9.1. Сурет. Клапан тәрізді реле:

_{1 – тұрық пен орам; 2 – ярмо; 3 – орамдардың ұшы; 4 – эбонит штифт;}

_{5 – түйіспелі серіппе; 6 –тұйықтаушы түйіспе; 7 –жылжымалы түйіспе;}

_{8 – ажыратқыш түйіспе; 9 –кері серіппе; 10 – якорь;}

_{11 – жабысқыш штифт ; 12} – _өзекше

Егер фиксацияланған бос ауа қуысы реле орамы (9.2,а – сурет ) кернеуі U болатын, тұрақты ток көзіне қосылған болса, онда орамдағы токтың орамдағы токтың өзгерісі келесі теңдеумен анықталады:

_(9.1)

мұндағы r және - реле орамының кедергісі мен орамдар саны; Ф- реленің магнит ағыны.

(9.1) формуланы idt-ға көбейтіп және оны 0-ден t уақытқа дейін интегралдай отырып, бұл кезде ағын 0-ден Ф-қа дейін өседі, алатынымыз

_(9,2)

(9.2)-теңдеудің сол жақ бөлігі тұрақты ток көзінің энегиясын көрсетеді, оң жақ бөлігінің бірінші қосындысы – жылулыққа көшкен энергияны; ал екінші қосындысы – реленің магниттік өрісіндегі артық энергияны көрсетеді .

9.2,б – суретте магниттік энергия графикалық түрде көрсетілген, ол үшбұрыш ауданымен анақталады, мұндағы - бос ауа қуысының МДС-н құрайтын орамдағы ток бөлігі; I – орамның толық тогы. Егер магнит өткізгіштің болат бөлігіндегі ағынды өткізуге кететін МДС-ті есепке алмайтын болсақ, онда реленің барлық магнит энергиясын бос ауа қуысына жинақталған деп есептеуге болады, яғни W=W және (9.2) теңдеумен 9.2,б-суретке сәйкес келесі теңдеуді жазуға болады:

_(9.3)

Орамдағы тұрақты ток I кезінде электроиагниттегі энергетикалық баланс және якорьдың шамасына орын ауыстыруы негізінде 9.2,а – сурет Х координатасын анықтауға болады:

_{. (9.4)}

Якорьдың орын ауыстыруы кезінде бос ауа қуысы, яғни магниттік тізбектің кедергісі төмендейді, ал магниттік ағын -ден -ге дейін жоғарылайды.(9.6-сурет)

Бұл кезде орамдағы тұрақты ток жағдайында электрожеліден энергия алынады, ол тікбұрыш ауданына тең болады а b :

_{. (9.5)}

Бос ауа қуысындағы магнит энергиясы якорь орын ауыстырғанша Оа үшбұрыш ауданына тең болатын, ал орын ауыстырудан кейін - Оа үшбұрыш ауданына тең болдады.

9.2. Сурет. Электромагнитті күшті анықтау үшін

Осылайша бос ауа қуысына магнит энергиясы, (9.3) шартты сақтай отырып желіден алынған энергияның жартысына тең шамаға өседі_:

_(9.6)

Осы жерден саны жағынан біріншіге тең және Оаb үшбұрышына сәйкес келетін энергияның екінші жартысы якорьдың Р_э күші әсерімен болған қозғалысы кезінде жасалған жұмысты атқаруға жұмсалады:

_{. (9.7)}

Электромагниттік күшейтілу үшін шектерге өте отырып, (9.7) тең не сәйкес келесі теңдеуді аламыз:

_(9.8)

_{мұндағы} .

Теріс таңба оң күшейтілуге бос ауа қуысының төмендеуі сәйкес келетінін көрсетеді.

Магнит энергиясын (9.3) мына түрде көрсетуге болады_:

_{, (9.9)}

мұндағы G - бос ауа қуысының магнит өтімділігі, Гн.

(9.9) теңдеуді есепке ала отырып, ньютонмен (Н) өрнектелетін электромагниттік күшейтілу үшін (9.8) теңдеу мына түрге келеді.

