Электромеханические элементы (стр. 8 из 8)

Таким образом, если при коротком замыкании к реле подводится напряжение U_p < t/_cpmin, то оно не сможет сработать. В таких случаях считают, что реле имеет мертвую зону.

7. Электромеханические реле с постоянным магнитом

Электромеханические реле с постоянным магнитом разделяют на магнитоэлектрические и поляризованные реле. Как те, так и другие имеют малое потребление мощности и являются высокочувствительными и быстродействующими реле; благодаря постоянному магниту они реагируют на направление постоянного тока в обмотке. Поэтому эти реле применяются, например, в качестве реагирующих элементов полупроводниковых схем сравнения.

Поляризованные реле. Поляризованным называется электрическое реле постоянного тока, действие которого основано на взаимодействии магнитного поля обмотки и вспомогательного поляризующего магнитного поля, и изменение состояния которого зависит от полярности его входной воздействующей величины. На подвижную систему реле действуют два независимых магнитных потока: один — рабочий поток, другой Ф„ поляризующий. Первый создается постоянным током, проходящим по обмотке реле, второй — в большинстве случаев постоянным магнитом. На рис. 19, а, б схематически изображены возможные конструкции таких реле.

В дифференциальной системе весь рабочий магнитный поток замыкается через воздушный зазор и имеет одно направление. Поляризующий поток Ф„ распределяется на два потока: Ф_п, и Ф_п2. Они в общем случае не равны и в воздушном зазоре имеют противоположные направления. В мостовой системе поляризующий поток в зазоре имеет одно направление, а составляющие рабочего потока направлены в противоположные стороны. Более проста дифференциальная система. Однако мостовая система в связи с характером распределения потоков позволяет осуществить более чувствительные реле.

Если предположить, что все магнитное сопротивление дифференциальной системы сосредоточено в воздушном зазоре, то поляризующие магнитные потоки Ф_п1 и Ф_п2 обратно пропорциональны магнитным сопротивлениям соответствующих частей

воздушного зазора, Магнитное сопротивление пропорционально длине воздушного промежутка, поэтому, согласно рис. 19, в,

Так как Ф_п = Ф_п, + Ф_п2, то

При прохождении по обмотке реле постоянного тока появляется рабочий магнитный поток Ф_ра6, направление которого зависит от полярности тока. В воздушных зазорах 6, и 6₂ создаются результирующие магнитные потоки соответственно

На якорь реле действует электромагнитная сила

стремящаяся

притянуть его к правому полюсу. После подстановки в выражение для F₃значений потоков Ф, и Ф₂ и соответствующих преобразований получим

В условиях срабатывания

. Левая часть равенства — постоянная величина, а правая зависит от При движении якоря она уменьшается до нуля, а затем изменяет знак и увеличивается. Поэтому электромагнитная сила F₃по мере движения якоря при срабатывании реле нарастает. Якорь остается в крайнем правом положении и после отключения обмотки реле. Для возвращения его в крайнее левое положение необходимо подать в обмотку ток противоположного направления. Таким образом, поляризованное реле обладает направленностью действия.

Как следует из выражения, электромагнитная сила F₃линейно зависит от рабочего потока Ф_ра6, т. е. от подведенной к обмотке реле электрической величины. Поэтому диапазон ее изменения от минимального до возможного максимального значения относительно невелик. Это позволяет обеспечить надежную работу реле при малых значениях подведенной электрической величины, а при ее больших значениях избежать вибрации и ударов подвижной части реле. В этом одно из преимуществ поляризованного реле перед другими электромагнитными реле, у которых сила F₃является квадратичной функцией подведенной электрической величины. Другими преимуществами реле являются его высокая чувствительность и быстродействие. Оно имеет значительно меньшее потребление мощности при срабатывании, чем другие электромагнитные реле. Время срабатывания реле составляет /_ср = 2...3 мс.

Магнитоэлектрические реле. Действие магнитоэлектрического реле основано на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и тока в обмотке, расположенной на подвижной рамке в поле постоянного магнита. При этом сила, действующая на подвижную рамку,

где В — индукция в воздушном зазоре, обусловленная постоянным магнитом, Тл; /_р — ток в обмотке реле, A; w— число витков обмотки; / — активная длина витка обмотки, м.

Как и у поляризованного реле, сила Fимеет линейную зависимость от тока в обмотке. С изменением направления постоянного тока изменяется направление силы, т. е. реле обладает направленностью действия. Наличие поля постоянного магнита обеспечивает очень высокую чувствительность реле. Потребляемая мощность при срабатывании может составлять Р_р= 10-'° Вт.