Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Моделирование работы реле с помощью Microsoft Excel и ELCUT

Excel, привод, катушка, сила, Расчет электромагнитного поля катушки, расчет движения якоря, использование программного интерфейса, моделирование Excel

Реле состоит из катушки с движущимся якорем, который замыкает/размыкает электрические контакты. Пружина удерживает якорь в положении, когда контакты соединены. Когда ток включён, магнитное поле действует на ферромагнитный сердечник якоря, преодолевает сопротивление пружины и втягивает сердечник внутрь катушки. Чтобы уменьшить удар, в реле предусмотрен резиновый демпфер.
Требуется рассчитать время срабатывания реле и динамику движения якоря.

Чтобы рассчитать электромагнитное поле и движение якоря используются ELCUT и Microsoft Office (Excel). Взаимодействие между ELCUT и Microsoft Excel происходит через программный интерфейс.

Тип задачи:
Осесимметричная задача магнитостатики.

Геометрия:

Число витков N = 2000;
Ток I = 0.2 A;
Начальное положение якоря x_out = 10 мм.
Конечное положение якоря x_in = 6 мм.
Вес якоря m = 4.5 г;
Жесткость пружины k = 4 Н/м
Длина пружины x_spring = 15 мм.

Задача:
Электромагнитная сила и сила пружины действуют на якорь. Обе силы зависят от положения якоря. Рассчитать функцию движения якоря x(t).

Решение:
Многовитковая обмотка заменена эквивалентным постоянным током.

Функция движения определяется из дифференциального уравнения второго порядка
m · d²x/dt² = f(x),
где m - вес якоря (кг),
x - положение якоря (м)
f(x) - сила, действующая на якорь (Н).
Сила, действующая на якорь, равна сумме силы пружины f_spring(x) = k·(x_spring - x) и электромагнитной силы.

Уравнения решаются в Microsoft Excel VBA. Динамическая связь используется, чтобы вызывать ELCUT и вычислять электромагнитную силу на каждом шаге. Вычисления заканчиваются, когда якорь полностью втянут x=x_in.

Результат:

Контакты полностью размыкаются и якорь втягивается на 0.055 с.