Что называется коэффициентом возврата и как он определяется
Коэффициент возврата и способы его повышения
Коэффициент возврата определяется отношением параметра отпускания к параметру срабатывания.
. (246)
Обычно Кв = 0,1…0,95 в зависимости от назначения и конструкции
электромагнита. Для контакторов и тормозных электромагнитов Кв низкий, в реле защиты Кв большой.
при Uв,
где 
и 
– потоки сра- батывания и возврата при конечном
Рис. 102. К расчету Кв зазоре.
Если пренебречь насыщением магнитопровода, то можно записать
. (247)
, отсюда 
. (248)
Но из рис. 103 видно, что
. (249)
Тогда, 
. (250)
 |
1. Повысить жесткость противодействующей и контактных пружин (рис. 103, а) Кв2 > Кв1 т. к. 
.
Рис. 103. Способы повышения Кв
2. Применить электромагнит с более пологой тяговой характерисьтикой. По этой причине электромагниты переменного тока имеют более высокий Кв. Соленоидные электромагниты также имеют более высокий Кв чем электромагниты с прилегающим якорем.
3. Повысить коэффициент возврата Кв можно путем увеличения конечного воздушного зазора (рис. 103, б).
Вопросы для самоконтроля
7.11.1. Запишите уравнение энергетического баланса электромагнита и поясните его составляющие.
7.11.2. Как зависит потокосцепление от тока в намагничивающей катушке электромагнита при различных значениях рабочего воздушного зазора?
7.11.3. Как определяется магнитная энергия в процессе срабатывания электромагнита?
7.11.4. Что называется статической тяговой характеристикой электромагнита?
7.11.5. Как определяется работа, совершаемая электромагнитом в процессе срабатывания, если его магнитная цепь ненасыщена?
7.11.6. Запишите выражение тяговой силы электромагнита, полученное из анализа энергетического баланса.
7.11.7. Формула Максвелла в общем виде для расчета тяговой силы электромагнита.
7.11.8. Назначение полюсного наконечника в электромагнитах постоянного тока с прилегающим якорем.
7.11.9. Тяговая характеристика электромагнита с втягивающимся якорем.
7.11.10. Тяговые силы электромагнитов переменного тока.
7.11.11. Природа вибрации якоря электромагнита переменного тока и способы ее устранения.
7.11.12. Составляющие механической характеристики электромеханического реле.
7.11.13. Задачи согласования тяговых и механических характеристик электромагнитов.
7.11.14. Параметры срабатывания и отпускания электромагнита.
7.11.15. Способы повышения коэффициента возврата.
7.12. Примеры расчета [6]
7.12.1. Для броневого электромагнита, изображенного на рис. 104, вычислить по энергетической формуле электромагнитную силу. Падением МДС в стали пренебречь, учесть влияние паразитного зазора и рассеяние. Максимальный коэффициент рассеяния якоря σх3 = 1,24.
Магнитные проводимости рабочего и паразитного зазоров 
Гн, 
Рис. 104. Броневой электромагнит Гн. Суммарная магнитная проводимость 
Гн. Удельная проводимость рассеяния 
Гн/м. Число витков обмотки w = 2420. Ток трогания I = 1 A.
Решение.Выразим составляющие МДС через поток в рабочем зазоре
, 
.
,
откуда, 
Вб.
Тогда, электромагнитная сила по (219) равна
Н,
где 
А,
Гн/м.
Расчетная длина якоря
м.
7.12.2. Определить коэффициент возврата броневого электромагнита (рис. 104) по его тяговой характеристике Fэ = f(δ) и характеристике противодействующих сил Fпр = f(δ) (рис. 105).
Решение.При конечном зазоре в соответствии с рис. 105 электромагнитная и противодействующая силы равны: Fэк = 480 Н; Fпр = 23 Н; тогда, их разность
.
7.13.3. Рассчитать и построить тяговую характеристику для электромагнита на рис. 104, используя зависимости I = f(δ) и ψ = f(δ), приведенные на рис. 105.
Тяговую силу электромагнита рассчи-тывают по формуле
Рис. 105. Характеристики 
,
электромагнита где I – ток в обмотке, А; ψ – дейст-
вующее значение среднего потокосцепления, Вб; δ – рабочий зазор, м. Производные 
и 
и 
определяются методом графического дифференцирования зависимостей 
и 
с учетом их масштабов (рис.106).
А/м; по кривой , соответственно, ψ = 0,35 Вб,
Вб/м.
Подставив в формулу для тяговой силы, получим
Н.
Рис. 106. Зависимости (кривая 1)
и 
(кривая 2)
Таблица 12. К расчету тяговой характеристики
Для других зазоров значения производных и рассчитанных сил приведены в таблице 12. По результатам расчета строим тяговую характеристику на рис. 107.
