Индукционные реле

Принципы действия и выполнения индукционных систем. Работа индукционных реле основана на взаимодействии переменныхмагнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной системе реле. Основными элементами реле являются два электромагнита 1и 2 и подвижная система 3, расположенная в магнитном поле электромагнитов (рис. 2.26). Подвижная система выполняется из немагнитного электропроводящего материала в виде медного или алюминиевого диска, либо полого цилиндра (барабанчика), закрепленного на вращающейся оси 4. Сосью 4жестко связан подвижный контакт реле 5, замыкающий при повороте неподвижные контакты 6. движению диска в сторону замыкания контактов противодействует спиральная пружина 7.

Обмотки электромагнитов 1и 2 питаются переменными (синусоидальными) токами I ₁, и I ₂,которые создают переменные магнитные потоки Ф ₁ и Ф ₂. Положительное направление токов и соответствующее им положительное направление потоков, определяемое по правилу буравчика, показаны на рис. 2.26. Векторная диаграмма их изображена на рис. 2.27. Пренебрегая

потерями на намагничивание, потоки Ф ₁ и Ф ₂, показаны на диаграмме совпадающими с токами I ₁, и I ₂. Магнитный поток Ф ₁ пронизывая подвижную систему 3, наводит в диске ЭДС поток Ф ₂ – ЭДС . Наведенные ЭДС отстают по фазе на 90^о от вызывающих их магнитных потоков. Под действием ЭДС Е _Д1и Е _Д2, в подвижной системе возникают вихревые токи I _Д1 и I _Д2, замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Положительные направления I _Д1 и I _Д2, определенные по правилу буравчика по положительному направлению потоков Ф ₁, и Ф ₂ показаны на рис. 2.27. Вследствие малой индуктивности контура вихревых токов их векторы I _Д1 и I _Д2принимаются совпадающими по фазе с вызвавшими их ЭДС (Е _Д1и Е _Д2).

В рассматриваемой конструкции возникают две силы: F_Э1 = k₁Ф₁I_Д2 – обусловленная взаимодействием магнитного потока Ф₁, и тока I_Д2, наведенного другим потоком Ф₂, и F_Э2 = k₂Ф₂I_Д1, вызванная воздействием потока Ф₂ на ток I _Д1 наведенный потоком Ф₁.

Силы взаимодействия потока Ф ₁, со "своим" током I _Д1, и Ф ₂ с вихревым током I _Д2 равны нулю.

Направление сил F_Э1 и F_Э2и создаваемые ими моменты вращения М_Э1 и М_Э2определяются их средними значениями за период, которые зависят от угла сдвига фаз между взаимодействующими потоками и токами в диске. Силы F_Э1 и F_Э2определяются по правилу "левой руки" и показаны на рис. 2.26. Результирующая электромагнитная сила F_Э = F_Э1 + F_Э2. Результирующий электромагнитный момент М_Э= F_Эd,где d – плечо силы F_Э, относительно оси вращения. Момент М_Э, приводит в движение подвижную систему 3, которая в зависимости от знака (направления) М_Э, действует в сторону замыкания или размыкания контактов реле 5.

Электромагнитная сила F_Эи ее момент М_Э. Значение результирующей электромагнитной силы F_Э, выражается через магнитные потоки Ф ₁, и Ф ₂ создаваемые токами, питающими обмотки электромагнитов реле, угол сдвига фаз между ними ψ и частоту входных токов f:

F_Э = k’ f Ф₁Ф₂sinψ. (2.12)

Соответственно электромагнитный момент

М_Э = F_Эd = k’’ f Ф₁Ф₂sinψ = k f Ф₁Ф₂sinψ, (2.13)

где Ф₁, и Ф₂, – действующие значения магнитных потоков; k, k', k" – постоянные величины.

Анализируя выражение (2.13), можно сделать следующие выводы:

1) результирующий момент пропорционален действующим (или амплитудным) значениям магнитных потоков и зависит от сдвига фаз ψ между токами, подведенными к реле. Это означает, что индукционные реле могут служить для сравнения фаз входных токов. Реле имеет максимальный момент при ψ = 90^o и не действует при ψ = 0;

2) знак моментазависит от sinψ. Результирующая сила F_Э;направлена от оси опережающего к оси отстающего магнитного потока;

3) конструкция реле должна обеспечить создание не менее двух переменных магнитных потоков (Ф₁, и Ф₂), пронизывающих подвижную систему в разных точках и сдвинутых по фазе на угол ψ ≠ 0;

4) поскольку действующие значения магнитных потоков Ф₁, и Ф₂ являются постоянными величинами, то мгновенное значение моментов индукционных реле в отличие от электромагнитных не изменяется во времени. Поэтому у индукционных реле отсутствует вибрация контактов, если токи и напряжения, создающие соответствующие потоки, синусоидальны;

5) на индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока: реле тока, направления мощности, сопротивления и др.