Д. Тяговые характеристики реле

Под тяговыми характеристиками реле будем понимать зависимость электромеханических усилий F_ЭМ, возникающих в реле, от величины зазора d при.неизменном напряжении (или токе) катушки. Тяговая характеристика при медленном изменении зазора называется статической, при быстром – динамической. Для реле постоянного тока динамическая характеристика лежит ниже статической.

Электромеханические усилия, действующие на якорь, могут быть определены по уравнению энергии для электромагнита с индуктивностью L и током I:

Производная энергии по перемещению d даёт электромагнитную силу, возникающую в реле и воздействующую на его якорь.

C учетом того, что индуктивность может быть определена как отношение потокосцепления к току, а потокосцепление Y зависит от числа витков катушки w, величины воздушного зазора d и площади поперечного сечения магнитопровода S

где - магнитная постоянная.

Таким образом, можем определить электромагнитную силу по выражению

Обозначив учитывая, что индукцию в зазоре можно определить через магнитный поток зазора B=Ф/S, а магнитный поток вычисляется через намагничивающую силу I*w и магнитную проводимость Ф = I*w*G_м, то можем получить известную формулу Максвелла

Таким образом, электромагнитная сила, действующая на якорь, пропорциональна квадрату индукции в этом зазоре. Рассмотрим совмещенные механические и тяговые характеристики, которые приведены на рис. 25. На этом рисунке отметим также силы трения. Заштрихованная область представляет собой кинетическую энергию, получаемую якорем реле при срабатывании за счет

Рис. 25. Диаграмма переключения реле из начального состояния в конечное

Рассмотрим состояние реле при подключении катушки на напряжение постоянного тока. При отсутствии напряжения реле находится в состоянии, обозначенное на диаграмме точкой 0, зазор имеет начальное значение d_н. При повышении напряжения на катушке меняется индукция в зазоре и увеличивается электромеханическое усилие F_ЭМ. В точке 1 электромеханическое усилие превышает приведенную механическую силу для начального зазора F_н на величину трения F_тр. Якорь реле начинает перемещаться, величина зазора уменьшается. При этом электромагнитное усилие возрастает быстрее, чем механическое усилие. В результате появляется избыточное усилие, которое обеспечивает надежное размыкание контактов. Для характеристики гистерезисных свойств реле вводят понятие коэффициент возврата, для рассматриваемого типа реле Kв1 и равен отношению напряжения возврата U_вр к напряжению срабатывания U_ср.Косвенно коэффицент возврата может служить оценкой эксплуатационного качества реле. Для измерительных реле стремятся повысить коэффициент возврата. Его уменьшение ниже нормативного может сигнализировать о повышении сил трения в реле или об изменении магнитных свойств реле. В частности, такая проблема характерна для реле напряжения РН-54, у которого вследствие остаточной намагниченности выше расчетной возможно «залипание» реле в сработанном состоянии. Обычно коэффицент возврата вследствие старения реле с течением времени уменьшается.

На рис. 26 проиллюстрированы рассмотренные эффекты. Так при намагничивании во время срабатывания до точки 1 приведет к тому, что обесточенное реле останется в сработанном состоянии, поскольку остаточная индукция в точке 2 больше индукции возврата реле B_вр.

а) б)