1 Краткое описание и принцип действия (стр. 1 из 3)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………………..	8
1 Краткое описание и принцип действия…………………………………………………	9
2 Расчет бесконтактного магнитного реле …………………………………………….	12
2.1 Расчет удельного сопротивления материала магнитопровода…………………	12
2.2 Выбор материала магнитопровода……………………………….……………	12
2.3 Выбор тороидального сердечника и предварительный расчет обмоток……..	13
2.4 Определение из ряда электрических параметров нагрузки …………………	14
2.5 Расчет параметров рабочей цепи БМР …………………………….……………	15
2.6 Расчет коэффициента внешней ОС ……………………………..……………	16
2.7 Расчет параметров цепи ОС ………………………………………..……………	17
2.8 Расчет параметров цепи входного сигнала ………………………..……………	17
2.9 Расчет параметров обмотки смещения …………………………….……………	18
2.10 Расчет диаметров проводов обмоток …………………………………………	19
2.11 Конструктивный расчет БМР …………………………………………………	20
2.12 Температурный расчет БМР ……………………………………..……………	24
2.13 Уточнение параметров БМР ……………………………………..……………	24
2.14 Построение характеристики управления БМР ………………………………	25
2.15 Определение параметров БМР …………………………………..……………	26
2.16 Расчет и выбор вспомогательных элементов схемы БМР ……………………	28
3 Описание конструкции …………………………………………………..……………	33
Заключение ……………………………………………………………..….……………	34
Библиографический список ……………….……………………………....……………	35

Приложение А ……………………………………………………………………………. 36

ВВЕДЕНИЕ

Бесконтактное магнитное реле (БМР) - электромагнитное устройство, использующее зависимость возвратной магнитной проницаемости от постоянного подмагничивающего поля, для усиления входного сигнала, который создает или изменяет это постоянное поле.

Классификация БМР происходит следующим образом:

1. по виду статической характеристики: нереверсивный и реверсивный;

2. по типу обратной связи (ОС): БМР без ОС; БМР с внутренней ОС; БМР с внешней ОС; БМР со смешанной ОС.

БМР отличаются высокой надежностью; способностью суммировать входные сигналы; немедленной готовностью к работе; удобно согласуются с источником входного сигнала и нагрузкой; имеют низкий порог чувствительности (до 10^-19 Вт); большую выходную мощность (10⁵ Вт); высокий КПД (0,7 - 0,95).

Данная курсовая работа посвящена проектированию одного из БМР. Внутренняя ПОС достигается тем, что постоянная составляющая имеет величину, которая зависит от величины входного сигнала и создает поле, которое или складывается, или вычитается из поля входного сигнала.

1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО БМР

Бесконтактное магнитное реле выполняется на базе магнитных усилителей с самоподмагничиванием с внешней обратной связью, переводящей усилитель в релейный режим. Коэффициент внешней обратной связи больше

(работа в критическом режиме).

вырезано

Когда напряжение u_с (оно отрицательно в управляющий полупериод и стремится запереть вентиль) будет по абсолютной величине больше ЭДС е, вентиль запрется и ток i_р прекратится (точка 5). На участке 5 - 6 сердечник находится под действием только H_y, которая и определяет скорость изменения индукции на этом участке. При принятой прямоугольной аппроксимации петли гистерезиса эта скорость DB/Dt (а значит, и ЭДС е) будет постоянной и ее величина будет определяться шириной динамической петли в точке H_y = Н_{с. дин}.

К Концу управляющего полупериода, когда напряжение u_c становится меньше ЭДС е (рисунок 1.1, г), вентиль снова может открыться (точка 6) и появится ток i_р. Разность напряжений Н_y - H_p будет уменьшаться, а скорость изменения индукции и ЭДС - снижаться (участок 6 - 1), пока в точке 1 индукция не достигнет статической петли гистерезиса и ЭДС в обмотке w_p не обратится в нуль. Таким образом, процесс размагничивания может закончиться (точка 1) лишь в начале следующего, рабочего полупериода.

