равных |
сторон |
треугольника, находящегося в поперечном сечении треугольной
призмы, |
к третьей; |
у — угол |
между равными сторонами. |
|||||
Выбрав ПМ в форме параллелепипеда и задавшись е= 1,5, |
||||||||
можно |
определить |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
4(1 + е) 2 |
~ |
4 (1 + 1,5 )2 |
16,67. |
|
|
|
|
|
е |
|
1,5 |
|
|
8. |
|
Определяется длина |
ПМ вдоль продольной оси геркона |
|||||
[72, |
88]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L = |
|
|
|
ЗкП |
(4.5) |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
м \ Ъ ^ / к , + ^ 9 К 9+12пП, |
||||
/и= |
3/ 206,1 |
|
3 -3 ,1 4 -9 ,9 5 |
= 11,27 мм. |
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
к3 ^ /1 6 ,6 7 4 -^ /9 |
• 16,6 7 + 12-3,14-9,95/1 |
|||||
Поперечное |
сечение SM |
ПМ |
SM= V JlM= 206,1/11,27 = |
|||||
= 18,24 мм2. |
|
_ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
У с |
/18 24 |
|
||
|
|
|
|
—= J ~ |
f f = 3,487 мм. |
|||
Толщина ПМ |
hu= ebM= 1,5 -3,487 = 5,23 мм. |
|||||||
Окончательные размеры |
ПМ примем |
|||||||
|
|
|
/м Ам Ам = 11,3 х 3,5 х 5,2 мм. |
|||||
Если |
ПМ имеет |
форму |
цилиндра, |
то |
||||
Z)M= 2 / S 2/|> ( 1 - P 2)]; dM= $Du,
а если форму треугольной призмы, -то
См = 2^J5м/[(2и)2 —1] = 2 J s j (tg у/2);
ам = У1См= См/(2 sin у/2).
4.2.4. Выбор постоянного магнита для кнопки и концевого выключателя
Требуется выбрать ПМ для кнопки на герконе типа КЭМ-2. ПМ изготовлен из материала ЮНД-4 (см. предыдущий пример). Исходные данные:
продольные оси ПМ и геркона параллельны, а их попереч ные оси лежат в одной плоскости;
максимальное возможное расстояние гсраб между продоль ными осями геркона и ПМ при срабатывании не должно
198
превышать 24 мм, минимальное расстояние готп между ними, при котором геркон надежно отпускает, должно быть не менее 30 мм.
Последовательность расчета такая же, как в предыдущем примере:
1) подсчитывается коэффициент К неравномерности маг нитного поля в зазоре;
2) определяется внутренняя проводимость Л8в геркона при отпускании (конечном зазоре). Конечный зазор ожв замкнутом состоянии КС определяется лишь суммарной толщиной их контактного покрытия и микрошероховатостями. Обычно для
герконов |
КЭМ-1 8Ж^ 0,035...0,04 мм, для |
КЭМ-2 8„= 0,02мм. |
|
Приняв 5Ж= 0,02 мм, можно |
получить по (3.8) |
||
Л8ж= |
1,257 -И Г 90 ,7 5 -0 ,8 |
1+26,64 — |
= 4,932-10" 8 Гн; |
|
0,02 |
0,75 |
|
3) по (4.1) находится внешняя магнитная проводимость Лвш геркона. Для геркона КЭМ-2 Лвш = 2,4213 • 10”8 Гн;
4) по (4.2) вычисляется магнитный показатель материала
ПМ;
5) рассчитывается необходимый объем Vu ПМ, соответст вующий поставленным условиям [51, 72, 88]:
у _ |
4 л 1+yi-O t |
r l раб |
^*отп К , |
_ _ ^ВШ . |
/А У'Ч |
|||
ы~П + \ |
Нс |
4 —3 rOTn/r cpa6 |
L |
Л вш + Л 51’ |
1 • } |
|||
МДС Fma отпускания выбирается из |
табл. П.8. Тогда |
|
||||||
г |
4 -3 ,1 4 1 + ^ / 1 - 0 ,5 6 |
2 4 3 |
10-1 |
х |
|
|||
м _ 9 ,9 5 + 1 |
40 |
000 |
4 - 3 ( 3 0 /2 4 ) 4 5 ,4 -1 0 ' 3 |
|
||||
|
|
|||||||
|
|
2,4213 |
= 191,4 мм3; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
Х2 ,4 2 1 3 + 4 .9 3 2
6)выбрав цилиндрическую форму ПМ с отношением внут реннего диаметра dM к внешнему DM, равным Р= 0,5, по (4.4) можно найти соответствующий коэффициент формы:
Kv = 4я/(1 —Р2)= 12,5664/(1 —0,52)= 16,76;
7) рассчитывается по (4.5) длина |
/м и другие размеры ПМ: |
||
/ = /191,4 |
_____________ 3 -3 ,1 4 -9 ,9 5 _____________ |
2 |
|
= 11,1 М М . |
|||
Сечение |
.3 J W H + 7 9 - 1 6 ,7 6 + 1 2 - 3 ,1 4 - 9 ,9 5 ) . |
|
|
5 « = Г М//М=191,4/П,1 = 17,24мм2. |
|
||
|
|
||
Внешний диаметр ПМ |
|
|
|
D = |
17,24 |
|
|
2 I , " м , =2 |
= 5,41 мм. |
||
* ' л ( 1 - Р ‘ ) |
3^14(1 —0 ,5 2) |
Внутренний диаметр ПМ dM= pz>M= 0,5 • 5,41 = 2,7 мм. Окончательные размеры ПМ принимаем /м х DMх dM=
= 11,2 х 5,4 х 2,7 мм.
4.2.5. Выбор поляризующего магнита
Поляризующий ПМ часто используется для изменения коэффициента возврата и перевода реле из режима с замы кающими контактами в режим с размыкающими контактами, например в реле РПГ-9-05111 и РПГ-9-05011. Установка поляризующего ПМ может также быть средством снижения превышения температуры обмотки управления, так как снижа ются МДС срабатывания, ток и мощность управления реле.
Последовательность расчета может быть следующей. Определяется напряженность поля поляризующего ПМ [51,
72, 88]:
Ни = —;----—-------- г , |
(4.7) |
L (l-A 6cpa6/Aaui)’ |
|
где Fn — МДС поляризующего ПМ, на значение которой уменьшается МДС Fy обмотки; Лвш и Л8сра6— внешняя и внут ренняя магнитные проводимости геркона при зазоре срыва.
Если в реле используется геркон КЭМ-1, у которого (см. табл. П.8) МДС Г= 110 А и F„ = Fy, то Fn = 0,5 ■F=55 А.
Внешняя магнитная проводимость геркона
Лвш= -Ц0£ = —-— -0,4-3,14• 10_4• 80 = 4,267• Ю-8 Гн. вш 3 0 3-3,14
Коэффициент неравномерности магнитного поля в зазоре
К= 6,66 + 44,4Л/6 = 6,66 +44,4 • 0,5/2,6 = 15,2.
Внутренняя проводимость геркона при зазоре срыва
Л*сраб=А г Г ^ Й0 V 2 a (* 5H+a )’
t'0,4-3,14-10-V 2 - 1,1 (15,270:22+1,1) =
=6,98-10"8 Гн.
Согласно (4.7)
55 Н„ = 80-10“3 (1+6,98/4,267) = 260,8 А/м.
Далее определяются либо размеры ПМ (см- § 2.3), либо точки его закрепления при известных параметрах материала.
200