7.12.4. Найти площадь сечения магнитопровода (из стали 1212) двухкатушечного электромагнита переменного тока (рис. 108)
Рис. 107. Тяговая при известной характеристике противодейст-
характеристика вующих сил, приведенной на рис. 105, а, исходя из условия отсутствия вибрации при притянутом якоре.
Решение.Задавшись индукцией Bδ = 1,1 Тл на колене кривой намагничивания стали 1212, коэффициентом запаса по силе kF = 1,2 и, учитывая расчетную проти водействующую силу при притянутом якоре,
 |
Рис. 108. Электромагнит переменного тока и его противодействующая характеристика
Определяем площадь сечения магнитопровода по приближенной формуле, полученной из уравнения Максвелла
7.12.5. Найти ток трогания электромагнита переменного тока, изображенного на рис. 108, при начальной противодействующей силе Fпр = 4 Н. Соответствующая начальному положению якоря производная индуктивности равна 
Гн/м, где Lн – индуктивность катушки при начальном воздушном зазоре.
Решение.Найдем ток трогания по формуле
А.
Максимальная токовая защита
При возникновении короткого замыкания в электрической системе в большинстве случаев возрастает ток до величины, значительно превосходящей максимальный рабочий ток. Защита, реагирующая на это возрастание, называется токовой. Токовые защиты являются наиболее простыми и дешевыми. Поэтому они широко применяются в сетях до 35 кВ включительно.
Комплекты токовых защит устанавливаются со стороны питания линии для отключения выключателей 1, 2, 3. При повреждении на одном из участков сети ток повреждения проходит через все реле. Если ток короткого замыкания больше тока срабатывания защит, эти защиты придут в действие. Однако, по условию селективности, сработать и отключить выключатель должна только одна максимальная токовая защита – ближайшая к месту повреждения.
Такое действие защиты может быть достигнуто двумя способами. Первый основан на том, что ток повреждения уменьшается при удалении от места повреждения.
Выбирается ток срабатывания защиты больше максимального значения тока на данном участке при повреждении на следующем, более удаленным от источника питания. Второй способ – создание у защит выдержек времени срабатывания тем больших, чем ближе защита расположена к источнику питания.
Значения токов срабатывания и возврата должны быть близки. Вводится коэффициент возврата:
С учетом коэффициента возврата ток срабатывания определяется следующим образом:
У «идеальных» реле коэффициент возврата равен 1. Реальные реле защиты имеют коэффициент возврата меньший 1 за счет трения в подвижных частях и др. Чем выше коэффициент возврата, тем меньший ток срабатывания можно выбрать при данной нагрузке, следовательно, тем чувствительнее максимальная токовая защита.
Выдержки времени защит выбираются таким образом, чтобы каждая последующая по направлению к источнику питания защита имела время срабатывания большее, чем максимальная выдержка времени предыдущей на величину ступени селективности.
Ступень селективности зависит от погрешностей измерительных органов защит и разброса времени срабатывания выключателей.
Существуют несколько типов характеристик срабатывания токовых защит – независимые и зависимые. Зависимые характеристики срабатывания удобно согласовывать с защитными характеристиками предохранителей и характеристиками нагрева защищаемых присоединений, например электродвигателей. Наиболее часто используются зависимые характеристики по стандарту МЭК:
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Параметры реле
Несмотря на различия в принципе действия и конструкции, реле характеризуется рядом общих параметров, важнейшие из которых приведены ниже.
Параметр срабатывания— минимальное значение входного сигнала, при котором происходит срабатывание реле, то есть переключение его контактов. Электрические реле выполняются на токи срабатывания от десятков микроампер (электронные реле) до десятков ампер (электромагнитные реле). Параметр срабатывания характеризует чувствительность реле.
Параметр отпускания— максимальное значение входного сигнала, при котором происходит возврат реле в исходное состояние.
Параметры срабатывания и отпускания реле связаны между собой коэффициентом возврата, который равен отношению параметра отпускания к параметру срабатывания. Например, для реле мощности
( 1 )
где Ротп и Рср — мощности, соответствующие отпусканию и срабатыванию реле.
Коэффициент возврата электромагнитных реле находится в пределах 0,4—0,9, а электронных может достигать 0,98—0,99.
Рабочий параметр— это установившееся значение физической величины в рабочем номинальном режиме реле.
Отношение рабочего параметра к параметру срабатывания называется коэффициентом запаса при срабатывании. Например, для реле мощности
( 2 )
где Рр — рабочая мощность реле.
Отношение параметра отпускания к рабочему параметру называется коэффициентом запаса при отпускании. Например, для того же реле
( 3 )
Коэффициент запаса при срабатывании всегда больше единицы, а при возврате всегда меньше единицы.
Рис. 2. Ток в обмотке реле при срабатывании и отпускании.
