Способ контроля электромагнитного релейного элемента постоянного тока

 

Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано для контроля электромагнитных релейных элементов постоянного тока. Изобретением решается задача повышения информативности и надежности контроля. Способ контроля основан на измерении тока возбуждения и магнитного потокосцепления, при этом значения тока возбуждения и магнитного потокосцепления фиксируют в момент удара якоря электромагнитного релейного элемента постоянного тока о его сердечник. Контроль ведут по относительной статической магнитной проницаемости удара стали (материала) магнитопровода, которую определяют из выражения, приведенного в тексте описания. 3 ил.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля электромагнитных релейных элементов постоянного тока.

Известен способ контроля электромагнитных релейных элементов постоянного тока, заключающийся в измерении тока возбуждения I(t) электромагнитного релейного элемента и связанного с его магнитопроводом магнитного параметра (магнитного потока Ф(t)).

Недостатками известного способа являются малая информативность о состоянии контролируемого элемента и недостаточное быстродействие.

Изобретение позволяет решить задачу повышения информативности и надежности контроля за счет того, что измеряют ток возбуждения I(t) и магнитное потокосцепление Ψ (t) электромагнитного релейного элемента постоянного тока, при этом фиксируют значения тока возбуждения и магнитного потокосцепления I_уд; Ψ_уд в момент удара якоря о сердечник электромагнитного релейного элемента, а контроль ведут по обобщенному параметру μ_{r ссуд}, который определяют из выражения μ_{r ссуд}= где μ_{r ссуд} относительная статическая магнитная проницаемость удара стали (материала) магнитопровода; l_с длина средней магнитной силовой линии в стали (материале) магнитопровода; S_вэ площадь эквивалентного поперечного сечения воздуха в воздушном зазоре; Ψ _уд магнитное потокосцепление удара; Х_о остаточное значение воздушного зазора магнитопровода; S_с площадь поперечного сечения стали (материала) магнитопровода; I_уд ток удара; W число витков обмотки возбуждения электромагнитного элемента; μ_o магнитная проницаемость вакуума.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 изображена временная характеристика тока I(t) в обмотке возбуждения электромагнитного релейного элемента постоянного тока при срабатывании; на фиг. 3 временная характеристика магнитного потокосцепления Ψ (t) электромагнитного релейного элемента постоянного тока при срабатывании.

Устройство содержит электромагнитный элемент 1 постоянного тока, источник 2 питания постоянного тока, включатель 3, добавочное омическое сопротивление 4, усилитель 5, дублер 6 источника постоянного тока, блок 7 напряжения, интегрирующий блок 8, осциллограф 9 магнитоэлектрической системы, шлейф 10 тока, шлейф 11 отметчика времени, обмотку 12 возбуждения релейного электромагнитного элемента, якорь 13, сердечник 14, противодействующую пружину 15, упор 16 пружины, упор 17 сердечника, измерительную цепь 18 трогания, регулировочное омическое сопротивление 19 измерительной цепи трогания, измерительную цепь 20 движения, регулировочное омическое сопротивление 21 измерительной цепи движения, источник 22 питания постоянного тока измерительных цепей, нормально замкнутый контакт 23, нормально открытый контакт 24, шлейф 25 отметчика времени измерительной цепи движения, шлейф 26 отметчика времени измерительной цепи трогания, камертонный генератор 27, шлейф 28 магнитного потокосцепления.

Способ реализуется следующим образом.

При отсутствии сигнала включатель 3 находится в выключенном положении. Обмотка 12 возбуждения релейного электромагнитного элемента обесточена. Магнитный поток Ф и электромагнитная сила Р_э отсутствуют. Якорь 13 силой Р_пр противодействующей пружины 15 прижат к упору 16 пружины. Падение напряжения в добавочном омическом сопротивлении 4 отсутствует. Отсутствуют входной и выходной сигналы на усилителе 5. В блоке напряжения 7 действует дублер 6 источника питания постоянного тока. В интегрирующем блоке 8 отсутствуют входной и выходной сигналы. Нормально замкнутый контакт 23 замыкает источник питания 22 постоянного тока измерительных цепей на измерительную цепь трогания 18, и по шлейфу 26 отметчика времени измерительной цепи трогания проходит ток i_m. Нормально открытый контакт 24 разомкнут, а поэтому в измерительной цепи движения 20 и в шлейфе 25 отметчика времени измерительной цепи движения отсутствует ток.

