Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

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.

 

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.

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 = 6 8. 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:

                       ( 2.3 6)          

775[Ом]

            

Вырезано

Температурный расчет БМР

2.12.1 Определяем потери в стали.

                                         ( 2.49 )

где                                                           ( 2.50 )

[Вт ]

2.12.2 Определяем потери в меди

Для этого находим сопротивления обмоток.

                                       ( 2.51 )

Суммарные потери в меди:

                                              ( 2.52 )

I_imax - максимальный ток в i-ой  обмотке.

Вырезано

P_вх.отп = I ²_вх.отп × R_вх =  [Вт]

P_вх.п = I ²_вх.п × R_вх=  [ Вт]

P_HN = U_HN ² / R_H = 3 5 ² / 25  = 49 [ Вт ]

2.15.4 Временные параметры реле БМР с Нв

 

                                 ( 2.66 )

где k_з = 1.2

B_m = D B_m/2 = 2.6 / 2 = 1.3[ Т ]

B_s = D B_max/2 = 2.8 / 2 = 1.4[ Т ]

e =B_m / B_s = 1.3/1.4 = 0.929

;

=1.914 [c]

                                                                          ( 2.67 )

 [с]

 

 

2.16 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ  БМР

 

2.16.1 Рассчитываем резисторы цепи смещения

Вырезано

2.16.4.6 Конструктивный расчет трансформатора

 Рассчитываем геометрические параметры каркаса.

Т.к. d = 64 мм > 20 мм то “толщина” каркаса: d_k  = 1 ×10 ^-3 м

По формулам (2.40),(2.41),(2.42) определяем:

d_k = 0.064 – 0.002 = 0.062 [м]

D_k = D + 2 d _k = 0.1+ 0.002 = 0.102 [м]

b_k = b + 2 d _k = 0.032+ 0.002 = 0.034 [м]

Площадь окна, занимаемого каркасом, по ( 2.43 ):

              [м²]

Выбираю изоляцию:

Изоляция для катушки и между обмотками:

– пленка из фторопласта-4 (толщина 0.04 мм, пробивное напряжение – 4000 В)

Наружная изоляция:

– плёнкоэлектрокартон   (толщина 0.16 мм , пробивное напряжение – 3500 В)

Коэффициенты намотки для каждой обмотки расчитываю по

 Для сетевой обмотки: =0,419

Для рабочей обмотки:

Для обмотки смещения:

По (2.44) определяем обмоточное пространство, занимаемое в катушке          каждой обмоткой:

Расчет диаметров после намотки каждой обмотки.      

 Рассчитываем внутренние диаметры после намотки каждой обмотки. Первой наматывается сетевая обмотка, затем рабочая и смещения в указанном порядке.

Определяем внешние диаметры после намотки каждой обмотки:

Подсчитываем высоту каждой из обмоток b_i  :

 [м]

 [м]

 [м]

Полученные значения   и являются истинными .

Вырезано

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наименование

Кол Примечание 1 Стальная пластина

1

  2

Болт

2   3

Обмотки трансформатора

1   4

Защитный кожух

1   5

Обмотки БМР

1   6

Печатная плата

1   7

Сердечник БМР

2   8

Каркас сердечника БМР

2   9

Обмотки постоянного тока БМР

2   10

Латунный болт

1   11

Текстолитовый каркас

2   12

Сердечник трансформатора

1   13

Обмотки трансформатора

1   14

Ограничивающий резистор

2   17

Штекерное соединение

1   18

Диод

4   19

Выпрямительный мост

1            

 

 

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.

 

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.