Важнейшие параметры реле — время его срабатывания и время отпускания. При подаче напряжения на обмотку реле оно срабатывает не мгновенно, а через некоторый промежуток времени tср (рис. 2), называемый временем срабатывания реле. Отпускание реле после снятия напряжения или снижения его до значения параметра отпускания происходит не сразу, а через промежуток времени tотп, называемый временем отпускания реле. Эти замедления объясняются тем, что вследствие большой индуктивности обмоток реле ток возрастает и спадает не мгновенно, а постепенно. Моменту подачи напряжения соответствует точка О. В течение времени трогания tтр подвижные части реле находятся в покое, а ток возрастает до тока Iср срабатывания реле. В промежуток времена tср—tтрподвижные части реле переходят из одного устойчивого положения в другое, то есть реле срабатывает. Затем ток возрастает до номинального значения Iн. При снятии напряжения ток реле постепенно уменьшается до значения Iотп, при котором подвижные части реле возвращаются в исходное состояние. Следовательно, отключение реле занимает период tотп. Время перехода подвижных частей реле из одного состояния в другое очень мало, и им обычно пренебрегают. Основное время занимает процесс нарастания тока до значения срабатывания и его уменьшения после отключения до значения отпускания.
По времени срабатывания реле делят на быстродействующие(tср = 1—50 мс), нормалънодействующие(tср = 50—150 мс) и медленнодействующие(tср = 0,15—1 с). Реле с временем срабатывания менее 1 мс называют безынерционными, а с tср > 1 с — реле выдержки времени.
Контакты реле принято характеризовать следующими эксплуатационными параметрами: предельными значениями тока, напряжения, мощности и числом включений.
Предельно-допустимый ток Iп определяется температурой нагрева контактов, при которой они еще не размягчаются и сохраняют необходимые физикомеханические свойства.
Предельно допустимое напряжение Uп определяется напряжением пробоя изоляции контактов и пробоя промежутка между разомкнутыми контактами.
Предельно допустимая мощность Рп представляет собой мощность электрической цепи, которую контакты реле могут разорвать без образования на них устойчивой электрической дуги. Эта мощность определяется условиями погасания дуги между контактами после их размыкания.
Рис.3. Схемы шунтирования контактов (а, б) и обмоток реле (в, г, д) для уменьшения искрения в контактах.
Основные электрические параметры реле
Электрические реле имеют следующие параметры по току:
ток притяжения (ток срабатывания) Iпр (Iср) – минимальный ток в обмотке реле, при котором притягивается якорь и замыкаются фронтовые контакты;
ток отпускания Iотп – максимальный ток в обмотке реле, при котором реле отпускает якорь и замыкаются тыловые контакты;
рабочий ток Iр – ток перегрузки, при котором обеспечивается надежное притяжение якоря; Iр > Iпр.
Реле часто характеризуют аналогичными параметрами применительно к напряжению: напряжение срабатывания Ucр, напряжение отпускания Uотп, рабочее (номинальное) напряжение Uр.
Кроме того, работу реле характеризуют коэффициентами запаса и возврата.
Коэффициент запаса (Kз) – это отношение рабочего тока к току срабатывания:
.
Для увеличения коэффициента запаса следует увеличивать рабочий ток Iр; это обеспечивает необходимое превышение электромеханической силы fэ над механической fм и надежное срабатывание реле. Следовательно, чем больше значение Kз, тем надежнее работа реле на срабатывание. Однако с увеличением коэффициента Kз растет мощность, потребляемая обмоткой реле (P = I 2 R). Обычно выбирают Kз = 1,4 ¸ 4.
Коэффициент возврата (Kв) – это отношение тока отпускания к току срабатывания:
.
Коэффициент возврата и способы его повышения
Коэффициент возврата определяется отношением параметра отпускания к параметру срабатывания.
. (246)
Обычно Кв = 0,1…0,95 в зависимости от назначения и конструкции
электромагнита. Для контакторов и тормозных электромагнитов Кв низкий, в реле защиты Кв большой.
при Uв,
где 
и 
– потоки сра- батывания и возврата при конечном
Рис. 102. К расчету Кв зазоре.
Если пренебречь насыщением магнитопровода, то можно записать
. (247)
, отсюда 
. (248)
Но из рис. 103 видно, что
. (249)
Тогда, 
. (250)
 |
1. Повысить жесткость противодействующей и контактных пружин (рис. 103, а) Кв2 > Кв1 т. к. 
.
Рис. 103. Способы повышения Кв
2. Применить электромагнит с более пологой тяговой характерисьтикой. По этой причине электромагниты переменного тока имеют более высокий Кв. Соленоидные электромагниты также имеют более высокий Кв чем электромагниты с прилегающим якорем.
