150868 (Розрахунок та технічні характеристики електромагнітного реле)

Курсовий проект на тему:

«Розрахунок та технічні характеристики електромагнітного реле»

Зміст

Введення

1. Технічне завдання

2. Технічні характеристики пристрою

3. Розрахунок електромагнітного реле

4. Розрахунок і побудова криві намагнічування магнітної системи

5. Визначення мінімального числа амперів-витків спрацьовування

6. Розрахунок і побудова тягової характеристики

7. Розрахунок обмотувальних параметрів реле

Висновок

Список літератури

Введення

Електромеханічні елементи (поряд з електромагнітними) є найбільш старими електричними елементами автоматики. Проте, видозмінюючись і вдосконалюючись, вони успішно конкурують із відносно новими магнітними елементами.

Електромагніт - найбільш простий перетворювач електричного сигналу в механічне зусилля й переміщення. Вхідний електричний сигнал подається на обмотку електромагніта, що притягає рухливу частину, називану якорем.

По роду струму в обмотці розрізняють електромагніти постійний і змінний токи. Електромагніти постійного струму підрозділяють на нейтральні й поляризовані. Нейтральні притягають якір при будь-якій полярності струму в обмотці. У поляризованих електромагнітах напрямок зусилля, що діє на якір, змінюється при зміні полярності струму в обмотці.

Часто електромагніти є приводними (тяговими) і служать для переміщення таких виконавчих пристроїв, як клапани, заслінки й т.п. Однак найбільше поширення одержали електромагніти, постачені контактною системою - електромагнітні реле.

Електромагнітні реле є одним з розповсюджених елементів багатьох систем автоматики, і випускається понад 200 типів тільки реле постійного струму.

Реле призначено для виконання логічних операцій і безпосереднього керування силовими навантаженнями невеликої потужності, установлюються в низьковольтних комплектних пристроях керування промисловими об'єктами, а також у пристроях торговельної, медичної й подібної техніки. По величині споживаної при спрацьовуванні потужності реле можна підрозділити на високочутливі (до 10 мВт) і слабкострумові нормальної чутливості (до 1-5 Вт).

Реле можна розділити по тимчасових параметрах на нормальні, швидкодіючі й уповільнені, так звані реле часу.

До електромагнітного реле висувають різноманітні вимоги, які не завжди вдається задовольнити в одній конструкції. Насамперед задаються вимоги чутливості й потужності. Часто реле повинні мати малі габарити, велика кількість перемикаємих ланцюгів (контактів), мати більший строк служби й достатньою надійністю роботи в умовах вібрації, при різких коливаннях температури й вологості, малим часом спрацьовування й відпускання, а іноді й значною витримкою часу при спрацьовуванні або відпусканні.

Як засоби автоматизації у всіх галузях промисловості широке застосування знаходять електромагнітні елементи автоматики, значну частку яких становлять різні електромагнітні механізми. У зв'язку із цим знання теорії, практики розрахунку й основ оптимального проектування останніх є необхідним для інженерів різних спеціальностей, особливо інженерів-електриків і інженерів-електромеханіків.

Застосування електромагнітних реле в радіоелектронній апаратурі пред'являє ряд істотних вимог до технічної документації, до літератури й, в остаточному підсумку, до знань розроблювачів апаратури. Оптимальне задоволення цих вимог дозволяє зменшити масу й габарити, знизити вартість, підвищити стійкість до зовнішніх дестабілізуючих факторів, надійність і довговічність радіоелектронної апаратури.

1. Технічне завдання

На курсове проектування за курсом:

«Елементи й пристрої автоматики й систем керування»

Завдання: «Розрахунок електромагнітного реле постійного струму типу РС52»

Вихідні дані:

U_пит = 24 У;

Матеріал: сталь електротехнічна марки Е відпалена;

Контакти: 2 розімкнутих, 2 замкнутих.

Розрахунково-пояснювальна записка повинна містити:

введення, технічні умови на пристрій;

розрахунок магнітного ланцюга;

розрахунок і побудова криві намагнічування магнітної системи;

визначення мінімального числа ампер витків спрацьовування;

розрахунок і побудова тягової характеристики;

розрахунок обмотки.

2. Технічні характеристики реле РС52

Реле РС52 - відкрите, одностабільне, із двома контактними групами, зі сполученням спорогенезів, замикаючих і перемикаючих контактів, призначено для комутації електричних кіл постійний і змінний токи частотою до 400 Гц.

Реле РС52 відповідає вимогам ДЕРЖСТАНДАРТ 16121-86 і технічним умовам КЩО-450-017ТУ.

Умови експлуатації

Температура навколишнього середовища від - 60 до + 70 (C.