_{, (9.10)}

_{мұндағы ( – бос ауа қуысының МҚК}

Жазық параллельді бос ауа қуысы үшін:

_(9.11)

мұндағы және - сәйкесінше қима, м² және бос ауа қуысының ұзындығы, м болып табылады; - магниттік тұрақты,Гн/м.

(9.11) теңдеуден бойынша алынған туындыны (9.10) теңдеуіне қоя отырып алатынымыз

_{. (9.12)}

Практикалық есептеулер жүргізу үшін (9.12) формуланың басқа түрі ыңғайлырақ болып келеді. Күрделі емес теңдеулер жүргізу нәтижесінде келесі теңдеуді аламыз.

_{, (9.13)}

Мұндағы - бос ауа қуысы индукциясы, Тл; - ағын, Вб; - бос ауа қуысы қимасы, м²;

(9.12) теңдеуге - ның түрлі мәндерін қоя отырып, орамдағы тұрақты ток кезіндегі реленің тартқыш сипаттамасын құруға болады. Теориялық жағынан алғанда бұл сипаттама ұмтылғанда шексіздікке барады. Шын мәнінде күшейтілу тек P_эmax мәніне ғана жетеді. Реледе әрқашан да якорьға магнитті емес штифті бекіте отырып, минималды бос ауа қуысын _min шектеп отырады. Қарсы жағдайда якорь “жабысып” қалуы мүмкін.

Реленің механикалық сипаттамалары ереже бойынша сынған түзулер (9.3,б – сурет) түрінде болуы мүмкін және қайтымды серіппе (ВП) мен КР және К3 түйіспелі серіппелерінің сипаттамаларының қосындысы нәтижесінде алынады.

Жұмыс жасау тогы (МДС) (F_сраб) деп орамдағы токты айтамыз, оның әсерінен кезінде электромагниттік күшейтілу механикалықтан аса бастайды және реле якорь өзекшеге қарай тартылады.

Жіберу тогы (МДС) I_отпр (F_отпр) деп бос ауа қуысын _min кезінде электромагниттік күшейтілуді құрауға күші жетпейтінін және якорьды тартылған күйінде ұстап қалатын токты айтады, нәтижесінде якорь өзінің қалыпты күйіне келеді.

Реленің тартқыш және механикалық сипаттамалары дұрыс сәйкестендірілген болуы тиіс. Бұл үшін және I_отп токтары болған жағдайдағы тартқыш сипаттамалар, механикалық сипаттамалардың 1 және 2 нүктелері арқылы өте отырып, механикалық сипаттамамен аймағында (9.3,а – сурет) қиылыспауы қажет. Қарсы жағдайда якорь сипаттамаларының аралық нүктелерінде “қыстырылып” қалуы мүмкін. (9.3,б – суреттегі 3 және 4 нүктелер).

Реленің қайтарылу коэффициенті деп келесі қатынасты айтамыз:

_.

Реленің уақыттық параметрі. Реленің іске қосылу уақыты орнынан жылжу уақыты мен якорьдың қозғалу уақытынан тұрады:

t_сраб=t_тр+t_дв

Мұндағы t_тр – орнынан жылжу уақыты, яғни ток нольден іске қосылу тогына (9.3,б – сурет) дейін жоғарылайтын уақыт аралығы; осы аралықтың соңында электромагниттік күш оған қарсы келген күштен асып кетеді және якорь қозғалысқа түседі; t_дв – якорьдың қалыпты жағдайын тартылған жағдайға орын ауыстыру кезіндегі қозғалу уақыты.

Жіберу уақыты t_отп да екі құраушыдан тұрады:

t_отп= .

Якорьдың қозғалс уақыты арнайы тежегіш құрылғылар болмаған жағдайда, ереже бойынша орнынан қозғалу уақытынан біршама төмен болатындығын ескерген жөн. Сондықтан реленің іске қосылу уақыты негізінен орнынан қозғалу уақытына байланысты болады.

Релені уақыттың параметріне байланысты қалыпты (t_сраб 30-50мс), жылдам әсер ететін (t_сраб бірнеше милисекунд) және баяулатылған деп бөлуге болады.

Реленің іске қосылу және жіберу уақытын сұлбалы, сондайақ құрылымдық әдісінен өзгертуге болады.