3. Электродинамические реле

Принцип действия электродинамического реле 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, г. е. электромагнитным способом. От электромагнитного реле электродинамическое реле отличается тем, что тяговое усилие воздействует не на стальной якорь, а на подвижную катушку.

Рис. 2. Электродинамическое реле

Устройство электродинамического реле показано на рис. 2. На магнитопровод 3 надета неподвижная катушка 2, обтекаемая током I₂. 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 I₁ по спиральным пружинам, создающим противодействующий момент, стремящийся установить плоскость рамки 1 вдоль оси полюсных наконечников.

При подаче управляющего тока I₁ 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.

Сила, действующая на проводники рамки электродинамического реле, так же как и для магнитоэлектрического реле, определяется законом Ампера. Следовательно, будут справедливы уравнения (1) и (2). Однако входящая в эти уравнения индукция В не постоянна, а определяется намагничивающей силой, создаваемой катушкой 2 с током I₂:

(4)

где R_м — магнитное сопротивление на пути магнитного потока возбуждения; — площадь поперечного сечения рабочего воздушного зазора.

Подставляя (4) в (2) и выразив через постоянный коэффициент К сочетание всех неизменных конструктивных и обмоточных данных реле, получим уравнение для вращающего момента электродинамического реле:

(5)

Из (5) видно, что 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 I₂ электродинамическое реле (как и магнитоэлектрическое) является поляризованным и трехпозиционным. В зависимость от направления управляющего тока I₁ замыкается пара контактов 6—7 или 6—8, а при отсутствии тока I₁ 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

(6)

где I₁ и I₂ действующие значения токов в обмотках; — угол сдвига фаз между токами.

Из (6) следует, что электродинамическое реле реагирует на фазу входного сигнала, т. е. его можно использовать как реле сдвига фаз, срабатывающее при определенном значении . 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 I₁= I₂ =I вращающий момент

(7)

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

К недостаткам электродинамических реле следует отнести их большие габариты и вес.