Айнымалы ток электромагнитті релесі

9.3 Тарту  электромагниттері

           Автоматика жүйелерінде якорьдың бірнеше милиметр аралыққа бірнеше ондаған ньютондардың күшімен орын ауыстыруы үшін орындаушы құрылғы қажет. Мұндай орындаушы құрылғыларға түрлі клапондар, қуатты ажыратқыштарды жатқызады. Осындай құрылғыларды іске қосу үшін тарту  электромагниттері қолданады. Олар якорьдың үлкен ара қашықтықтарға орын ауыстыруымен сипатталады және өте үлкен электромагниттік күшті тудырады.

           Тарту электромагниттерде сауыт түріндегі электромагниттерді жиі қолданады (9.5- сурет).  Орам 1 сауыт секілді корпуспен 4 қорғалған, ол бір уақытта электромагнит ярмасы болып та қызмет етеді. Электромагнит құрылысы магнитөткізгіштің қимасы магнит желісінің ұзындығы бойымен тұрақтыға жақын болып қалатындай етіп орындалған. Электромагнит якорі 6 үйкелісті азайту үшін және жабысып қалуды болдырмау үшін қабырғысы жұқа латунды түтік 7 ішінде қозғалады. Паразитті бос ауа қуысын төмендету үшін, ол түтік 7 қалыңдығына тең, электромагниттердің алдыңғы аузында “жағасы” (воротничок) 5 болады. “Жағаның ”үйкейтілген ауданы магнит ағынына паразитті бос ауа қуысы арқылы өте аз индукциямен және сәйкесінше орамның аз жоғалтуларымен МДС өтуіне мумкіндік береді. Тартқыш электромагниттердің жұмыс жасау принципі келесідегідей болады.Электромагнит орамдарына кернеу берілмеген жағдайда, якор 6 қайтымды серіппемен 3 шеткі оң жақ орынға апарылады. Электромагнит орамын тұрақты кернеуге қосқан уақытта орам арқылы тұрақты ток аға бастайды және осы ток тұрақты магниттік ағынды құрайды, ол якорді 6 өзекшеге 2 тарта бастайды. Егер де орамдағы ток іске қосылу I_сраб тогының мәніне жететін болса, онда якорь серіппенің 3 кедергісін жеңе отырып және онымен байланысты құрылғыны қозғалысқа келтіре отырып толығымен өзекшеге тартылады.

 

 

9.5-Сурет Тартқыш электромагнит құрылғысы

1 – электромагнит орамы; 2 - өзекше; 3- қайтымды серіппе;4- электромагнит корпусы ;5- алдынғы қақпақ; 6 – якорь; 7 – жұқа қабырғалы латунды түтікше.

 

Электромагниттік күш немесе тартқыш сипаттама 9.6,б – суретте көрсетілген. Бірақта 9.5- суретте көрсетілгендей жазық якорь өте тік жоғары көтеріліп бара жатқан тартқыш сипаттаманы береді. Сипаттамны тегістеу үшін кондық якорь қолданылады.

Электромагниттегі кондық якоры бар бос ауа қуысының  өтімділігі 9.6,а – сурет фактылы бос ауа қуысымен анықталады.

                                                  (9.15)

және конустың жандық бетіне тең, фактылы қимамен анықталады.

                                  (9.16)

 (9.15) және (9.16) теңдіктерден

                   (9.17)

 

(9.17)формуладағы  туындысын (9.3) теңдеуге қоя отырып келесіні аламыз:

.                    (9.18)

 

 

 9.6. Сурет. Якоры конус тәрізді электромагнит құрылысы мен тарту сипаттамалары

 

(9.15) теңдігін жазық якорь жағдайындағы күшейтілумен салыстыра отырып келесіні анық байқауға болады:

.                           (9.19)

(9.5)теңдеуден байқайтынымыз бірдей қима sжәнебос ауақуысы кезінде кондық якорьдың тартқыш сипаттамасы жазықтыққа қарағанда жоғары көтерілуі тиіс, өйткені . Бірақ бұл тек қатыстық жағынан бос ауа қуысы үлкен болғанда ғана (9.6,б – сурет) байқалады, яғни магниттік жүйе қанығудан алыс орналасқанда.Бос ауа қуысы аз болғанда жүйеде қанығу болады. Кондық якорьда МДС орамның бөлігі,бос ауа қуысына  сәйкес келетін, жылдам төмендейді және кондық якорьдың тартқыш сипаттамасы аз бос ауа қуыс аймақтарында жазық якорь сипаттамасынан төмен өтеді.

