ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ

Принципы действия и выполнения индукционных систем. Работа индукционных реле основана на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной системе реле. Основными элементами реле являются два электромагнита 1 и 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. С осью 4 жестко связан подвижный контакт реле 5, замыкающий при повороте неподвижные контакты 6. Движению диска в сторону замыкания контактов противодействует спиральная пружина 7.

Обмотки электромагнитов 1 и 2 питаются переменными (синусоидальными) токами I₁ и I₂, которые создают переменные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. 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 Ф₁ и Ф₂ показаны на диаграмме совпадающими с токами I₁ и I₂. Магнитный поток Ф₁, пронизывая подвижную систему 3, наводит в диске ЭДС , поток Ф₂ – ЭДС .Наведенные ЭДС отстают по фазе на 90° от вызывающих их магнитных потоков. Под действием ЭДС Е_Д1 и 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 Ф₁ и Ф₂, показаны на рис.2.27. Вследствие малой индуктивности контура вихревых токов их векторы I_Д1 и I_Д2 принимаются совпадающими по фазе с вызвавшими их ЭДС (Е_Д1 и Е_Д2).

В рассматриваемой конструкции возникают две силы: F_Эl = 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 Ф₁ со «своим» током I_Д1 и Ф₂ с вихревым током I_Д2 равны нулю.

Направление сил F_Эl и F_Э2 и создаваемые ими моменты вращения М_Э1 и М_Э2 определяются их средними значениями за период, которые зависят от угла сдвига фаз между взаимодействующими потоками и токами в диске. Силы F_Эl и F_Э2 определяются по правилу «левой руки» и показаны на рис.2.26. Результирующая электромагнитная сила F_Э = F_Эl + F_Э2. Результирующий электромагнитный момент М_Э = F_Эd, где d — плечо силы F_Э относительно оси

Электромагнитная сила F_Э и ее момент М_Э. Значение результирующей электромагнитной силы F_Э выражается через магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, создаваемые токами, питающими обмотки электромагнитов реле, угол сдвига фаз между ними ψ и частоту входных токов ¦:

(2.12)

Соответственно электромагнитный момент

(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° и не действует при ψ = 0;

2) знак момента зависит от sin ψ. 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 ¹ 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.