Реферат: Проектирование бесконтактного магнитного реле

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); высокий коэффициент усиления по мощности.

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.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО БМР

Рассмотрим работу элементарной схемы (рис. 1, а), которая является основой всех схем усилителей с самонасыщением. Пусть напряжение, питающее рабочую цепь схемы u_c, синусоидально (рис. 1, г), а вентиль Д - близок к идеальному. остановимся на режиме вынужденного намагничивания при I_y = const, создающем напряженность H_y.

Работу схемы удобно разделить на рабочий полупериод, когда напряжение схемы u_c стремится закрыть вентиль, а индукция приобретает значение, соответствующее напряженности управляющего сигнала H_y.

Примем за исходное положение рабочую точку 1 на статистической петле гистерезиса (рис. 1, б). Предположим сначала (для упрощения), что точка 1 совпадает во времени с началом рабочего полупериода.

Под действием напряжения u_c, приложенного к обмотке w_p, через открытый в рабочий полупериод вентиль проходит ток i_p, создающий напряженность H_p (рис. 1, а и б), направленную противоположно напряженности H_y и заставляющую рабочую точку перемещаться по частному циклу на участке 1 - 2. При этом питающее напряжение почти полностью уравновешивается на данном участке ЭДС e (рис. 1, г), наводящейся в обмотке w_p. Скорость изменения индукции dB/dt в каждый момент времени определяется мгновенным значением этой ЭДС, а напряженность - частным циклом динамической петли гистерезиса. Ток i_p, пропорциональный напряженности H_p, создает небольшое падение напряжения (заштриховано на рис. 1, г) на суммарном активном сопротивлении рабочей цепи, состоящем из сопротивления нагрузки R_н, активного сопротивления рабочей обмотки R_р и активного сопротивления вентиля в открытом состоянии R_д:

R_ = R_н + R_p + R_д (1)

В момент времени, обозначенный _s на рис.1, индукция достигает насыщения (точка 2 на рис.1, д) и, следовательно, престает изменяться. ЭДС е падает до нуля, переставая уравновешивать напряжение u_с . Ток i_p скачком возрастает (участок 2 - 3 на рис.1, е) и напряжение u_с в оставшуюся часть рабочего полупериода полностью уравновешивается падением напряжения на суммарном активном сопротивлении рабочей цепи. При этом рабочая точка перемещается по насыщенному участку петли гистерезиса (принятому горизонтальным) сначала на участке 2 - 3 (рис. 1, б), а затем по мере уменьшения напряжения u_с и пропорционального ему тока i_p на участке 3 - 4, достигая в точке 4 начала нисходящего (вертикального) участка статической петли.

Казалось бы, что ток i_p в рабочей цепи должен прекратиться и вентиль запереться в момент  перехода питающего напряжения через нуль. Однако, начиная с момента 4, под действием разности напряженностей H_y - Н_p (имеются в виду их абсолютные значения) сердечник начинает размагничиваться, т.е. рабочая точка опускается по нисходящему участку петли гистерезиса (участок 4 - 5 на рис. 1, б). Индукция на этом участке изменяется и в обмотке w_p наводится ЭДС, поддерживающая ток i_р в рабочей цепи (рис. 1, г, д и е).

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 B/t (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 (рис. 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.