Электромагниттердің жұмыс жасау уақыты 20 – дан 100 миллисекундқа дейін барады және түрлі әдістермен өзгертілуі мүмкін.

 

 

Барлық өнеркәсіп салаларында, сонымен қатар автоматика жүйелерінде негізгі энергия көзі болып айнымалы ток желісі табылады, сондықтан айнымалы токпен қоректенуге есептелген релелер жиі қолданылады.

Айнымалы ток релесінің өзекшесін трансформаторға ұқсас етіп электротехникалық болаттан жасайды, өйткені ол құйынды токтардың жоғалтуларын және реле өзекшесінде пайда болатын гистерезисті азайтуға мүмкіндік береді.

Реле айнымалы токпен қоректенсін делік

,                                  (9.20)

Ендеше токтың квадраты

,

мұндағы  I – реле орамдарындағы әсерлік ток.

Егер де (9.19) теңдеуге (9.20) теңдеуінқояр болсақ, онда электромагниттік күш тұрақты және екі есе жиілікпен ауысып отыратын айнымалы құраушысынан тұратын болады.

                         (9.21)

(9.21)теңдеуден көріп отырғанымыздай, айнымылы ток релесіндегі электромагниттік күш уақытқа тәуелді болады және якорьдың жұмыс жасауы кезіндегі дірілді тудыратын периодтағы қос жиілікті нолге айналады

Магниттік жүйелердегі дірілді жою үшін уақыт бойынша жылжыған екі ағын қажет. Бұл жағдайға екі орамды реледе қол жеткізуге болады, егер сыртқы индуктивтілік пен сиымдылықтың көмегімен I₁ және I₂ токтарының арасындағы - ге тең фазалар жылжуын құратын болсақ, онда:

 

Дірілді азайтудың тағы бір әдісі ұшталған өзекшенің бір жартысын қамтитын (9.7,в – сурет ) қысқа тұйықталған орамның көмегімен магнит ағынын алу болып табылады. Сұлбаның жұмысын 9.7,г – суретте көрсетілген векторлық диаграммамен түсінуге болады. Қысқа тұйықталған орам трансформатордың екіншілік орамына сәйкес келеді, ол Ф_в ағынында құрылады. Трансформатордың біріншілік орамының ролін атқаратын реле орамында I₁ тогы ағып өтеді, ол әдеттегідей магниттелген токтың I_ав және біріншілік тізбекке келтірілген , қысқа тұйықталған орам тогының суммасына тең болады. Бірақта Ф_в ағынынан басқа реле орамы Ф_А ағынын құрайды, ол қарапайым катушканың ағыны болып табылады, бұл осы тогы бар катушканың фазасында орналасқан дегенді білдіреді, яғни реле орамындағы I₁ тогымен.

Егер  = =  болса, онда якорьды тартатын күштер жиыны уақыт бойынша өзгермейді (9.6,б – сурет):

.

Осылайша, Ф_А және Ф_В  ағындарының арасында фазалар ығысуы пайда болады және бір уақытта екі ағын да уақыттың кез келген мезетінде нолге айналмайды, сондықтан якорьды дірілдден сақтайтынкүш пайда болады. Күштердің әрқайсысы уақыыт бойынша (9.21)теңдеуіне сәйкес өзгереді:

,

осы жерден жиынтық күштердің тұрақты құраушысы

,

ал айнымалы құраушының амплитудасы косинустар теоремасына сәйкес

 

 

9.7 Сурет. Айнымалы токтың электромагниттік релесі

 

Іс жүзіндегі конструкцияларын  және  теңдігі Р=P/2 дегенді білдіреді, яғни күшейтілу ешқашан да тұрақты құраушының жартысынан төмен болмайды.