(7.20)
Для большинства конструкции реле RCT << R δ и, следовательно, Fм~ФRδ Таким образом, к воздушному зазору прикладывается
Реле постоянного тока. Магнитодвижущая сила F M электромагнита 3 (рис. 7.22), по обмотке которого протекает ток I, создает магнитный поток Ф. Он замыкается по сердечнику 4, магнитопрово- ду 5, якорю2 и воздушному зазору длиной δ. Уравнение магнитной цепи можно записать в виде практически вся магнитодвижущая сила электромагнита, под действием которой в зазоре развивается тяговое усилие (сила притяжения),
[Н], (7.21)
где SB— площадь взаимного перекрытия стержня и якоря, м2. Поскольку сила притяжения пропорциональна квадрату тока, текущего через обмотку электромагнита, она не зависит от направления тока. Под действием силы притяжения, которая должна быть больше сил сопротивления контактных и возвратных пружин, якорь притягивается к сердечнику реле (реле срабатывает) и переключает контакты.
Реле переменного тока. Для уменьшения потерь магнитопровод 1, якорь2 и сердечник 5 реле переменного тока (рис. 7.23, а) набирают из пластин листовой электротехнической стали. Если к электромагниту подвести переменное напряжение, то в момент перехода тока через нуль сила притяжения якоря электромагнита становится равной нулю. Якорь отходит от сердечника, а затем снова притягивается. Если не предпринять специальных мер, якорь и контакты реле будут вибрировать. Для устранения вибраций подвижной системы на стержне электромагнита около воздушного зазора делается паз, в который вкладывается короткозамкнутый виток. Виток охватывает от 0,5 до 0,8 площади торца стержня. Магнитный поток, созданный обмоткой электромагнита 4, разветвляется на две составляющие Ф1` и Ф2`, замыкающиеся через обе части сердечника. Магнитный поток Ф1``, пересекая короткозамкнутый виток, наводит в нем э. д. с. ев (рис. 7.23, б), которая вызывает ток 1Е, отстающий от ев на угол, близкий к 90°. Ток Iв вызывает совпадающий с ним по направлению магнитный поток Фв. Таким образом, на участке 3 магнитопровода результирующий магнитный поток
Ф2 = Ф1`` + Фв. (7.22)
На рис. 7.23, б видно, что между магнитными потоками Ф1` и Ф2 существует фазовый сдвиг и, следовательно, результирующий магнитный поток в сердечнике Ф∑ никогда не достигает нулевого значения. Минимальный магнитный поток Ф∑ выбирается всегда больше величины, достаточной для удержания якоря. Сила притяжения электромагнита Fa =Ф2/2μ0Sв.
В реле переменного тока вибрации подвижной системы могут быть устранены также созданием нескольких магнитных потоков, сдвинутых по фазе друг относительно друга, или увеличением массы подвижной системы.
Поляризованные реле. В поляризованных реле (рис. 7.24) положение перекидного якоря 3 зависит от направления тока в обмотке электромагнита. Для этого в реле используется разветвленный электромагнит, в котором образуются два потока - управляющий и поляризующий. Катушки2 и6 создают в магнитопроводе 1 управляющий магнитный поток Ф0 в одном направлении. Поляризующий магнитный поток Ф0 постоянного магнита 7 проходит через подвижный якорь 3 и разветвляется налево и направо на потоки Ф01 и Ф02. Один из этих потоков совпадает, а" второй противоположен по направлению потоку Фу. На конце подвижного якоря 3 имеется контакт 5, который замыкается с левым или правым неподвижным контактом Если отсутствует управляющий магнитный поток Фу, а якорь 3 находится в среднем положении, то Ф01 = Ф02 = Ф0/2 и на якорь действуют равные и противоположные силы. Однако такое равновесие является неустойчивым. Незначительное смещение якоря от нейтрального положения приводит к изменению магнитных сопротивлений воздушных зазоров и, следовательно, магнитных потоков. Магнитные потоки принимают значения
Ф01 = Ф0/2 + ΔФ, Ф02 = Фо/2 — ΔФ, (7.23)
где ΔФ — изменение величины магнитных потоков Ф01 и Ф02 при перемещении якоря.
Таким образом, силы, действующие на якорь слева и справа, не равны. Вследствие этого результирующая сила
(7.24)
переместит якорь в сторону первоначального смещения (рис. 7.24), т. е. влево.
Для перемещения якоря слева направо необходимо на обмотку реле подать управляющий сигнал такой полярности, чтобы Фу складывался с Ф02 и вычитался из Ф01. В этом случае результирующие потоки будут определяться выражениями
Флев = Фо/2 + ΔФ - фу, Фпр = Ф0/2 - ΔФ + Фу. (7.25)
Флев = Фо/2 - 2ΔФ, Фпр - Ф0/2 + 2ΔФ.
При условии, что Фу > ΔФ, якорь перейдет в правое положение. Знаки при ΔФ в выражениях (7.25) изменятся на противоположные. Полагая, что Фу = ΔФ, выражения для магнитных потоков для правого положения якоря можно записать в виде
Таким образом, при наличии управляющего сигнала сила притяжения будет в два раза больше, чем при его отсутствии. Если изменить полярность управляющего сигнала, то якорь реле вернется в левое положение.
Сила притяжения якоря зависит от разности магнитных потоков и определяется выражением
Постоянный магнит реле выполняет и дополнительную роль, аналогичную роли упругих пружин электромагнитного реле. Однако в характере их действия имеется принципиальное различие. При перемещении якоря к нейтральному положению постоянный магнит создает противодействующее усилие, уменьшающееся до нуля. После перехода нейтрального положения усилия, создаваемые постоянным магнитом и управляющим сигналом, складываются. Благодаря этому поляризованные реле имеют высокую чувствительность и малое время срабатывания.