4. Принцип действия индукционных реле.

Работа индукционных реле основана на взаимодействии переменных магнитных потоков неподвижных обмоток с токами, индуктированными этими потоками в подвижной системе реле. Поэтому на индукционном принципе могут выполняться лишь реле переменного тока. По такому принципу создаются измерительные реле тока и реле напряжения.

Условием получения вращающего момента на подвижной части индукционной системы является наличие не менее двух магнитных потоков Ф₁ и Ф₂, сдвинутых в пространстве (рис. 3). Возникающий при этом вращающий момент

(6)

Таким образом, для получения вращающего момента необходим также сдвиг фаз между потоками на угол ψ. Два магнитных потока, смещенных в пространстве и по фазе, можно получить с помощью медных короткозамкнутых витков 1, надеваемых на верхнюю и нижнюю части магнитопровода. Потоки Ф₁ и Ф₂ обусловлены током I_р в обмотке реле, в насыщенной магнитной системе они пропорциональны току. Так как угол ψ не меняется при изменении тока, то вращающий момент

(7)

Когда диск 2 неподвижен, то в нем индуцируются только ЭДС трансформации Е₁ и Е₂, которые и обусловливают вращающий момент М_вр. Во вращающемся диске наряду с ЭДС трансформации появляются также ЭДС резания, вызванные пересечением магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ вращающимся диском. Эти ЭДС создают в диске токи, которые при взаимодействии с вызвавшими их потоками обусловливают появление тормозных моментов М_трм, пропорциональных частоте вращения диска и зависящих от магнитных потоков. На подвижную систему реле действует также тормозной момент пружины М_П и момент инерции М_ин. Без учета момента трения движение диска определяется условием

М_вр = М_трм + М_П + М_ин. (8)

Рис. 3. Конструктивная схема (а) и векторная диаграмма (б)

индукционного реле

1 – короткозамкнутый виток, 2 – диск.

Для получения реле замедленного действия их снабжают постоянными магнитами, а подвижную систему выполняют в виде диска. При вращении диск пересекает поле постоянного магнита, в результате чего возникает дополнительный тормозной момент. Такие реле имеют ограниченно зависимую от тока характеристику выдержки времени. В ее независимой части удается получить выдержки времени t_с.р > 10 с.

Индукционные реле мгновенного действия выполняются без постоянных магнитов и с минимальным ходом подвижной системы. Для повышения быстродействия реле используются системы с цилиндрическим ротором, который имеет малые диаметр и момент инерции, в то время, как системы с диском имеют большой момент инерции за счет значительного диаметра диска.

5. Принцип действия магнитоэлектрических реле.

Магнитоэлектрическое реле (рис. 4) состоит из постоянного магнита 1, подвижной рамки 2, на которую намотана обмотка 3, питающаяся током I_р, и контактов 4. Принцип работы магнитоэлектрических реле основан на взаимодействии тока I_р в обмотке рамки с магнитным потоком постоянного магнита.

Рис. 4. Магнитоэлектрическое реле

Сила, действующая на обмотку рамки:

(9)

где В_М — индукция магнитного поля постоянного магнита; I_р – ток в обмотке рамки; l – активная длина витка обмотки; w_P – число витков обмотки рамки.

Вращающий момент, образованный силами F_Э,

(9а)

где d – плечо пары сил F_Э; k′=kB_MI_P.

Угол поворота рамки принимается небольшим (5–10°), а форма полюсов магнита подбирается таким образом, чтобы магнитное поле было равномерным. При этом магнитная индукция В_M постоянна и момент М_Э пропорционален току I_P:

M_Э=k" I_P.

Знак М_Э и F_Э зависит от направления I_р в подвижной рамке реле. При показанном на рис. 4 направлении I_р направление F_Э определено по правилу "левой руки".

Таким образом, магнитоэлектрические реле реагируют на направление тока и поэтому не могут работать на переменном токе. Магнитоэлектрические реле имеют высокую чувствительность и малое потребление. Мощность срабатывания достигает 10^–8 – 10^–10 Вт и превосходит чувствительность поляризованных реле, что объясняется наличием сильного поля постоянного магнита 1 и малым противодействующим моментом подвижной системы.

Магнитоэлектрические реле имеют контактную систему с малой отключающей способностью. Зазор между контактами мал – около 0,3 – 0,5 мм. Магнитоэлектрические реле отличаются плохим возвратом. Надежный возврат этих реле обеспечивается подачей в обмотку реле тормозного тока, действующего на размыкание контактов. Время действия реле равно 0,01 – 0,02 с.