При наличии сигнала включатель 3 находится во включенном положении. Обмотка 12 возбуждения релейного электромагнитного элемента подключена к источнику 2 питания постоянного тока. При этом в обмотке возбуждения 12 электромагнитного элемента протекает ток i_э, создающий магнитный поток Ф, которой в свою очередь создает электромагнитную силу Р_э. Якорь 13 находится под воздействием электромагнитной силы Р_э и силы противодействующей пружины 15 Р_пр. В период трогания сила Р_прпротиводействующей пружины 15 больше электромагнитной силы Р_э. Через время трогания t_mp в период движения электромагнитная сила Р_э становится больше силы Р_пр противодействующей пружины 15, якорь 13 сходит с упора 16 пружины и начинает двигаться к упору 17 сердечника. Нормально замкнутый контакт 23 размыкает измерительную цепь 18 трогания, ток в измерительной цепи 18 трогания и в шлейфе 25 отметчика времени измерительной цепи трогания отсутствует. При ударе якоря 13 об упор 17 сердечника якорь 13 останавливается и ток в обмотке 12 возбуждения электромагнитного элемента становится равным току удара I_уд. В дальнейшем ток в обмотке 12 возбуждения электромагнитного элемента нарастает до установившегося значения тока стационарного режима I_у. При ударе якоря 13 об упор 17 сердечника замыкается нормально открытый контакт 24, а в измерительной цепи 20 движения и в шлейфе 26 отметчика времени измерительной цепи движения проходит ток i_э. Ток в обмотке 12 возбуждения электромагнитного элемента достигает значения I_у через время, равное времени покоя t_п.

Теоретически ток в обмотке 12 возбуждения электромагнитного элемента достигает значения I_у через время, равное бесконечности.

Практически задаются определенной погрешностью в определении I_у и находят значение времени покоя t_п.

Значения всех величин определяются визуально из соответствующих осциллограмм (фиг. 2 и 3).

Расчетная формула выводится из следующих соотношений:
R_μв+R_μcc (1) причем R_μв= (2)
R_μcc= (3)
μ_o= 4π·10 (4) где i мгновенное значение тока в обмотке 12 возбуждения электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
W число витков обмотки 12 возбуждения электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
R _μв магнитное сопротивление воздуха магнитопровода электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
R_μсс магнитное сопротивление стали (материала) магнитопровода электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
Х_m наибольшее значение воздушного зазора магнитопровода электромагнитного элемента постоянного тока;
Х_о остаточное значение воздушного зазора магнитопровода электромагнитного элемента постоянного тока;
μ_о магнитная проницаемость вакуума;
μ_rсс относительная статическая магнитная проницаемость стали (материала) магнитопровода электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
S_вэ площадь эквивалентного поперечного сечения воздуха в воздушном зазоре магнитопровода электромагнитного релейного элемента постоянного тока;
S_c площадь поперечного сечения стали (материала) магнитопровода электромагнитного релейного постоянного тока;
l_с длина средней индукционной (магнитной) силовой линии в стали (материале) магнитопровода электромагнитного релейного элемента постоянного тока.

В конце периода движения имеем следующие конечные условия: (X)_t t_дв Х_m X_o, (5) (i)_t t_дв I_уд, (6) ( Ψ)_t t_дв Ψ_уд, (7) ( μ_rcc)_t t_дв ( μ_rсс)_уд, (8) где I_уд ток удара;
Ψ_уд магнитное потокосцепление удара;
μ_{r ссуд} относительная статическая магнитная проницаемость удара стали (материала) магнитопровода;
t_дв время движения.

Подставляя конечные условия периода движения (5)-(8) в уравнения (1)-(4), получим


(9)
Из уравнения (9) определим выражение для ( μ_rсс)_уд



μ_{r ссуд}=
(10)
Уравнение (10) является основным расчетным уравнением для определения μ_{rсс уд}.

Использование изобретения позволяет оценить состояние магнитной цепи электромагнитного релейново элемента постоянного тока по μ_rссуд в ходе эксплуатации методом неразрушающего контроля, т.е. с использованием только тех воздействий, которые являются для исследуемого релейного элемента рабочими.

По относительной статической магнитной проницаемости удара стали (материала) магнитопровода μ_rccуд можно судить о надежности электромагнитного релейного элемента постоянного тока, прогнозировать ресурс его работы и отбраковывать элементы с высокой вероятностью отказа в момент срабатывания.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕЙНОГО ЭЛЕМЕНТА ПОСТОЯННОГО ТОКА, включающий измерение тока возбуждения J(t) электромагнитного релейного элемента и связанного с его магнитопроводом магнитного параметра, отличающийся тем, что в качестве измеряемого магнитного параметра используют магнитное потокосцепление Ψ(t) при этом фиксируют его значение, а также значение тока возбуждения электромагнитного релейного элемента в момент удара его якоря о сердечник - I_уд,Ψ_уд, а контроль ведут по обобщенному параметру μ_{rсс уд}, который определяют из выражения

где μ_{rсс уд} - относительная статическая магнитная проницаемость удара стали (материала) магнитопровода;
l_с - длина средней магнитной силовой линии в стали (материале) магнитопровода;
S_вэ - площадь эквивалентного поперечного сечения воздуха в воздушном зазоре;
Ψ_уд - магнитное потокосцепление удара;
X₀ - остаточное значение воздушного зазора магнитопровода;
S_c - площадь поперечного сечения стали (материала) магнитопровода;
J_уд - ток удара;
W - число витков обмотки возбуждения электромагнитного релейного элемента;
μ_o - магнитная проницаемость вакуума.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3