5.2 Принцип действия нейтрального реле постоянного тока

Электромагнитное реле постоянного тока состоит из электромагнита, состоящего из катушки 3 и магнитного сердечника 4, магнитопровода 5, якоря 2 и контактной группы 1 (рис.5.2). Магнитодвижущая сила F_M электромагнита, по обмотке 3 которого течет постоянный ток I, создает магнитный поток Ф. Он замыкается по сердечнику 4, магнитопроводу 5, якорю 2 и воздушному зазору длиной δ. Уравнение магнитной цепи в этом случае:

, (5.1)

где R_CT – суммарное магнитное сопротивление магнитного магнитопровода, сердечника и ярма;

R_δ – магнитное сопротивление воздушного зазора.

Для большинства конструкций реле R_CT <<R_δ поэтому . Таким образом, к воздушному зазору прикладывается практически вся магнитодвижущаяся сила электромагнита, под действием которой в зазоре развивается тяговое усилие (сила притяжения), притягивающее якорь 2 к сердечнику электромагнита 4. Под действием силы притяжения, которая должна быть больше сил сопротивления контактных и возвратных пружин, якорь притягивается к сердечнику, замыкая контактную группу (реле срабатывает). Если прекратить протекание тока через электромагнит, то под действием упругих сил контактных и возвратных пружин, якорь возвращается в исходное положение и контактная группа размыкается (реле выключается).

Поскольку сила притяжения F_ПР прямо пропорциональна квадрату тока I, текущего через электромагнит:

, (5.2)

то она не зависит от направления тока.

Здесь: w - число витков катушки электромагнита;

S_П - площадь взаимного перекрытия стержня и якоря.

5.3 Принцип действия нейтрального реле переменного тока

Для уменьшения потерь магнитопровод 5, якорь 2 и сердечник 4 реле переменного тока набирают из отдельных пластин электротехнической стали (рис.5.3). Если к электромагниту подвести переменное напряжение, то в момент перехода тока через нуль сила притяжения якоря электромагнита становится равной нулю. Якорь под действием возвратной пружины 6 отходит от сердечника, а затем снова притягивается (реле дребезжит). Для устранения таких вибраций подвижной системы на стержне электромагнита около воздушного зазора делается паз, в который вкладывается короткозамкнутый виток 7. Виток охватывает от 0,5 до 0,8 площади торца стержня.

Магнитный поток созданный обмоткой электромагнита 3, разветвляется на две составляющиеФ₁′ и Ф₁″, замыкающиеся через обе части сердечника. Магнитный поток Ф₁″, пересекая короткозамкнутый виток, наводит в нем э.д.с. самоиндукции е_В, которая вызывает ток I_B, отстающий от е_В на угол, близкий к 90⁰. Ток I_B вызывает совпадающий с ним по направлению магнитный поток Ф_В. Таким образом, на участке магнитопровода результирующий магнитный поток Ф_В равен векторной сумме магнитных потоков Ф₁′ и Ф_В (рис.5.3 б). Согласно векторной диаграмме между потоками Ф₁′ и Ф₂ существует фазовый сдвиг и, следовательно, результирующий магнитный поток в сердечнике Ф_Σ никогда не достигает нулевого значения. Минимальный магнитный поток Ф_Σ выбирается всегда такой величины, чтобы сила притяжения, создаваемая этим потоком, была достаточна для удержания якоря.

В реле переменного тока вибрации подвижной системы могут быть устранены созданием нескольких магнитных потоков, сдвинутых по фазе друг относительно друга, или увеличением массы подвижной системы.