4.4 Особенности работы реле на переменном токе.

При протекании по обмотке реле переменного тока мгновенное значение электромагнитной силы

(10)

Известно, что . Тогда

(11)

Последнее выражение показывает, что электромагнитная сила (и, следовательно, М_Э) содержит в себе две составляющие: постоянную, равную и переменную , изменяющуюся с удвоенной частотой (т.е. с f = 100Гц). Таким образом, электромагнитная сила имеет пульсирующий характер.

Рисунок 7. Изменение силы притяжения якоря при

переменном токе в обмотке реле.

В то же время противодействующая сила пружины F_Пр. И сила трения имеют неизменную величину. В результате якорь реле находится под воздействием разности двух сил f_{результ.} = f_э – (F _пр. + F_тр.).

В интервале времени t₁ – t₂ преобладает f_Э и якорь притягивается. В интервале времени t₁ – t₃ F _пр. + F_тр > f_Э и якорь стремиться отпасть. Чередование положительных и отрицательных значений f_Э – (F _пр. + F_тр.) приводит к появлению вибрации якоря. А от него вибрации передаются контактам (неплотное прилегание подвижного контакта к неподвижным приводит к подгоранию контактов и к неустойчивой работе реле).

Для устранения вибраций контактов применяется расщепление магнитного потока Ф_р, создаваемого током I_р реле не две составляющие Ф_І и Ф_ІІ (рисунок 8).

Рисунок 8. Принцип действия электромагнитного реле с расщеплением магнитного потока.

Расщепление магнитного потока Ф_Р достигается при помощи короткозамкнутого витка. Сам магнитопровод расщеплен с соотношением S₁> S₂. Магнитный поток Ф_Р в месте раздвоения сердечника расщепляется на потоки Ф_Р1 и Ф_Р2 (Ф_Р1 >Ф_Р2). В короткозамкнутом витке наводится ЭДС Е, под действием которой по КЗ витку протекает ток I_K. Последний создает магнитный поток Ф_К.

Через правую часть магнитопровода замыкается поток Ф_I, равный геометрической сумме потоков Ф_P1 и Ф_К1.

Ф_I= Ф_P1 +Ф_К1

Именно результирующий поток Ф_I наводит в КЗ витке ЭДС Е, которая отстаёт от него (Ф_I) на 90º.

Одна часть потока Ф_К1 замыкается через общий магнитопровод. Вторая часть потока Ф_К1 замыкается через левую часть расщепленного магнитопровода S₂. Магнитный поток Ф_К2 направлен согласно с потоком Ф_P2. Следовательно, результирующий поток через левую часть магнитопровода равен геометрической сумме потоков Ф_P2 и Ф_К2

Ф_II = Ф_P2 + Ф_К2

Таким образом, потоки Ф_I и Ф_II оказываются сдвинутыми по фазе на угол ψ. Каждый из потоков Ф_I и Ф_II создает силы f_ЭI и f_ЭII.

(12)

Рисунок 9. Изменение силы притяжения якоря f_Эрез. Электромагнитного реле с расщеплением магнитного потока.

В результате расщепления магнитопровода интервал времени t₁ – t₂, когда , увеличивается, а интервал времени t₂ – t₃, когда уменьшается. Поэтому вибрация якоря уменьшается.

Вторым способом уменьшения вибрации якоря является применение двухполупериодного выпрямления тока реле.

Оба способа используются в электромагнитных реле (РП-25, РН-50).

Второй причиной появления вибраций якоря реле является насыщение магнитопровода ТА, и как результат насыщения – значительное искажение вторичного тока ТА.

Рисунок 10. Искажение вторичного тока ТА при больших

насыщениях сердечника.

Наличие «провалов» во вторичном тока ТА (а следовательно и в токе реле I_Р) приводит к изменению f _Эрез.

Наличие высших гармоник во вторичном токе уменьшает реле (менее 0,8). В результате надежность срабатывания реле понижается.