Циклічний вплив температур -60 і +70 (C.

Підвищена відносна вологість до 98 % при температурі +20 (C.

Атмосферний тиск від 210³ до 10610³ Па.

Синусоїдальна вібрація (віброміцність і вібростійкість) у діапазоні частот від 5 до 80 Гц – із прискоренням не більше 100 м/с².

Ударна міцність

При багаторазових ударах із прискоренням не більше 1500 м/с² – 250 ударів, із прискоренням не більше 750 м/с² – 4000 ударів.

Постійно діючі лінійні прискорення не більше 200 м/с².

Технічні характеристики

Струм харчування - постійний.

Опір ізоляції між струмоведучими елементами, між струмоведучими елементами й корпусом, Мом, не менш:

- у нормальних кліматичних умовах (обмотки знеструмлені) 200

- в умовах підвищеної вологості 10

- при максимальній температурі (після витримки обмотки під робочою напругою) 200

Іспитова змінна напруга, В:

між струмоведучими елементами, між струмоведучими елементами й корпусом:

- у нормальних кліматичних умовах 900

- в умовах підвищеної вологості 500

- при зниженому атмосферному тиску 250

між ізольованими обмотками:

- у нормальних кліматичних умовах 500

- в умовах підвищеної вологості 300

- при зниженому атмосферному тиску 250

Опір електричного контакту в стадії поставки 0,5 Ом, у процесі експлуатації й зберігання 2 Ом. Маса реле не більше 110 р.

3. Розрахунок електромагнітного реле

Розрахунок провідності робочого зазору

Розрахунок магнітного ланцюга зводиться до обчислення магнітної провідності робочих і неробочого повітряних зазорів, провідності витоку, коефіцієнта розсіювання потоку й похідної провідності робочого зазору для декількох положень якоря.

М алюнок 1 - ескіз повітряних зазорів

Вихідні дані:

Ширина полюсного наконечника d=0,017м;

Товщина полюсного наконечника c=0,00005 м.

Відстань від осі обертання якоря до осі симетрії сердечника магнітної системи R₀=0,01425 м.

5. товщина немагнітної прокладки =0.001 м;

6. товщина скоби a=0,003 м;

Розрахункова формула для провідності має вигляд:

,(3.1.1)

де:( - величина робочого повітряного зазору;

₀ =410^{-7 Гн}/_м - магнітна постійна;

К - коефіцієнт, що враховує нерівномірність магнітного поля

, =2R₀/d=1,68

де R_р – магнітний опір робочого повітряного зазору, Гн^-1.

Потім розрахуємо магнітний опір робочого повітряного зазору R_р по формулі:

; (3.1.2)

Похідна магнітної провідності має вигляд:

.(3.1.3)

Обчислення магнітної провідності виробляються для трьох значень робочих повітряних зазорів: ₁=0,510^-3 м; ₂=110^-3 м; ₃=1,510^-3 м.

Отримані значення магнітної провідності й похідній магнітної провідності зводимо в табл. 1.

при д_р1= 0,5 ·10^-3м:

при д_р2=1,0 ·10^-3м:

при д_р3=1,5 ·10^-3м:

Таблиця 1 - Значення магнітної провідності й похідній магнітної провідності.

Побудуємо графік залежності G_p=f(_p) Малюнок 2

Розрахунок магнітної провідності неробочого зазору

Розрахуємо магнітну провідність неробочого повітряного зазору, що перебуває між прямокутним якорем, розташованим під кутом, і прямокутною скобою. При цьому приймаємо наступні допущення:

зазор утворений двома паралельними площинами;

крайові потоки дорівнюють нулю й магнітній провідності визначається по спрощеній формулі:

,(3.2.1)

гдеG_н- магнітна провідність неробочого зазору, Гн;

S_н- площа неробочого зазору, м²;

дн-_н- величина неробочого зазору, м;

значення неробочого зазору визначається посередині скоби магнітної системи.

Вихідні дані:

товщина скоби a = 0.003 м;

ширина скоби b = 0,0155 м;

постійна частина неробочого повітряного зазору Д = 0,00005 м.

Неробочий зазор складається із частини, що змінюється, залежної від величини робочого зазору й постійної частини, обумовленою немагнітною прокладкою : (3.2.2)

де д_н'- частина, що змінюється, неробочого зазору, м.

(3.2.3)

Відповідно до прийнятих значень робочого повітряного зазору розрахуємо значення неробочого повітряного зазору по (3.2.2), його магнітну провідність по (3.2.1) і магнітний опір по (3.1.2).

при д_р1=0,5 ·10^-3м:

.

при д_р2=1,0 ·10^-3м:

.

при д_р3=1,5 ·10^-3м: