Системы постоянного тока, в частности, реле постоянного тока, являются системами с постоянной магнитодвижущей силой МДС:
.
Действительно, в установившемся режиме при неизменном напряжении сети и сопротивлении обмотки , ток в обмотке реле также остается неизменным. Следовательно, неизменной будет и МДС вне зависимости от величины воздушного зазора. При этом требуемая МДС может быть создана при любом числе витков катушки, т.к. величину сопротивления можно варьировать меняя сечение обмоточного провода.
В переходном режиме ток меняется практически по экспоненте с постоянной времени , где – индуктивность катушки, и при включении реле бросков тока не наблюдается.
Другая особенность в том, что в установившемся режиме в магнитопроводе отсутствуют потери на гистерезисе и вихревые токи и шихтовка магнитопровода не требуются.
Вследствие указанных особенностей, при частоте включения более 600 в час электрические аппараты выполняются с магнитными системами постоянного тока.
Электромагнитные системы переменного тока с обмоткой напряжения являются системами с постоянным потокосцеплением. Если пренебречь потерями и потоками рассеяния, ток и поток считать синусоидальными, то напряжение сети целиком уравновешивается противо ЭДС самоиндукции обмотки:
.
Следовательно, величина потокосцепления
не зависит от зазора и остается постоянной, как и электромагнитное усилие, действующее на якорь.
Если сталь далека от насыщения, а активное сопротивление обмотки мало по сравнению с индуктивным, то можно считать, что магнитное сопротивление магнитопровода равно сопротивлению зазора, тогда индуктивность обмотки можно считать обратно пропорциональной величине зазора, а ток в обмотке – пропорциональным зазору и меняющимся таким образом, чтобы это равенство всегда удовлетворялось. При этом число витков катушки, в отличие от систем постоянного тока, должно быть строго определенным.
Поскольку усилие не зависит от зазора, то зазор делается большим, что способствует эффективному гашению дуги. Но в момент включения обмотка имеет малую индуктивность и бросок тока достигает 10-15 кратного от номинального.
Для снижения потерь на вихревые токи магнитопровод делают шихтованным.
Еще одна особенность состоит в том, что при питании катушки однофазным синусоидальным током магнитный поток в рабочем зазоре тоже практически синусоидален:
.
Тяговое усилие становится пульсирующим и возникает вибрация якоря. Это приводит к повышенному износу и быстрому выходу из строя магнитной системы. Эффективным средством устранения вибрации является применение магнитных экранов – короткозамкнутых витков или медного кольца К, охватывающих часть полюса магнитной системы (рис. 4.6). Роль короткозамкнутого витка обычно выполняет медное кольцо. Магнитный поток сердечника расщепляется на два потока и .
Поток сцеплен с медным кольцом. В кольце индуцируется ток, который создает поток , а следовательно, и тяговое усилие, сдвинутые во времени относительно потоков и . Благодаря этому, вибрации, сопровождающие сильным шумом, устраняются.
Другой способ создания двух потоков, сдвинутых во времени, обеспечивается в двухобмоточных контакторах и реле путем включения последовательно с одной обмоткой – емкости, а последовательно с другой обмоткой – индуктивности.