ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕ

Поляризованные реле являются разновидностью электромагнитных конструкций. Якорь поляризованного реле находится под воздействием двух магнитных потоков, из которых один создается током, питающим обмотку реле, – рабочий, а второй – постоянным магнитом – поляризующий. Поляризованные реле выполняются в двух вариантах: с дифференциальной магнитной системой и с мостовой.

Обе конструкции состоят из сердечника 1, обмотки 2, постоянного магнита 3, якоря 4и контактной системы 5 (рис. 2.25). В дифференциальной системе (рис. 2.25, а) поляризующий магнитный поток Ф_П выходит из полюса N и разветвляется на две части Ф_па и Ф_пб. Обмотка 2, обтекаемая током I_P, создает рабочий поток Ф_Р.

Для простоты рассмотрения часть магнитного потока, ответвляющаяся через якорь, не учитывается. В воздушном зазоре δ_а магнитные потоки Ф_П и Ф_Рсуммируются, а в δ_б вычитаются, образуя результирующие магнитные потоки:

Ф_а = Ф_па + Ф_р и Ф_б = Ф_пб – Ф_р (2.11)

Под действием Ф_а якорь притягивается к левому полюсу а с силой . Силе F_aпротиводействует сила ,стремящаяся притянуть якорь к правому полюсу б.

При определенном токе I_P ≤ I_С,Р Ф_астановится больше Ф_б; Ф_а > Ф_б, и якорь отклоняется влево к полюсу а, замыкая контакты 5.

При изменении направления тока I_Pпоток Ф_а также меняет свое направление, вследствие чего в зазоре δ_а возникает разность магнитных потоков, а в зазоре δ_б их сумма. Тогда при I_P ≥ I_С,Р поток Ф_б > Ф_а, F_б > F_a , и якорь отклоняется вправо. Таким образом, благодаря наличию поляризующего потока реле реагирует не только на значение тока, но и на его направление.

Поляризованные реле непригодны для работы на переменном токе. Поляризованные реле обладают важными преимуществами: высокой чувствительностью и малым потреблением, достигающим при минимальном токе срабатывания и зазоре между контактами 0,5 мм 0,005 Вт; высокой кратностью тока термической стойкости (20-50)I_cpmin, у обычных электромагнитных реле термическая кратность не превышает 1,5I_cpmin;быстротой действия 0,005 с.

Недостатками поляризованных реле являются: малая мощность контактов; небольшой зазор между ними 0,1-0,5 мм; невысокий коэффициент возврата.

ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ

Принципы действия и выполнения индукционных систем. Работа индукционных реле основана на взаимодействии переменныхмагнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной системе реле. Основными элементами реле являются два электромагнита 1и 2 и подвижная система 3, расположенная в магнитном поле электромагнитов (рис. 2.26). Подвижная система выполняется из немагнитного электропроводящего материала в виде медного или алюминиевого диска, либо полого цилиндра (барабанчика), закрепленного на вращающейся оси 4. Сосью 4жестко связан подвижный контакт реле 5, замыкающий при повороте неподвижные контакты 6. движению диска в сторону замыкания контактов противодействует спиральная пружина 7.

Обмотки электромагнитов 1и 2 питаются переменными (синусоидальными) токами I₁, и I₂,которые создают переменные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ . Положительное направление токов и соответствующее им положительное направление потоков, определяемое по правилу буравчика, показаны на рис. 2.26. Векторная диаграмма их изображена на рис. 2.27. Пренебрегая

потерями на намагничивание, потоки Ф₁ и Ф₂, показаны на диаграмме совпадающими с токами I₁, и I₂. Магнитный поток Ф₁ пронизывая подвижную систему 3, наводит в диске ЭДС поток Ф₂ – ЭДС . Наведенные ЭДС отстают по фазе на 90^о от вызывающих их магнитных потоков. Под действием ЭДС Е_Д1и Е_Д2, в подвижной системе возникают вихревые токи I_Д1 и I_Д2, замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Положительные направления I_Д1 и I_Д2, определенные по правилу буравчика по положительному направлению потоков Ф₁, и Ф₂ показаны на рис. 2.27. Вследствие малой индуктивности контура вихревых токов их векторы I_Д1 и I_Д2принимаются совпадающими по фазе с вызвавшими их ЭДС (Е_Д1и Е_Д2).

В рассматриваемой конструкции возникают две силы: F_Э1 = k₁Ф₁I_Д2 – обусловленная взаимодействием магнитного потока Ф₁, и тока I_Д2, наведенного другим потоком Ф₂, и F_Э2 = k₂Ф₂I_Д1, вызванная воздействием потока Ф₂ на ток I_Д1 наведенный потоком Ф₁.

Силы взаимодействия потока Ф₁, со "своим" током I_Д1 , и Ф₂ с вихревым током I_Д2 равны нулю.

Направление сил F_Э1 и F_Э2и создаваемые ими моменты вращения М_Э1 и М_Э2определяются их средними значениями за период, которые зависят от угла сдвига фаз между взаимодействующими потоками и токами в диске. Силы F_Э1 и F_Э2определяются по правилу "левой руки" и показаны на рис. 2.26. Результирующая электромагнитная сила F_Э = F_Э1 + F_Э2 . Результирующий электромагнитный момент М_Э= F_Эd ,где d – плечо силы F_Э, относительно оси вращения. Момент М_Э, приводит в движение подвижную систему 3, которая в зависимости от знака (направления) М_Э, действует в сторону замыкания или размыкания контактов реле 5.

Электромагнитная сила F_Эи ее момент М_Э.Значение результирующей электромагнитной силы F_Э, выражается через магнитные потоки Ф₁, и Ф₂ создаваемые токами, питающими обмотки электромагнитов реле, угол сдвига фаз между ними ψ и частоту входных токов f:

F_Э = k’fФ₁Ф₂sinψ. (2.12)

Соответственно электромагнитный момент

М_Э = F_Эd = k’’fФ₁Ф₂sinψ = kfФ₁Ф₂sinψ, (2.13)

где Ф₁, и Ф₂, – действующие значения магнитных потоков; k, k', k" – постоянные величины.

Анализируя выражение (2.13), можно сделать следующие выводы:

1) результирующий момент пропорционален действующим (или амплитудным) значениям магнитных потоков и зависит от сдвига фаз ψ между токами, подведенными к реле. Это означает, что индукционные реле могут служить для сравнения фаз входных токов. Реле имеет максимальный момент при ψ = 90^o и не действует при ψ = 0;

2) знак моментазависит от sinψ. Результирующая сила F_Э;направлена от оси опережающего к оси отстающего магнитного потока;

3) конструкция реле должна обеспечить создание не менее двух переменных магнитных потоков (Ф₁, и Ф₂), пронизывающих подвижную систему в разных точках и сдвинутых по фазе на угол ψ ≠ 0;

4) поскольку действующие значения магнитных потоков Ф₁, и Ф₂ являются постоянными величинами, то мгновенное значение моментов индукционных реле в отличие от электромагнитных не изменяется во времени. Поэтому у индукционных реле отсутствует вибрация контактов, если токи и напряжения, создающие соответствующие потоки, синусоидальны;

5) на индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока: реле тока, направления мощности, сопротивления и др.