Магнитоэлектрические, электродинамические и индукционные реле

Принцип действия магнитоэлектрических, электродинамических и индукционных реле основан на взаимодействии магнитных полей с токами, подведенными к реле извне, или с токами, индуцированными в нем. 1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЛЕ Магнитоэлектрическое реле - это электромеханическое реле, работа которого основана на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током в обмотке, подведенным извне. Рисунок 1.1. Принципиальная схема магнитоэлектрического реле На рис. 1.1, а схематично изображена одна из конструкций такого реле. Его магнитная система состоит из постоянных магнитов 1 и 3, сердечника 4 и ярма 2. В рабочих зазорах вращается рамка 5 с намотанной на ней обмоткой. Ток к обмотке от внешнего источника подводится по спиральным проводам, которые служат также возвратными пружинами. При отсутствии тока в обмотке они создают момент, удерживающий подвижный контактный элемент 6 замкнутым с неподвижным контактным элементом 7. При допущении равномерности магнитного поля в рабочих зазорах с учетом закона Ампера следует, что вращающий момент, действующий на обмотку, определяется выражением (1.1) где - средний радиус, активная длина и число витков обмотки в рабочем зазоре соответственно; - составляющая магнитной индукции, направленная по радиусу ; - ток в обмотке от внешнего источника; - электродинамическая сила, действующая на активную длину обмотки. Рисунок 1.2. Некоторые характеристики магнитоэлектрического реле: а - зависимость магнитной индукции и вращающего момента от угла при ; б – зависимость угла статического поворота рамки от изменения тока в обмотке; в – кривые динамического изменения угла поворота рамки при трех режимах работы реле: 1 – колебательном, 2 – критическом, 3- апериодическом; г- зависимости времени срабатывания реле от коэффициента запаса по току срабатывания (нумерация кривых соответствует рис. 1.2, в) Магнитная индукция , строго говоря, зависит от угла перемещения рамки (рис. 1.2,а), что следует из анализа распределения линий магнитной индукции, показанных на рис. 1.1. Соответственно от угла зависит и вращающий момент. Однако при малых отклонениях от вертикального положения (от до на рис. 1.2,а) можно принять и считать, что (1.2) где . Из (1.2) следует, что магнитоэлектрические реле могут работать только на постоянном токе. Предположим, что при токе , равном значению трогания ( ), движение рамки начинается с (рис. 1.1). Тогда выражение для механического противодействующего момента спиральных токопроводящих пружин имеет вид (1.3) где - жесткость пружин; - угол, соответствующий их предварительному растяжению от до угла трогания , что необходимо для создания силы контактного нажатия между контактными элементами 6 и 7 при отсутствии тока (рис. 1.1). Пренебрегая трением в подшипниках осей вращения и рамки (рис. 1.1, б) и провалом контактов, для статического режима перемещения рамки получим . (1.4) Знак минус в (1.3) и (1.4) показывает, что направление противоположно положительному направлению . Из (1.2)-(1.4) в пределах перемещения рамки: