Бесконтактное магнитное реле

Бесконтактное магнитное реле (БМР) представляет собой маг­нитный усилитель, работающий в релейном режиме. Простейший магнитный усилитель (рис. 9.1, а) образуется из замкнутого ферро­магнитного сердечника, на котором намотаны обмотка переменного тока (рабочая) w _р, в цепь которой включены нагрузка z _h, и обмотка постоянного тока (управления) w _у. Входным током усилителя явля­ется ток управления I _у, а выходным — ток нагрузки I _н.

Принцип действия магнитного усилителя основан на том, что при изменении подмагничивающего тока I _у изменяется магнитная про­ницаемость ферромагнитного материала μ=dB/dH и индуктив­ность рабочей обмотки

где S, l — соответственно площадь поперечного сечения и длина силовой линии сер­дечника.

Зависимость L _p(I _у) [ μ (I _у)] приведена на рис. 9.2, а (кривая 1). При I = 0 (H = 0) величина μ максимальна, так как максимальна ско­рость изменения индукции на основной кривой намагничивания В(Н). С увеличением I _у происходит насыщение материала сердечни­ка, крутизна кривой В(Н) уменьшается и уменьшается величина μ. Зависимость I _н(I _у), которая называется нагрузочной характери­стикой, имеет обратный вид (кривая 2), поскольку I _н U /(ωL). При I _у = 0 по нагрузке протекает ток холостого хода І _хх.

Для увеличения коэффициента усиления k_y = I _н / I _у использует­ся еще одна обмотка постоянного тока (обмотка смещения) w _см (см. рис. 9.1, а), которая обеспечивает постоянное подмагничивание сер­дечника (U _см = const), и нагрузочная характеристика смещается параллельно влево (кривая 3) или вправо. При этом возрастает k_y (в области положительных значений I _у), но и увеличивается ток холо­стого хода.

Более эффективным средством повышения k_y является примене­ние обмотки положительной обратной связи w _ос, включаемой через выпрямитель в цепь нагрузки (рис. 9.1, б). В ней создается постоян­ная составляющая напряженности поля, которая действует соглас­но с напряженностью поля обмотки управления.

Коэффициент обратной связи

K _ос = Н _ос / Н _р w _ос / w _р.

В сравнении с характеристикой простого усилителя (кривая 2) (рис. 9.2, б) нагрузочная характеристика магнитного усилителя с обратной связью (кривая 4) сдвигается влево с поворотом против часовой стрелки. Это увеличивает крутизну характеристики и, сле­довательно, коэффициент усиления. Угол поворота кривой и ее кру­тизна тем больше, чем больше k_oc. При k_oc >1 скачкообразно изменя­ется ток нагрузки (кривая 5), и магнитный усилитель работает в релейном режиме.

В зависимости от наличия и значения тока смещения БМР может иметь три режима работы. При отсутствии тока смещения — пол­учается режим с нормально замкнутым выходом (рис. 9.3, а). Если I _у = 0, то I _н = max, и нагрузка включена. Это соответствует работе тылового контакта (см. рис. 2.3, б). При определенном I _cм релейная характеристика смещается вправо так, что возникает режим с нор­мально разомкнутым выходом (рис. 9.3, б). Это соответствует работе фронтового контакта (см. рис. 2.3, а). Если I _cм таков, что ось I _н проходит по середине релейной характеристики (рис. 9.3, в), то БМР работает аналогично поляризованному реле в режиме с нейтраль­ной регулировкой (см. рис. 6.2, б).

Достоинствами БМР являются высокая надежность, отсутствие контактов и подвижных частей, независимость работы от положения в пространстве, виброустойчивость, недостатками — наличие тока холостого хода, возможность коммутации только одной цепи нагруз­ки, сравнительно большие размеры и большое потребление энергии.

Дата добавления: 2015-09-02