Перехідні процеси в безконтактних магнітних реле

Важливою перевагою безконтактних магнітних реле в порівнянні з звичайними електромеханічними реле є більш висока швидкодія.

Розглянемо, як відбувається зміна в часі струмів в обмотках магнітного реле на графіках, наведених на рис. 2.7.3. Тут показані криві зміни струму управління Іу і струму навантаження Ін при зміні вхідного сигналу Uу, що викликає стрибкоподібну зміну (зменшення) струму в навантаженні, що відповідає «розмиканню» контакту, тобто «відпусканню». На графіках використовували позначення: Іспр – струм спрацьовування; Івід – струм відпускання.

У процесі відпускання реле можна виділити три етапи.Перший етап починається з початкового стану реле при Іу=0. У цьому стані струм у навантаженні має максимальне значення, і при подачі від’ємного струму управління Іу<Іспр струм навантаження мало змінюється (ділянка аб на рис. 2.7.3, а і ділянка аб на рис. 2.7.3, в). Тривалість цього етапу t1 визначається швидкістю наростання струму в обмотці управління Іу (див. графік на рис. 2.7.3, б). У зв’язку з тим, що осердя насичені, індуктивність буде мала, а отже, і стала часу Ту0 на першому етапі мала. Проміжок часу від 0 до t1, судячи з графіків (рис. 2.7.3, б, в), незначний.

image002

Другий етап триває з моменту часу t1 до t2. Саме за цей час відбувається зміна струму в навантаженні від максимального до мінімального значення. Насичення осердь зумовлене струмом навантаження Ін, який одночасно є і струмом у колі зворотного зв’язку. Оскільки струм і насичення зменшуються, зростає індуктивність обмотки управління. В обмотці збільшується ЕРС самоіндукції, спрямована назустріч прикладеній напрузі Uу. Струм управління плавно зменшується (від точки б до точки в на графіках 2.7.3, а, б) з більшою сталою часу, що визначається виразом Туо/(Кзз-1). Відповідно зменшується і струм у навантаженні (графік на рис. 2.7.3, в).

На третьому етапі (при t > t2) струм в обмотці управління швидко зростає до сталого значення Іу вст, обумовленого прикладеною напругою Uу і опором обмотки управління Rу (Іу вст = Uу/Rу). Тривалість цього етапу невелика, оскільки на ділянці вг (рис. 2.7.3, а) зворотний зв’язок в підсилювачі з позитивного стає негативним і знижується стала часу з Tу0/( Кзз-1) до Tу0/( Кзз+1).

Оскільки сталі часу на першому і третьому етапі відносно малі, час відпускання реле визначається в основному тривалістю другого етапу, тобто tвідп » (t2 - t1).

Диференціальне рівняння кола управління для другого етапу має вигляд

image004 (2.7.1)

Оскільки при t = t1, маємо Iу = Iвідп, то рішення цього рівняння має вигляд

image006 (2.7.2)

З графіка перехідного процесу (рис. 2.7.3, б) бачимо, що при t=t2 струм управління Iу=Iспр.

Підставляючи це значення в рівняння, після перетворень отримаємо

image008 (2.7.3)

де Кз=Іувст/Іспр – коефіцієнт запасу за струмом спрацьовування; Кпов=Івідп/Іспр – коефіцієнт повернення.

Процес спрацьовування («замикання» контактів) безконтактного магнітного реле також можна подати трьома аналогічними етапами. При цьому час спрацьовування також в основному визначається тривалістю другого етапу:

image010 (2.7.4)

Аналіз виразів для tспр і tвідп показує, що підвищити швидкодію безконтактних магнітних реле можна за допомогою зменшення Ту0 (тобто сталої часу магнітного підсилювача без зворотного зв’язку); підвищенням коефіцієнта зворотного зв’язку Кзз; збільшенням коефіцієнта повернення Кпов. Неважко помітити, що для збільшення Кпов треба за допомогою зміщення перемістити статичну характеристику вліво. При цьому значення Кпов при граничних умовах прямує до одиниці. Границею для часу спрацьовування (або відпускання) магнітного реле є тривалість півперіоду живлення.

З підвищенням частоти живлення, як і в магнітних підсилювачах, відбувається підвищення швидкодії безконтактних магнітних реле і зменшення їх габаритів.

Васюра А.С. – книга “Елементи та пристрої систем управління автоматики”

Оставьте комментарий к статье