2.6.3Электродинамические реле

Принцип действия основан на взаимодействии двух катушек с током, одна из которых подвижна, а другая неподвижна. От магнитоэлектрического реле электродинамическое реле отличается тем, что индукция в рабочем зазоре создается не постоянным магнитом, а неподвижной катушкой на сердечнике, т. е. электромагнитным способом. От электромагнитного реле электродинамическое реле отличается тем, что тяговое усилие воздействует не на стальной якорь, а на подвижную катушку.

На магнитопровод 3 надета неподвижная катушка 2, обтекаемая током . Между полюсными наконечниками магнитопровода находится цилиндрический стальной сердечник 4. В кольцевом зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается равномерное радиально направленное магнитное поле. В зазоре размещена легкая алюминиевая рамка 1 с обмоткой из тонкого провода, к которой подводится ток I, по спиральным пружинам, создающим противодействующий момент, стремящийся установить плоскость рамки 1 вдоль оси полюсных наконечников.

При подаче управляющего тока в обмотку рамки 1 она будет поворачиваться в зазоре между полюсными наконечниками и сердечником. Жестко закрепленный на рамке подвижный контакт 5 замыкается с одним из неподвижных контактов 6 и 7.

Рисунок 2.17–Электродинамическое реле

Сила, действующая на проводники рамки электродинамического реле, так же как и для магнитоэлектрического реле, определяется законом Ампера. Следовательно, будут справедливы уравнения (2.1) и (2.2). Однако входящая в эти уравнения индукция В не постоянна, а определяется намагничивающей силой, создаваемой катушкой 2 с током :

B = / ( ), (2.4)

где — магнитное сопротивление на пути магнитного потока возбуждения;

— площадь поперечного сечения рабочего воздушного зазора.

Подставляя (2.4) в (2.2) и выразив через постоянный коэффициентК сочетание всех неизменных конструктивных и обмоточных данных реле, получим уравнение для вращающего момента электродинамического реле:

= K (2.5)

Направление поворота рамки зависит от направления токов в обеих обмотках реле, т. е. оно будет положительным при одинаковых направлениях токов и отрицательным при разных направлениях.

При работе реле на постоянном токе и питании его неизменным по значению и направлению током возбуждения электродинамическое реле (как и магнитоэлектрическое) является поляризованным и трехпозиционным. В зависимость от направления управляющего тока I, замыкается пара контактов 6—7 или 6—8, а при отсутствии тока контакт 6 находится в среднем, незамкнутом, положении.

Однако в отличие от магнитоэлектрического реле электродинамическое может работать при питании переменным током. В этом случае на рамку воздействует переменный магнитный поток, а направление поворота определяется средним за период значением вращающего момента

= K cosφ, (2.6)

где , и действующие значения токов в обмотках; φ — угол сдвига фаз между токами.

Из (2.6) следует, что электродинамическое реле реагирует на фазу входного сигнала, т. е. его можно использовать как реле сдвига фаз, срабатывающее при определенном значении φ. Это же реле может реагировать и на мощность переменного или постоянного тока. В этом случае на одну из обмоток подается ток, а на другую — напряжение цепи.

При последовательном соединении обмоток = = I вращающий момент

= K , (2.7)

т. е. зависимость тягового усилия от тока будет аналогична электромагнитному нейтральному реле.

Недостатки электродинамических реле: большие габариты и вес.