Файл: Кукушкин В.К. Электромагнитные реле постоянного тока учебное пособие.pdf

При появлении в обмотке управления тока возникает уси­ лие взаимодействия тока управления и поляризующего по­ тока

и, кроме того, усилие, обусловленное действием лишь одно­ го потока управления,

симметрии сердечников.

Рис. 2.14.

Вследствие того ,что ход якоря в поляризованном реле, как правило, очень мал, можно принять, что при движе­

нии якоря точка т перемещается по прямой. Следователь­

но, результирующую электромагнитную силу можно вычис­ лять, принимая движение якоря поступательным.

54

В этом случае обобщенная координата х будет линейным перемещением, а обобщенная электромагнитная сила / э —

—силой в обычном ее понимании.

Выберем положительное направление оси ох влево (см. рис. 2.14), а положительное направление тока в обмотке управления свяжем с положительным направлением оси ох правилом винта. Это означает, что ток /у в обмотке управ­

ления будет положительным, если поток Фу в воздушных

рабочих зазорах, создаваемый этим током, будет направлен по оси ох.

Допустим, что в исходном положении якоря контакты 1,3 замкнуты. Для перемещения якоря вправо необходимо создать поток управления, направленный навстречу пото­ ку ФП1, т. е. против оси ох. При этом ток в обмотке управ­

ления должен быть отрицательным, т. е. должно выпол­ няться условие iy <0.

При неучете потоков рассеяния потокосцепление обмот­ ки управления, обусловленное поляризующим потоком, мо­ жет быть определено в соответствии с рис. 2.1 и 2.14 из выражения

с левой половиной обмотки управления (ФП) >0); Фщ - поляризующий магнитный поток, сцепленный с

При перемещении якоря вправо (dx < 0) поток ФП] по абсолютной величине уменьшается (^ФП1<0). Следова­ тельно,

ЛФщ

dx > 0 .

При этом поток ФПг возрастает, поэтому

&Фх\: dx < 0

55

т.е. усилие, созданное взаимодействием потоков управления и поляризующего, направлено вправо, что и необходимо для срабатывания реле.

нию возрастает (Му >0).

( 2 ' 7 7 )

т. е. электромагнитная сила / 2 направлена в сторону поло­ жительных значений перемещения якоря. Поэтому на уча­ стке хКг —0 эта сила будет действовать навстречу необ­

ходимого нам перемещения якоря в правую сторону. После того, как якорь перейдет нейтральное положе*

ние (х — 0) и начнет перемещаться в области отрицатель* ных значений х (при этом дифференциал dx по-прежнему

56

остается меньше нуля), ток управления будет уменьшаться** от значения тока управления в момент, когда х = 0; (гуо ) до

значения, при котором якорь достигнет крайнего правого положения. При этом частный дифференциал д,и■Уh^ < °-

Следовательно, в области отрицательных значений х

diY

частная производная —^ больше нуля. Поэтому

движению якоря в положение, когда замкнуты контакты 3,2, т. е. в нужном нам направлении.

В том случае, когда производится переключение реле из положения якоря справа в положение слева (см. рис. 2.14),

Ход рассуждений при этом подобен только что проведен­ ному.

Этот же результат можно получить из физических рассуждений. Усилие у2 обусловлено действием лишь одного

потока управления. По своему существу это усилие, дейст­ вующее на якорь электромагнитного нейтрального реле. Но в этих реле, как известно, усилие создается потоком, замы­ кающимся через якорь и неподвижный полюс. В случае по­ ляризованного электромагнитного реле усилие создается

меняет свой знак.

57

той частью потока управления, которая, ответвляясь в цепь якоря, замыкается через него. Величина ответвляющейся части потока управления зависит от величины зазора меж­ ду полюсом и якорем.

При неравенстве зазоров 3, и о, в них создается нера­ венство частей потока управления (см. рис. 2.1, 2.14).

В рассматриваемом случае поток управления в зазоре 3j будет больше потока управления в зазоре 32. Следова­ тельно, электромагнитная сила от потока управления, при­ тягивающая якорь влево, будет больше силы, притягива­ ющей якорь вправо. При перемещении якоря вправо по­ токи в зазорах 8t и о2 выравниваются (при х = О они равны), а затем (при х;<0) притяжение к правому полюсу станет больше притяжения к левому. При этом усилие / 2 изменит свой знак и вместо тормозящей силы превратится в силу, способствующую перемещению якоря в нужном направле­ нии.

Усилие / 2 является вредным для поляризованного реле,

так как уменьшает его чувствительность. Кроме того, явля­ ясь в общем случае нелинейной функцией перемещения якоря, оно затрудняет создание поляризованных механиз­ мов с линейными статическими характерами. Поэтому, при конструировании реле необходимо принимать меры, чтобы усилие / 2 было как можно меньше. С этой целью обычно

увеличивают магнитное сопротивление цепи якоря и по­ стоянного магнита с тем, чтобы уменьшить величину от­ ветвляющей части потока управления.

Как правило, конструкции поляризованных электро­

няется запасенная им энергия магнитного поля. Оно не зависит от величины тока управления и возникает при лю­ бом отклонении якоря от нейтрали, если при этом изме­ няется суммарное сопротивление цепи поляризующего источника.

С целью выяснения направления действия силы / 3, опре­ деляемой энергией поляризующего поля, разобьем эту энергию на две части:

Wn = + ^ПВ , (2.79)

где Wno —энергия поляризующего магнитного поля внутри постоянного магнита;

U/n8 —энергия поляризующего магнитного поля в ра­ бочих зазорах 8t и 82 и в ярме (см. рис. 2.1).

В том случае, когда сопротивление цепи постоянного магнита и якоря много больше сопротивления рабочих за­ зоров (при этом ответвляющаяся часть потока управле-

58

Имя в эту цепь минимальна) перемещение якоря будет незначительно сказываться на величине суммарного поля­ ризующего потока внутри магнита Фп (см. рис, 1.13).

При этом можно считать Фп = const и, следовательно,

Энергия магнитного поля в рабочих зазорах и в ярме U^nB

складывается из двух частей: энергии в зазоре 8j и левой половины ярма и энергии в зазоре §3 и правой половины ярма. Учитывая малое сопротивление ярма вследствие незначительного значения индукции в нем, можно пре­ небречь энергией магнитного поля в ярме и тогда под энергией Wnb можно понимать энергию магнитного поля

только в рабочих воздушных зазорах.

Энергию поляризующего магнитного поля в воздушных

где ФП| , ФПч — поляризующие магнитные потоки в зазо­ рах 8j и о2 соответственно;

Rf, , Л?В) —магнитные сопротивления левого (й,) и пра­

вого (32) рабочих воздушных зазоров.

В параллельно включенных сопротивлениях воздушных зазоров поляризующий магнитный поток распределяется на части, обратно пропорциональные величинам их магнитных сопротивлений,

*) Н. А. Лившиц и А. П. Мановцев в работе „Энергетический ре­ жим поляризованных электромагнитов1 (труды Академии связи имени С. М. Буденного, № 3, 1943 г.) показали, что равенства (2.80) и (2.81) вы­ полняются и в общем случае (т. е. при любом соотношении магнитных сопротивлений цепи постоянного магнита и якоря и рабочих зазоров).

59