8.3.2. Електромагнітні реле змінного струму

У тих випадках, коли основним джерелом енергії є мережа змінного струму, бажане застосовувати реле, обмотки яких харчуються змінним струмом.

Електромагнітне зусилля в таких реле міняється (пульсує) з подвоєною частотою 2ω, звертаючись у нуль двічі за період живильного (вхідного) напруги. Отже, якір реле може вібрувати, періодично відтягатися від сердечника зворотною пружиною, що викликає зношування його осі, обгорання контактів, переривання електричного ланцюга й інші небажані явища.

Рис. 8.14. Схеми включення реле постійнго струму у мережу змінного струму з напівполуперіодним (а) та з двонапівперіодним (б) випрямленням.

Хоча змінний струм є більш розповсюдженим, чому постійний, реле постійного струму знайшли більше застосування, тому що вони вимагають використання шихтованого магнітопроводу (набраного з окремих аркушів), а також спеціальних заходів для усунення вібрації якоря. Можливе включення реле постійного струму в мережу змінного струму через випрямні пристрої. На рис. 8.14 зображені схеми подібних пристроїв.

Розглянемо способи усунення вібрації якоря реле змінного струму.

Застосування двофазного реле. На рис.8.15, а зображена схема двофазного реле змінного струму, що має дві обмотки, розташовані на двох сердечниках ЭМ1 і ЭМ2 із загальним якорем. Обмотки реле з'єднані паралельно один одному. У ланцюг однієї з обмоток включений конденсатор C, завдяки чому струми I₁ і I₂ в обмотках реле виявляються зрушеними по фазі на кут π/2 (рис.8.15,б). Тому що струми в обмотках проходять через нуль у різні моменти часу, то результуюче тягове зусилля F_э(p), що діє на якір, ніколи не звертається в нуль і має постійне значення, тобто не містить змінної складової (рис.8.15,в).

Рис. 8.15. Двофазне реле змінного струму: а – схема підключення; б – вектори струмів в обмотках; в – результуюче зусилля.

Рис. 8.16. Схема реле постійного струму з короткозамкненим витком.

Застосування короткозамкненого витка (екрана), що охоплює частину кінця сердечника (розщеплений сердечник), є найбільш ефективним способом усунення вібрації якоря реле.

На рис. 8.16 зображена схема реле змінного струму з короткозамкненим витком (контакти реле й виводи обмотки на схемі не показані). Кінець сердечника, звернений до якоря, розщеплений на дві частини, на одну з яких надета короткозамкнена обмотка - екран Э (один або кілька витків).

Принцип роботи реле полягає в наступному. Змінний магнітний потік Ф_осн основної обмотки w_осн, проходячи через розрізану частину сердечника, ділиться на дві частини. Частина потоку Ф₂ проходить через екрановану половину полюса перетином Sδ₂, у якій розміщається короткозамкнена обмотка (екран), а інша частина потоку Ф₁ проходить через неекрановану половину полюса перетином S δ₁. Потік Ф₂ наводить у короткозамкненому витку ЕРС е_кз, яка створює струм I_кз. При цьому виникає ще один магнітний потік Ф_кз, який впливає на магнітний потік Ф₂ і викликає його відставання щодо потоку Ф₁ по фазі на кут φ = 60...80.° Завдяки цьому результуюче тягове зусилля F_э ніколи не доходить до нуля, тому що потоки проходять через нуль у різні моменти часу.