3. Повысить коэффициент возврата Кв можно путем увеличения конечного воздушного зазора (рис. 103, б).
Вопросы для самоконтроля
7.11.1. Запишите уравнение энергетического баланса электромагнита и поясните его составляющие.
7.11.2. Как зависит потокосцепление от тока в намагничивающей катушке электромагнита при различных значениях рабочего воздушного зазора?
7.11.3. Как определяется магнитная энергия в процессе срабатывания электромагнита?
7.11.4. Что называется статической тяговой характеристикой электромагнита?
7.11.5. Как определяется работа, совершаемая электромагнитом в процессе срабатывания, если его магнитная цепь ненасыщена?
7.11.6. Запишите выражение тяговой силы электромагнита, полученное из анализа энергетического баланса.
7.11.7. Формула Максвелла в общем виде для расчета тяговой силы электромагнита.
7.11.8. Назначение полюсного наконечника в электромагнитах постоянного тока с прилегающим якорем.
7.11.9. Тяговая характеристика электромагнита с втягивающимся якорем.
7.11.10. Тяговые силы электромагнитов переменного тока.
7.11.11. Природа вибрации якоря электромагнита переменного тока и способы ее устранения.
7.11.12. Составляющие механической характеристики электромеханического реле.
7.11.13. Задачи согласования тяговых и механических характеристик электромагнитов.
7.11.14. Параметры срабатывания и отпускания электромагнита.
7.11.15. Способы повышения коэффициента возврата.
7.12. Примеры расчета [6]
7.12.1. Для броневого электромагнита, изображенного на рис. 104, вычислить по энергетической формуле электромагнитную силу. Падением МДС в стали пренебречь, учесть влияние паразитного зазора и рассеяние. Максимальный коэффициент рассеяния якоря σх3 = 1,24.
Магнитные проводимости рабочего и паразитного зазоров 
Гн, 
Рис. 104. Броневой электромагнит Гн. Суммарная магнитная проводимость 
Гн. Удельная проводимость рассеяния 
Гн/м. Число витков обмотки w = 2420. Ток трогания I = 1 A.
Решение.Выразим составляющие МДС через поток в рабочем зазоре
, 
.
,
откуда, 
Вб.
Тогда, электромагнитная сила по (219) равна
Н,
где 
А,
Гн/м.
Расчетная длина якоря
м.
7.12.2. Определить коэффициент возврата броневого электромагнита (рис. 104) по его тяговой характеристике Fэ = f(δ) и характеристике противодействующих сил Fпр = f(δ) (рис. 105).
Решение.При конечном зазоре в соответствии с рис. 105 электромагнитная и противодействующая силы равны: Fэк = 480 Н; Fпр = 23 Н; тогда, их разность
.
7.13.3. Рассчитать и построить тяговую характеристику для электромагнита на рис. 104, используя зависимости I = f(δ) и ψ = f(δ), приведенные на рис. 105.
Тяговую силу электромагнита рассчи-тывают по формуле
Рис. 105. Характеристики 
,
электромагнита где I – ток в обмотке, А; ψ – дейст-
вующее значение среднего потокосцепления, Вб; δ – рабочий зазор, м. Производные 
и 
и 
определяются методом графического дифференцирования зависимостей 
и 
с учетом их масштабов (рис.106).
А/м; по кривой , соответственно, ψ = 0,35 Вб,
Вб/м.
Подставив в формулу для тяговой силы, получим
Н.
Рис. 106. Зависимости (кривая 1)
и 
(кривая 2)
Таблица 12. К расчету тяговой характеристики
Для других зазоров значения производных и рассчитанных сил приведены в таблице 12. По результатам расчета строим тяговую характеристику на рис. 107.
7.12.4. Найти площадь сечения магнитопровода (из стали 1212) двухкатушечного электромагнита переменного тока (рис. 108)
Рис. 107. Тяговая при известной характеристике противодейст-
характеристика вующих сил, приведенной на рис. 105, а, исходя из условия отсутствия вибрации при притянутом якоре.
Решение.Задавшись индукцией Bδ = 1,1 Тл на колене кривой намагничивания стали 1212, коэффициентом запаса по силе kF = 1,2 и, учитывая расчетную проти водействующую силу при притянутом якоре,
 |
Рис. 108. Электромагнит переменного тока и его противодействующая характеристика
Определяем площадь сечения магнитопровода по приближенной формуле, полученной из уравнения Максвелла
7.12.5. Найти ток трогания электромагнита переменного тока, изображенного на рис. 108, при начальной противодействующей силе Fпр = 4 Н. Соответствующая начальному положению якоря производная индуктивности равна 
Гн/м, где Lн – индуктивность катушки при начальном воздушном зазоре.
Решение.Найдем ток трогания по формуле
А.
Дата добавления: 2020-10-01 ; просмотров: 130 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