Назовем выходным напряжением падение напряжения, создаваемое током i_p на суммарном активном сопротивлении рабочей цепи (1.1). Управление этим напряжением происходит следующим образом. При большем (по абсолютному значению) токе, а значит, и напряженности управления размагничивание будет происходить по более широкой петле гистерезиса и с большей скоростью изменения индукции, тока 1 в управляющий полупериод опустится ниже и в рабочий полупериод индукция дольше будет находиться на участке 1- 2. Рабочая точка позднее достигнет точки насыщения 2, угол a_s увеличится и выходное напряжение (заштрихованная площадь) станет меньше.

На рисунке 1.1, б пунктиром показано перемещение рабочей точки по предельному для данной частоты питающего напряжения циклу, при котором в точке 1’ индукция достигает насыщения B_s . Ширина предельного цикла характеризуется напряженностью H_{c дин.пред.} . В этом случае, очевидно, ЭДС рабочей обмотки уравновесит наибольшую возможную часть напряжения U_c и выходное напряжение станет минимальным (режим холостого хода).

При уменьшении по абсолютному значению тока управления напряжение на выходе возрастает, достигая наибольшего значения при напряженности H_y, соответствующей точке 4, когда рабочая точка будет перемещаться только по насыщенному горизонтальному участку петли 4 - 3 - 4, не достигая нисходящей ее части. Выходное напряжение будет оставаться наибольшим и при H_y ³ 0, потому что размагничивания в управляющий полупериод происходить не будет.

В рассмотренной элементарной схеме в обмотке w_y наводится переменная ЭДС. Для ее уменьшения магнитные усилители с самонасыщением выполняют из двух элементарных схем. Обмотки w_р и диоды соединят так, чтобы в одно и то же время один из сердечников находился в состоянии управляющего полупериода, а другой - рабочего. Так как кривые изменения индукции в рабочий и управляющий полупериоды близки по своему характеру (рисунок 1.1, д) и направлены в противоположные стороны, то их действие на обмотку управления частично компенсируется и в ней наводятся только четные гармоники ЭДС, а основная и нечетная гармоники подавляются, как в дроссельном усилителе.

Если усилитель работает в режиме вынужденного намагничивания, то можно считать, что процессы в каждом сердечнике аналогичны рассмотренным на рисунке 1.1, но сдвинуты на полпериода.

2 РАСЧЕТ БЕСКОНТАКТНОГО МАГНИТНОГО РЕЛЕ

2.1 Расчет удельного сопротивления материала провода при рабочей температуре БМР

r = r₀ (1 + a Dq ) (2.1)

r₀- удельное сопротивление провода при температуре t⁰C;

a - температурный коэффициент материала провода;

Dq - превышение температуры над t⁰C .

для медного провода при t₀⁰ = 20⁰С:

a = 0.004 град^-1;

r = 1.75× 10^-8 Ом×м;

Dq = q_доп + t_окр⁰ - t₀⁰ (2.2)

Dq = 45 + 40 - 20 = 65⁰

вырезано

2.5.2. Подбор вентиля рабочей цепи по среднему значению тока вентилей и обратному напряжению:

Среднее значение тока вентилей:

I_вср = I_HN / 2 = 1.342 / 2 = 0.671 [A] ( 2.17 )

Максимальное обратное напряжение на вентилях:

U_вобр = E_m = E* p / 2 = 43.389×p / 2 = 68. 155[B] ( 2.18 )

По рассчитанным параметрам выбираются диоды типа 2Д237А, имеющие следующие параметры:

Прямой ток через вентиль I_пр.max = 1 А;

Обратный ток через вентиль I_обр.max = 5*10^-6 А;

Прямое напряжении на диоде U_пр = 1,3 В;

вырезано

2.9.7 Полное сопротивление цепи смещения:

(2.36)

775[Ом]

2.10. Расчет диаметров проводов обмоток

2.10.1. Для расчетов в первом приближении из удобства намотки провода внутренний диаметр тора сердечника в каркас принимают равным

d₀ = (0.3 ¸ 0.5)d = 0.3×0.05 = 0.0015 [ м ]

2.10.2 Площадь обмоточного окна:

(2.37)

[м]

2.10.3 Внешний диаметр сердечника с обмотками:

(2.38)

= 0.093 [м]